沉降器旋分器和油气大管结焦分析及防治.pdf

生产技术 沉降器旋分器和油气大管结焦分析及防治 邓汉和 湛江东兴炼油厂 催化车间,广东 湛江524012 [摘 要]随着原料重质化及劣质化,催化裂化装置面临着反应分馏系统结焦问题,威胁装置长满优操作, 甚至造成非计划停工。通过对装置出现的结焦现象进行技术分析,找出结焦原因并提出应采取的措施,实现装 置长周期运行。 [关键词]催化裂化;结焦;分析及防治 Subsidence Turns on Lathe D ivide and O il Gas Pipe Coke Analyzes and Prevents and Controls Deng Hanhe Zhanjiang Dongxing Refinery CatalyzingWorkshop, Zhanjiang 524012, China Abstract It is inferior alongwith the raw material heavy tar, catalyzed the cracking unit faces the response frac2 tionating system coke question.The threat installment is covered with the superior operation, even it creates the non - plan work suspension.Through the coke phenomenon which appears to the installment carries on the technical analysis, the coke reason and proposes should be taken measure, and carry on installment long period movement . Keywordscatalyzed cracking; coke; analysis and prevention [收稿日期]2005 - 09 - 06 [作者简介]邓汉和1977 - ,男,广东湛江人,化工助理工程师,从事炼油生产工作。 近年来,随着原油的重质化和劣质化,催化裂化的原料 性质也发生了较大的变化 密度增大,硫氮及金属含量升 高。催化裂化的操作需求不断提高,以弥补因原料重质化劣 质化而导致装置转化率的降低,但装置的气体和焦炭产率不 断升高,除工艺生产上造成困难外,还常常在反应器系统分 馏塔底系统发生结焦问题,极大地威胁到装置的安稳长满优 操作;严重时,将导致装置非计划停工,并增加了装置检修的 工作量及难度,给炼油厂造成很大的经济损失。 湛江东兴炼油厂50万t/a催化裂化装置于2005年3月 份改造完成,当月投料试车成功,其处理的原料以减压馏分 油和减压渣油混合料为主,由过去的5个多月生产期来看, 反应系统出现了结焦现象,本文就这种现象作一些分析,并 提出应采取的措施。 1 结焦现状 装置DCS表盘记录及现场实测数据显示,沉降器旋分器 油气大管压降上升较快,分馏塔压降没上升。从4月1日至 8月15日沉降器旋分器压降从10. 96kPa上升至38. 5kPa,上 升了27. 54kPa;分馏塔顶压力从0. 225kPa下降至0. 175kPa, 减去实测分馏塔压降15kPa油气大管上升了21. 5kPa。气压 机入口压力从0. 202 kPa下降至0. 146kPa,下降了56kPa,沉 降器至气压机总压降4月1日是49kPa, 8月15日是 112kPa,上升了63 kPa。按实测数据,单旋压降已达39KPa, 油气大管压降31 kPa,分馏塔压降15kPa,分馏塔至F - 203 压降28 kPa。沉降器至气压机总压降114kPa。气压机入口 压力受入口阀开度及反飞动量影响,实际压降增加部分是沉 降器旋分器压降和油气大管压降合计49. 04kPa。按此结焦 速度10. 9kPa/月,至下一个检修周期还要开20个月,压降将 增至218kPa。气压机入口压力减小,气压机做功就要增多, 按计算,当气压机入口压力下降至90kPa时,气压机满负荷 运行,电机电流达80A。当气压机入口压力低于90kPa,就必 须降处理量了,气压力机入口压口力越高,所需电机功率越 小。结焦意味着多消耗电机功率。处理量相同, 4月1日电 机电流58A, 8月15日68. 5A。 2 沉降器及油气大管结焦机理 在催化裂化提升管进料中的新鲜原料及回炼油、 油浆中 66广 东 化 工2005年第11期 含有大量高沸点的重芳烃、 胶质、 沥青质等未汽化裂解的重 组分,在进入沉降器、 旋风分离器及油气大管与催化剂颗粒 混合形成带油“ 湿 ” 催化剂黏结在表面和沉积在“ 死区 ”,在 沉降器操作条件下,发生液相热裂化反应和缩合反应,甚至 是延迟焦化反应后生焦。 3 结焦原因分析 1沉降器旋分器入口出口面积过小,线速过大,易造成 旋分器油气出口升气管外壁结焦,造成旋分器压降增加,或 因焦块脱落卡住料腿而被迫停工。此现象很普遍,专家就此 有研究 见催化裂化协作组报告论文集时铭显文章“ 沉降 器顶旋升气管的结焦机理和防止措施 ” [1]。认为旋分器油气 出口升气管线速过高≥30m /s是结焦主要原因,解决办法 一是提高操作温度,防止油气部分组分冷凝成液滴;二是旋 分器入口速度不宜过高,速度低可以降低气体的喘流扩散能 力,同时减少“ 滞留层 ” 内的压力梯度数值;三是开发不产生 “ 滞留层 ” 的新型升气管,避免催化剂颗粒和未气化油滴黏附 在升气管下壁表面以达到抑制升气管表面结焦的目的。因 上周期改造将顶旋换小了,现按汽油方案生产,旋分器入口 线速已达26. 06m /s,出口线速已达31. 59 m /s。 2加工原料过重,操作条件苛刻。开工以来,因催化料 减四,减渣拔得重按进料泵出口采样500℃ 以上馏出质量 百分数为掺渣比, 5月份掺渣比53. 2 , 6月分46. 6 , 7月 分41. 3 ,操作条件一直苛刻,在外取热器满负荷运行时 再生温度高达725～730℃,反应温度528～530℃,在如此苛 刻条件下,油浆产率仍然高达12～17。油浆相对体积质 量0. 98g/mL以下。这种情况在中国石化统计报表上是没有 的。从开工到现在累计加工了7种原料,从原油评价看有些 减渣不适合作催化裂化原料如FORCADOS, XIKOMBA, O2 MAN等。原料重,残碳值高,焦质沥青质高,稠环芳烃含量 高,生产上表现为生焦多,再生温度高,干气和油浆产率大, 而汽柴油收率下降。这种情况下多掺渣并没有提高经济效 益,渣油并没有变成轻质油产品,除了多发生蒸汽外,倒增加 了结焦速度,缩短了开工周期,弊多利少。油浆产率高,反应 油气含有的稠环芳烃、 胶质、 沥青质等重组分增加,分子量就 大,黏度增加,黏挂在器壁上的重组分就会越来越多,逐渐缩 合成焦,边挂边缩,越积越厚。如沉降器温度低例改造前粗 顶旋软连接时油气黏度上升,挂焦速度就会加快;如油气大 管保温不好,也会发生同样情况。 3高温阻焦剂没用好。注入量约70μg/mL,期间发生 三次堵塞。开工初期与沉降器顶防焦蒸汽一起注入, 6月1 日发现堵塞,拆清后再次注入, 6月5日又出现堵塞,拆清后 注不进去了,防焦蒸汽盘管已堵死。6月6日改从沉降器放 空口注入,并引250℃蒸汽一起混合后注入,蒸汽量大约 800kg/h ,到7月15日又发现堵了,拆清后改注入油气大管 不与蒸汽混合。8月3日因发现顶旋压降上升,怀疑注剂没 有分散,堆积在注入口所至,经研究人员同意后停用。所用 阻焦剂由齐鲁研究开发,研究人员到车间,对堵塞原因及使 用效果作了分析,认为堵塞的原因是注剂黏度大造成的;连 续注入时结焦速率相对缓慢,在发生堵塞改注入点阶段,结 焦速度呈跳跃性上升情况。认为阻焦效果是有的。该剂试 验室试验结果是加入50～100μg/mL,可使大油气管阻胶率 达到53. 7～63. 8。该剂在胜利炼油厂工业试验,效果明 显。但只注在油气大管,没能解决沉降器及顶旋结焦问题。 东兴催化装置试用在沉降器顶部注入,事先经研究厂家同意 的,目的是解决系统结焦问题。目前,需要研究单位做注入 方式研究,试用效果有待进一步确认。 4 防结焦对策 1优化加工原料。正确配置原料油及掺渣量,掺渣量 增加,原料密度大,原料馏程变重,高沸点的重组分增多,渣 油掺炼量越多,“ 湿 ” 催化剂越不易干,因此要控好与结焦有 关的关键指标密度、 馏程、 残碳、 重金属含量。 2改善进料雾化效果。一方面,随原料温度提高及雾 化蒸汽量增大,有利于改善雾化效果,减少未汽化油的产生, 起到减少结焦的作用。另一方面,提高原料雾化量,有效降 低沉降器内重组分油油气分压,可抑制重组分油缩合结焦反 应。控好适宜的进料预热及雾化蒸汽量,对预防沉降器及油 气大管结焦有好处。 3改善剂油混合及进料汽化效果。使用终止剂后,除 提高进料的汽化效果,提高进料段混合温度,保证提升管出 口温度不变,增大提升管内主反应的剂油比,缩短反应时间, 抑制二次反应发生,增大后部线速,降低未汽化、 未反应的高 沸点物质的比例,减少提升管出口及沉降器结焦。目前由于 装置设计的提升反应时间偏小,终止剂无法投用,为提高剂 油比,在原料预热温度相对较高的情况下,再生温度控制在 680～700℃,不宜过高。 4控好反应深度。保持适宜的反应深度对控制反应的 结焦具有重要意义,低的反应温度使反应深度下降,未汽化、 未反应的高沸点物质增多,在低温、 低线速和长的停留时间 的部位冷凝结焦机会加大;相反,较高的反应温度和较低的 反应压力使高分子烃尽可能更多地汽化与裂化,减少冷凝结 焦的机会。反应温度合适与否看油浆密度及干气和轻油收 率变化来决定。 5提高反应注气量降低油气分压,加大汽提蒸汽量,以 减少可汽提焦,同时控制较高的沉降器藏量,延长汽提段催 化剂停留时间,提高汽提效果。沉降器顶防焦蒸汽加大,可 减少油气进入旋分器以上穹顶死区积集结焦,还可以降低油 气分压,帮助重质烃类在较低温度下汽化。 6减少反应操作波动及切断进料,反应温度波动直接 影响原料与催化剂的接触,造成雾化不良与反应不均匀。装 置切断进料,操作人员总是在一定的响应时间后才能关闭喷 嘴前器壁手阀,在这段时间里,原料油会通过预热线或内漏 的自保阀进入提升管,这部分未经裂化,进入相对较冷的沉 降器后易黏附至器壁或死区,逐渐热裂化成松散的焦块。 7加强原料分析,有利及时指导调整操作。 参 考 文 献 [1]时铭显.沉降器顶旋升气管的结焦机理和防止措施[A ].张德义. 催化裂化协作组第十届年会报告论文集[C ].洛阳中国石化总 公司催化裂化协作组, 2004. 56 - 57. 76 2005年第11期广 东 化 工