沉降器直連快分技術(shù)在催化裂化裝置上的應(yīng)用

毛文茂

關(guān)鍵詞：催化裂化;沉降器;直連快分技術(shù)

1 催化裂化裝置油漿固含量的影響因素

1.1 催化劑篩分組成的影響

催化劑跑損是影響油漿固含量的重要因素，在裝置正常生產(chǎn)運(yùn)行時，催化劑跑損主要是細(xì)粉催化劑的跑損。由于自身性質(zhì)、組成原因，細(xì)粉催化劑不容易被旋風(fēng)分離器回收，有可能被反應(yīng)油氣帶入油漿系統(tǒng)，從而造成固含量上升。細(xì)粉的主要來源，一是新鮮催化劑中自身攜帶較高的細(xì)粉組成，二是催化劑在反應(yīng)、再生過程中發(fā)生破碎產(chǎn)生細(xì)粉。

1.2 油漿性質(zhì)的影響

油漿性質(zhì)的好壞，決定了油漿系統(tǒng)管線、閥門、設(shè)備的使用周期與運(yùn)行情況，是長周期生產(chǎn)中比較關(guān)鍵的因素。檢驗(yàn)固含量的方法主要有離心法和灼燒法，本裝置對油漿固含量的檢測主要采用的是離心法，后期采樣中通過灼燒法對比分析。通過化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油漿中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量確實(shí)較高。通過分析，最終決定一是通過加大分餾內(nèi)回流量，使用回?zé)捰拖♂層蜐{，改善油漿的組成，從而達(dá)到降低膠質(zhì)與瀝青質(zhì)的目的。

2 沉降器結(jié)焦原因分析

重油催化裂化的油氣中含有大量的重質(zhì)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分，是生成焦炭的前身物，要減少沉降器的結(jié)焦就必須縮短油氣在沉降器內(nèi)的停留時間，為此裝置原設(shè)計沉降器粗旋與頂旋之間采用軟連接形式，粗旋出口和頂旋入口反應(yīng)油氣經(jīng)粗旋升氣管直接進(jìn)入頂旋，大大縮短了停留時間，從而有利于降低干氣產(chǎn)率。軟連接結(jié)構(gòu)因操作波動等原因并不能完全使粗旋出口的反應(yīng)油氣全部進(jìn)入頂旋，并在軟連接接口處形成“呼吸效應(yīng)”，少量反應(yīng)油氣溢出進(jìn)入沉降器空間，另外經(jīng)粗旋、頂旋分離出的催化劑攜帶少量油氣和汽提油氣也進(jìn)入沉降器稀相空間。采用軟連接后，沉降器內(nèi)油氣溫度比提升管出口溫度低近30℃，為480～490℃，而較低的溫度又為油氣凝結(jié)成液焦提供了條件，未汽化油組分與濕催化劑在沉降器內(nèi)長時間停留，極易黏附在設(shè)備器壁上發(fā)生縮合生焦，主要結(jié)焦部位有沉降器器壁、旋分外壁、料腿等。

為了解決沉降器結(jié)焦問題，裝置采取了多種措施，包括優(yōu)化原料性質(zhì)，并保持原料性質(zhì)穩(wěn)定;優(yōu)化催化劑，使其具有較好的重油裂解能力，減少未汽化油;提高催化原料預(yù)熱溫度，從而改善原料霧化效果;增大防焦蒸汽用量，等等。采取這些措施后，沉降器結(jié)焦有所緩解，但未從根本上解決問題，每次裝置檢修時，仍能清理出大量焦炭，且每次裝置停工，清焦時間都在10d以上，嚴(yán)重制約裝置的檢修進(jìn)度，甚至發(fā)生過焦炭自燃現(xiàn)象，對檢修施工帶來較大的安全隱患。為解決以上難題，決定對三催化裝置進(jìn)行旋分直連改造，從而保障裝置長周期運(yùn)行，減少檢修過程中的清焦時間，提高裝置運(yùn)行水平，消除檢修安全隱患。

3 改造方案

直連技術(shù)是將沉降器粗旋出口與頂旋入口管道直接連接，升溫后粗旋往上膨脹，頂旋往下膨脹，因此在粗旋管道設(shè)置膨脹節(jié)消除膨脹量，每組粗旋設(shè)置導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管上端與粗旋升氣管連接，下端延伸至粗旋料腿出口附近，經(jīng)粗旋、頂旋分離出的催化劑攜帶少量油氣和汽提油氣可及時經(jīng)導(dǎo)氣管進(jìn)入頂旋，避免擴(kuò)散到沉降器稀相。從導(dǎo)氣管出口往上的空間內(nèi)幾乎沒有油氣，因此也就消除了結(jié)焦的可能性，同時進(jìn)一步縮短了油氣停留時間，有利于降低干氣產(chǎn)率。該直連技術(shù)已在長慶石化、錦西石化等多套催化裂化裝置上應(yīng)用，技術(shù)成熟可靠。直連技術(shù)實(shí)施后，原料油在提升管發(fā)生反應(yīng)生成的油氣進(jìn)入兩組粗旋后，再經(jīng)升氣管進(jìn)入四組單級旋風(fēng)分離器，從頂旋分離出來的油氣經(jīng)內(nèi)集氣室進(jìn)入分餾塔，不再進(jìn)入沉降器，從而避免了油氣在沉降器內(nèi)的結(jié)焦[1]。沉降器內(nèi)的汽提蒸汽及油氣通過導(dǎo)氣管進(jìn)入直連系統(tǒng)，設(shè)計時嚴(yán)格計算導(dǎo)氣管流通面積，保證油氣/蒸汽流經(jīng)平衡管過程中有合理的壓降，三催化裝置共設(shè)計四根導(dǎo)氣管，直徑200mm，避免油氣溢出進(jìn)入沉降器。

4 直連改造開工及注意事項(xiàng)

4.1 開工過程

①拆除油氣大管線盲板，反應(yīng)分餾系統(tǒng)聯(lián)通;②啟用催化劑大型加料線，向一再裝平衡催化劑，并噴入燃燒油，用燃燒油量控制一再床層溫度，為向二再轉(zhuǎn)劑創(chuàng)造條件;③打開半再生滑閥向二再轉(zhuǎn)劑，通過半再生滑閥開度控制轉(zhuǎn)劑速度，二再二密相藏量加至15t時，停止向二再轉(zhuǎn)劑，按照向沉降器轉(zhuǎn)劑操作條件調(diào)整操作[2];④打開再生滑閥向沉降器轉(zhuǎn)劑，通過再生滑閥開度控制轉(zhuǎn)劑速度;轉(zhuǎn)劑速度控制提升管溫升在5～15℃/min內(nèi)，控制提升管出口溫度≤550℃。當(dāng)汽提段藏量達(dá)15t時，稍開待生塞閥（5%～10%），使催化劑少量循環(huán)升溫，促進(jìn)待生立管流化。嚴(yán)格控制汽提段藏量≤40t，對應(yīng)沉降器藏量≤43t。開大待生塞閥開度，建立三器流化;⑤投用終止劑，氣壓機(jī)升速，提升管噴油，穩(wěn)定各部分操作條件，提高加工量。

4.2 開工注意事項(xiàng)

開工過程中，加工量調(diào)整要緩慢、均勻，避免內(nèi)集氣室壓力大幅度波動引起跑劑情況發(fā)生。正常生產(chǎn)中維持生產(chǎn)平穩(wěn)，開停工過程中減少波動，避免沉降器藏量大幅度波動導(dǎo)致催化劑跑劑。修訂工藝卡片指標(biāo)，將沉降器藏量由原來的35～55t修改為30～50t。沉降器藏量正?？刂圃?0t，并設(shè)定合理的報警值，確保出現(xiàn)異常情況能夠及時發(fā)現(xiàn)。檢修過程中，對沉降器藏量引壓點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)測試，確保引壓點(diǎn)暢通，儀表測量準(zhǔn)確。正常生產(chǎn)中，做好儀表的維護(hù)工作，避免儀表失靈引起的跑劑，操作過程中可以根據(jù)沉降器藏量、汽提段藏量儀表讀數(shù)相互參照進(jìn)行判斷。

5 直連改造效果

裝置開工后，裝置加工的原料性質(zhì)、處理量和改造前基本相同，操作條件也基本不變，油漿固含維持在0.4%以下，未發(fā)生催化劑跑損情況，說明技術(shù)改造方案合理，開工控制措施完善。裝置生產(chǎn)半年來，期間兩次氣壓機(jī)停機(jī)，采取應(yīng)急處理后很快恢復(fù)正常，對油漿固含的監(jiān)測，也沒有發(fā)生催化劑跑損情況，說明進(jìn)行直連改造后，沉降器藏量有一定的抗波動能力，操作彈性滿足生產(chǎn)需要。沉降器內(nèi)結(jié)焦情況需要等裝置下次檢修時進(jìn)行驗(yàn)證，目前運(yùn)行良好。直連改造后，由于反應(yīng)油氣不再進(jìn)入沉降器，因此，取消了沉降器中部四層防焦蒸汽，汽提蒸汽用量減少，共節(jié)約蒸汽3.1t/h，每年經(jīng)濟(jì)效益增加約380萬元。

6 結(jié)語

催化裝置沉降器直連快分改造后，油氣不進(jìn)入沉降器，沉降器內(nèi)結(jié)焦情況有很大改善。改造開工以來，未發(fā)生待生塞閥卡澀情況，在防結(jié)焦的同時降低了干氣收率和裝置運(yùn)行成本，提高了裝置運(yùn)行水平。本次改造應(yīng)用的直連快分技術(shù)成熟可靠，達(dá)到了預(yù)期效果，值得推廣借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]王一鳴.催化裂化裝置沉降器跑劑情況分析[J].化工設(shè)計通訊，2020，46（01）：68-69.

[2]于慧鵬.乏汽回收設(shè)施在催化裂化裝置定排擴(kuò)容器上的應(yīng)用[J].節(jié)能，2019，38（01）：36-38.