催化裂化裝置催化劑跑損原因分析

1、2006年第6期內(nèi)蒙古石油化工9催化裂化裝置催化劑跑損原因分析張遠(yuǎn)欣（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730060 ）摘要：催化裂化裝置催化劑非正常跑損的原因是催化劑細(xì)粉含量超高和旋風(fēng)分離器分離效果差旋風(fēng)分離器效果差的常見原因是料腿堵塞，細(xì)粉含量高的原因主要是生產(chǎn)操作不當(dāng)和原料組成變化造成催化劑的磨損嚴(yán)重或水熱崩碎，本文在各個(gè)方面給出了具體實(shí)例和相應(yīng)的解決方法。關(guān)鍵詞：催化劑；磨損；崩碎；跑損1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2006年第6期內(nèi)蒙古石油化工9199

2、4-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2006年第6期內(nèi)蒙古石油化工9，襯里塊落入旋風(fēng)分離器料腿，在開停工時(shí)焦塊因冷熱變化，料腿翼閥閥板被頂，引起大量催化劑跑，催化劑跑入到油不僅做成催化劑的損氣中，既而大量進(jìn)入分餾塔在催化裂化生產(chǎn)工程中，催化劑的少量自然損耗是正常的，反應(yīng)沉降器和再生器中均設(shè)有三級(jí)旋 風(fēng)分離器，一、二級(jí)旋風(fēng)分離器可以將粒徑>30催化劑回收，三級(jí)旋風(fēng)分離器可以將大部分直徑> 10的催化劑回收 ，有一些顆粒從旋風(fēng)分離器升氣管和 氣體一起逸岀器外，這部

3、分平衡劑無法再次有效利用，故稱為“跑劑”。損耗的催化劑通過加入新催化劑 彌補(bǔ)。正常催化裂化催化劑單耗量應(yīng)< 0. 7 kg t，如果超過0 9 kg t，則表示催化劑跑損嚴(yán)重。直徑< 40的催化劑稱為細(xì)粉，細(xì)粉含量高是催化劑損耗的主要原因之一，從再生器頂部煙氣粉塵含量、油漿中催化劑的粒度以及平衡劑的粒度可以分析催化劑中細(xì) 粉含量。造成細(xì)粉含量高的原因主要有生產(chǎn)操作的 不合理和原料組成兩個(gè)方面。誘發(fā)催化劑跑損甚至重大惡性事故的另一個(gè)常見原因是設(shè)備方面的問 題。1設(shè)備問題引起的催化劑跑損1. 1旋風(fēng)分離器效率低如果平衡劑中細(xì)粉含量不超標(biāo)，催化劑跑損的原因主要就是旋風(fēng)分離器分離效率低。裝

4、置在開停工期間，由于操作調(diào)節(jié)幅度大，在開工加催化劑封旋風(fēng)分離器料腿和停工卸催化劑過程中，旋風(fēng)分離器工況不在設(shè)計(jì)的最佳范圍內(nèi)，造成催化劑大量跑損，一般開停工約損失催化劑20 to因此在開工時(shí)要加快大型加料速度，迅速封住旋風(fēng)分離器料腿。在停工時(shí)要卸凈系統(tǒng)中的平衡劑，努力減少跑損消耗。1. 2旋風(fēng)分離器料腿堵塞1. 2 1堵塞原因再生器襯里脫落 或者再生器頂部結(jié)焦 不均脫落漏入旋風(fēng)分離器料腿著，不能關(guān)閉，使得料腿倒竄氣損。如果上述入情況發(fā)生在沉降器失，還使管線堵塞，甚至停工也無法疏通，只能割換管線，造成上千萬元的損失。如果開工后發(fā)現(xiàn)兩器藏量岀現(xiàn)下滑現(xiàn)象，再生器二密相密度下降，再生斜管的密度和再生滑閥

5、壓降也逐漸下降，或者兩器壓力失控，則應(yīng)緊急停工排除故障。亠1 2 2事故舉例1997年8月，勝利油田石油化工總廠催化裂化 裝置再生器襯里脫落，襯里塊落入旋風(fēng)分離器料腿致使五根旋風(fēng)分離器料腿中的一根堵塞，造成催化劑大量跑損。1998年7月該裝置因事故停工，開工過程中沉降器頂部結(jié)焦因冷熱變化而脫落，堵塞料腿使催化劑大量進(jìn)入分餾塔。2001年6月3日，長嶺石化催化裂化裝置開工初期，在建立沉降器汽封時(shí)，時(shí)間過長，蒸汽在沉降器產(chǎn)生部分冷凝水，在轉(zhuǎn)劑過程中 ，凝結(jié)水和催化劑和泥附著在旋分器內(nèi)壁上和翼閥閥板前，并隨著溫度的升高和反應(yīng)噴油后逐漸形成油焦，油焦逐漸增大，在重力作用下 ，將翼閥閥板逐漸頂起，從而造

6、成料腿倒竄氣，少量催化劑隨氣固內(nèi)旋流被帶到油氣 中，進(jìn)入分餾塔1 2 3處理方法催化裂解裝置旋風(fēng)分離器內(nèi)部發(fā)生焦塊或襯里 脫落，堵塞料腿，造成催化劑跑損的危害是不言而喻 的。輕則造成油漿固含量上升，給機(jī)泵及其他設(shè)備帶來危脅，影響正常生產(chǎn) ，重則會(huì)導(dǎo)致停工，處理不當(dāng)還將造成惡性事故。因此應(yīng)防止類似事故的發(fā)生。在開工初期建立汽封時(shí)保證蒸汽品質(zhì)，加強(qiáng)脫水；開工階段噴油時(shí)，保證在較高的溫度下進(jìn)行；開工時(shí)，盡量維持兩器壓力平穩(wěn)，避免大幅波動(dòng) ；檢修時(shí)對(duì)旋分器料腿 ，排料口以及一些死角考慮周到，想方設(shè)法進(jìn)行檢查 ，保證內(nèi)部焦塊能被及時(shí)、徹底地清除。2生產(chǎn)操作不合理引起的催化劑跑損排除了旋風(fēng)分離器的故障，引

7、起催化劑跑損的1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2006年第6期內(nèi)蒙古石油化工91994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2006年第6期內(nèi)蒙古石油化工9a收稿日期：2005- 12- 20作者簡介：張遠(yuǎn)欣，（1971-），女，教師，從事石油化工教學(xué)工作1994-2008 China Academic Journal Electronic P

8、ublishing House. All rights reserved. 10內(nèi)蒙古石油化工2006年第6期主要原因是細(xì)粉含量過高，形成細(xì)粉含量較高的主要原因一是高溫水熱工況下催化劑顆粒水熱崩碎；二是催化劑顆粒在反-再系統(tǒng)循環(huán)時(shí)受到較大磨損。如果催化劑顆粒光滑圓潤，說明產(chǎn)生細(xì)粉的原因是生產(chǎn)過程中的磨損，否則應(yīng)考慮水熱崩碎。2. 1再生器超溫或高溫蒸汽作用引起的水熱崩碎正常燒焦時(shí)，再生器一段為低溫貧氧再生，溫度應(yīng)690 °C ,燒去焦炭中6075% 的C和大約 90% 的H ,二段為高溫富氧再生，溫度應(yīng)730 C。如果溫度過高或一、二段燒焦比例不當(dāng)，會(huì)破壞催化劑顆粒外表面的微孔，使催

9、化劑骨架熔結(jié)。從而破壞了催化劑的物化性質(zhì)，使催化劑的選擇性變差（從輕收、液收數(shù)據(jù)可看岀），生焦量增大，導(dǎo)致床層更加超溫,造成惡性循環(huán)而出現(xiàn)催化劑跑損現(xiàn)象。高溫蒸汽主要是破壞顆粒內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使孔徑增大，比表面積降低，使催化劑活性降低。正常生產(chǎn)中再生器一段蒸汽分壓約在35 kP，但溫度較低（ 690 C ），可以有效克服蒸汽存在下催化劑的高溫 失活，二段溫度較高（ 730 C ）但蒸汽分壓約在1-1i-iq ©3 kPa，避免了蒸汽減活，從而減輕了催化劑熱崩潰。蒸汽或高溫引起的催化劑活性降低稱為水熱失活。為嚴(yán)格控制水熱失活，必須控制好一、二段燒焦比，使一、二段再生溫度盡量不超工藝要求的

10、上限，同時(shí)采用水熱穩(wěn)定性強(qiáng)的催化劑。2. 2催化劑磨損2. 2 1催化劑線速過高引起的磨損原料經(jīng)四個(gè)分支噴嘴霧化后成360。交匯于提升管的軸線上，與從預(yù)提升管上升的催化劑氣固流接 觸后反應(yīng)，催化劑氣固流的預(yù)提升速度只有5m s左右，而霧化流的速度達(dá)到110m s，故催化劑顆粒瞬間的相對(duì)速度達(dá)到100m s，瞬間動(dòng)能和受到的磨損較大。提升管岀口的快速分離裝置是為了減少二次反 應(yīng)，油氣和催化劑顆粒離開提升管末端快速分離裝 置時(shí)，速度瞬間提高 4倍左右，催化劑顆粒瞬間受到 強(qiáng)力的碰撞和擠壓，造成一定的磨損，這在正常生產(chǎn)中也在所難免，如果提升管出口分布板結(jié)焦而使流 通面積減小，將使出口線速大幅增加而使

11、催化劑顆 粒產(chǎn)生更大的磨損。如果油漿噴嘴處結(jié)焦造成噴嘴流通面積減少，通過油漿噴嘴處的油氣中所攜帶催化劑顆粒也受到 較大的磨損。222換劑引起不同硬度催化劑之間的磨損原料和操作條件的變化會(huì)引起產(chǎn)品分布的變化，在生產(chǎn)的過程中需要更換不同功能的催化劑，比如烯烴含量超高時(shí)可能要更換降烯烴催化劑，中國石油哈爾濱石化分公司1. 2M t a催化裂化裝置在2001 年5月30日之前，使用的是Redux ionX tra -60 H 1催化劑，該劑的熱穩(wěn)定性比較好，760 C以下的床溫對(duì)該劑性質(zhì)影響不大，裝置生產(chǎn)比較正常，但是從5月30日開始向裝置加入GO R - C降烯烴催化劑，由于該劑與 R edux i

12、onX tra 60 H 1相比，生焦量偏 大，熱穩(wěn)定性稍差，抗磨性較差，高溫下發(fā)生熱崩，產(chǎn)生較多的細(xì)粉，并使催化劑的骨架受熱熔結(jié)。在高溫下兩種催化劑相互混合，使得GO R - C劑磨損加劇，細(xì)粉增多，增大了跑損。3原料油中金屬含量高1997年11月，勝利油田石油化工總廠的常減壓電脫鹽設(shè)備設(shè)備出現(xiàn)故障，導(dǎo)致FCC原料中Na和V的含量超過，為正常值的 23倍，由于Na和V生成 的共熔物熔點(diǎn)都在700 C以下，低于再生器的溫度 ，這些共熔物的累積影響了催化劑的載體結(jié)構(gòu)，使催化劑的熱穩(wěn)定性下降，催化劑發(fā)生崩碎而跑損。4結(jié)束語以上是對(duì)催化劑跑損原因的幾點(diǎn)分析，實(shí)際生產(chǎn)中的情況千差萬別 ，工程技術(shù)人員應(yīng)

13、根據(jù)不同的 原因進(jìn)行正確的處理。參考文獻(xiàn)1 崔國居.重油催化裂化催化劑跑損原因分析.工業(yè)催化 ，2003,82長嶺分公司信息中心資料3周建文.重油催化裂化裝置催化劑損耗因素與經(jīng)濟(jì)效益.煉油設(shè)計(jì)，2000, 6.4楊勇剛，羅勇.催化劑磨損和再生器催化劑跑損的控制.煉油設(shè)計(jì)，2001, 95李新春.RFCC裝置催化劑跑損原因分析及對(duì)策.石化技術(shù)及應(yīng)用 ，2003, 11.1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 10內(nèi)蒙古石油化工2006年第6期1994-2008 China

14、 Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 10內(nèi)蒙古石油化工2006年第6期THE ANALY SI SO F CATALY ZER LO SS IN FCCUZ hang Y uan - x in(D ep art m en tof Petroche m ica l Eng ineering , L anzhou Petroche m ica l Co llege of T echno logy ,L anzhou 730060, Ch ina )Abstract : T he m p roper

15、ca ta lyzer lo ss inFCCUresulted fromthesup erelevated con ten tof fine ca ta ly standthe poo r efficiency ofthe cyclone sep a rato rdueto the b lockage ofdip leg , The sup erelevated con ten t offineca ta ly st due to the imp rop erop era tionandthebadab ra si ono r theb reakage of the ca ta ly st cau sed bythecom po sing change inthe rawm a teria l,a