重油催化裂化装置沉降器结焦原因分析

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摘 要：重油催化裂化装置长久以来深受结焦的困扰。结焦部位包括：提升管原料油喷嘴上方、沉降器内壁和死区、粗旋外壁、顶旋升气管外壁和料腿及料腿翼阀护罩、汽提段、大油气管线、分馏塔底以及油浆系统等。沉降器结焦的危害严重，直接影响催化装置的长周期安全运行和炼油厂的经济效益。

关键词：重油催化裂化装置；沉降器结焦原因

中图分类号：TQ426.95 文献标识码：A

1 沉降器结焦的影响因素

1.1 原料性质

原料性质差、残炭高时沉降器结焦的内在因素。如果原料中重组分的含量高，将导致反应油气中重组分含量也高。当沉降器的温度及在沉降器中停留的时间达一定程度时，油气中的沥青质很快生成焦炭。回炼油中所含沥青质为次生沥青质，结焦倾向也较大，回炼比过大必然使混合原料的性质变差，使生焦量增大。

1.2 温度和温降

沉降器的温度因原料和生产方案的不同有所不同，一般为480～510℃左右。反应油气经过提升管出口快速分离系统后，绝大部分催化剂与油气分离开来，因此沉降器反应油气中催化剂的浓度很低。在上述温度下，烃类以热裂化反应为主，且反应速度较快。热裂化反应产生了不饱和的热裂化产物二烯烃，二烯烃很容易与稠环芳烃聚合生成焦炭。沉降器油气温降约为10～20℃，这种温降使得原先在提升管中以气相存在的部分重组分油气凝析出来。

1.3 油气中催化剂颗粒浓度

油气中的催化剂颗粒和液滴是否向器壁沉积还取决于两者浓度之间的关系。油气中的催化剂颗粒浓度和液滴浓度之间存在着一定的平衡。当油气中含催化剂的浓度较高时，流动的催化剂颗粒有利于对黏附在器壁上的结焦母体起到冲刷作用，同时对弥散在沉降器的液滴也有清扫作用，颗粒与液滴碰撞，夹带液滴，减少了液滴向器壁沉积的可能性和结焦的几率，因此在催化剂颗粒浓度比较高的油气上游区域和密相床层区域，催化剂颗粒的粒径很大，对油气的夹带能力大，使之不易沉积下来，同时运动催化剂颗粒对器壁上的结焦有很强的冲刷力，使结焦不易滞留在器壁上，也不会形成较大的焦块。结焦一般发生在沉降器内催化剂颗粒浓度相对比较低、液滴相对比较多的区域。例如在汽提器的上部区域，催化剂浓度急剧下降，而刚汽提的油气液滴比较大，上升高度有限，液滴易直接黏附在器壁上，常常形成一段很厚的结焦块。

1.4 停留时间

油气停留时间是结焦量的重要影响因素。由于沉降器内空间大，反应油气和催化剂从提升管出口进入沉降器后流通截面积瞬间增大，流速瞬间减小，因此停留时间较长。沉降器温度相同时，反应油气在沉降器中的停留时间越长，结焦量就越大。在反应油气流动中心处，其流动形式为湍流，流动速度较快，相应的停留时间较短；而在沉降器内壁附近，反应油气流动形式为层流，流动速度较慢，相应的停留时间较长。沉降器顶部比较平缓，易形成油气流动的缓区或死区，也会出现结焦现象。

1.5 油气分压

在一定的温度、压力条件下，当气相混合物中某组分的分压增大到其在相同条件下的饱和蒸气压时，该组分就会凝析为液相，此温度即为该组分的露点温度。反之，对于一定组成的气体混合物，当温度降低至其中某组分的露点温度时，该组分就会凝析为液相。油气中稠环芳烃、胶质和沥青质等重组分的含量越高，其油气分压也相应增大，如果油气温度低于这些组分在该油气分压下的露点温度时，它们就会凝析出来。

2 抑制沉降器结焦的措施

根据对沉降器结焦的认识和工业实践，目前常用的抑制结焦的措施有以下几种：

适当增加防焦蒸汽量。采用新型快速分离装置，减少反应油气在沉降器内停留时间。

采用提升管反应终止剂技术，减少因过裂化反应生成的不饱和二烯烃。优化沉降器结构设计，消除反应油气流动死区。平稳操作，避免沉降器温度压力的大幅度波动。

结论

由于沉降器内存在温降，反应产物中的重组分一部分被冷凝出来，并且很容易黏附催化剂颗粒。当催化剂颗粒碰撞并黏附到沉降器内壁上时，经过一段时间后缩合为焦炭。

减少反应油气在沉降器内停留时间可以有地减少结焦。

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