重油催化裂化实现长周期运行浅析

2010年第4期甘肃石油和化工2010年12月重油催化裂化实现长周期运行浅析王伟庆1，罗杰英2（1.大庆油田电力集团龙凤热电厂，黑龙江大庆163711；2.大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163714）摘要：实现催化裂化长周期运行是一项复杂的系统工程，大庆石化公司炼油厂140万t/a重油催化裂化装置第四周期实现运行1152d。

主要分析第四周期影响长周期的3个因素，即分馏塔顶结盐、系统生焦、待生斜管流化等问题，通过调整操作、技术攻关等手段实现了装置长周期运行。

关键词：催化裂化；生焦；结盐；流化；长周期1前言中国石油大庆石化分公司炼油厂140万t/a重油催化裂化装置主要由反应再生、分馏、吸收稳定、烟气回收机组、气压机、CO焚烧炉、产品精制等部分组成，以大庆减压渣油、减压蜡油、酮苯蜡膏、糠醛抽出油调和为原料，采用超稳分子筛催化剂。

主要产品为液化气、汽油、轻柴油、油浆等。

工艺路线采用超稳分子筛催化剂提升管反应，同轴、重叠式两段再生工艺，并配有烟气回收（包括烟气能量回收机组和CO焚烧炉）和外取热器。

装置气分部分于2000年4月28日倒开车成功，催化部分于2000年5月11日一次开车成功。

截至目前装置共检修4次，最后一次检修时间为2008年7月25日至9月20日。

2装置概况装置自2005年5月17日开工至2008年7月25日停工，累计运行1152d。

140万t/a催化装置在长周期运行的3年多时间里，共加工原料油5217843t，连续4年掺渣为56.5%、62.59%、58.83%、59.93%，轻油收率为60.49%、59.88%、59.62%、63.07%，装置负荷率为98.83%、101.12%、99.43%、96.14%，创造了良好的经济效益并累积了长周期运行经验。

从装置第四周期运行看，影响装置长周期运行的主要因素为分馏塔顶结盐、系统结焦、反再系统流化不好及晃电、停水等公用工程问题，详见表1。

3分馏塔顶结盐问题及解决自2006年2月24日起，分馏塔中部温度不稳定，分馏塔顶部间断出现冲塔迹象，汽油干点出现不合格，经过调整操作，加大中部回流量及降低中部回流温度，操作状态稍有好转。

但到3月下旬，分馏塔操作波动较大，顶部频繁出现冲塔现象，分馏塔轻柴油抽出口温度变化范围较大，加大顶循回流量后，轻柴油量减少直到回零，贫吸收油泵抽空，分馏塔顶部温度变化不大，但汽油干点升高，最高达251℃，初步判断为分馏塔顶部结盐，导致塔盘堵塞，内回流不畅通，导致汽油干点不合格的主要原因应是顶部回流直接转入塔顶而引起的。

处理分馏塔结盐问题的惯例是停工吹扫，耗时一个星期左右，经济损失较大。

为了避免停工处收稿日期：2010-11-08/通讯联系人：罗杰英。

作者简介：王伟庆（1975-），男，黑龙江五常人，工程师，主要从事设备管理工作。

342010年第4期表1第四周期影响装置长周期运行情况统计时间装置运行情况2005-11-06切换原料-油浆换热器浮头着火2005-11-12反再流化不好临时停工2006-04-上旬出现分馏塔顶结盐现象2006-12-12操作工误操作反应停止进料2007-03-08分馏系统多次出现换热器内漏，烟机入口短接垫片漏且备机检修2007-11-10停循环水反再系统切断进料，余热锅炉6次停炉检修，补充吸收剂泵出口至顶循环泵入口接跨线运行2008-02-10主风机卡件故障2008-02-20烟机故障停机2008-03-02晃点停循环水、除盐水、工业风、蒸汽、瓦斯2008-03-26主风机静叶调节失灵2008-07-092008-07烟机振值高切备机检修在汽轮机满负荷情况下，气压机转数达不到要求，造成反应压力偏高，两器差压降低，导致不能满处理量生产。

分馏塔顶接跨线运行，多次出现待生斜管流化不好现象。

理造成巨大损失，提出采用水洗和接回流2种方案：一是（间接水洗）适当抬高分馏塔顶油气分离器D-201水位，使冷回流带水，加大冷回流返塔量，用冷回流中的水对分馏塔顶部进行水洗，以溶解氨盐。

同时控制分馏塔顶温度低于90℃，在分馏塔上部形成内回流，水经轻柴油馏出口出装置去不合格罐，同时检测顶回流、轻柴油氨氮分析。

二是适当抬高分馏塔顶油气分离器D-201水包水位，使冷回流和顶循环回流带水，与间接水洗不同的是连续水洗不将水压入轻柴油系统，采用分馏塔顶部连续带水、不影响轻柴油产品质量的情况下水洗。

实践证明2种水洗方法均不能维持较长时间，分析判断分馏塔上部除存在结盐问题，可能还存在部分堵塞现象。

为了解决分馏塔32层、31层降液堵塞影响分馏塔操作的问题，采用了停顶循环回流，新增加回流的办法。

此方案为停掉分馏塔顶循环回流，用稳定系统吸收塔顶补充吸收剂泵抽稳定汽油通过顶回流泵入口线返至分馏塔顶集油箱的方式建立分馏塔上部内回流，使塔内汽液两相进行正常传质传热，新增设回流示意图见图1。

分馏塔顶循环回流抽出层与返回层之间共有4层塔盘，属换热塔盘不起精馏作用，所以停用顶循甩掉这4层塔盘不会影响分馏塔精馏效果，相反因顶部还补充少量冷回流，除上两层有问题塔盘外，下两层塔盘还起了精馏作用，相当于增加了两层精馏塔盘，有利于汽柴油的分离。

通过对热负荷及顶循环抽出线速估算，在稳定汽油返回量为150m 3/h 的情况下，完全能满足生产要求，并不会对顶循抽出口产生破坏性冲击。

该线投用后，分馏系统操作平稳，波动现象消失，产品质量合格。

4装置结焦问题解决2005年5月17日装置第三次检修后开工正常，9月20日发现原料预热温度下降，由原来的271℃下降到230℃左右，再向下发展将影响到装置正常运行，于是分组停原料-油浆换热器（E201）进行检修。

我装置原料-油浆换热器共有5台，分组检修可以避免装置停工。

检修原料-油浆换热器稳定汽油顶循泵补充吸收剂泵甘肃石油和化工2010年第4期（E201）时发现管程堵塞严重，平均挂垢1.5～2.0mm左右。

第一管程有块状焦状物（见图2）。

11月9日，岗位欲将原料-油浆换热器（E201）由串联改并联，过程中有一台换热器南侧浮头大量漏油后自燃，岗位停油浆泵，反应切断进料，待灭火后恢复生产。

自此操作波动后，反应系统流化一直不好。

11月12日油浆固体物含量突然上升，实测值由68.00g/L上升到178.06g/L（正常情况为低于1.6g/L），装置被迫临时停工检修。

反再系统打开后发现反应系统内壁结焦较少，晶格清晰可见（见图3），催化剂跑损和流化不好的主要原因是有一块焦子卡在旋分分离器翼阀处。

图2原料-油浆换热器图3反再系统内壁影响装置结焦的主要因素有原料变重且变化不均匀、反应操作条件频繁调整（主要指处理量、掺渣比、提升管出口温度等），预防结焦的主要措施为减少原料波动、提高物化蒸汽量、预提生蒸汽的使用、适宜的催化剂、调整二再密相温度、分馏系统的操作调整等。

4.1减少原料波动原料波动包括质和量两方面，质的方面是原料的性质，量的方面是原料的处理量和掺渣比。

原料变重，化学性质表现在分子很大，含有大量稠环碳氢化合物、胶质和沥青质，残碳值高，很容易生成焦碳。

原料波动致使流态化操作不稳定，频繁调整操作造成流速和气速频繁变化，致使形成的软焦下落。

同时要减少开、停工的频次，经验表明，在开、停工过程中会造成大量生焦。

4.2原料变重时适当提高雾化蒸汽量为了使油和高温催化剂分散和接触得好，促进油能迅速升温裂解汽化，减少因重油包在催化剂颗粒上，造成初期过量生焦的缺点，为创造良好的条件，必须把油强制雾化成微小油滴，因此当原料变重时，应相应提高雾化蒸汽量，一般按进料量的4%～5%调整。

4.3预提升蒸汽的影响预提升蒸汽是在提升管下部加速段的流化介质，有利于催化剂的均匀加速。

预提升蒸汽量大约为进料流量的0.5%左右。

建议采用催化裂化装置的自产干气替代预提升蒸汽，可减少蒸汽用量，降低能耗。

4.4选用适宜的催化剂一般要选用重油转化能力较好的催化剂。

催化剂的选择是催化裂化的重要环节，对渣油催化裂化尤为关键。

理想的渣油催化裂化催化剂应满足抗重金属污染能力强、焦碳选择性小、水热稳定性高、有一定的耐磨性、重油转化能力强、有良好的汽提性能等要求。

国产高掺渣比的催化裂化催化剂有DVR-1、LVR-60、GVR等，它们都具有很强的重油转化能力和良好的焦碳选择性。

生产工艺362010年第4期王伟庆等：重油催化裂化实现长周期运行浅析生产工艺4.5调整二再密相温度提高二再密相温度，提高再生器烧焦效果，降低催化剂再生定碳，降低装置催化剂循环量减少剂油比。

经过调整，再生器二再密相温度由650℃提高到680℃，再生烧焦效果提高，再生定碳由0.28%下降至0.20%，再生催化剂活性提高，催化剂循环量减小，剂油比由6.2下降至5.8，催化生焦率下降0.5个百分点。

4.6分馏系统的操作调整为避免分馏塔底部结焦，在操作上应注意以下三个方面：一方面分馏塔底温度不能太高，一般随着原料性质的变差，分馏塔底温度也需适当降低，以控制油浆缩合反应速度；另一方面要控制分馏塔底油气停留时间在5min左右，以避免油浆在高温条件下结焦；此外要保证油浆的循环流速在2m/s以上，以保证油浆循环系统管道和设备不结焦。

5待生斜管流化不好的问题解决140万t/a重油催化装置掺渣比（减压渣油）高达60%左右。

为满足生产要求，需较大的剂油比。

催化剂循环量高达2000t/h，两器流化（即再生线路流化与待生线路流化）至关重要，它关系到装置能否正常运行的问题。

以全国同类装置运行情况看，每年因流化不好而影响装置正常运行甚至停工的达10余次，其主要原因是待生斜管流化问题。

待生斜管是完成待生剂量正常输送的线路，因待生剂来自于反应器，随着生产时间的延长及操作条件的波动，反应器内可能结焦且其所结焦块容易脱落。

脱落的焦块在待生剂输送过程中因不能通过待生斜管入口格删网而造成待生斜管部分堵塞，影响待生线路正常流化，当待生斜管入口格删全部堵塞时，待生斜管流化中止，生产无法进行，装置被迫停工。

为解决上述难题，经反复研究探讨，提出利用待生滑阀前放空阀（DN100）接一根Φ109×5mm的1.0MPa蒸气线进行反吹。

一旦出现待生斜管堵塞下料不畅时，启用反吹蒸气将焦块堵塞物吹离待生斜管入口格删网处，而使待生斜管流化畅通。

装置在2008年多次出现待生斜管流化不好现象，均使用反吹线，效果较好。

6其它除了以上影响重油催化装置长周期运行的原因外，还有晃电、停循环水、操作失误等因素。

因此，一方面需要提高岗位操作人员责任心，提高操作平稳率，另一方面要加强培训，强化岗位员工应对突发事件的处理能力，以确保异常情况下不将事件扩大化。

7小结实现重油催化裂化长周期运行是一项复杂的系统工程，从大庆石化公司炼油厂140万t/a重油催化裂化第四周期运行情况看，从工艺方面上影响重油催化装置长周期运行的主要因素为分馏塔顶结盐、系统生焦、两器流化等问题，经过调整操作、技术攻关、强化管理等手段亦可实现长周期运行。