100万t-年催化裂化分馏塔底结焦及油浆系统堵塞的探讨

100万t/年催化裂化分馏塔底结焦及油浆系统堵塞的探讨摘要防止油浆系统结焦，堵塞是催裂化长周期运行的关键之一，一般与分馏塔底油浆的组成、温度、催化剂含量及塔底停留时间等因素有关。延安炼油厂100万吨/年催化裂化采取了加阻垢剂、优化操作、改进工艺流程等新措施。解决油浆系统堵塞问题，同时减缓了分馏塔结焦。

关键词催化裂化；分馏塔底；油浆系统；结焦；阻塞

中图分类号te966 文献标识码a 文章编号

1674-6708（2012）71-0011-02

0 引言

催化裂化油浆系统堵塞，结焦直接影响装置的长周期运行，催化原料重质化是造成分馏塔结焦的根本原因，油浆流速低和高的固含量是造成油浆系统堵塞的主要原因，提高塔底温度，增加油浆回炼，都会造成油浆变重，稠环芳烃增加，随着超稳沸石催化剂的使用，使一部分原本可生焦的中、重芳烃不形成焦而以稠环芳烃成焦碳前身的形式积聚在油浆中，使分馏塔结焦日趋严重。

油浆系统的低流速和高固含量会造成催剂在换热器沉积，降低换热面积，最后造成换热器堵死。

延安炼油厂100万吨侔催裂化在检修时发现分馏塔底结焦严重，尤其在2006年检修中发现分馏塔软焦（前身物）和硬焦多达十几吨（见图1）。塔底结焦的水平高度已与防涡齐平，使油浆抽出口流

动区域仅形成一个圆状环隙，油浆蒸汽发生器3、4两台因油浆流速低，在运行一年后即被堵死。

图1

在开工后，我们采取了防焦措施优化了操作，改进了工艺流程，加注了阻垢剂，装运得置了650天后，在2008年检修中发现油浆系统结焦较以前大为减轻，但分馏塔底结焦情况仍较为严重。

1 结焦问题分析

1.1 塔底结焦与油浆性质的关系

油浆中所含胶质、沥青质和多环芳烃最易结焦，因此，塔底油浆系统结焦倾向与自身组成有十分重要的关系，油浆的多环芳烃含量、密度、粘度的增大都会引起结焦趋势的增加，油浆中催化剂形成了结焦的核心，所以固含量的增大也是结焦趋势增加的一个原因。延安炼油厂油浆性质(见表1)较好，故塔底结焦中软焦层较厚。

表1 油浆的性质

1.2 塔底结焦与塔底温度、停留时问的关系

延安炼油厂习惯于塔底温度控制在370℃～380℃之间，以提高收率但根据反应工程中的液相烃类热反应原理，在反应过程随着温度的升高，溶剂组分溶解能力下降，溶质组分容易从溶液中分离出来，另外，由于体系温度较高，被活化的组分增加，使缩合反应加剧，油浆中芳烃缩合是导致系统结焦的主要原因。

油浆在塔底停留时间一般要求平均为5分钟左右，但在分馏塔

底四周平坦区域有一个缓流区，油浆在这一区域停留时间就会远大于5分钟，最后造成缓流区沉积结焦，缓冲区变为死区，缓冲区向前推进，最终导致塔底抽出口只有一个环形口空间走油，而整个塔底其它部分区域结焦（见图1）。

1.3 油浆换热器堵塞原因分析

延安炼油厂100万吨/年催化油浆流程先与原料换热再进人蒸汽发生器产生蒸汽，目前的换热流程为：与原料四个串联，再与蒸汽发生器四个并联，油浆经过原料换热器和油浆蒸汽发生器的线速分别为1.2m/s和0.62m/s，（循环量300吨/小时），较低的线速导致了油浆在蒸汽发生器上粘结和催化剂的沉积，最后导致部分管子结死。相比较下，原料换热器因线速较高从未堵过。

2 防止结焦和堵塞的措施

2.1 减少塔底停留时间和降低塔底温度

催化装置油浆系统防堵塞和结焦，必须保持较高的流速，一般大于1.3m/s，分馏塔底保持较短的停留时间，不大于5分钟，即保持大的油浆循环量，对于本套装置而言，我们采取保持分馏塔液位≯50％（液位与停留时间对应关系见表2）、油浆循环量控制在290t/h～350t/h之间、同时降低塔底温度至350℃～360℃之间，缓解油浆系统的结焦问题。

注：油浆循环量：300t/h

表2 油浆分馏塔底停留时间

2.2 优化操作

反应深度的变化直接影响油浆的组成，操作要根据日常油浆密度及固含量的变化及时调整，当油浆密度大于1.05时，要及时外甩油浆，当固含量升高时，要及时分析原因并调整操作，同时加大外甩量。根据我装置的运行特点及原料性质较好的情况，在正常生产情况下采用定期外甩油浆，来降低油浆密度，在开停工过程及操作异常的情况下，部分催化剂会造成油浆固含量的增加，这时就采取边补边甩的措施，加大油浆外甩量，阻止催化剂沉积的油浆系统，但由于分馏塔底抽出口位置相对平坦，其角度远小于催化剂流动的休止角，缓流区依然会沉积催化剂，所以这个措施对油浆系统防堵作用明显，但对分馏塔底结焦只能缓解。

2.3 使用良好的阻垢剂

阻垢剂由于具有分散性能，能阻止悬浮在油浆中的催化剂粉末、结焦物的聚集；具有的抗氧性，能与被氧化的烃自由基形成惰性分子，阻止氧引发聚合。我们在2001年9月开始使用zg-fcc-02型油浆阻垢剂，效果较好,油浆蒸汽发生器在使用1年8月后发汽量才逐渐减少，较原来提高了半年左右，这说明阻垢剂对油浆系统防堵塞是有一定效果的。

2.4 采用改变工艺流程和采用新型油浆泵

由于3、4号蒸汽发生器（图2）处于流程末端，如果四台全部投用，3、4号由于线速低容易被堵死，经过核算，使用一组可满足

取热和压降要求，同时可提高流速至1.1m/s ～1.4m/s。我们采用开3、4备l、2的方案，当3、4有问题时投用1、2，及时抢修3、4，抢修完毕后继续投用3、4。这样既保证了流速，又保证3、4号不会被堵死，对油浆系统的长周期运行非常有利，这也是经过这次650天运行证明了的。

图2

开工过程中或事故恢复的过程中，转剂过程中催化剂会大量进入分馏塔底，需要尽快外甩塔底油，但塔底升温过程中油浆泵容易抽空不上量。这是造催化剂在塔底沉积的另一个重要原因，因此我们选用气蚀余量较原来机泵富裕的嘉利特的新型油泵，缩短抽空时问，对防止分馏塔底结焦是有利的。

3 结论

对于我装置，采用了加注阻垢剂、改变工艺流程、优化操作等措施解决了油浆系统的堵塞问题，但这些措施对分馏塔底结焦只是起了延缓作用，塔底结焦将是装置长周期运行的瓶颈问题。

4 问题及建议

分馏塔结焦由温度、停留时间、油浆组成和催化剂含量四个因素决定，温度、油浆组成、催化剂含量可通过调节工艺操作的方法改变，停留时间理论上可通过增加循环量及降低塔底液位来实现降低，但存在这样两个问题，一是分馏塔底平坦构造及抽出形式，抽出角度小于催化剂流动休止角，这样就会造成沉积结焦；二是停留