催化裂化装置抑制沉降器结焦技术

催化裂化装置抑制沉降器结焦技术

摘要：催化装置进行了沉降器抑制结焦措施的改造，经过三年多的运行实践证明，效果显著，此次防结焦综合技术的应用，有针对性地对沉降器腔体和单旋升气筒等易结焦部位采取了有效措施，解决了装置多年来因为沉降器结焦导致非计划停工的这一重大生产问题，为保证装置地长周期运行奠定了坚实的基础。

关键词：结焦防结焦单旋升气筒直连

1项目必要性

随着装置加工原料的变重、变劣，催化裂化装置反应沉降器系统和油气管线及分馏塔底油浆系统结焦也越来越严重，已成为影响催化装置长周期安全运行的一个重大隐患。目前我国催化装置因结焦严重而导致非计划停工的事故时有发生，给炼厂造成了巨大的经济损失。催化裂化装置长期受到沉降器结焦的困扰，多次因为沉降器旋分器、内壁结焦，进料中断后焦块脱落而导致停工抢修。前几个周期装置在提升管快分结构和粗、单旋的连接方式上作了多次改动，但效果不明显。由于1＃催化裂化装置实施FDFCC-III改造，单独设立汽油回炼提升管和沉降器，使重油沉降器内重质油气分压提高，可以预计到结焦倾向将进一步加剧。因此对此套装置应用沉降器抑制结焦综合技术改造是非常必要的。在正常平稳操作情况下，综合应用本研究开发的重油催化沉降器防结焦新技术后，装置连续运行一周期（3年）内不会发生因结焦造成的非计划停工事故。

2改造内容

通过多次专业技术讨论，最终确定了催化裂化装置抑制沉降器结焦所需采用的技术措施，主要内容包括：

●沉降器的防焦蒸汽由1.0Mpa（g）蒸汽改为3.5Mpa（g）蒸汽，以提高蒸汽在沉降

器的温度，减缓油气冷凝结焦；同时在沉降器底部增设1.0Mpa（g）松动蒸汽，在

沉降器藏量超高时（不正常工况）进行松动。

●沉降器单级旋风分离器的升气管增设导流片，目的是防止此部分结焦后的焦炭因工

艺操作变化或紧急事故状态温度突变而脱落，堵塞料腿导致非计划停工。

●沉降器粗旋升气管与单级旋风分离器入口直连，单旋直连分配器与粗旋出口集合管

通过活动插口实现直连和吸收热位移，粗旋出口集合管下端设倒引流锥，将汽提后

的油气导流至单级旋风分离器的入口；同时将沉降器内的防焦蒸汽和飘散在沉降器

空间的零星油气导入至单旋。

以上措施最大限度的降低了油气在沉降器空间的滞留时间，可以最大限度地解决沉降器结焦的问题。具体的改造内容如下。

2.1 防焦蒸汽环

根据技术改造的协议要求，本次防结焦措施中，在沉降器顶部将原有1.0Mpa 蒸汽环改造为3.5Mpa 蒸汽环以及在沉降器底部锥体段增设1.0Mpa 松动蒸汽环。 2.1.1 上、下防焦蒸汽环方位

上部3.5Mpa 蒸汽环管位于集气室外侧，沉降器顶部，喷嘴均匀布置，设排凝口，流量由自动控制阀控制。

下部1.0Mpa 蒸汽环管位于沉降器单旋翼阀上部（沉降器与再生器变径处），喷嘴均匀布置，设排凝口，流量采用限流孔板限流。 2.1.2 防焦及松动蒸汽环作用

根据设计，上防焦蒸汽采用3.5Mpa 蒸汽，主要是利用3.5Mpa 蒸汽的高温度来维持沉降器腔内的温度，减缓油气冷凝结焦，同时起到将汽提上来的油气赶到导流锥的作用；其流量为正常生产时1000kg/h ，异常情况时（切断进料时）2000 kg/h 。底松动蒸汽环的蒸汽主要用来在异常情况（沉降器藏量高）下进行松动，抑制油气携带大量催化剂进入导流锥从而避免发生催化剂跑损，另外开工初期起到沉降器赶空气的作用，它不需要进行控制，用限流孔板控制流量在300～1000 kg/h 。 2.2 旋分系统

沉降器内只保留用来分离重油提升管反应油气的两个粗旋和四个单旋，并且全部更新。 2.2.1 粗旋的设计条件

表-1 粗旋的设计条件

2.2.2 单旋的设计条件

表-2 单旋的设计条件

由于单旋升气管外壁的结焦难以避免，为防止此处焦块脱落堵塞翼阀，在单旋升气管外侧增加了导流片来固定焦块，也可以减小焦块的尺寸，从而避免因紧急情况，焦块脱落堵塞单旋料腿，此技术为石油大学专利技术，设备结构如图-1/1、2所示。

2.2.3 粗旋及单旋安装

根据本次防结焦改造的设计要求，重油提升管反应油气经过Y型的粗旋入口分配器进入粗旋，分离后的油气经粗旋油气集合管进入单旋直连分配器，然后分四股进单旋分离。

粗旋的安装位置为：其升气管轴心线位于沉降器直径为φ4000mm的环上，两个粗旋对称排列，与0o方位分别有24o和204o的角度，粗旋入口中心线位于沉降器标高

50200mm处；粗旋依靠其两个支耳落在沉降器壳体的支座上进行支撑，无焊连接为防止热膨胀，同时有B#1~2拉杆与沉降器壳体连接进行定位。

单旋的安装位置为：其升气管轴心线位于沉降器直径为φ4200mm的环上，四个单旋对称排列，与0o方位有21o角度，单旋入口中心线位于沉降器标高56700mm处；单旋依靠焊接在内集气室器壁上的吊板进行支撑，同时通过A#1～4的拉杆与沉降器壳体连接进行定位。

2.2.4 旋分的作用

沉降器单级旋分在本次改造中选用的是国产PV型旋分，其设计与制造技术在国内已成型，应用的数量较多，主要起到分离反应油气和催化剂的作用。影响旋分效果的主要参数有：入口油气的粉尘浓度，粉尘的颗粒度、入口油气线速以及旋分的本身设计尺寸等。

从旋分的尺寸来看，其入口面积、筒体直径、沉降高度、排尘口直径以及升气管高度r 是影响旋分效率与压降的关键尺寸。一般来说，在入口气量保持一定的情况下（入口面积保持一定），筒体直径越大，分离效率越高，压降越低，另外沉降高度越大，分离效率越高，压降也增加不大，但旋分的直径和高度直径受制于沉降器的大小，因此设计时根据气量、沉降器尺寸等因素确定合适的高径比。

2.3 直连系统

本次改造最大的特点就是将粗旋分离的油气通过直连系统导入单旋入口，同时采用导流锥的形势来吸收粗旋、单旋料腿催化剂携带的油气以及汽提段汽提上来的油气。

2.3.1 直连系统的组成及安装方位

直连系统主要由单旋直连分配器、活动插口，粗旋出口集合管以及导流锥组成，其中粗旋出口集合管和导流锥为焊接连接成整体，活动插口与粗旋出口集合管焊接成整体，单旋直连分配器由吊板连接在内集气室上，活动插口与单旋直连分配器的连接为承差连接，来解决热膨胀问题，连接处用陶纤塞死，防止油气向外串出。

此部分示意图见图-2。

2.3.2 直连系统的作用

直连系统的作用主要是将反应油气导入油气管线，同时吸收粗旋、单旋料腿催化剂携带的油气以及汽提段汽提来的油气，可以避免油气在粗旋与单旋之间的泄漏，同时减少油气在沉降器内的滞留结焦。

3沉降器防止结焦操作建议

在完成沉降器抑制结焦改造后，为了更好的发挥其效果，作为这一改造措施的补充，特别对生产车间提出了以下的操作建议：

●针对不同的原料选择合适的反应温度，防止原料中的重组份由于反应温度不够无法裂化，

建议在原料分析数据中除了比重和残炭外，增加胶质、沥青质和芳香烃的分析数据。

●建议在开工初期，提升管的出口温度控制稍微高一点（510～520℃），同时对于原料建

议在开工阶段不要太重，目的是防止原料中的一些重组份在开工阶段由于没有完全裂化，停留在沉降器内形成焦炭。

●减少装置切断进料的次数。装置切断进料后，建议再生滑阀不要马上关闭，让一部

分高温的再生催化剂进入提升管，使停留在提升管内的残余原料汽化裂解，同时切断进料后尽快将喷嘴前的第一道手阀关闭，防止由于原料系统上的阀门内漏，使少量原料进入提升管。

●上部防焦蒸汽的最低流量应控制在1000Kg/h，底部蒸汽设计为300 Kg/h，要根据催化

剂料位的具体情况进行调整。当在紧急情况下切断进料，应将这两股蒸汽的阀门全部打开，将飘散在沉降器的零星油气尽快赶入粗旋出口的油气集合管。

4运行情况

4.1 改造前

催化装置自2003年5月进行FDFCC工艺改造以来，装置共进行了3次非计划停工抢修，分别是 2003年12月1日，装置FSC系统I/O模件出现故障，引起1#主风机自保动作，停止运行，装置作紧急停工处理，重新组织进料开工后因油浆固含量高，被迫停工抢修。造成本次停工的主要原因是沉降器四组单级旋分器中有一组被焦块堵死。2004年 4月29日，装置大面积停