阻垢剂在重油催化裂化中的机理分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇阻垢剂在重油催化裂化中的机理分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：通过阐述石化工业中重油催化的工业现状，概括叙述了重油催化裂化的结垢原因，结垢控制等，重点剖析石油工业中的结构机理以及其解决方案，最后展望了阻垢剂在未来的发展前景。

关键词：重油催化 阻垢剂 发展前景

20世纪50年代，国外首先对热换器中的垢层进行分析研究[1]，Kern,Seaton等主要通过改进设备的设计或者通过加入辅助设备等物理装置来达到除垢目的。直到70年代，美国通过加入一些化学试剂（除垢剂）来达到除垢效果，其在减压蒸馏，加氢脱硫等工艺中得到广泛应用[2]。国内与国外相比除垢剂的起步相对较慢。80~90年代，在重油催化中人们发现油浆由于结垢时常堵塞，据不完全统计，在1998，1999年中，中石化因结垢而导致工艺停产多达20次。随后国内便加强了对阻垢剂的生产，但是实践之后发现，这些产品性能较为单一，使用温度不高，针对性也不是很强[3]。本文通过阐述石化工业中重油催化的工业现状，概括叙述了重油催化裂化的结垢原因，结垢控制等，重点剖析石油工业中的结构机理以及其解决方案，最后展望了阻垢剂在未来的发展前景。

一、结垢原因及其控制

1.结垢原因

1.1油浆的性质：一般来说，结垢形成很大程度上取决于油浆的性质以及处理油浆的工业条件。油浆富含烯烃和多环芳烃，这些有机物在高温条件下很容易形成高粘度高密度的焦状物质，这样就会形成污垢阻塞管道。一般来说，常通过提高对油浆的分析频率来时刻监控油浆裂化情况来解决此类问题。

1.2油浆的循环量：当油浆循环量较小，流速较慢时，很容易使油浆中焦化物质沉淀，从而在管道表面富集，最终导致管道阻塞。

1.3油浆的外甩量：从物料平衡的观点来说，一旦外甩量和回炼量提升，必将降低油浆中烯烃含量和多环芳烃的含量，时期密度，运动粘度，固含量等下降[4]。

2.结垢控制

目前常见解决结垢问题的方法有三种，1控制整个工艺的条件：包括控制整个工艺的温度，控制原油的性质，控制外甩量等等。2物理方法：主要是通过改进装置，增加辅助设备等3.化学方法：在油浆中加入一定量的阻垢剂，这种方法不仅能抑制焦炭状物质在管道上聚集，而且成本较低，便于推广和使用。

二、结垢机理分析

在重油催化裂化工艺之中，油浆富含多环芳烃、胶质、沥青质、重金属、催化剂固体粉末等物质，这些物质在高温作用下发生一系列反应，形成大量的缩合物沉降最终形成焦垢。目前，对于结垢机理尚无准确定论，但是目前常见的结垢机理有以下几种。

1.沥青质沉积

在高温的作用下，石油中的胶质发生不可逆转化，沥青质胶束和胶束相之间的吸附平衡向着胶束相方向移动，一部分胶质分子发生解吸而脱离沥青质胶核，失去保护的沥青胶核通过缔合使总能量降低，从而形成胶凝和聚沉。这就是常见的自缔合现象。

解决方法：针对这种情况，阻垢剂在去除沥青质沉积时在两个方面得到体现。一是阻垢剂能将沥青质稳定在原油中，使其不发生聚集而沉淀[5-6]。二是阻垢剂能够很好吸附在管道等的表面上，从而使沥青质难以在管道，装置上聚集。常见的阻垢剂主要有苯，二甲苯等，它们主要通过溶解来降低沥青质的沉积。

2.聚合成垢

聚合成垢主要是由于不饱和烃被氧化以及金属的催化作用而引发的。首先通过自由基链端反应产生高分子聚合物，然后脱氢缩合成大分子缩合物和芳环自由基, 最后相互结合形成分子量更大的缩合物, 直至形成焦碳。

解决方法：1加强分散：由于在原油催化裂化过程中，随着沥青化聚集，或者聚合的加深，不可避免的将会导致系统中分散性变得越来越差。因此，针对这种情况，阻垢剂应当以胶束状态分散于油中，与含氧化合物如羟基、羧基、羧基化合物形成胶囊，溶存于油中，阻止这些物质的进一步氧化和缩合。2阻聚：这类阻垢剂旨在控制聚合反应的进行。比如说控制氧，硫，氮等自由基的生成或者组织链端反应等等。

3.无机沉淀和腐蚀物沉积

无机沉淀主要是催化剂粉末等，这些无机物在原油中很容易形成大的颗粒状物质，当其下降速度大于系统流速时，这些颗粒状物质很容易沉积进而阻塞管路。

解决方法：1螯合增溶：对于循环水中的一些Ca2+ 、Mg2+离子来说，螯合反应能够起到很好的效果。除此之外还可以运用晶格畸变的原理，在CaCO3或MgCO3的晶格上掺杂阻垢剂，使其晶体应力增大，从而使其破裂。2金属钝化：对于石油装置中的一些无机物和腐蚀性沉积来说，一般运用金属钝。这类阻垢剂能在金属表面生成一个稳定的保护膜，使一些沉积物不容易在管道中进行聚集，因此能够减少结垢的发生。常见的有聚链烯基琥珀酰亚胺[7]等。

三、发展前景

学者赵光辉[8]在其研究中通过建立正交表发现，影响阻垢效果的因素依次是抗氧剂、分散剂、清净剂、钝化剂和防腐蚀剂。所以在未来的工业生产中应当着重注意阻垢剂中抗氧化性能的考察研究。除此之外，对于石化工业来说，未来几年的石油重质化会越来越严重，因此如何制取新的抗高温抗氧化阻垢剂将严重制约石化企业的发展。

参考文献：

[1]王志涛，梁顶华，孔令树．重油催化裂化装置防结焦措施探讨[J]．河南化工，2007，23（2）：35~36.

[2]沙胜利．催化裂化油浆系统结焦原因及解决措施[J]．四川化工，2005，8（2）：45~46.

[3]Thackery P A．The Cost of Fouling in Heat Exchanger Plant[J]．Effuent and Water Treat，1980，20：112~115.

[4]马伯文，催化裂化装置技术问答[M]，中国石化出版社，2003，2.

[5]Handa.S, Hudgson.P.K.G etc Polymer used for reducing formation or deposition of asphaltene form a hydrocarbon oil[P]. GB2337522-A 1999.

[6]Rakhamtullia.G.M, et, Composition preventing asphatenceresin paraffin deposits[P]. RU2104391-C1 1998.

[7]王京．炼油工艺中结垢与阻垢研究新进展[J]．石油化工，2001，30（2）：141～146

[8]赵光辉. 新型重油催化油浆阻垢剂的研究[D]. 大庆：大庆石油学院. 2008.

作者简介：许有志 ，男（1984.2.16―）本科，长江大学化工学院学生，研究方向：油田化学。

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”