催化裂化裝置沉降器跑劑情況分析

王一鳴

（中國石油化工股份有限公司金陵分公司，江蘇南京 210033）

金陵分公司Ⅰ催化裂化裝置是1974年5月5日建成投產(chǎn)的Ⅳ型催化裂化裝置，年加工能力1.2Mt。至2016年裝置已運(yùn)行54個(gè)周期，歷經(jīng)多次技術(shù)改造。2006年底由洛陽石化工程公司對(duì)反再系統(tǒng)進(jìn)行了MIP技術(shù)改造，于2006年12月完成建設(shè)并一次投產(chǎn)成功。改造后的催化裂化裝置，年加工能力為1.3Mt（按8400h計(jì)），設(shè)計(jì)原料組成為70%的常壓渣油、5%的直餾蠟油和25%的焦化蠟油。2009年2.6Mt蠟油加氫裝置開工后以及2017年8月Ⅱ渣油加氫裝置開工以后，裝置加工原料主要由加氫精制蠟油加氫渣油及少量的加氫尾油等組成。

隨著公司渣油加氫裝置的投用，金陵1.3Mt/a催化裂化裝置原料摻渣比例大幅上升，沉降器結(jié)焦不可避免。2018年11月17日裝置出現(xiàn)沉降器跑劑現(xiàn)象，通過操作調(diào)整后仍無法解決跑劑問題，后停工處理并查找原因。

1 裝置跑劑停工及處理經(jīng)過

1.1 跑劑現(xiàn)象及初步判斷

2018年11月17日19：30，裝置反再單元開始跑劑，檢查發(fā)現(xiàn)油漿泵電流從24A上升至26A，安排人員采集油漿樣，發(fā)現(xiàn)油漿樣洗后有明顯催化劑沉淀，聯(lián)系化驗(yàn)分析油漿固含，高達(dá)126.2g/L，跑劑量約3t/h。

1.2 初步調(diào)整措施

（1）增大油漿外排

在發(fā)現(xiàn)沉降器跑劑后，加大油漿外甩量從9t/h提高至20t/h，加速油漿外甩，帶走分餾塔底催化劑。

（2）調(diào)整處理量及催化劑線速

處理量從156t/h降低至145t/h，蒸汽降低0.6t/h，降低催化劑循環(huán)量，以達(dá)到降低跑損催化劑量的目的，調(diào)整過后，藏量仍繼續(xù)下降，效果不明顯。

（3）補(bǔ)充平衡劑，提高沉降器藏量

11月18日，系統(tǒng)補(bǔ)充平衡劑30t，提高沉降器（見圖1）藏量（經(jīng)過計(jì)算當(dāng)藏量達(dá)到62%時(shí)可以封住料腿）至65%。利用鼓泡床原理，將汽提蒸汽從2t/h提高至4t/h，加強(qiáng)對(duì)料腿進(jìn)行沖擊，期間前后2次快速拉低料位，嘗試加大氣泡破裂對(duì)料腿造成沖擊，快速提高料腿內(nèi)外部差壓，使堵塞物掉落或是翼閥歸位，也或是高料位起到料封作用。

圖1 裝置沉降器料位示意圖

調(diào)整過后短時(shí)觀察藏量變化不大，后經(jīng)過約10h的觀察，系統(tǒng)藏量下降趨勢變緩，但仍有1t/h的跑損量，與調(diào)整前跑劑情況有所不同。鑒于催化劑跑損難以制止，隨決定11月19日9：00切斷進(jìn)料，停工檢查處理。

1.3 停工檢查情況

（1）軟連接處檢查情況

檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)沉降器旋分西側(cè)軟連接入口處襯里大塊脫落，堵塞在軟連接處，大約堵塞了單個(gè)入口的1/3流通面積，旋分器的效率下降。另外，東側(cè)和南側(cè)2個(gè)軟連接口有穿孔。

（2）集氣室結(jié)焦情況

本次停工后集氣室頂部存在結(jié)焦現(xiàn)象，部分焦塊連接處有脫落痕跡。

（3）沉降器旋分通球試驗(yàn)

達(dá)到進(jìn)人條件后，第一時(shí)間進(jìn)行通球試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)4組旋分器中，東組料腿堵塞，達(dá)到灰斗位置。為了不破壞堵塞焦塊，安排兩名瘦小人員，從狹小的升氣管中下到灰斗處，將堵塞物掏出，焦塊仍是升氣管外壁脫落所致。

2 原因分析

經(jīng)過停工后的檢查，本次跑劑的直接原因可以判斷為裝置集氣室結(jié)焦，焦塊脫落堵塞沉降器料腿。而結(jié)焦的情況需從操作參數(shù)及日常生產(chǎn)中分析。

2.1 原料情況

原料的數(shù)據(jù)波動(dòng)能夠體現(xiàn)裝置平穩(wěn)狀況，而沉降器結(jié)焦與催化裝置原料中的重組分比例密切相關(guān)。原料性質(zhì)見表1。

表1 原料性質(zhì)

從表1可以看出，原料密度總體偏高，防結(jié)焦導(dǎo)則中要求原料密度不大于925kg/m3，而裝置摻煉減渣時(shí)原料密度有時(shí)超過925kg/m3，原料密度大，原料生焦的傾向性更大，大量重質(zhì)油氣在沉降器集氣室內(nèi)聚集，結(jié)焦于器壁，為之后的焦塊掉落堵塞旋分器料腿創(chuàng)造了物質(zhì)條件。

2.2 催化劑與助劑

催化劑的活性以及助劑的加注也會(huì)對(duì)沉降器結(jié)焦掉焦造成影響，催化劑的參數(shù)也反應(yīng)了裝置的操作平穩(wěn)性。助劑性質(zhì)見表2 。

表2 平衡劑性質(zhì)

（1）裝置本周期催化劑加注正常，微反活性控制在56附近，未出現(xiàn)明顯波動(dòng)，對(duì)此次掉焦跑劑影響不大。

（2）裝置從2017年5月4日開始試用脫硝助燃劑TUDDNS3C，每天加注60～90kg，約占新鮮催化劑加注量的1.8%（新鮮催化劑每天加注約5t）。脫硝助劑加注嚴(yán)格按照加注方案操作，并且占系統(tǒng)藏量1.8%，遠(yuǎn)低于中石化防結(jié)焦導(dǎo)則中的10%。

2.3 防結(jié)焦參數(shù)控制

中石化防結(jié)焦導(dǎo)則是公司針對(duì)系統(tǒng)中催化裂化結(jié)焦相關(guān)參數(shù)及操作的指導(dǎo)性意見，其中防結(jié)焦參數(shù)是減少裝置結(jié)焦的重要控制點(diǎn)。

裝置本周期控制各防結(jié)焦參數(shù)均在指標(biāo)內(nèi)，在日常生產(chǎn)中，裝置嚴(yán)控防結(jié)焦參數(shù)，尤其是提升管出口溫度不小于505℃，是減少裝置生焦的關(guān)鍵。從表3可以看出，裝置并無超標(biāo)控制。

2.4 操作波動(dòng)情況

裝置的操作波動(dòng)會(huì)使油氣在沉降器中聚集，溫度的變化致使結(jié)焦速率加快，短時(shí)間結(jié)焦量大，此時(shí)所生成的焦塊與日常生產(chǎn)中結(jié)焦性質(zhì)不同，易脫落。加之裝置操作波動(dòng)會(huì)使沉降器集氣室內(nèi)溫度、壓力大幅變化，焦塊容易發(fā)生斷裂脫落現(xiàn)象。18年5月至11月，由于公司原料分配的需要，裝置前后7次切換加氫渣油與精制渣油，原料的大幅變化致使裝置操作波動(dòng)較大，為焦塊脫落創(chuàng)造了條件。

表3 防結(jié)焦具體參數(shù)

圖2 平衡劑活性趨勢圖

3 總結(jié)

3.1 停工原因分析

（1）從檢查情況分析，沉降器西北組旋風(fēng)分離器灰斗中有焦塊堵塞，致使該組旋風(fēng)分離器失效，是裝置沉降器跑劑的直接原因。

（2）從旋分器料腿及集氣室中焦塊可以看出，裝置結(jié)焦情況尚未完全解決，裝置仍存在升氣管掉焦堵塞料腿的可能。

（3）裝置日常生產(chǎn)及催化劑助劑情況都在控制指標(biāo)內(nèi)，對(duì)結(jié)焦掉焦無明顯影響。

（4）裝置生產(chǎn)大幅波動(dòng)，影響裝置的平穩(wěn)，對(duì)結(jié)焦落焦以及沉降器旋分器的影響較大。

3.2 今后應(yīng)對(duì)措施

（1）加強(qiáng)原料管理及監(jiān)控

及時(shí)掌握混合原料中每股原料的分析，確保原料在邊界條件之內(nèi)，嚴(yán)格控制混合原料密度≯925kg/m3；做好原料臺(tái)帳，加強(qiáng)對(duì)原料切罐情況以及罐存油種的了解；增加裝置混合原料分析頻次至1次/d，以便及時(shí)掌握原料變化情況。

（2）加強(qiáng)“催化裂化裝置防治結(jié)焦指導(dǎo)意見”的學(xué)習(xí)

管理及班組人員加強(qiáng)“催化裂化裝置防治結(jié)焦指導(dǎo)意見”，對(duì)開停工以及正常操作條件下相關(guān)參數(shù)要嚴(yán)格按照導(dǎo)則執(zhí)行，減少結(jié)焦發(fā)生的可能。防結(jié)焦控制參數(shù)見表4。

表4 防結(jié)焦控制參數(shù)

（3）提高反再系統(tǒng)使用蒸汽品質(zhì)

加強(qiáng)內(nèi)取熱蒸汽管線檢查，保證預(yù)汽提蒸汽、防焦蒸汽、汽提蒸汽的蒸汽品質(zhì)；核算沉降器及集氣室放空反吹汽的孔板，將蒸汽改為過熱器，避免過多低溫蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)導(dǎo)致結(jié)焦；現(xiàn)階段放空汽用的是氣壓機(jī)出口蒸汽（260℃），加強(qiáng)該點(diǎn)溫度監(jiān)控，并檢查蒸汽系統(tǒng)保溫，減少溫降，保證蒸汽品質(zhì)。

（4）加強(qiáng)班組培訓(xùn)，提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)率，減少由于裝置波動(dòng)造成的各部位結(jié)焦。