石油催化裂化沉降器抗结焦与应用毕殿成

石油催化裂化沉降器抗结焦与应用毕殿成

毕殿成

中国石油天然气第七建设有限公司山东266100

摘要：目前，在我国对重油、渣油、种质瓦斯油的改质技术中，催化裂化作为其中的关键技术对提升炼油效益有着十分重大的作用。我国的石油催化裂化装置主要应用于混合渣油和重油的催化裂化，然而，进口原有的重油、劣质以及渣油比例日益升高，在炼油过程中给催化裂化装置的各个部分造成了沉重的负担，使催化裂化沉降器系统产生了极为严重的设备结焦，严重威胁了催化裂化装置的运行。相关的工作人员尤其是现场作业的技术人员必须迅速、正确的判断沉降器结焦的原因，及其影响因素，并采取科学合理的方法与措施保障沉降器稳定、高效的运行，因此文章就石油催化裂化沉降器抗结焦与应用进行了有效探讨。

关键词：石油；结焦；催化裂化

石油的相关处理工作是我国社会发展中必不可少的重要环节，其催化裂化产生的柴油、汽油等成品油不但是社会维持正常运转动力的重要能源，而且也是我国工业生产的重要原料。在对石油进行处理的过程中，成品油的获得必须经过一定的催化裂化反应，而在此过程中催化裂化装置难以避免的出现结焦现象，而且原油的混合程度越高结焦的情况越严重，极大的影响了对石油的正常处理，尤其是当催化裂化装置中的沉降器出现结焦现象时应尤为需要加以重视，一旦发生这种情况必须进行有效地控制，否则将可能造成严重的安全事故，造成生命财产的重大损失。

一、沉降器结焦机理分析

在对石油进行催化裂化反应的过程中，催化裂化装置中的沉降器中发生的极为复杂的物理、化学双重反应导致了沉降器中焦块的形成，其中蕴含的机理极为也是极为复杂。经过研究，已大致明确了沉降器中所发生的化学反应，致使沉降器结焦主要是因为适宜结焦产生的环境与结焦反应物的存在。石油在催化裂化反应中，油气的温度、停留时间、反应装置的类型、雾化汽化及可裂化等性质都与结焦情况息息相关，尤其是原油在进行催化裂化时会产生大量的烯烃物、芳香烃物质、沥青及胶青等，这些复杂成分的物质都具有十分显著的结焦特性。这些物质在催化裂化的过程中极易发生脱氢缩合生产结焦前体，进而产生结焦，尤其是沥青质与胶青质大部分都会转变成焦。

二、沉降器出现结焦情况的影响因素

（一）生产所用原材料性质

石油加工、生产的原材料的性质极大程度上关系着石油加工过程中结焦情况的出现，而且由于石油加工的过程是连贯的，一个环节的原材料出现问题必将对后续的加工环节造成不可逆转的影响。石油在进行催化裂化反应的过程中，温度的控制十分重要，特别是在沉降器中若是相应的温度设置不当，加上原材料在沉降器中的沉降处理时间过长，将会使原材料中的沥青成分快速的转变为焦炭。除此之外，生产所用的原材料性质的差异也极大程度的加重沉降器结焦情况的发生。例如，若是处理的原材料所含的沥青成分较大，在催化裂化反应中就更加容易发生结焦情况。

（二）沉降器相关的时间、温度设定

在石油的催化裂化反应进行之前，必须对沉降装置需要处理的原材料进行详细的了解，尤其是烯烃物、芳香烃物质、沥青及胶青物的含量等性质的分析。在实际的沉降器预处理过程中，相关的时间、温度的设定尤为重要，需要根据原材料的性质进行相应的处理条件设定。通常来说480℃到510℃之间是比较理想的反应温度，原材料气化产生的反应油气在经过提升管出口进行快速分离操作后，能够使大部分的催化剂与油气互相分离开来，使得沉降器里的反应混合物中催化剂的浓度变得很低，不至于对烃类的热裂化反应造成影响，保证裂化在较短的时间内完成。

（三）油气中催化剂颗粒浓度

原材料加热反应后，沉降装置中的油气混合着颗粒状与液滴状的催化剂，他们之间保持着一定的平衡关系，这种平衡关系决定了油气中的催化剂颗粒和液滴向器壁沉积与否的可能。当反应油气中的催化剂颗粒浓度较高时，可以很好的冲刷掉粘在装置内壁上的结焦母体，清扫扩散在沉降器中的液滴，起到了一定的干燥作用，大大降低了液滴在容器内壁沉积和结焦的可能性。在油气的上层区域，以及密相床层区域，催化剂颗粒的浓度相对较高，粒径越大的催化剂颗粒对亚怄气的夹带能力就越大，使油气不易沉淀。同时，运动中的颗粒反复的冲刷沉降器内壁上的结焦体，防止较大的焦块的形成。由此可见，催化剂颗粒浓度较低的、液滴较为集中的区域比较容易发生结焦沉降。

（四）停留时间

油气的停留时间是影响结焦量的重要因素。油气停留的时间较长主要是因为沉降器内空间较大，反应原料产生的油气与催化剂受热颗粒化扩散由提升管出口进入沉降器的瞬间，混合气体的流通截面积急速增大导致流速瞬间降低的缘故。在相同的沉降器温度条件下，反应油气停留时间越长，结焦量也就越大。反应油气越是接近流动中心，其流动形式越趋于湍流，流动速度越快，油气停留时间越短。然而在沉降器的底部和内壁附近，反应油气的流动速度就比较慢，停留时间也比较长。值得注意的是，反应油气在沉降器顶部流动速度比较平缓，也容易形成结焦现象。

三、控制沉降器出现结焦情况的措施

在石油的催化裂化处理过程中，沉降器一旦发生结焦的现象，将对石油的催化裂化的整个过程产生严重的影响，是石油加工无法得到顺利的进行，严重时还会造成极大的安全隐患。因此，在进行石油工业的生产过程中，必须对沉降器的预防结焦相关处理工作加以足够的重视。多年来，经过许多专业技术人员的不断努力摸索，在对结焦问题的处理过程中的有效措施进行了以下总结：

（一）提高防焦蒸汽的使用水平

为预防反应油气沉降器出现结焦现象。往往在进行相应的处理过程中使用防焦蒸汽对坑结焦，但由于在这个过程中涉及的处理环节十分复杂，防焦蒸汽的预防效果并不十分显著。因此为确保防焦蒸汽的防焦效果，各个环节的技术人员必须对各项措施进行详细的分析，并充分结合石油催化裂化加工需求而逐步增加相应的防焦蒸汽用量，以此提升防焦蒸汽的使用效果。

（二）引进先进的处理设备

随着科技的不断进步，许多高科技的先进设备能够很好的解决许多石油催化裂化反应中存在的问题，尤其是在沉降器的研发方面更是取得显著的效果。就目前而言，经过多次改进的沉降设备可以依照结焦出现的原因，在设定沉降器的过程中，成功的降低的油气在沉降器中停留的时间，很好的改善沉降器反应过程中所存在的结焦问题。

（三）提高加工处理技术

有效地控制石油催化裂化反应过程中产生的结焦问题，其最根源的途径就是提高石油加工技术的培养。提高提升管反应的终止剂技术水平，能够大量降低裂化反应生成的不饱和烯烃物。对沉降器的结构设计进行优化，这样一来能够让反应油气的流动死区进行有效地消除。另外，我们还需要使操作尽可能的趋于平稳，注意维持沉降器温度在稳定的合适范围。

四、结语

总之，石油催化裂化沉降器会在生产过程中出现结焦现象，这会对企业生产带来不小的影响。对此，上文在结合笔者有关文献研究及工作实践情况下，主要就石油催化裂化沉降器抗结焦进行探讨，以供广大同行参考。

参考文献：

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[2]孟光明,催化裂化装置沉降器内结焦原因及措施[J].黑龙江科技信息,2015(20):70-70.

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