催化裂化防结焦沉降器的研究与应用

通过对催化裂化装置沉降器结焦机理的分析,认为原料性质、油气流动状况、停留时间、沉降器温度分布及催化剂浓度是沉降器结焦的主要影响因素。中国石化工程建设有限公司(SEI)针对常规沉降器结构缺陷,开发了新型防结焦沉降器,包括粗旋顶旋直联结构、全封闭粗旋顶旋直联结构、旋流式快分结构和全封闭旋流式快分结构,可以大幅降低油气在沉降器空间的停留时间,有效避免油气在沉降器内结焦,延长催化裂化装置的开工周期。     

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。     

EMTROL旋分器在沉降器内的应用

石油二厂Ⅱ套ＦＣＣＵ，由于旋分器效率不高，造成油浆系统事故出现较多，１９９２年引进ＥＭＴＲＯＬ旋分器技术，在我国首次在沉降器内应用Ｅ型旋分器，取得了很好的效果，油浆固含量下降到２ｇ／Ｌ左右。     

RFCC装置的结焦分析及防治

指出了ＲＦＣＣ装置的结焦部位主要在：反应沉降器顶的集气室，反应至分馏的大油气线，提升管进料喷嘴的喷射区，旋风分离器入口段和料腿等处，分析了结焦的原因和危害，提出了一些防止结焦的措施。     

催化裂化装置沉降器防结焦技术的研究与应用

近年来,针对催化裂化装置结焦问题开展了多种形式的技术攻关,取得了较好的成果,目前油浆循环系统和反应油气管道及分馏塔底的结焦问题得到了有效解决,但沉降器旋风分离系统和沉降器顶部的结焦问题依然比较突出,影响催化裂化装置的长周期运行.文章以多家企业催化裂化装置沉降器结焦现象和特点为研究对象,结合沉降器结焦机理和结焦防治技术的...     

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。     

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…     

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。     

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。     

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。     

FCC装置的结焦分析及防治

本文指出了ＲＦＣＣ装置的结焦部位主要在：反应沉降器顶的集气室、反应器至分馏塔的大油气线、扣升管料进料喷嘴的喷射区、旋风分离器入口段和料腿以及分馏塔底油浆循环系统等处，分析了结焦的原因和危害，提出了一些防止结焦的措施。     

FCCU设备结焦原因分析及解决措施

ＦＣＣＵ反应沉降器、大油气管线及分馏塔油浆系统结焦问题一直未得到根本解决，它直接影响和威胁着装置的正常生产。本文针对锦西炼化总厂二套催化装置历年来的结焦状况，从理论和实践两个方面较详细地分析了设备结焦的原因及影响因素，并提出了相应的解决办法。     

重油催化裂化装置催化剂跑损原因及处理

0．8Mt／a重油催化裂化装置沉降器改造采用了新型旋流式快速分离系统(VQS)，2000年出现了沉降器系统催化剂大量跑损的问题，油浆固体含量高达234g／L。对平衡催化剂筛分组成、再生烟气粉尘含量、沉降器VQS效率计算、工艺操作参数等进行分析后，采用了提高沉降器料位，用料封代替旋分器翼阀翼板的密封作用的方法，解决了沉降器VQS催化剂跑损的问题。     

旋分器性能室内实验

在同井注采系统中,油水分离过程全部是在油水旋分器中进行的,井下旋分器的性能决定了整个系统的效率。通过实验证明,加大分流比能提高旋分器的简化效率。因此旋分器操作参数的确定成为研究中的一个关键问题。但分流比达到一定值后,简化分离效率反而会有所下降;如果分流比过大,综合效率也会随之降低。通过实验分析确定了井下旋分器的最佳分离比为25％,此时能提高井下旋分器的分离性能。     

催化裂化VQS改造探讨

分析了催化裂化装置沉降器跑剂和结焦原因。介绍了改造情况:沉降器提升管出口采用"VQS快分+单级旋分"形式;顶旋分器和VQS快分封闭罩集中布置于沉降器壳体内;将VQS封闭罩外6个平衡管截短1 100 mm,使平衡管口远离油气区;将旋分器下部料腿直径由DN450 mm改为DN350 mm,旋分器翼阀改为DN350 mm的半覆盖式翼阀。将溢流密封圈的槽口从6个增加到12个,并与封闭罩的槽口相对应;将原封闭罩外1个松动蒸汽环更改为2个单独进汽半环,并减少松动蒸汽环上的蒸汽喷嘴面积。装置自大检修开工以来,已平稳运行12个月,平均加工负荷已提高到115%,沉降器运行正常。预计每年可节省1.0 MPa蒸汽25.2 kt。     

CFB锅炉不同旋风分离器结构优化研究

以2台不同形式旋风分离器(简称旋分器)为研究对象,对分离前、后固体颗粒分别取样并进行粒径分析,研究其分离效率。对2台旋分器分别建模并改变入口下倾角度及中心筒插入深度,通过数值模拟计算分离效率。模拟结果表明:试验和模拟计算结果误差在15%以内,验证了模拟结果的准确性。适量增加中心筒插入深度能提升分离效率,而进出口压降随插入深度的增加呈现先上升后下降的趋势。2种旋分器入口下倾角的增大均有利于提升分离效率,综合考虑对旋分器进出口压降影响后认为:紧凑型旋分器最佳s/a(旋分器中心筒插入深度s与旋分器入口高度a的比值)在0.5左右,热力型旋分器最佳s/a在0.75左右;紧凑型旋分器入口下倾角度应取10°左右,热力型旋分器的入口下倾角度在15°左右较好。上述结论可用于指导旋分器结构优化和改造。     

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。     

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。     

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。     

RFCC装置反应再生系统结焦分析

中国石化荆门总厂重叠式两段再生ＲＦＣＣ装置于１９９７年进行过两次小修，发现反应再生系统有一定程度的结焦，主要有提升管进料喷嘴上方区域、沉降器顶部区域、旋风分离器内升气管和料腿冀阀、反应汽提段等，通过分析结焦原因，提高了反应再生系统各部位结焦的预防措施，如尽量提高进料的汽化率，降低反应热裂化程度，加注终止剂，扩大待生料管进口格栅的方孔直径等。所采取防焦措施的效果需待检修时才能验证。