中国石油天然气集团公司辽阳石化分公司油化厂 辽宁省辽阳市 111003
摘要：在石油化工生产过程中，催化裂化装置可生产出更多的石油化工产品，满足石油化工市场的需求。催化裂化装置结焦是导致装置停车的关键因素之一，如果得不到合理的控制，会增加催化裂化装置停工的概率，降低催化裂化工艺的生产效率，增加石油化工生产的成本，给石油化工生产带来巨大的危害。
关键词：催化裂化装置；结焦；技术措施
近年来，随着国内外原油的重质化和劣质化，催化裂化已成为炼油企业油品轻质化和获取化工原料的重要加工手段，发展潜力很大。催化裂化装置特别是重油催化裂化装置的结焦问题是不可避免的，因此进一步提高对结焦问题的认识，优化反应系统设计，加强工艺和公用工程管理，选择重油裂解能力强的催化剂，将有益于抑制和减缓结焦问题的恶化。
一、催化裂化结焦机理
一系列的化学反应和物理变化相互结合，共同产生的综合结果就是结焦过程，结焦的机理是根据结焦所产生的位置而变化的。结焦一般分为两个过程，第一种是催化裂化反应结焦，在这种结焦过程当中容易产生芳烃、烯烃及没有气化的组分，这些物质非常容易发生缩合反应。在催化裂化反应结焦过程当中，结焦中心是由催化剂颗粒所形成的，随着时间的推移结焦中心会逐渐扩大。第二种催化裂化过程中的结焦中心是由高沸点的未汽化油粘附在催化剂表面所形成的，随着时间的推移结焦中心也会逐渐扩大。结焦所产生的位置不同，其内在的机理以及产生的原因也不同，但其主要的形成原因上大致相同。在催化裂化反应的条件之下，原料中会有大分子物质，这些大分子物质没有经过裂化，逐渐聚合成更大的分子物质并贴合于仪器的器壁上。
二、结焦的原因
结焦与原料性质、可裂化程度、原料雾化、汽化难易程度、掺炼比、反应器喷嘴类型、操作条件等有很大关系。反应系统结焦主要发生在提升管原料油喷嘴上方1～2 m处、提升管出口一级旋风分离器外壁、沉降器顶部和集气室、沉降器旋风分离器内升气管外壁、料腿翼阀护罩和反应油气管道。
1.提升管。（1）检修时发现进料喷嘴上部管壁结焦不对称，说明原料油喷嘴存在偏流问题。（2）油质变重，“未汽化油”增加。（3）原料油预热温度低。正常情况下控制在180～200℃，随着原料油不断变重，对雾化效果的影响也不断增大。
2.沉降器。（1）旋风分离器料腿中流出的油气经过15 m的高度进入顶部旋风分离器，结焦机率大。（2）高回炼比加速结焦。为降低原料成本，掺炼大量劣质散油，回炼比最高达到30%，抢修期间发现沉降器结焦量增加。
3.反应油气管道。反应油气管道结焦的原因，主要是油气中重组分冷凝挂壁结焦。入塔水平段结焦相对较多，是因为冷凝下来的液相在此处容易积留；入塔大盲板法兰处结焦较严重，是因为油气以高速进入分馏塔的扩容部位时，易形成了涡流区，产生局部循环，加之保温不好，使油气停留时间长而冷凝结焦。
4.油浆换热器频繁抢修，造成分馏塔底超温。油浆换热器抢修6次，油浆蒸汽发生器抢修5次，抢修时气、液相温度均超过370℃，加快了分馏塔底油浆结焦速度，这是分馏塔严重结焦的主要原因。
5.事故状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆事故状态下装置切断进料，高沸点大分子油气的冷凝聚结成焦，加之有脱落的焦块，2个料腿流通面积部分堵塞，单旋负荷加大，翼阀舌板被磨穿孔，导致分离效果下降，催化剂跑损进入分馏塔增加，加剧了分馏塔底和油浆系统的结焦堵塞。1.6回炼油的影响回炼油补入油浆中，造成分馏塔下部塔盘结焦为降低塔底温度，最大量油浆下返塔，回炼油补入油浆下返塔管线。油浆上返塔和回炼油量减少，下部塔盘内回流减少，塔盘洗涤和换热效果变差，大量催化剂和焦块被油气携带上冲，在高温下回炼油抽出层及其以下塔盘舌孔被催化剂和焦块堵塞。
三、降低催化裂化装置结焦的技术措施
导致催化裂化装置结焦的原因很多，如重油原料很容易导致沉降器结焦，催化裂化生产工艺的温度和压力控制不当，也很容易发生结焦的现象。油气流的停留时间，也会影响着沉降器的结焦。催化裂化装置结焦的部位，一般为提升管的上部，沉降器的内壁或者沉降器的构件上，或者的油气输送的大管道上发生结焦的情况，严重的结焦会堵塞管柱和设备，引起催化裂化工艺失效，导致催化裂化装置停止运行，必须采取处理措施，才能恢复催化裂化装置的正常运行状态。
1.对反应系统的结焦防治措施。如果催化裂化装置的提升管发生结焦现象，可以在提升管的顶部加注急冷剂，降低提升管部位的温度，防止结焦现象的发生。可以使原料得到更多的热能，提高原料的催化裂化效果。减少油气中液滴的含量，提高催化裂化工艺的生产效率。急冷剂的应用，抑制了提升管的结焦现象，提升重油的一次转化的效率，防止二次裂化的产生，防止大分子的芳烃转化为烯烃、二烯烃的发生，抑制大分子芳烃的热缩结焦，有效地防止结焦现象的出现，提高催化裂化装置的运行效率。防止沉降器和分离系统结焦，将平衡管内外的焦炭清理干净，才能保证平衡管达到预期的作用效果。在装置检修过程中，必须确认装置没有结焦的部位，对所有结焦部位进行处理，才能达到预期的检修效果。合理控制油气的流速，减少其在输送管道内的结焦现象发生，设计油气输送管道的衬
里，减少结焦的黏附，从而降低管道的结焦，提高催化裂化工艺生产管道的运行效率，防止由于管道的结焦而降低生产效率的事件发生。
2.对分馏系统的防止结焦的技术措施。在分馏塔的塔底、油浆过滤器及换热器中很容易发生结焦的现象。在分馏塔的塔底部位的结焦一般为比较坚硬的成分，通过分馏作用，将催化裂化工艺过程的重油催化炼制后的成分，进行分离处理，获得需要的轻质油品，达到重油催化裂化工艺的技术要求。合理提高油浆上返塔的量，或者将回炼油的反塔量增加，都会降低塔底结焦的程度，提高分馏塔的运行效率，使其达到最佳的分馏效果，延长催化裂化装置的长周期运行时间，避免由于结焦等故障状态，而导致装置停运的现象发生。提高油浆的循环量，增加油浆反塔的量，加快循环的速度，避免由于温度或者流速过缓，而引起结焦的现象，随着催化裂化装置生产运行时间的延续，结焦的现象越来越严重，最终导致装置停运，而无法正常运行，必须进行停车检修，降低了催化裂化装置的安全运行效率。
3.防止催化裂化装置结焦的技术措施。除了针对催化裂化装置的组成部件的结焦情况的分析，可以从催化裂化装置的生产工艺条件、生产运行参数的控制等方面进行研究，有效地防止装置发生结焦的现象，保证催化裂化装置安全平稳运行，达到预期的生产效率。优化设计装置的操作条件，优选最佳的催化剂体系，防止重油成分黏附在催化剂上，而引发结焦的情况发生。加强对催化裂化装置运行情况的实时监控和管理，及时清除结焦部位，提高装置的安全运行效率，降低故障的发生率，减少停车的频次，才能达到预期的生产效率。防止结焦后焦块的脱落，堵塞油气输送管道，影响到催化裂化工艺的顺利实施。在装置设计过程中，设计了防焦格栅，防止沉降器焦块掉落，影响到催化裂化生产的运行。
由于催化裂化装置的工艺特点，结焦问题是不可避免的，但通过采取有效的措施可以减轻或减缓结焦的速度。影响反应和分馏结焦的因素很多，不同的装置结焦的特点和原因也不尽相同，但是随着新技术，新设备的应用，结焦程度会得到抑制和改善，但如何更好地防止结焦，仍需人们不断地探索和创新。
参考文献：
[1]吴一权.单段催化裂化再生器的设计与应用[J].中国石油天然气华东勘察设计研究院学报,2015(5):78-79.
[2]马涛.抑制重油催化裂化结焦的技术措施[J].2015(6):17-21.
论文作者:周绍斐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/17
标签：结焦论文; 装置论文; 催化裂化论文; 分馏塔论文; 油气论文; 重油论文; 发生论文; 《防护工程》2018年第31期论文;