催化裂化装置沉降器内结焦物的基本特性分析及其形成过程的探讨

采用扫描电镜（SEM）和X射线能谱分析仪对催化裂化装置（FCCU）沉降器内结焦物的微观组织结构和成分进行了分析，将结焦物划分为软焦和硬焦。焦的硬度与油气液滴和催化剂颗粒的沉积过程有关，尤其是结焦部位的油气流动方式和催化剂颗粒的运动状态，决定着未汽化的重质油组分液滴和催化剂颗粒的沉积形式和沉积物的构成，从而影响着焦的软硬程度。软焦是催化剂颗粒或油气在油气静止空间以自由沉降和扩散方式堆积在器壁表面而产生的结焦，形成的焦块松散，易粉碎，含催化剂比较多，颗粒粒径比较大，是一种堆积型结焦；而硬焦是油气液滴和细小催化剂颗粒在油气流动状态下，在器壁表面的附面层内以沉积方式粘附在器壁表面形成的结焦，焦块质地坚硬，含催化剂比较少。颗粒粒径细小，足沉积型结焦。还有相当一部分结焦物介于软焦和硬焦之间。     

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。     

沉降器和再生器两器型式对催化裂化装置能耗的影响

将国内外各种催化裂化装置根据其沉降器和再生器两器的型式分成四类，即：烧焦罐式再生（类型Ⅰ）、同轴单段再生或高低并列单段再生（类型Ⅱ）、高低并列逆流两段再生（类型Ⅲ）和三器（沉降器和两个再生器）并列两段再生（类型Ⅳ）。并根据国内催化裂化装置能耗统计数据对四类装置的能耗进行了分析，同时采用相同的基准对四类装置的能耗进行了模拟计算，从分析和计算结果看出，不同两器型式在能耗方面有先天的差别，烧焦罐式再生能耗最小，同轴单段再生或高低并列单段再生能耗较高，三器并列两段再生能耗更高，高低并列逆流两段再生能耗最高。     

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。     

催化裂化沉降器内液滴运动规律的数值模拟研究

催化裂化沉降器结焦将导致非计划停工,严重影响催化裂化装置的长周期运行.首先求取了单位时间沉降器内冷凝的油浆液滴的质量,然后利用颗粒轨道模型对液滴的运动轨迹进行模拟计算,得到液滴的停留时间、运动轨迹和分布区域.模拟计算结果表明,液滴在沉降器内的运动具有很强的随机性,不同大小的油浆液滴的停留时间不同,但大部分的液滴粘附在沉降器内壁和旋风分离器外壁上,进而缩合结焦.加强沉降器的保温可减少油气重组分的冷凝,采用"高温汽提"和"化学汽提"可减少进入沉降器的油气重组分的量,从而减少沉降器结焦.     

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。     

用UOP技术改造催化裂化装置

介绍洛阳石油化工总厂1号催化裂化装置采用UOP的涡流分离系统和高效汽提技术进行改造的情况。改造后装置的标定结果表明,反应油气和催化剂的分离效率得到提高,解决了油浆固含量较高的难题,油浆固含量降到2g/L;提高了汽提效果,待生剂上焦炭的氢碳比降到6．0％;减少了二次反应,产品分布得到改善,焦炭产率降低1．44个百分点,轻油收率提高0．31个百分点,柴汽比提高到0．82;装置处理量提高了48t/h。     

对重油催化裂化反应历程的若干再认识——"新型多区协控重油催化裂化技术MZCC"的提出

基于对重油催化裂化反应历程的若干再认识,以高油剂混合能量短接触时间催化裂化为工艺基础,提出了进料强返混、反应平流推进、产物超快分离及化学汽提的分区协同控制新理念和实现分区协同控制反应的新技术.并且为实现高油剂混合能量短接触时间催化裂化提出了新型反应器结构;同时对汽提段的功能进行了拓展与强化,提出了"化学汽提器"的概念.分区协同控制反应的技术以进一步提高轻质油收率和实现装置长周期运行为目标,有着重要的理论和实际意义.     

重油催化裂化沉降器结焦的研究进展

分析了重油催化裂化 (RFCC)沉降器结焦的影响因素和机理。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因素 ,而重芳烃、胶质、沥青质的高温缩合和油气中烯烃和二烯烃的环化聚合反应则是沉降器结焦的化学因素。通过对液相重组分高温缩合机理、相分离生焦机理和自由基反应机理等沉降器结焦机理的分析 ,认为沉降器中油气的气、液相分别遵循不同的结焦历程 ,抑制沉降器结焦的关键在于抑制反应油气中重组分的冷凝和缩短反应油气的停留时间     

重油催化裂化沉降器内油浆相态的计算

采用基团贡献法一正构烷烃分子法饱和蒸气压模型对重油催化裂化沉降器内的油浆相态进行了计算。计算结果表明，由于重油催化裂化沉降器的操作温度低于油浆露点温度，油浆在沉降器内以气液两相存在。油浆的露点温度和露点分压取决于油浆中大于550℃馏分含量。