催化裂化装置沉降器结焦问题分析与对策应用

李海涛 杨金平（兰州石化公司炼油厂，甘肃 兰州 730060）

催化裂化装置沉降器结焦问题分析与对策应用

李海涛 杨金平（兰州石化公司炼油厂，甘肃 兰州 730060）

介绍了影响120万吨/年催化装置沉降器结焦问题，严重威胁了装置安全平稳长周期运行；分析其原因是催化原料重、油气在沉降器内长时间滞留造成的；同时研究了减少沉降器结焦的措施，通过增加反应蒸汽用量和提高蒸汽温度，采用调整Z-18抗焦活化剂加注量等措施，有效地减少了沉降器结焦工况，保证了装置长周期安全平稳运行。

催化裂化；沉降器；结焦；长周期运行

1 催化沉降器结焦原因分析

120万吨/年催化裂化装置沉降器采用旋流式快分系统（VQS），沉降器空间内相对旋风内部温度低，油气在接触到较低温度的内壁时，油气在此积累，油气中的未汽化和重质组分冷凝粘附，逐步增大、结焦；二是装置在非正常操作情况下，如装置遇到机组停车、停电、停风等情况下，紧急停工切断进料，催化剂循环量减小，极易使原料中未汽化组分凝结导致结焦加剧。结焦部位主要集中在封闭罩外翼阀上部和集气室等较严重。

统计了120万吨/年催化装置2012年和2013年的主要操作条件分析如下：

（1）2012年和2013年装置进料量维持在125-126t/h，处于较低的负荷运行。

（2）2012年和2013年装置再生剂的含碳量和再生烟气的CO含量都很低，说明生焦量较低，且烧焦效果较好。

（3）2012年和2013年装置用预提升干气、与提升蒸汽量、原料雾化汽量基本一样。

（4）2012年和2013年装置的回炼油量和回炼油浆量加起来在32-37t/h，回炼比为25.6-29.60%，远超设计值的15%。这主要是由于催化装置原料不足，当装置加工负荷受到原料影响较大时，降低装置加工负荷低于83%时，不得不采用大回炼比，因回炼油及油浆中胶质含量和芳烃组分较多，雾化效果变差，导致未汽化油增加，使的结焦倾向更加严重。

（5）2012年和2013年装置的终止剂量（粗汽油、酸性水）为10-12t/h，这样加剧了反应油气中未汽化油、重组分快速降温，进入沉降器内凝结粘附，也加剧了沉降器结焦。

2 减少沉降器结焦措施的应用

针对120万吨/年催化裂化装置VQS系统结构，通过调研大多数国内同类装置都有结焦的现状，同时根据催化装置实际情况，先从优化反再系统操作条件着手，采取措施减缓结焦。由于催化剂携带的未汽化油和重质组分在离开提升管后，只要有足够的停留时间就会粘附在器壁上而形成结焦，所以采取如下措施。

2.1 提高雾化蒸汽用量

由于装置原料采用常渣作为进料，饱和烃含量较低，芳烃及胶质含量较高，所以较难雾化，提高雾化蒸汽用量可以提高喷嘴内蒸汽对原料的破碎程度，使进料雾化成粒径更小的微细颗粒，在与催化剂接触时快速汽化、反应，减少未汽化油量，提高反应深度。同时可降低油气分压，降低生焦倾向。

2.2 增加防焦蒸汽

在现有的条件下适当提高沉降器防焦蒸汽，防焦蒸汽调节阀全开，直至最大量；利用2014年大检修将防焦蒸汽管的孔眼改变为长方形槽状，面积增大，使其能对沉降器穹顶的油气滞留区最大限度吹扫，防止未汽化油粘附结焦。

2.3 其他操作参数优化

（1）汽提蒸汽流量加大，适当开控制阀副线，降低油气分压，同时减少油气在沉降器内停留时间，减少结焦量。

（2）由于干气纯度达不到95%，采用干气预提升，降低了提升管内底部催化剂初始温度，只会加重油气中未汽化油。生产上停用预提升干气，用预提升蒸汽代替；同时重整拔头油从提升管底部进料改进终止剂喷嘴，有效提高了原料与催化剂混合温度，减少未汽化油产生。

（3）在不影响油浆循环系统正常操作的前提下，原料油的预热温度适当调高，由200℃调整为230℃，提高原料雾化效果。

（4）减少油浆及回炼油量，降低回炼比，可以有效减少未汽化油的产生。

（5）在不影响操作的前提下，再生器密相的床层温度适当降低，按下限670℃控制。增大剂油比后，提高反应温度，使油气分子尽可能多的接触到催化剂颗粒，使油气的汽化率提高，减少未汽化油的产生，降低结焦倾向。

（6）在非正常生产时，尽量保持操作平稳，维持反应系统压力平衡，控制两器差压在20-30kPa，反应温度大于490℃，避免出现大幅波动而使未汽化油大量产生或油气通过软连接窜入沉降器冷凝结焦。

（7）提升管终止剂注入量控制在总进料5-10%，使终止剂喷嘴后温度控制在490℃以上，加速重质油汽化，减少催化剂带油。

2.4 提高汽提蒸汽和防焦蒸汽的温度

由于沉降器汽提蒸汽和防焦蒸汽用的是低压过热蒸汽，利用大检修机会延长汽提蒸汽和防焦蒸汽线总线进入再生器内的长度，提高汽提蒸汽和防焦蒸汽温度，提升汽提和防焦效果。

2.5 调整Z-18抗焦活化剂加注量

Z-18抗焦活化剂中的活性组分可以有效调节渣油中胶质、沥青质等胶体结构的双电层电荷分布，减少了胶体的聚集，有利于胶质、沥青质的分散，提高了原料的预裂化率，降低了结焦倾向。另外，活化剂中还含有可抑制自由基聚合反应的组分，有效降低了缩合反应的反应速率，从而减少结焦。120万吨/年催化装置Z-18抗焦活化剂前期也在加注，由于原料性质的变化，操作进行相应调整，将抗焦活化剂加注量调整为0.15KG/t原料。

3 结语

减少沉降器结焦的措施在120万吨/年重油催化装置上应用后，取得了明显的效果，可得出以下主要结论：

（1）催化装置反再系统通过提高各路蒸汽量、提高防焦蒸汽和汽提蒸汽的温度、降低回炼比、降低终止剂注入量、增大剂油比和停止预提升干气、采用Z-18抗焦活化剂等措施来减少沉降器结焦，实施后取得了明显的效果。

（2）催化装置在实施减少结焦措施以前，装置每次操作大幅波动或短时间非计划停工，都会造成装置无法正常运行，主要是由于沉降器焦块脱落，造成催化剂循环中断，被迫停工清焦，给炼厂带来巨大损失。

（3）随着炼厂原油性质变差、原油逐渐变重和残碳含量的上升，减少沉降器结焦措施将是确保催化装置长周期安全平稳运行的法宝之一。