重油催化裂化裝置再生器尾燃原因分析及應(yīng)對措施

張利國 張燕文 李剛 許杰

摘 要：催化裂化裝置中再生器尾燃被定義為流過密相床的煙氣溫度的上升。這種現(xiàn)象會造成再生器稀相、三旋入口、煙機入口等部位溫度超溫。劇烈的尾燃會損壞再生器的內(nèi)部構(gòu)件、煙氣系統(tǒng)的組件。如果長時間尾燃超溫會造成三旋單管強度降低，旋風(fēng)口扭力變形，旋分效果下降;煙機入口超溫會燒壞煙機內(nèi)構(gòu)件，影響裝置的安全長周期運行。本文針對重油催化裂化裝置2020年7月初出現(xiàn)的再生器尾燃現(xiàn)象進行了原因分析并提出了具體防控措施。

關(guān)鍵詞：再生器;尾燃;超溫

0 裝置簡介

重油催化裂化裝置再生部分采用燒焦罐加二密相的高效再生技術(shù)，再生燒焦采用CO完全再生。主風(fēng)分布采用分布均勻的主風(fēng)分布板，燒焦罐出口采用稀相管出口立式旋流式快分器，再生器稀相設(shè)置18組兩級PIY型旋風(fēng)分離器，二密相主風(fēng)采用多段式主風(fēng)分布管，燒焦罐底的待生催化劑、循環(huán)再生催化劑、外取熱器冷催化劑的入口采用專利的分布器及混合器，該設(shè)計使再生系統(tǒng)--煙氣能量回收系統(tǒng)一直處于最佳工況。大密度、穩(wěn)定的催化劑輸送系統(tǒng)已經(jīng)最大限度強化了燒焦罐的燒焦效率，二密相僅作為再生催化劑輸送的緩沖空間。該再生技術(shù)通過優(yōu)化設(shè)置強化燒焦措施，使離開燒焦罐的再生催化劑定碳達0.05w%以下，且由于是完全燃燒，一般沒有CO尾燃的顧慮。但有時因原料性質(zhì)變化、操作方法、內(nèi)部件結(jié)構(gòu)損壞、再生器催化劑流化失常等原因也會造成再生器尾燃。

1 再生器尾燃的現(xiàn)象

重油催化裂化裝置自2012年開工投產(chǎn)以來一直以加工長慶油為主，2020年5月，根據(jù)生產(chǎn)需要緩慢提高加工量，且不斷地摻煉二連原油。到2020年7月催化加工負荷提至設(shè)計能力的95%，摻煉的二連油占總加工量的15%-20%，二連油組分較重，而且硫、氮、重金屬等含量較高，造成催化裝置生焦變大，再生器燒焦負荷增加。2020年7月初，再生器稀相上部、煙道等部位開始出現(xiàn)尾燃現(xiàn)象，再生器稀相、三旋入口、煙機入口等部位的溫度高，CO助燃劑使用量增加。如持續(xù)尾燃，可能危及裝置的長周期運行。通過調(diào)整操作、分析數(shù)據(jù)、重新優(yōu)化控制參數(shù)等手段，及時控制了再生器的尾燃。

2 尾燃的原因分析

尾燃的主要原因就是再生器密相上升的再生煙氣中含有的一氧化碳遇到高溫、高過剩氧發(fā)生二次燃燒。造成再生煙氣中一氧化碳含量高的原因就是燒焦效果不好。

具體原因：

2.1 生焦量對燒焦效果的影響。

①原料性質(zhì)變化，比如摻煉二連油的后原料中的硫、氮、重金屬、殘?zhí)康群枯^高，造成催化裝置生焦變大，再生器燒焦負荷增加;②操作條件變化，比如反應(yīng)溫度、催化劑循環(huán)量、反應(yīng)深度、劑油比、汽提段的汽提蒸汽量、汽提蒸汽溫度等參數(shù)不滿足現(xiàn)有操作所需要的條件，造成待生催化劑定炭增加，再生器的燒焦負荷增加。4月份待生催化劑的平均定炭在1.3%左右，5月至7月?lián)綗挾B油后，待生催化劑的平均定炭在2.7%左右，待生催化劑的定炭上升兩倍;③加工負荷變化，加工量提高，進入燒焦罐的總炭數(shù)就會增加。在上述參數(shù)發(fā)生改變后，要考慮現(xiàn)有的操作條件燒焦罐的燒焦狀況是否能完全再生。

2.2 燒焦因素對燒焦效果的影響。

①再生溫度：燒焦溫度高有利于燒焦，但是不意味著溫度越高越好，有一個溫度拐點，低于這個溫度燒焦效果差，高于這個拐點對燒焦效果影響不是特別明顯。如果床溫大于720℃或更高時反而會起到反作用，大量的熱量不通過外取取熱就會帶入到后路，造成后路溫度偏高。嚴重時會造成催化劑高溫破損，產(chǎn)生大量的細分，并且使催化劑流化失常，加劇再生器尾燃。這個拐點需要根據(jù)加工負荷、原料性質(zhì)變化、待生催化劑的定炭來摸索最佳控制點;②氧含量：氧含量高有利于燒焦。但如果出現(xiàn)過剩氧，再加上不完全燃燒的一氧化碳就會加劇尾燃;③線速：線速增加燒焦強度增加，但一般主風(fēng)量、再生器壓力等操作條件是根據(jù)操作需要調(diào)整的，一般不作為主要調(diào)整手段;④燒焦罐藏量：燒焦罐藏量高有利于增加燒焦時間。但是如果藏量過高一方面會使主風(fēng)機背壓過高影響主風(fēng)量，另一方面會使主風(fēng)流化不好局部走短路。而藏量過低會使主風(fēng)在燒焦罐的停留時間過短，影響燒焦效果;⑤循環(huán)比：循環(huán)比大，燒焦罐的平均密度增加，燒焦效果會增加，但是如果太大會使混合催化劑的平均碳含量降低反而不利于燒焦;⑥再生器的內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)問題。比如主風(fēng)分布板堵塞，造成主風(fēng)分布不均勻，局部氧含量不足造成燒焦效果不好;再生外循環(huán)流化不好，分配器局部堵塞造成熱催化劑和待生催化劑接觸溫度過低，部分待生催化劑未完全引燃;⑦催化劑的理化性能差，本生流化不好影響燒焦;⑧事故狀態(tài)或操作波動。比如外取管束泄漏、待生滑閥突然開大等影響燒焦效果。

3 尾燃的防控措施

2020年7月初的再生器尾燃，是因為加工量大，二連油摻煉量大，待生催化劑定炭高，燒焦超負荷引起的。7月22日出現(xiàn)的尾燃，是因為再生外循環(huán)后路分配器不暢造，燒焦罐下部和待生催化劑接觸溫度偏低，個別分配器堵塞造成分配偏流，有一部分待生催化劑接觸不到熱的再生劑而造成燒焦不好，最終這部分未完全燃燒的催化劑和CO進入二密相和再生器稀相進行燃燒從而造成后路尾燃。針對上述出現(xiàn)的問題，提出了以下防控措施。

①正常生產(chǎn)時密切關(guān)注重要參數(shù)變化：主風(fēng)分布板線速，燒焦罐藏量，再生器各部密度，各路催化劑輸送風(fēng)量變化，發(fā)現(xiàn)異常及時判斷處理。特別是燒焦罐溫度、再生器下部溫度、再生器稀相溫度、三旋入口溫度4個溫度的溫度梯度差值，盡量使之最小。這也是判斷燒焦效果的一個依據(jù);②考慮燒焦負荷是否已經(jīng)達上限：超過燒焦負荷就要通過降加工量或改變原料性質(zhì)進行調(diào)整;③控制合適的燒焦溫度：2020年3月、4月份裝置低負荷運行，原料組分輕，本身炭含量較少，燒焦罐溫度控制在660-670℃就能完全燒焦，而且上述4個溫度梯度差值基本為0。而加工量變大，原料組分變重后床溫就不能控制660-670℃，要根據(jù)上述的4個溫度重新找合適的床溫控制點?？筛鶕?jù)每次加助燃劑后燒焦罐溫度上升情況和后路幾個溫度變化趨勢來確定1個最佳的床溫控制點，再進行精確調(diào)整;④調(diào)整合適的自動小型加料加劑速度：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時自動小型加料采用多次少量的加劑方式進行加新鮮劑，減少因加劑量過大對床溫造成的影響。而且后路有溫度上升的趨勢時可提前少量的加CO助燃劑;⑤控制合適的循環(huán)比：控制合適的外取滑閥開度和再生外循環(huán)滑閥開度。既保證燒焦罐底部的燃燒溫度，還要保證燒焦罐的平均密度和混合催化劑的炭含量;⑥控制合適的主風(fēng)量，保證正常燒焦需要的主風(fēng)量的同時也不能有太多的過剩氧;⑦控制合適的燒焦罐藏量，控制合適的床層壓降，既保證燒焦時間又要兼顧主風(fēng)流化正常;⑧如果CO助燃劑配方不合理，及時更換CO助燃劑;⑨密切關(guān)注各個特閥的閥位情況和各個催化劑輸送線路的輸送風(fēng)量變化情況。防止出現(xiàn)閥門故障或催化劑線路流化失常等問題;⑩出現(xiàn)嚴重尾燃時，首先要大幅度降低處理量，大量加CO助燃劑控制尾燃。

4 結(jié)論

①再生器尾燃與裝置生焦量、再生器內(nèi)部流化狀態(tài)、催化劑循環(huán)量、外取取熱量、操作方式、CO助燃劑的使用有關(guān);②通過控制裝置生焦量、改變再生器內(nèi)部流化狀態(tài)、控制合適的催化劑循環(huán)量和外取熱器量、控制合理的操作參數(shù)、加注CO助燃劑等方法可有效的控制再生器尾燃。

參考文獻：

[1]馬伯文.催化裂化裝置技術(shù)問答（第二版）[M].北京：中國石化出版社，2010.

[2]石油煉制與化工編輯部譯.流化催化裂化手冊（第二版）[M].北京：中國石化出版社，2002.