催化裂化装置沉降器结焦与防治对策
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
５ ０％ 。
脱氢 、 缩 合反 应是 结焦 的内 因 ； 气 固混合 物 的流动 状态 、 传 热 与传 质 环 境 则 是 结焦 的外 因。重 油 组 分 与反 应生 成物 中重 油组 分冷凝 并 与催 化剂颗 粒 接 触导致 形 成 “ 湿” 催 化 剂 则 是 沉 降 器 结 焦 的 物 理因素； 稠环 芳烃 、 胶质 、 沥青质 发生 脱氢 、 缩合 反 应 及反 应油 气 中的烯 烃 、 二 烯烃 发生 聚合 、 环化 反 应 则是 沉降 器结 焦 的化学 因素 ＿ ３ 。 （ １ ） 重油组 分 是结 焦前 身物 文献 ［ ６ ］ 表 明提升 管 喷 嘴进 料 混 合段 不 同截 面油剂 两相 的浓度 分布不 均匀 ， 油 相 浓 度 较 高 （ 低） 的区域 ， 催 化 剂 的浓度 却 较 低 （ 高） ； 不 同截 面 上原料 油 汽化 速 度 分 布 也不 均 匀 ， 喷 嘴上 方 局 部存 在 “ 液雾 生成 区 ” ； 喷 嘴 出 口边 缘 区域 雾 化 效 果 也不理 想 ， 提升 管 内局部 区域 剂油 比较低 ， 有 焦 炭 等副反 应产 物产 生 。 因此 ， 在 提升管 反应 器 内 ， 重质 原料 油并 没 有 完全 气 化 ， 裂 化 反 应 也 没 有完 全 结束 ， 反应 油气 中仍 存 在 未气 化 的重 油 组 分 和 未转 化 的重 油组分 。高沸点 的未 气化 重油 组分 和 反应 生成 的重 油 （ 油浆 ） 组 分 冷 凝 形 成 的液 滴 黏 附在催 化 剂或 设 备表 面就 成 为 结 焦 前 身 物 ， 并 随 着 时间 的延 伸 逐渐 长大 。 液相重 油组 分 的高 温缩合 反应 对沉 降器 结焦 贡献 最大 ＿ ３ 。例如 某 新 建 催 化 裂 化 装 置 采 用 多 产异 构烷烃 的催 化 裂 化 （ ＭＩ Ｐ ） 工艺技术 ， 检修 时 发现 提升 管第 一反应 器 出 口油 气分 布板 上部 分分 布孔被 结焦 堵死 ， 大 部分 孔径 变小 。 （ ２ ） 低速 滞 流 区易结焦 文献［ ８ ］ 表 明沉 降器 旋 风 分离 器为 ０ 。 ） 区 间存 在 低 速 “ 滞 流
第４ ３ 卷 第６ 期
胡
敏等． 催化裂化装置沉降器结焦与 防治对策
的催 化剂 颗粒 和空 隙 ， 质地疏 松 易碎 ， 一般 分布 在 油气 流 速 较 低 或 相 对 静 止 的 区 域 。软 焦 含 碳 约 ３ ０ ％左 右 ， 灰分占 ６ ６ ％ ～７ ０ ％， 灰分 颗 粒 较 细 ， 粒 径大部 分小 于 ２ ０ ｍ， １ ０ ｍ 以 下 的 颗 粒 约 占
区” （ 见 图２ ） 和顺 着 压力 梯度 的 附面层 （ 见图 ３ ） ，
２ ． ２ 中性 焦
中性 焦呈 灰黑 色 ， 断面有 许 多微孔 ， 质 地 比较 致 密坚 硬 ， 大 多黏 附在油 气流 速较 低 的 区域 ， 如 沉 降器 内壁 、 粗旋 外壁 、 沉 降器旋 风分 离 器拉杆 外 壁 的周 围。一 般 中性焦 中灰分 占 ５ ０ ％ 以上 ， 灰 分 颗
越大 。
原料 性质 不是 导致 沉 降 器 结 焦 的 唯一 因 素 ， 即使原 料 性质 差 ， 如果采 用合 理 的工 艺技术 、 合 适
容 易 出现颗 粒 物或 重 油 组 分 液滴 的沉 积 和 黏 附 ，
这 是产 生结 焦 的主要 原 因。
的催化剂和适宜的操作条件也能确保装置长周期
粒更细， 粒径为 １ ０ ｍ 以下 的细粉 比软 焦 多 。
２ ． ３ 硬 焦
硬焦是重质芳烃、 胶质、 沥青质等发生深度缩
合 反 应 的生 成 物 ， 外观乌黑发亮 ， 质 地 致 密 而 坚 硬， 表 面光 滑并有 明显 的冲刷 痕迹 ， 分 布在油 气 速 度较 高 、 速度 梯度 变 化较 大 、 催 化剂 浓度 较低 的 区
域， 通常出现在反应油气管道 内壁 、 沉降器旋风分 离器内升 气 管 外 壁 等 位 置。硬 焦 中灰 分 约 占
３ ０ ％， 含碳量高达 ６ ０ ％ 以上 ， 灰 分 颗 粒 粒 径 几 乎
全在 １ ０ ｍ 以下 。 ３ 结焦 主要 原 因
沉 降器 结焦 物 主 要是 催 化 剂 细 粉 和 含 硫 、 氮 元 素 的重 油 组 分 高 度 缩 合 成 的大 分 子 碳 氢 化 合
物， 氢含 量通 常不 足 ４ ％＿ ｌ ＿ ｌ ＿ ２ 。 ｌ
３ ． １ 原 料性 质
催化 裂化 原料 中重 油 组 分 含 量 越 多 ， 其 稠 环
芳烃 、 胶质 、 沥青 质 含 量就 越 多 ， 在 同一温 度 下 相
应 的气 化 率 就 越 低 ， 产生 “ 湿” 催 化 剂 的 几 率 就
稳 定运 行 。例如 某 企业催 化裂 化装 置加 工原 料 的 密度（ ２ ０℃ ） 高达 ９ ４ ５～ ９ ６ ０ ｋ ｍ ， 残炭 为 ８ ％一 １ ０ ％， 装 置 建 成 投 产 后 未 因结 焦 导 致 非 计 划 停
２ Ｉ ｉ Ｅ ］
。
（ ３ ） “ 软焦 炭 ” 是重要 的结焦前 身 物 据文 献 ［ ９］ 报道 ， 从 沉 降 器 中取 得 的 液 体 样 品 中大 约 含 有 １ ０ ％重油 ， 其终馏 点在 ５ ２ ５ ｏ Ｃ左 右， 这部 分重 油组 分将 冷凝成 液 滴 ， 最 终导 致沉 降 器结 焦 。重 油催化 裂化 原料 中含 有大 量 的胶质 和 沥青 质 ， 在 进料 雾 化 效 果 不 可 能达 到理 想 状 态 情 况下 ， 这些 重 油组 分 会 以小 液滴 的形 式 附 着 在催 化剂 表面 。进 入汽 提段 的催 化剂 除携 带有 比较 轻
脱氢 、 缩 合反 应是 结焦 的内 因 ； 气 固混合 物 的流动 状态 、 传 热 与传 质 环 境 则 是 结焦 的外 因。重 油 组 分 与反 应生 成物 中重 油组 分冷凝 并 与催 化剂颗 粒 接 触导致 形 成 “ 湿” 催 化 剂 则 是 沉 降 器 结 焦 的 物 理因素； 稠环 芳烃 、 胶质 、 沥青质 发生 脱氢 、 缩合 反 应 及反 应油 气 中的烯 烃 、 二 烯烃 发生 聚合 、 环化 反 应 则是 沉降 器结 焦 的化学 因素 ＿ ３ 。 （ １ ） 重油组 分 是结 焦前 身物 文献 ［ ６ ］ 表 明提升 管 喷 嘴进 料 混 合段 不 同截 面油剂 两相 的浓度 分布不 均匀 ， 油 相 浓 度 较 高 （ 低） 的区域 ， 催 化 剂 的浓度 却 较 低 （ 高） ； 不 同截 面 上原料 油 汽化 速 度 分 布 也不 均 匀 ， 喷 嘴上 方 局 部存 在 “ 液雾 生成 区 ” ； 喷 嘴 出 口边 缘 区域 雾 化 效 果 也不理 想 ， 提升 管 内局部 区域 剂油 比较低 ， 有 焦 炭 等副反 应产 物产 生 。 因此 ， 在 提升管 反应 器 内 ， 重质 原料 油并 没 有 完全 气 化 ， 裂 化 反 应 也 没 有完 全 结束 ， 反应 油气 中仍 存 在 未气 化 的重 油 组 分 和 未转 化 的重 油组分 。高沸点 的未 气化 重油 组分 和 反应 生成 的重 油 （ 油浆 ） 组 分 冷 凝 形 成 的液 滴 黏 附在催 化 剂或 设 备表 面就 成 为 结 焦 前 身 物 ， 并 随 着 时间 的延 伸 逐渐 长大 。 液相重 油组 分 的高 温缩合 反应 对沉 降器 结焦 贡献 最大 ＿ ３ 。例如 某 新 建 催 化 裂 化 装 置 采 用 多 产异 构烷烃 的催 化 裂 化 （ ＭＩ Ｐ ） 工艺技术 ， 检修 时 发现 提升 管第 一反应 器 出 口油 气分 布板 上部 分分 布孔被 结焦 堵死 ， 大 部分 孔径 变小 。 （ ２ ） 低速 滞 流 区易结焦 文献［ ８ ］ 表 明沉 降器 旋 风 分离 器为 ０ 。 ） 区 间存 在 低 速 “ 滞 流
第４ ３ 卷 第６ 期
胡
敏等． 催化裂化装置沉降器结焦与 防治对策
的催 化剂 颗粒 和空 隙 ， 质地疏 松 易碎 ， 一般 分布 在 油气 流 速 较 低 或 相 对 静 止 的 区 域 。软 焦 含 碳 约 ３ ０ ％左 右 ， 灰分占 ６ ６ ％ ～７ ０ ％， 灰分 颗 粒 较 细 ， 粒 径大部 分小 于 ２ ０ ｍ， １ ０ ｍ 以 下 的 颗 粒 约 占
区” （ 见 图２ ） 和顺 着 压力 梯度 的 附面层 （ 见图 ３ ） ，
２ ． ２ 中性 焦
中性 焦呈 灰黑 色 ， 断面有 许 多微孔 ， 质 地 比较 致 密坚 硬 ， 大 多黏 附在油 气流 速较 低 的 区域 ， 如 沉 降器 内壁 、 粗旋 外壁 、 沉 降器旋 风分 离 器拉杆 外 壁 的周 围。一 般 中性焦 中灰分 占 ５ ０ ％ 以上 ， 灰 分 颗
越大 。
原料 性质 不是 导致 沉 降 器 结 焦 的 唯一 因 素 ， 即使原 料 性质 差 ， 如果采 用合 理 的工 艺技术 、 合 适
容 易 出现颗 粒 物或 重 油 组 分 液滴 的沉 积 和 黏 附 ，
这 是产 生结 焦 的主要 原 因。
的催化剂和适宜的操作条件也能确保装置长周期
粒更细， 粒径为 １ ０ ｍ 以下 的细粉 比软 焦 多 。
２ ． ３ 硬 焦
硬焦是重质芳烃、 胶质、 沥青质等发生深度缩
合 反 应 的生 成 物 ， 外观乌黑发亮 ， 质 地 致 密 而 坚 硬， 表 面光 滑并有 明显 的冲刷 痕迹 ， 分 布在油 气 速 度较 高 、 速度 梯度 变 化较 大 、 催 化剂 浓度 较低 的 区
域， 通常出现在反应油气管道 内壁 、 沉降器旋风分 离器内升 气 管 外 壁 等 位 置。硬 焦 中灰 分 约 占
３ ０ ％， 含碳量高达 ６ ０ ％ 以上 ， 灰 分 颗 粒 粒 径 几 乎
全在 １ ０ ｍ 以下 。 ３ 结焦 主要 原 因
沉 降器 结焦 物 主 要是 催 化 剂 细 粉 和 含 硫 、 氮 元 素 的重 油 组 分 高 度 缩 合 成 的大 分 子 碳 氢 化 合
物， 氢含 量通 常不 足 ４ ％＿ ｌ ＿ ｌ ＿ ２ 。 ｌ
３ ． １ 原 料性 质
催化 裂化 原料 中重 油 组 分 含 量 越 多 ， 其 稠 环
芳烃 、 胶质 、 沥青 质 含 量就 越 多 ， 在 同一温 度 下 相
应 的气 化 率 就 越 低 ， 产生 “ 湿” 催 化 剂 的 几 率 就
稳 定运 行 。例如 某 企业催 化裂 化装 置加 工原 料 的 密度（ ２ ０℃ ） 高达 ９ ４ ５～ ９ ６ ０ ｋ ｍ ， 残炭 为 ８ ％一 １ ０ ％， 装 置 建 成 投 产 后 未 因结 焦 导 致 非 计 划 停
２ Ｉ ｉ Ｅ ］
。
（ ３ ） “ 软焦 炭 ” 是重要 的结焦前 身 物 据文 献 ［ ９］ 报道 ， 从 沉 降 器 中取 得 的 液 体 样 品 中大 约 含 有 １ ０ ％重油 ， 其终馏 点在 ５ ２ ５ ｏ Ｃ左 右， 这部 分重 油组 分将 冷凝成 液 滴 ， 最 终导 致沉 降 器结 焦 。重 油催化 裂化 原料 中含 有大 量 的胶质 和 沥青 质 ， 在 进料 雾 化 效 果 不 可 能达 到理 想 状 态 情 况下 ， 这些 重 油组 分 会 以小 液滴 的形 式 附 着 在催 化剂 表面 。进 入汽 提段 的催 化剂 除携 带有 比较 轻