催化裂化装置结焦原因分析及对策研究

左杰

摘 要：本文以催化裂化装置为研究对象，在对其提升管喷嘴上方、沉降器、旋风分离器、分馏塔、油浆系统等部位结焦原因分析的基础之上，提出有针对性的解决措施。

关键词：催化裂化；结焦；对策

在众多制约炼油企业安全、稳定生产及经济收益的重要因素之一便是催化裂化装置的结焦问题。因此，在对炼油企业催化裂化装置结焦部位及结焦原因进行深入分析的基础之上，找出切实可行且有针对性的解决措施，对于提升炼油企业经济效益具有十分重要的现实意义。

1 催化裂化装置结焦问题分析

1.1 提升管喷嘴上方

提升管喷嘴上方区域处的结焦物的灰分大部分是催化剂组分。通过对该部位结焦成分分析发现：该部位结焦多是由于部分未能完全汽化的液体粘住催化原料而形成结焦。

1.2 沉降器和旋风分离器系统

沉降器与旋风分离器系统在入口以上位置存在一个流动盲区，造成大量油气在此聚积，由于器壁温度较低，当高温油气接触到器壁之后，会因为凝结而析出高沸点组分，这些析出物质在器壁表面堆积，逐渐形成结焦。

1.3 分馏塔及油浆系统

分馏塔及油浆系统的结焦原因主要有原料结构及性质：催化裂化原料变重，导致油浆中多环芳烃、胶质、沥青质含量增加，这些组分非常容易发生聚合产生结焦。较少的外甩油漿加快了油浆浓缩、缩合、生焦。分馏塔底温度：众多研究与实践表面：油浆系统结焦的主要原因便是分馏塔底部位置温度过高。高温一方面可以造成油浆中的轻馏成分挥发，造成油浆浓缩，进而导致其结焦的可能性增大；另一方面，油浆中含有多环芳烃、烯烃等组分，这些组分在高温作用下容易发生缩合反应。油浆的停留时间：当油浆在高温下停留时间过长，或油浆循环量过小时，油浆中有焦炭生成。

2 改善和防止结焦的措施

2.1 优化操作，减少反应结焦

针对提升管进料口上方结焦问题，若想减少，甚至抑制该位置结焦问题的出现，最关键、有效的措施便是提升催化裂化装置进料口位置的气化率，同时，改善催化剂的流动状态。具体而言，通过提升雾化蒸汽量及其过热程度，进而降低油气分压。通过该措施，一方面可以有效地改善原料的雾化效果，提升进料的气化率；另一方面，在催化裂化原料较重的情况下，可以提升改材料的流动效果。

2.2 选择合适的催化剂

催化裂化装置工作性能的优劣直接取决于催化剂的选择是否合适。因此，根据生产工艺要求及设备要求，选择恰当适宜的催化剂是提升设备运行经济性的首要前提。催化裂化装置催化剂的性能应是重油裂化能力强，焦炭选择性好，抗镍、钒、钠、氮等污染，且具有良好的汽提性能及水热稳定性等。

2.3 根据反应深度选择适宜的操作条件

首先，控制反应温度，提高再生剂温度。由于渣油中的沥青含量较高，该组分在进入催化反应系统之前未能全部汽化，进而造成渣油中的大分子团无法顺利进入沸石孔道参与裂化反应。针对此问题，催化裂化装置借助再生器，利用高温催化剂的热震击作用将这部分大分子物质击碎，再参与裂化反应。因此，控制反应温度，适当提高再生剂温度，在实现热震击效果的同时，提升渣油中大分子组分的裂化效果。其次，降低反应回炼比。回炼比减小就等于减少总进料中重芳烃含量。当回炼比降低0.17就可减少总进料中重芳烃量约8.0%。降低反应回炼比的措施有：一是提高反应苛刻度以提高反应单程转化率；二是控制油浆密度，增加重油浆外甩量。再次，提升管注终止剂。原料油性质越重，终止剂量越多，反应注水量越多。最后，确保催化剂对重质烃有足够的裂化能力。为确保催化剂对重质烃有足够的裂化能力，需控制平衡剂比表面积大于95m2/g，最低不小于90m2/g。固体催化剂助剂的加人量不应超过主催化剂加入量的1/10，否则会降低重油一次裂化能力。

2.4 不同部位的防焦措施

2.4.1 提升管

①喉管式喷嘴和靶式喷嘴应该淘汰，应选用KH-4型、BWJ型等新型喷嘴，回炼油喷嘴也要更换成新型喷嘴；②原料预热温度要保持在180℃以上，使再生剂与进料的混合温度高于进料的假临界温度，严格控制原料中残炭和沥青质含量；③将新鲜原料和回炼油分开进料，减少回炼油难裂解的重组分占据热再生剂的活性中心，减少催化剂的失活，降低生焦。

2.4.2 沉降器和旋风分离器

①增加防焦蒸汽量。防焦蒸汽采用二级孔喷嘴，使喷嘴指向顶部所有静空间，避免沉降器顶出现死角；②缩短催化剂与油气分离时间，以及减少油气在沉降器内停留时间，减少二次反应，降低沉降器和旋风分离器人口结焦；③加强保温和平稳操作，减少热损的波动，减轻沉降器结焦。

2.4.3 分馏塔底及油浆系统

①为减少分馏塔底及油浆系统结焦，应注意控制以下指标。首先，控制分馏塔底温度不超过350℃，以减少轻馏成分挥发；控制油浆固含量不超标，同时加强生产环节的蒸汽搅动，以促进油浆流动，避免死区位置结焦；②加强平稳操作，避免切断进料事故的发生，否则对分馏塔底结焦影响较大；③视原料性质，调节反应深度，根据油浆密度决定外甩油浆的多少，降低油浆系统的结焦。

3 结论

本文通过对催化裂化装置中常见结焦部位结焦原因的分析与总结，给出有针对性的解决措施，对于提升催化裂化装置运行经济性具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]王荷蕾.催化裂化沉降器的结焦原因和防焦措施[J].化工时刊，2018，17（9）：4-8.