催化裂化提升管出口紧凑式旋流快分系统

 基于旋流快分系统（VQS）在重油催化裂化工业装置中的成功应用与推广,提出了一种适用于重油催化裂化双提升管装置的紧凑式旋流快分系统（CVQS）。该系统由两级高效旋流快分器串联组成,第二级高效旋流快分器取代顶旋;采用紧凑式旋流快分系统不仅可以降低设备投资,而且可以显著缩短油气在沉降器内的停留时间,从而有助于解决沉降器内油气的滞留、返混和装置结焦等问题。在研究新型高效隔流筒和旋流头的基础上,考察了CVQS系统两种串联方案的分离性能,结果表明,两级高效旋流快分器优化匹配后,系统的总分离效率大大提高,可更好地实现气、固两相的快速高效分离。     

新型紧凑式催化裂化沉降系统的实验研究

 在对旋流快速分离器流场和性能研究的基础上，开发了一种应用于催化裂化装置的新型高效旋流快速分离器（旋流快分），并提出了由两级串联的该旋流快分器组成的新型紧凑式催化裂化沉降系统。该系统不仅可以降低设备投资，而且可以显著缩短油气在沉降器内的停留时间，从而有效地减缓油气在沉降器内的结焦反应，改善产品的分布。在大型的冷模实验装置上系统考察了该新型紧凑式沉降系统的性能，实验结果表明，该系统操作稳定，调节灵活，在设计点附近总分离效率可达到99.99％，系统总压降在10kPa以内，基本可以满足工业装置的需要。     

催化裂化沉降器顶旋风分离器直连改造后料腿结焦原因分析

催化裂化装置沉降器顶旋风分离器(顶旋)由软连接改直连后，设备结构变化使得汽提油气停留时间和流动轨迹发生变化，装置操作条件波动，降低原料油雾化蒸汽流量等因素导致沉降器顶旋料腿及汽提段结焦。提出了以下改进措施：恢复原设计沉降器顶旋直连改造前的平衡管长度，控制相对较高的汽提蒸汽流量，使汽提油气停留时间少于10 s,同时保证沉降器顶旋翼阀处不结焦，使料腿下料顺畅；避免加工焦化蜡油等含多环芳烃较易发生缩合结焦的原料；原料油雾化蒸汽控制不低于喷嘴设计值，保证喷嘴雾化效果，同时控制再生剂温度不低于680℃,使原料油中高沸点组分遇高温再生剂瞬间气化，提高剂油比使原料雾化液滴与更多的再生剂接触气化发生催化裂化反应，减少热裂化反应生成结焦前身物。     

PV型旋分器技术改造总结

我厂ＲＦＣＣＵ反应沉降器存在反应油气停留时间长，Ｂ型旋分器分离效率低，二级旋分器负荷低，结焦严重等问题，１９９４年末将沉降器为旋分器和提升管出口快分必变ＰＶ型单级和粗级旋分器。改造后分离效率提高，抵御操作波动能力增强，沉降器内结焦显著减少，取得较好效果。     

催化裂化沉降器结焦原因分析及直联加溢流斗防结焦技术的应用

对比中国石化扬子石油化工有限公司2.0 Mt/a催化裂化装置第一、第二运行周期工况及结焦情况,从沉降器结焦机理及不同时期运行参数对比入手,确定沉降器结焦原因为粗级和单级旋风分离器匹配性较差及沉降器内油气停留时间过长所致。沉降器内软连接改为直联+溢流斗防结焦技术的工业应用结果表明,改造后有效地避免了沉降器结焦,同时干气、柴油及焦炭产率分别降低0.26,0.25,0.54百分点,液化气、汽油及油浆产率分别上升0.54,0.33,0.18百分点,油浆固含量由4.1 g/L降至2.0 g/L,显示出极佳的防结焦及运行效果。     

防结焦技术在催化裂化装置上的应用

介绍旋流式快分系统的工作原理,对某石化公司1. 2 Mt/a催化裂化装置沉降器旋流式快分系统应用情况进行分析。结果表明:旋流式快分系统能较好地实现气固的快速分离,减少沉降器结焦。同时,对可能出现的跑剂问题提出优化措施。     

FCC沉降器结焦问题的研究进展

沉降器是催化裂化中油气与催化剂分离过程的重要设备。沉降器的结焦问题易导致非计划停工,严重影响催化裂化装置的长周期运行,因此抑制或减缓沉降器结焦成为该领域的研究热点之一。综述了国内外有关沉降器结焦问题的研究进展,以期为沉降器的优化操作提供参考。首先对沉降器结焦的部位及原因进行了分析,从化学反应角度分析了结焦的内因是反应油气中液相重组分的存在;从流场分布、压力分布、催化剂含量分布和温度分布解析结焦的外因。进而阐述了结焦物的基本特性,按照不同方法对结焦物进行了分类和特性的比较。其次,从化学反应过程和油剂流动、焦体沉积与增长过程两方面总结了结焦的机理,并总结了操作条件(原料性质、催化剂含量、反应温度、再生剂温度和油/剂比)和沉降器结构(粗旋与顶旋连接结构、快分系统)对结焦的影响规律。最后根据结焦机理和影响因素,从优选反应物和优化操作条件、优化沉降器结构2个方面提出了抑制或减缓结焦问题的具体措施。提高沉降器温度和降低油气分压可从操作条件方面降低结焦的可能性,优化粗旋与顶旋连接结构、优化快分系统、优化分离器入口结构和顶旋升气管结构等措施可以改善沉降器内流场分布,进而抑制结焦。     

无沉降器催化裂化装置的设想

对于分子筛催化裂化工艺而言，催化裂化装置沉降器的作用仅是包容旋风分离器和用于待生催化剂的沉降和保温。但沉降器存在的大空间却形成了油气的滞留空间，油气流速低，停留时间长，结果导致反应油气的二次裂化反应，油气中的液滴和催化剂颗粒易于沉积在沉降器器壁上结焦形成焦块。因此，提出了取消沉降器，采用无沉降器催化裂化工艺装置的设想。该设想包括两个方案，第一个方案为：封闭式旋流快分器作为第一级分离器，多个并联PV型旋风分离器作为第二级分离器，旋风分离器的料腿出口阀采用气动V型阀；第二个方案为：带汽提器的旋风分离器作为第一级分离器，多个并联PV型旋风分离器作为第二级分离器，旋风分离器的料腿出口阀采用翼阀。     

350万t/a重油催化裂化装置防焦对策

为了解决装置结焦问题,中国石油广西石化公司350万t/a重油催化裂化装置采用美国UOP公司提升管出口快分系统和优混喷嘴技术对操作条件进行优化。结果表明,采取降低预热温度、反应压力、分馏塔塔底温度等措施后,大油气管线、沉降器集气室、提升管出口快分旋分器出口以及分馏油浆系统均未发生结焦。     

FCC沉降器内粗旋与顶旋连接结构的优化

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了不同的粗旋与顶旋分离器的连接结构对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并基本实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性,为优化沉降器结构的设计提供了新的方法。     

催化裂化装置沉降器内结焦形成过程的因素分析

 在催化裂化工艺中,根据结焦的产生方式可分为催化焦、附加焦、可汽提焦和污染焦。催化裂化装置沉降器内器壁上的结焦主要属于附加焦,是由油气中的液相组分黏附在器壁表面上发生缩合反应产生的。这些结焦是催化裂化工艺总生焦量的很小一部分,但至今仍是影响重油催化裂化装置长期运行的重要因素。其形成过程经历了黏附、固化和增长3个阶段,与环境温度,油气成分、停留时间和流动状态等因素有关。环境温度低,油气中重组分达到露点冷凝为液相的几率大,液滴浓度较高,沉积在器壁上的机会增多;沉积液滴停留时间长,发生缩合反应固化形成结焦的几率大;油气的流动状态影响油气液滴和催化剂颗粒向器壁的沉积形式,进而影响结焦的增长过程。防结焦技术的开发应以减少附加焦和抑制重油液滴长时间滞留在沉降器器壁上为基本点。     

FCC沉降器内粗旋出口导流长度对油气流动的影响

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了粗旋分离器排气管出口导流段长度对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性;随着导流段长度的增加,直接进入顶旋的油气量也随之增加,而粗旋和顶旋分离器的压降基本不变,对反应器内的压力平衡基本没有影响。     

催化裂化装置有望解决沉降器的结焦问题

长岭炼油化工总厂1号催化裂化装置于1997年进行了全面的技术改造，反再系统改为同轴式单段再生提升管催化裂化。装置改造后，由于受多方面因素的影响，曾因沉降器结焦严重，汽提段焦块脱落，导致汽提段堵塞而被迫三次临时停工。针对这种情况，在经过大量调研和技术分析后，对沉降器内部构件进行了如下改造。（l）在沉降器汽提段上部加格概。（2）在提升管入粗旋分器水平平面上增设人字型设施。（3）将粗旋分器的升气管加高，并增设导流措施，大大缩短了粗旋分器出口与单旋分器出口的距离，形成准直连形式。经过上述改造后，装置正常运转直至…     

催化裂化沉降器空间内油气停留时间的分布

以0．8Mt／a催化裂化装置的沉降器为例，考察了沉降器空间内油气平均停留时间的分布。在实验室模型验证的基础上，采用RSM模型和标量输运方程进行了数值模拟研究。结果表明．对于粗旋风分离器和顶部旋风分离器之间敞口联接的沉降器。粗旋风分离器升气管出口与顶部旋风分离器人口间有一最佳距离。由于粗旋风分离器与顶旋风分离器非一对一的布置，导致各顶旋风分离器人口气量分配不均，需要改进。由粗旋风分离器料腿进入沉降空间的油气的长时间停留是阻止沉降器内油气平均停留时间缩短的主要问题；其次则为由粗旋风分离器升气管进入沉降空间的油气的停留时间。其它部位油气的停留时间占总停留时间的份额较小。因此，其结构改进的重点应为粗旋风分离器料腿部分以及粗旋风分离器和顶旋风分离器间的联接形式。     

重油催化抑制结焦沉降器油气停留时间的数值模拟

 采用标量输运方程数值模拟了一重油催化防结焦改造后沉降器内油气停留时间的分布。结果表明,沉降空间油气停留时间分布曲线呈单峰形式;在忽略油气质量流率极小量,即油气质量流率小于10-3kg/s时认为不存在油气的情况下,由汽提段进入的油气主流停留时间大致为13s,最短约7.5s,最长也不超过60s;由粗旋料腿入口进入的油气主流停留时间约15s,最短不足6s,且几乎所有油气的停留时间都小于70s。油气在沉降器内总体平均停留时间约26s。对比尺寸近似的常规沉降器和FSC沉降器内油气停留时间分布发现,抑制结焦沉降器的平均停留时间较短,比常规沉降器缩短79.8%,比FSC缩短81.9%;预计防结焦改造后沉降器沉降空间结焦情况大为减轻。     

沉降器旋风分离器直联改造

中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司1.6 Mt/a重油催化裂化装置建成投产后,第一个生产周期整体运行良好,在2012年5月装置大检修中,发现沉降器结焦严重,制约了装置长周期运行。分析认为根本原因是二段提升管旋风分离器出口直接进入沉降器顶部空间,结构型式不合理,造成油气在沉降器中停留时间过长(22～26 s),在催化剂的作用下二次反应增多,势必造成结焦。为了有效解决该问题,利用大检修之际将沉降器中Ⅰ,Ⅱ级旋风分离器连接型式改造为直联结。装置于2012年6月10日一次性开车成功,经过一个月的连续运行,运行良好,产品质量达标,综合商品率提高1.81%,油浆固含量全面达标,为装置长周期安全运行奠定了基础。     

重油催化裂化沉降器结焦原因分析

分析了重油催化裂化沉降器结焦的原因，认为反应油气中含有催化剂颗粒以及油气中重组分的冷凝是沉降器结焦的物理原因，而重芳烃、胶质、沥青质的高温缩合则是沉降器结焦的化学因素。因此，防止沉降器结焦的关键是抑制油气重组分的冷凝和减少油气在沉降器内的停留时间。     

SVQS和MSCS技术在重油催化裂化装置上的工业应用

中国石油大庆石化分公司1.4 Mt/a重油催化裂化装置存在沉降器结焦严重的问题,制约装置长周期运转、生焦率偏高的问题,对提升管出口油气分离系统和汽提段进行分析,得出沉降器结焦的主要原因为：反应器粗旋风分离器升气管开放式布置、没有预汽提设备等使油气在沉降器中停留时间过长,导致结焦;汽提段结构存在缺陷,未根据油气存在状况针对性地采用不同的汽提技术。采用中国石油大学(北京)开发的SVQS油气快速分离系统和MSCS高效组合汽提技术对装置进行改造,标定结果表明,与改造前相比,改造后轻质油收率增加3.46百分点,液体收率增加1.44百分点,焦炭产率降低1.43百分点,装置能耗降低41.5 MJ/t。     

催化裂化装置反应系统防结焦技术分析

叙述了催化裂化装置结焦的危害并指出油气重组分冷凝油滴是结焦的内因,油气所处的环境是结焦的外因。从焦块组成与焦块催化剂粒度分布可看出,焦炭中氢的质量分数不足4%,主要是催化剂细粉与高度缩合的碳氢化合物。在操作波动、沉降器温度变化时,很容易发生焦块脱落影响反应再生系统催化剂循环,从而导致非计划停工,影响长周期稳定运行。避免出现"未汽化油"和"湿"催化剂是防治反应系统结焦的有效手段,合理适度提高反应深度,降低反应器油气中油浆重馏分含量,也是减缓抑制结焦的重要手段之一。通过优化原料组成、采用MIP/MIP-CGP工艺和RICP工艺等新技术、优化粗旋设计和在粗旋灰斗增设预汽提器、优化提升管出口连接形式、操作上控制油浆不回炼并尽可能减少回炼油,规范开停工程序等有效防范和抑制结焦的措施,可以实现催化裂化装置长周期稳定运行。     

沉降器旋风分离器直连技术的工业应用

中国石油长庆石化公司1.4 Mt/a催化裂化装置自建成以来,一直存在沉降器结焦问题,制约装置长周期运行。该装置沉降器旋风分离器采用软连接结构,分析认为软连接结构处油气的呼吸效应造成油气逃逸后在沉降器停留时间过长,这是引起沉降器结焦的根本原因。在2016年技术改造中,将沉降器旋风分离器由软连接改为直连,取消二段回炼油提升管,回炼油及原料混合后进入一段提升管。改造结果表明:沉降器基本不结焦,旋风分离器直连操作弹性较大,沉降器压力波动时无催化剂跑损现象,油浆固含量合格;沉降器上部空间基本无油气滞留,未发生明显结焦现象;轻质油收率提高0.61百分点,汽油辛烷值提高0.47个单位,液化气丙烯体积分数上升0.54百分点。