胜利油田石油化工总厂重油催化车间
１结垢外观特征及影响因素
１.１外观特征
催化裂化装置出现烟机粉尘浓度高，一再、二再烟机结垢严重等现象，在一再烟机叶片的外沿处出现致密且具有一定强度的垢块，颜色呈黑灰色，特征与催化剂相似；在二再烟机叶片的外沿处也出现致密且具有一定强度的垢块，颜色呈橙色。一、二再烟机的垢块颜色不同，表明一、二再烟机跑损的催化剂颜色是不同的。
１.２影响因素
１.２.１催化剂重金属质量分数
在催化反应过程中，催化裂化原料所含重金属质量分数的９０％以上沉积于催化剂，在催化剂再生过程中无法实现转移，导致催化剂中毒而活性降低。通常用钝化剂抑制重金属的"毒性"，依靠补充催化剂使平衡剂的重金属质量分数处于较低的水平，以保持催化剂的催化性能。但研究表明重金属质量分数偏高并不是导致烟机结垢的主要原因。
１.２.２催化裂化原料密度
催化裂化原料密度增大主要是由原料的稠环芳烃等大分子烃类比例上升、Ｈ／Ｃ比例下降引起的，在催化裂化反应过程中，原料的残炭和反应碳吸附于分子筛孔道，可汽提碳属于小分子烃类，大部分被汽提，反应后失活的待生催化剂进入再生器，吸附碳和未被汽提的烃类被烧掉。因此，原料密度主要影响反再系统的热平衡，对烟机结垢不产生实质影响。
１.２.３助剂、添加剂
向反再系统加入丙烯助剂、硫转移剂和钝化剂等造成烟机结垢问题上有一定争议。自催化裂化装置运转以来，基本未使用丙烯助剂，硫转移剂和钝化剂品种，即使使用相同的助剂品种，也都出现严重烟机结垢或不结垢现象。因此可以忽略助剂、添加剂对烟机结垢的影响。
１.２.4催化剂粉尘
催化剂粉尘对烟机运行影响表现在两个方面：粉尘浓度高或粒径大时，对烟机叶片造成磨损；粉尘造成结垢而使烟机不能正常运转。催化剂化学组成主要影响催化裂化反应过程，对催化剂跑损、结垢不产生直接影响。催化剂的堆比和强度、新鲜剂的筛分组成在某确定的催化裂化装置上，影响自然跑损，跑损的粉尘既对烟机产生磨损，同时也是烟机结垢的"源"。
１.２.5工艺条件、设备
导致设备损坏或失效的原因除了设备自身的因素外，操作条件也是关键的影响因素之一。因操作温度过高，旋风分离器流速也高，催化裂化装置二再频繁出现旋风分离器损坏现象，如料腿焊口断裂而脱落，导致旋风分离器效率降低，进而烟气粉尘浓度升高，出现二再烟机严重结垢现象，当进入三级旋风分离器的烟气粉尘浓度长时间超高时，单管下料锥处出现问题，导致三级旋风分离器效率下降，烟气粉尘浓度上升，烟机出现结垢。
２结垢原因
既然烟机结垢主要来源于催化剂粉尘，那么催化剂粉尘应具有积聚成一定强度的垢块性质，即"黏性"。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆某公司重油催化裂化装置长期使用超稳共Ｙ－１５及半合成催化剂，烟气粉尘浓度长期保持在１００～３００ｍｇ／ｍ３之间，叶片磨损严重，最短时运行不到３０ｄ，烟机效率明显下降，但没有出现过结垢，表明粉尘浓度高是烟机结垢的根源，但不是充分条件。平衡剂的金属质量分数高，黏性也高；分子筛质量分数高也导致粉尘黏性增强。近年来，为了适应催化裂化原料的重质化，催化剂分子筛质量分数接近４０％；随着催化剂分子筛质量分数升高，作为黏合剂的载体已大多改用黏结性更强的铝溶胶，催化剂中硅／铝质量比明显下降。因此，使用黏结性强的铝溶胶作载体是导致催化剂的强度变差、黏性增强的主要原因。在相同条件下，烟气流速高的部位结垢严重，流速低的部位结垢少或不结垢，表明烟气的流速越大，粉尘所受的离心力或冲击力越大，当具有"黏性"的粉尘受到足够大的作用力时，逐渐积聚、成垢，结垢主要影响因素包括粉尘浓度、粉尘黏性和粉尘所受冲击力。
３预防结垢措施
３.１降低细粉质量分数
保持合理的平衡剂细粉质量分数对反再系统的流化、安全平稳操作至关重要，需要选择适合于装置运行的催化剂筛分组成，抑制平衡剂的细粉质量分数。细粉产生原因主要是催化剂中粒径小于２０μｍ的颗粒质量分数及催化剂强度。催化裂化装置运行结果表明，需要把粒径小于２０μｍ催化剂颗粒质量分数由５.０％降为３.０％，同时保持操作平稳、预防催化剂崩裂。
３.２控制重金属质量分数
原料的Ｎｉ、Ｖ等重金属易造成催化剂污染，使催化剂分子筛结垢损坏而失活，导致选择性变差。一旦平衡剂的重金属质量分数高，通常采取补充催化剂进行置换，或者采用抗重金属能力强的催化剂，或者适当多注入钝化剂等措施。
３.３保证一级、二级、三级旋风分离器高效运行
应用高效旋风分离器能够解决催化剂的跑损问题。尽管高效旋风分离器的操作弹性好和抗干扰能力强，但要考虑操作条件对旋风分离器效率的影响，需要控制旋风分离器的入口线速、再生器藏量，以保证各级旋风分离器的平稳操作。观察运行一段时间的催化裂化装置三级旋风分离器单管泄料口，结垢明显，粉尘在泄料口处于高速旋转流动状态，其结构有待进一步改进，以解决分离器入口烟气粉尘浓度高引起的烟机叶片磨损、结垢等问题，保证三级旋风分离器长周期高效运行。
４结束语
导致催化裂化装置烟机结垢主要因素是催化剂粉尘浓度高、具有黏性、在烟机叶片受到较大的离心力，以及设备结构不合理或制造质量不合格等。其中烟气的催化剂粉尘还对烟机产生磨损，需要控制催化剂的机械强度和筛分组成。通过设备改进和操作条件调控，保证各级旋风分离器高效运行，是解决烟机结垢的有效手段。
参考文献：
［1］李宁, 彭芳, 崔守业. 催化裂化装置烟机结垢原因分析及应对措施[J]. 石油炼制与化工, 2018, 49(2).
论文作者:李朋
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第3期
论文发表时间:2019/7/18
标签：催化剂论文; 粉尘论文; 烟机论文; 旋风论文; 分数论文; 分离器论文; 质量论文; 《科技尚品》2019年第3期论文;