催化裂化油浆系统运行中的问题及对策

摘要：针对催化裂化油浆系统在满负荷状态运行时出现的问题进行分析 ,提出了解决问题所采取的对策。

关键词：催化裂化 ; 油浆 ; 冲洗油 ; 结焦

油浆系统的结焦问题是制约装置长周期运行的 主要因素之一 ,如何保证油浆系统在生产运行中的平稳 ,避免因结焦堵塞造成装置非计划停工抢修 , 中原油田石油化工总厂在这方面做了有益地探索 , 并做了大胆地尝试 ,取得了较好的效果。

1.概况：中原油田石油化工总厂自 2014 年 9 月开工后不久 ,油浆泵就出现了晃量的趋向 ,但各换热器压降正常 ,基本上能满足工艺的需求 ;但随着运行周期的延长 ,油浆系统经常地出现问题 : 塔底温度上涨 , 各换热器压降增大 ,取热效果变低 ,下返分布器堵塞严重等 ,对这些问题如果处理不当或处理不及时 ,可能导致油浆系统的瘫痪 ,被迫停工抢修。由于工期紧 ,检修时间短 ,沉降器、油气大管线、整个油浆系统存在问题没有得到彻底解决。进料后 不久 ,油浆泵出现晃量 , 及时倒泵清理油浆泵过滤网 ,发现有许多大的硬焦块 ,怀疑沉降器或油气大管线中的松动使焦块被油气带到了泵的入口。

2.结焦堵塞的原因分析：催化裂化反应同时伴随着热裂化反应和过裂化反应 ,热裂化反应的存在使反应后的油气中含有不饱和双烯烃 ,经过芳构化 , 易缩合成多环芳烃 , 发生生焦反应 ,反应起始温度 100~200 ℃,而油浆系统中的温度一般都超过 200 ℃;另一方面 ,提升管出口油气中尚带有部分有一定活性的催化剂 , 油气还存在一定程度的过裂化反应 ,最终生成焦炭 ,部分被带到分馏塔。多环芳烃属于结焦前身物 ,而油浆是多环芳烃含量最高的成分。在高温条件下 , 多环芳烃、胶质、沥青质脱氢聚合条件成熟 ,产生一系列芳烃自由基 ,后者相互结合形成分子量更大的缩合物 ,直至焦炭。油浆中各类不饱和烃在高温下 , 由氧和金属引发催化作用 ,通过自由基链反应而产生高分子聚合物。随着聚合物和 缩合物的分子量不断增大 ,在介质中的溶解度逐渐降低 ,析出后粘附在设备表面。特别是它加剧了催化剂粉尘的沉降累积速度 , 当其速度大于油浆流速后 ,系统产生结焦 。同时由于其粘度大 ,在塔、管线、换热器或线速较低的部分容易挂壁形成沉积 ,在管线附近形成一层滞流层 , 特别是到了后路 , 压力变小 ,流速变小 ,油浆换热后温度变低 , 油浆停留时间变长 ,都能促使生焦。导致油浆系统结焦堵塞的原因主要包括反应处 理量、两器差压及烧焦效果、沉降器旋分效果、回炼 比、油浆的化学组成及性质、分馏塔底温度、油浆停 留时间及流动状态、换热器设备管道 及阀门选用、操作条件等。

3. 采取对策

3.1维持反应平衡

从 2014年 9月开工以来 ,两器差压、烧焦效果、沉降器旋分效果、增大处理量等的操作维持平稳 ,保证了大量的催化剂不被带到分馏塔。

3.2定期、及时清理油浆过滤网

2012年 5月我们给油浆泵增加了入口过滤网 ,3.32014年 9月增大过滤网面积。一旦系统出现晃量 , 及时倒泵清理。过滤网保证后路油浆无大的焦块携 带 ,减少后路结焦几率。

3.3严格控制底塔温度

从 2014年下半年开始 ,装置基本处于满负荷状态运行 ,塔底温度一般在 360 ℃以上 ,塔底、各油浆换热器、下返分布管易结焦 ,特别是油浆蒸汽发生器和下返分布管。为控制好塔底温度 ,我们主要采取以下措施 :

3.3.1适当提高处理量

对温度、压力、流量的控制必须应满足所用设备 的使用条件要求 ,设备不应在设计条件的临界状态下运行。

3.3.2优化操作参数 ,提高苛刻度

采取较高的反应活性、反应深度及原料预热温度 , 提高烧焦效果 , 尽量减少回炼比 。由于处理量大 ,平衡催化剂活性 62 左右已显偏小 , 回炼油罐液位超高 ,所以回炼比也大 ,从而提供给分馏过多的热源 ,导致塔底温度高 。 10~ 15 天卸一次平衡剂 , 然后通过小型加料器补入新鲜催化剂 , 以增加反应活性 ,加料时间由每半小时 40 s提高到 60 s, 既能满足生产需要 ,又不浪费新鲜剂。反应温度由 505 ℃提高到 508 ℃,增加了反应深度。原料预热温度也由200 ℃提高到 210 ℃, 提高雾化效果 , 改善产品分布 , 降低油浆温度。每班加一袋助燃剂 , 改善烧焦。这些措施的实施 ,使回炼比由 0. 45降到 0. 25以下 , 为优化油浆系统的操作创造了条件 。

3.3.3控制热渣油量

以前加工量不足 , 热源不够 , 需要热联合装置 ; 目前处理量大 , 自身产生的热源已足够 。2015 年 1 月 27日热渣油温度对油浆温度的影响见表 1。

表1热渣油的温度对油浆温度的影响

热渣油温度 / ℃  85. 67    95. 52    83. 59    96. 68    103. 25

油浆返塔温度 / ℃ 260.  1   266. 94  259.  16  265. 45  270.  88

热渣油和油浆换热 ,热渣油温度越高 ,油浆放热越少 ,油浆返塔温度越高。冷渣油温度在 83 ℃左右 ,采用热联合装置就会对塔底温度造成影响。

3.3.4严格控制

严格监控各个油浆换热器压降、下返塔量、油浆 蒸汽发生器上水量。油浆循环系统应保证足够的油 浆循环量 ,才能把多余的热量取走 ,使过热油气变成饱和油气。若发生不畅或堵塞 ,可使用冲洗油。

3.4完善的日常维护制度

3.4.1 每周对油浆系统进行一次无限流冲洗

由于调节阀的阀位经常处于某个状态 , 阀后区域流速较慢 , 易沉积结焦 , 弯头改变流速后 , 也易形成流速缓慢的区域 , 通过对调节阀 FV216、FV205、TV216A 全开、全关 ,对油浆系统进行大流量无限流冲洗 ,使调节阀阀后区域得到冲扫 ,冲走积聚的比较疏松的附着物 , 防止结焦。通过观察底温和油气温度变化情况 ,判断整个油浆系统的通畅情况。

3.4.2监控油浆性质

严格监控油浆性质 , 定期测定油浆密度和油浆固含量。油浆连续外甩量占 日处理量的 3.  0 %左右。油浆固含量在 0. 6 %以下 ,则切除油浆回炼 。

3.4.3减少油浆在塔底的时间

减少油浆在塔底的停留时间 ,规定塔底液位控制在 30% ~50% (浮球液位 ) ,使油浆在塔底的停留时间为 3 ~4 min , 以增加油浆的流动 ,减少生焦 ;同时密切注意塔底搅拌、蒸汽压力、温度、流量等 , 防止塔底形成死区。

3.4.4控制油浆系统最大循环量

实行油浆系统最大循环量控制 ,减少油浆在管线及换热器内的停留时间。下返塔实施最大流量控 制 , FV216全开 , 同时保证在过热段洗涤反应油气 , 通过调节 TV216A 和 FV205 保证循环量 ,有时甚至开两台泵保证循环量。研究证明 , 当油浆系统中油浆线速达到 1. 5 m / s时 ,能有效抑制结焦。

4. 结束语

从 2014年 9月开工到现在 ,装置在满负荷状态下运行 ,尽管运行过程中油浆系统出现了许多问题 , 但经过我们采取以上措施及时处理 , 问题得到了有效控制。