1、催化裂化长周期运行因素催化裂化长周期运行因素分析分析 2017本报告对催化裂化装置增产汽油进行了概要介绍。对影响长周期运行的反应沉降器翼阀磨损、干气再吸收塔带液做重点分析。不当之处，请批评指正。第一部分催化裂化装置增产汽油 催化裂化最初的运行就是以柴油组分为原料，以生产汽油为目标。为满足不断变化的市场需求，催化裂化装置经历过增产液化气、增产柴油等阶段。催化裂化到目前发展较为成熟，增产汽油也有较多的经验。本报告中仅是列举其中的一些方法。1.1增加催化装置的原料增加常减压渣油进催化裂化装置的数量，焦化原料转变为催化原料。途径有：蒸馏装置的深拔、渣油溶剂脱沥青（脱沥青油）、渣油加氢、直接掺炼性质较好
2、的减压渣油。从经济效益测评看，这些措施的效益也是显著的。1.2提高催化装置的汽油收率催化裂化装置的主要产品就是液化气、汽油和柴油，提高汽油收率，意味着减少液化气和柴油收率。但液化气中碳组分通过MTBE装置和烷基化装置，又变成了高辛烷值汽油组分，丙烯是高价值产品。因此，根据加工流程的效益测算，为增加催化汽油收率而降低液化气收率未必是明智的。1.2提高催化装置的汽油收率降低催化裂化装置柴油的收率，可以通过催化剂的配方和操作条件进行调整。众所周知，增加催化装置的转化率，柴油的收率是一直下降的，而汽油的收率有一个极值。干气和焦炭的收率随着转化率的增加而增加。因此，在通过操作条件调整增产汽油，要特别关注
3、干气的收率不能增加太多，否则在经济效益角度上是划不来的。第二部分催化裂化装置长周期运行影响因素催化裂化裂化装置长周期运行是一项系统工程，涉及到工艺管理、设备管理、人力资源管理等方方面面。经过长周期运行攻关，目前国内多数装置实现了三年一修。但一些常见故障仍对装置的长周期运行造成威胁，例如结焦、催化剂跑损、烟机结垢等。本报告仅对影响催化装置长周期运行部分典型故障问题进行论述。2.1反应再生系统典型故障（1）反应系统结焦的位置有：提升管喷嘴区域（后果是提升管压降大，催化剂循环量提不起来）；沉降器稀相（后果是焦块脱落堵塞汽提段或者待生斜管入口，催化剂循环停止）；顶旋内部升气管结焦（后果是一旦脱落，堵塞
4、料腿，催化剂大量跑损）。（）催化剂跑损。（原因有新鲜催化剂破碎、系统内有喷嘴或者取热泄漏等高速部位冲刷、旋分器的料腿下料不畅、内集气室有穿孔、料腿开裂、翼阀故障等。（）三旋结垢，导致烟机入口粉尘超标，磨损烟机（）烟机叶片断裂、烟机结垢。（）烟气脱硫脱硝除尘装置，环保排放不达标。2.2 反应沉降器顶旋分翼阀的稀相磨损翼阀磨损问题是目前催化裂化装置还没有完全解决的疑难问题之一。很多装置在停工检修时，发现反应沉降器顶旋分器翼阀都有磨损。但从停工前的运行来看，对旋分器的效率有一些影响，造成油浆固体含量偏高，但多数还不至于造成停工。少数装置因翼阀磨损严重后，反应系统跑剂而停工抢修。2.2.1翼阀阀板磨损
5、情况三种（）翼阀阀板磨损剧烈，阀板穿孔，催化剂倒窜扰流甚至将阀板对面的阀体磨穿。通常已经引起催化剂的跑损问题。（）翼阀上部磨损后，正常时甚至通过上部磨损产生的空隙就可满足催化剂排料需求，阀板长期不动作，翼阀底部有结焦情况且不磨损。（）阀板在整个椭圆性阀口一周均有磨损，下部相对严重些。翼阀阀板上部磨损和结焦情况翼阀阀板上部磨损和结焦情况2.2.2翼阀磨损的原因分析从翼阀阀板磨损的情况看，应该是在较高的气速携带催化剂颗粒磨损所致。反应沉降器旋分器的翼阀绝大多数处于稀相区域，少数放置于密相。因汽提段的密度较大，翼阀放置于沉降器密相时，要对沉降器的料位和上部密度有较仔细的监控。否则因密度过大将导致翼阀
6、开启不正常而跑剂。对于再生器的翼阀，因密相的密度不大，多数放置于密相。部分采用环形二密床加烧焦罐再生形式再生器，二级旋分器翼阀放置于稀相。2.2.2翼阀磨损的原因分析对比反应器翼阀放置于密相与稀相的情况，放置在密相的翼阀没有磨损的现象。而放置与稀相的翼阀则经常出现翼阀磨损情况。与同样放置于稀相的再生器二级旋分器翼阀对比，而放置再生器稀相翼阀鲜有磨损。2.2.2翼阀磨损的原因分析对于翼阀磨损的原因分析，也有众多不同的意见。采取的措施也有多种，例如将料腿缩径、采用耐磨翼阀等等。石油大学利用软件和冷模试验都验证了翼阀的磨损是源于翼阀打开时，外部气体反窜至料腿内部造成的。几个相关问题（）处于稀相的翼阀
7、是不断开关变化中，还是基本维持不动？从翼阀的静态试验中观察到，翼阀一旦打开就无法再关闭严实，会少量泄漏出来。但从上方倾倒催化剂情况下，翼阀阀板处于开启和关闭的摆动之中。（）翼阀上方料腿内密度是多少？根据已有工业装置再生二级实测数据，当翼阀在密相时，为600650Kg/m3,翼阀在稀相时，为500550Kg/m3。说明翼阀在稀相时，相比密相存在少量气体倒串情况。（3）翼阀放置于稀相，对旋分器的效率是否影响？从工业装置调整料位控制反应翼阀放置于稀相与密相比较，密相时效率更高，两者均可以满足油浆固体含量控制要求。2.2.3翼阀磨损的机理推测（）翼阀阀板在开启前，存在一个压力平衡。推动力侧是料腿内蓄集
8、一定高度的催化剂。阻力侧则是料腿内外的压差阀板的阻力。（）从压力平衡看，单级或者两级旋分器的压降都作用于二级料腿翼阀的阀板上，料腿内催化剂料位高度随压力平衡而变化。即旋分器的压降越大，翼阀打开之前，料腿内累积密相催化剂越多。（）阀板重量或者角度对料腿内料位影响非常小。在翼阀的冷态试验中，内外空间无差压情况下，打开翼阀需要催化剂的数量只有1.55公斤(89425直径)，相当于料位高度不超过20cm。因此料腿内催化剂料位高度主要由旋分器的压降控制。2.2.3翼阀磨损的机理推测（）当翼阀阀板打开后，理论上催化剂排放出来，料腿内催化剂料位降低到一定程度，根据压力平衡阀板将关闭。但在惯性作用下，阀板会继
9、续向前摆动后再开始关闭，在此期间。料腿内催化剂仍会排放，而翼阀内外的压力差会促使气体向料腿内窜气。即当翼阀阀板基本关闭时，料腿内的催化剂已经很少，气体会从阀板与阀座间较小的间隙流动，这时对阀板和座圈的磨损最为严重。2.2.3翼阀磨损的机理翼阀阀板磨损机理推测如下：当翼阀打开后，料腿内料位下降。当翼阀阀板完全关闭之前，料腿内部仍有足够高的催化剂料位，形成料封，阻止外部气体向料腿内部倒串，就不会在阀板与阀座密封处产生磨损。反之，在翼阀阀板完全关闭之前，翼阀的椭圆形密封圈还没有被催化剂所完全覆盖，则造成气体倒串，产生磨损。2.2.4影响翼阀磨损的因素分析（1）翼阀所处稀相和密相床层的影响（）旋分器的
10、压降因素当旋分器的压降越低，料腿内的料位越低，当翼阀打开后，料位下降，料封被破坏后，气体反串。因此，旋分器单级压降或者两级的压降越大，翼阀越不容易磨损。荆门一催反应沉降器原使用两级旋分器，一级料腿，二级，两级压降约10Kpa；（阶段），2004年改为粗旋加顶旋，顶旋为利用原二级，二级的压降降低为（阶段）。年顶旋更换，压降降低为（阶段）。对应现象是阶段翼阀不磨损，料腿内有环形的结焦。阶段翼阀有磨损，不严重。阶段是翼阀磨损，甚至穿小孔。2.2.4影响翼阀磨损的因素分析（3）料腿排剂量的影响。如果料腿收集的催化剂足够多，翼阀打开和关闭的频次会不断增加，翼阀阀板会处于一个在稳定开度基础上的摆动（类似于
11、常开状态）。这种情况下，料腿翼阀上方内部始终有稳定的料位，阀板也不存在与阀座的较小间隙，也没有磨损。例如荆门一催的反应沉降器翼阀两级处于稀相时，尽管一级的压降低（），但排尘量大，翼阀不磨损。翼阀磨损的推测（4）翼阀尺寸（料腿直径）对磨损的影响。翼阀阀口的长度通常是料腿直径的两倍。翼阀磨损的原因 翼阀磨损发生在处于稀相情况下，对于反应沉降器采用粗旋顶旋的形式，如果粗旋效率较高，顶旋回收的催化剂数量较少。加上料腿直径过大的话，就容易产生此类问题。如果旋分尺寸也较大（低负荷），翼阀磨损的情况会更突出。采用新形式的翼阀，或者将料腿直径缩小。发生磨损的翼阀可能长时间处于略微开启状态，通过缝隙泄漏的催化剂
12、就可满足要求。正常生产时不会出现催化剂跑损情况。磨损严重到阀板穿孔后，料腿串气后导致大量跑损2.2.5翼阀磨损采取的措施（）如果翼阀下方有较稳定的、密度中等的床层（密度600），可将料腿延长至密相，或者提高料位，将床层提高至翼阀以上。但需要有相应的密度和料位测量，确保翼阀不能处于料面区，否则将造成大量跑损催化剂。这是一种根本消除磨损的方法。但受制于汽提段的结构和空间布置。（）将料腿缩径，缩径后翼阀尺寸相应减小，翼阀打开时开口高度降低。这样可以缓解翼阀的磨损情况。但改造的工作量较大。2.2.5翼阀磨损采取的措施（）在反应沉降器顶旋设计时，要选择相对较高的入口线速，旋分器的压降适中。若考虑弹性因素
13、，会导致压降较低，翼阀上方的料封高度不足，翼阀开启时会有明显的窜气情况。（）可以考虑使用耐磨翼阀，减轻磨损。（）可以考虑使用“象鼻”翼阀，减少翼阀开口的高度。2.3干气再吸收塔带液故障 近几年来多套催化裂化装置的干气再吸收塔都出现了干气带液问题，柴油吸收剂流量在达到设计值之前（多数只能达到设计流量的1/3到1/2），就出现了塔顶干气夹带大量柴油的现象。对于这些塔盘在此工况下的气液相负荷及液相负荷核算，表明都没有超出塔盘的设计弹性范围。通过降低柴油吸收剂的流量，可以减少干气带液情况，但使吸收效果变差，装置的经济效益受到损失。发生降液管液泛的原因从干气再生塔出现夹带现象的过程看，是在逐步提高液相进
14、料流量后，发生了干气大量夹带液体的情况，属于较典型的降液管液泛。对发生液泛的干气再吸收塔进行射线扫描，结果显示塔盘无故障，只是在液相进料口上下几层塔盘的液层高度高于其他塔盘，并存在严重雾沫夹带情况，甚至在经过塔顶除雾器（破沫网）后仍有夹带情况。而塔下部的塔盘，没有泡沫迹象，即不存在因气相线速过高导致的雾沫夹带。也就是说，塔盘降液管只允许较低流量的液体通过，流量超过的部分从进料口下部几层塔盘开始累积，形成降液管液泛。发生干气再吸收塔带液的塔盘设计均满足水力学计算，但实践中无法达到相应的液体负荷。说明：实际作为吸收剂的说明：实际作为吸收剂的催化柴油性质与计算是采用的催化柴油性质与计算是采用的性质相
15、差较大。性质相差较大。如果吸收剂发泡倾向增加，在塔盘上形成的泡沫层会随液相进入降液管，如果降液管的面积（容积）不足够大，泡沫不能及时破碎，导致液体夹带泡沫通过降液管的阻力加大，降低降液管的液体流通能力，反过来会进一步增加塔盘上液层高度，形成降液管液泛。如何选用干气再吸收塔的吸收剂？再吸收塔根据吸收剂的不同主要分为两种流程：第一种是采用轻柴油作为吸收剂，吸收轻组分后的富吸收油返回到柴油抽出口上方塔盘，构成了吸收油回流。国内催化裂化装置大多数采用这种流程，这种流程也为UOP公司所采用。还有一种选择是采用重石脑油，即在催化主分馏塔塔顶与柴油抽出塔盘之间，设置一个重石脑油循环回流，抽出的重石脑油经取热
16、降温后作为干气再吸收塔吸收剂，吸收后的富吸收油返回主分馏塔。美国SWEC公司（石伟）和KBR公司（凯洛格）的催化裂化技术中均采用这一流程。这种流程在国内引进的几套石伟重油催化裂化装置所采用。目前催化柴油不再适合作为再吸收塔吸收剂催化裂化装置原料的重质化程度及反应深度不断加大，催化裂化柴油中芳烃含量及密度有了明显增加。特别是采用高转化深度的催化裂化工艺（如MIP等）后，柴油的性质更差，密度更高。而再吸收塔的水力学核算设计中，柴油吸收剂性质大多是根据以往的数据及经验，如果实际运行中柴油的性质较设计有较大的变化，就可能导致干气再吸收塔带液。顶循环油作为干气再吸收塔吸收剂的应用国内催化裂化装置在生产运行实际中，从改善再吸收塔的吸收效果角度出发，将催化顶循环油作为干气再吸收塔的吸收剂，在国内数套催化裂化装置长期应用，吸收效果优于柴油，还具有汽柴油分割精度提高，减少柴油汽提塔汽提蒸汽等优点。发生干气再吸收塔带液情况的装置，在改用顶循环油作为吸收剂后，均解决了带液问题。
