重油催化裂化装置再生器尾燃原因分析及应对措施

张利国 张燕文 李刚 许杰

摘 要：催化裂化装置中再生器尾燃被定义为流过密相床的烟气温度的上升。这种现象会造成再生器稀相、三旋入口、烟机入口等部位温度超温。剧烈的尾燃会损坏再生器的内部构件、烟气系统的组件。如果长时间尾燃超温会造成三旋单管强度降低，旋风口扭力变形，旋分效果下降;烟机入口超温会烧坏烟机内构件，影响装置的安全长周期运行。本文针对重油催化裂化装置2020年7月初出现的再生器尾燃现象进行了原因分析并提出了具体防控措施。

关键词：再生器;尾燃;超温

0 装置简介

重油催化裂化装置再生部分采用烧焦罐加二密相的高效再生技术，再生烧焦采用CO完全再生。主风分布采用分布均匀的主风分布板，烧焦罐出口采用稀相管出口立式旋流式快分器，再生器稀相设置18组两级PIY型旋风分离器，二密相主风采用多段式主风分布管，烧焦罐底的待生催化剂、循环再生催化剂、外取热器冷催化剂的入口采用专利的分布器及混合器，该设计使再生系统--烟气能量回收系统一直处于最佳工况。大密度、稳定的催化剂输送系统已经最大限度强化了烧焦罐的烧焦效率，二密相仅作为再生催化剂输送的缓冲空间。该再生技术通过优化设置强化烧焦措施，使离开烧焦罐的再生催化剂定碳达0.05w%以下，且由于是完全燃烧，一般没有CO尾燃的顾虑。但有时因原料性质变化、操作方法、内部件结构损坏、再生器催化剂流化失常等原因也会造成再生器尾燃。

1 再生器尾燃的现象

重油催化裂化装置自2012年开工投产以来一直以加工长庆油为主，2020年5月，根据生产需要缓慢提高加工量，且不断地掺炼二连原油。到2020年7月催化加工负荷提至设计能力的95%，掺炼的二连油占总加工量的15%-20%，二连油组分较重，而且硫、氮、重金属等含量较高，造成催化装置生焦变大，再生器烧焦负荷增加。2020年7月初，再生器稀相上部、烟道等部位开始出现尾燃现象，再生器稀相、三旋入口、烟机入口等部位的温度高，CO助燃剂使用量增加。如持续尾燃，可能危及装置的长周期运行。通过调整操作、分析数据、重新优化控制参数等手段，及时控制了再生器的尾燃。

2 尾燃的原因分析

尾燃的主要原因就是再生器密相上升的再生烟气中含有的一氧化碳遇到高温、高过剩氧发生二次燃烧。造成再生烟气中一氧化碳含量高的原因就是烧焦效果不好。

具体原因：

2.1 生焦量对烧焦效果的影响。

①原料性质变化，比如掺炼二连油的后原料中的硫、氮、重金属、残炭等含量较高，造成催化装置生焦变大，再生器烧焦负荷增加;②操作条件变化，比如反应温度、催化剂循环量、反应深度、剂油比、汽提段的汽提蒸汽量、汽提蒸汽溫度等参数不满足现有操作所需要的条件，造成待生催化剂定炭增加，再生器的烧焦负荷增加。4月份待生催化剂的平均定炭在1.3%左右，5月至7月掺炼二连油后，待生催化剂的平均定炭在2.7%左右，待生催化剂的定炭上升两倍;③加工负荷变化，加工量提高，进入烧焦罐的总炭数就会增加。在上述参数发生改变后，要考虑现有的操作条件烧焦罐的烧焦状况是否能完全再生。

2.2 烧焦因素对烧焦效果的影响。

①再生温度：烧焦温度高有利于烧焦，但是不意味着温度越高越好，有一个温度拐点，低于这个温度烧焦效果差，高于这个拐点对烧焦效果影响不是特别明显。如果床温大于720℃或更高时反而会起到反作用，大量的热量不通过外取取热就会带入到后路，造成后路温度偏高。严重时会造成催化剂高温破损，产生大量的细分，并且使催化剂流化失常，加剧再生器尾燃。这个拐点需要根据加工负荷、原料性质变化、待生催化剂的定炭来摸索最佳控制点;②氧含量：氧含量高有利于烧焦。但如果出现过剩氧，再加上不完全燃烧的一氧化碳就会加剧尾燃;③线速：线速增加烧焦强度增加，但一般主风量、再生器压力等操作条件是根据操作需要调整的，一般不作为主要调整手段;④烧焦罐藏量：烧焦罐藏量高有利于增加烧焦时间。但是如果藏量过高一方面会使主风机背压过高影响主风量，另一方面会使主风流化不好局部走短路。而藏量过低会使主风在烧焦罐的停留时间过短，影响烧焦效果;⑤循环比：循环比大，烧焦罐的平均密度增加，烧焦效果会增加，但是如果太大会使混合催化剂的平均碳含量降低反而不利于烧焦;⑥再生器的内部构件出现问题。比如主风分布板堵塞，造成主风分布不均匀，局部氧含量不足造成烧焦效果不好;再生外循环流化不好，分配器局部堵塞造成热催化剂和待生催化剂接触温度过低，部分待生催化剂未完全引燃;⑦催化剂的理化性能差，本生流化不好影响烧焦;⑧事故状态或操作波动。比如外取管束泄漏、待生滑阀突然开大等影响烧焦效果。

3 尾燃的防控措施

2020年7月初的再生器尾燃，是因为加工量大，二连油掺炼量大，待生催化剂定炭高，烧焦超负荷引起的。7月22日出现的尾燃，是因为再生外循环后路分配器不畅造，烧焦罐下部和待生催化剂接触温度偏低，个别分配器堵塞造成分配偏流，有一部分待生催化剂接触不到热的再生剂而造成烧焦不好，最终这部分未完全燃烧的催化剂和CO进入二密相和再生器稀相进行燃烧从而造成后路尾燃。针对上述出现的问题，提出了以下防控措施。

①正常生产时密切关注重要参数变化：主风分布板线速，烧焦罐藏量，再生器各部密度，各路催化剂输送风量变化，发现异常及时判断处理。特别是烧焦罐温度、再生器下部温度、再生器稀相温度、三旋入口温度4个温度的温度梯度差值，尽量使之最小。这也是判断烧焦效果的一个依据;②考虑烧焦负荷是否已经达上限：超过烧焦负荷就要通过降加工量或改变原料性质进行调整;③控制合适的烧焦温度：2020年3月、4月份装置低负荷运行，原料组分轻，本身炭含量较少，烧焦罐温度控制在660-670℃就能完全烧焦，而且上述4个温度梯度差值基本为0。而加工量变大，原料组分变重后床温就不能控制660-670℃，要根据上述的4个温度重新找合适的床温控制点。可根据每次加助燃剂后烧焦罐温度上升情况和后路几个温度变化趋势来确定1个最佳的床温控制点，再进行精确调整;④调整合适的自动小型加料加剂速度：在保证产品质量的同时自动小型加料采用多次少量的加剂方式进行加新鲜剂，减少因加剂量过大对床温造成的影响。而且后路有温度上升的趋势时可提前少量的加CO助燃剂;⑤控制合适的循环比：控制合适的外取滑阀开度和再生外循环滑阀开度。既保证烧焦罐底部的燃烧温度，还要保证烧焦罐的平均密度和混合催化剂的炭含量;⑥控制合适的主风量，保证正常烧焦需要的主风量的同时也不能有太多的过剩氧;⑦控制合适的烧焦罐藏量，控制合适的床层压降，既保证烧焦时间又要兼顾主风流化正常;⑧如果CO助燃剂配方不合理，及时更换CO助燃剂;⑨密切关注各个特阀的阀位情况和各个催化剂输送线路的输送风量变化情况。防止出现阀门故障或催化剂线路流化失常等问题;⑩出现严重尾燃时，首先要大幅度降低处理量，大量加CO助燃剂控制尾燃。

4 结论

①再生器尾燃与装置生焦量、再生器内部流化状态、催化剂循环量、外取取热量、操作方式、CO助燃剂的使用有关;②通过控制装置生焦量、改变再生器内部流化状态、控制合适的催化剂循环量和外取热器量、控制合理的操作参数、加注CO助燃剂等方法可有效的控制再生器尾燃。

参考文献：

[1]马伯文.催化裂化装置技术问答（第二版）[M].北京：中国石化出版社，2010.

[2]石油炼制与化工编辑部译.流化催化裂化手册（第二版）[M].北京：中国石化出版社，2002.