張海龍 王偉(青島安邦煉化有限公司 266111)

引言

在煉化生產(chǎn)的過程中，沉降器表面黏附的少量結(jié)焦物在正常的情況下，是不會對生產(chǎn)設(shè)備及其裝置形成危害的。但是，一旦發(fā)生事故，比如像，由于沉降器的溫度發(fā)生較大幅度的變化時，那么則會導(dǎo)致黏附在其表面的結(jié)焦物發(fā)生脫落；其極有可能卡住待生滑閥、或者是堵塞待生斜管，最終便會導(dǎo)致整個生產(chǎn)設(shè)備以及裝置的癱瘓，造成非計劃的停工現(xiàn)象。因此，采取哪些可以減少沉降器的結(jié)焦，通過哪些技術(shù)手段可以減緩或者是抑制沉降器的結(jié)焦，仍是一項技術(shù)難題，需要我們大家通過深入而又長期的研究工作，去尋求答案。

一、沉降器結(jié)焦的主要原因

其中，在沉降器中的結(jié)焦物，其大多數(shù)都是由含氮元素、硫元素的重油組分以及催化劑細粉等高度縮合而成的碳氫化合物。其結(jié)焦的原因主要是，在反應(yīng)的油氣中，某些重油組分由于冷凝而產(chǎn)生的許多液滴，在催化劑顆粒的表面進行黏附，在內(nèi)構(gòu)件上以及沉降器的器壁上發(fā)生沉積，同時仍然發(fā)生著高溫縮合反應(yīng)。

1.脫氫、縮合反應(yīng)

在煉化生產(chǎn)的過程中，油漿是一種十分難裂化的重油組分，在較高的反應(yīng)溫度下，不僅會造成油漿的過度裂化，而且還會導(dǎo)致縮合生焦嚴重；在較低的反應(yīng)溫度下，油漿的轉(zhuǎn)化率也就會普遍偏低。但是，一般情況下，催化裂化反應(yīng)的溫度大概是490～510℃，在此溫度下，沉降器內(nèi)的油漿主要是氣液兩相的存在形式，此時，若發(fā)生油漿回?zé)?，則會極大的增強沉降器結(jié)焦的趨勢。同時，油漿與回?zé)捰驮诖呋鸦磻?yīng)的條件下，是比較難繼續(xù)進行裂化的，在大多數(shù)情況下，發(fā)生脫氫、縮合反應(yīng)，生成焦炭；所以說，脫氫、縮合反應(yīng)是沉降器發(fā)生結(jié)焦的重要原因。

2.重油組分

有關(guān)研究表明，在管噴嘴進料混合段中，不同的截面油劑存在不同濃度的油相時，其分布情況也是不均勻的。在油相的濃度較低的區(qū)域里，其催化劑的濃度則較高；油相的濃度較高的區(qū)域里，其催化劑的濃度則較低。同時，在不同的截面上，原料油的汽化速度也是不均勻的。在噴嘴出口邊緣處，其霧化的效果不是那么的理想；而在噴嘴上方的局部區(qū)域里，則存在著“液霧生成區(qū)”這一大范圍的區(qū)域，但是，在提升管內(nèi)某些區(qū)域的劑油時，又會產(chǎn)生許多的副反應(yīng)產(chǎn)物，如焦炭等。

所以說，事實上在提升管的反應(yīng)器內(nèi)，裂化反應(yīng)仍在繼續(xù)進行，并沒有完全的結(jié)束，其中重質(zhì)原料油也沒有完全的氣化，許多未轉(zhuǎn)化的重油組分以及未氣化的重油組分仍然存在于反應(yīng)油氣中。反應(yīng)生成的重油組分以及高沸點的未氣化重油組分，經(jīng)過冷凝作用，產(chǎn)生的小液滴，黏附在相關(guān)設(shè)備或者是催化劑的表面，這便成為了結(jié)焦的前身物，伴隨著時間的增長，其也在不斷地增大。因此，重油組分也是其結(jié)焦的前身物之一[1]。

二、減少沉降器結(jié)焦的措施

在減少沉降器結(jié)焦的措施中，可以通過控制反應(yīng)或者是改進設(shè)備的方式進行，也可以將兩者進行適當(dāng)?shù)厝诤??？刂品磻?yīng)的措施是多種多樣的，像是加入阻垢劑、選擇更為適宜的反應(yīng)溫度等；而改進設(shè)備則是為了減少油氣流動的死角、降低油氣的停留時間，因此，前者應(yīng)用的更為廣泛一些。

1.控制反應(yīng)減少沉降器結(jié)焦的措施

其中，在控制反應(yīng)中，一種快速而又便捷的防結(jié)焦措施，就是在其設(shè)備中加入適當(dāng)?shù)男阅軆?yōu)良的阻垢劑。作為活性劑的阻垢劑，不僅可以阻止結(jié)垢的產(chǎn)生，而且還可以防止芳烴化合物與烯烴聚合，形成高分子的化合物，進而產(chǎn)生沉積結(jié)焦；此外，阻垢劑還可以與金屬離子螯合，形成相對穩(wěn)定的配合物。但是，與催化劑一樣，阻垢劑面對不同的原料，仍然具有一定的選擇性。現(xiàn)階段，在我國煉化生產(chǎn)的過程中，其主要采用的阻垢劑有：硫類阻垢劑、磷類阻垢劑、聚烷基硅氧烷阻垢劑、聚鏈烯基琥珀酰亞胺及其衍生物阻垢劑[2]等。

2.設(shè)備改進減少沉降器結(jié)焦的措施

大量的科學(xué)研究表明，大多數(shù)裝置在二級料腿處，旋風(fēng)分離器升氣孔管的內(nèi)壁以及沉降器的頂部、盲區(qū)、內(nèi)外集氣室的外壁等處，有著極其嚴重的結(jié)焦現(xiàn)象。機器設(shè)備在平時的穩(wěn)定生產(chǎn)中，倘若沉降器產(chǎn)生了大量的結(jié)焦現(xiàn)象，是不容易被察覺的。但是，再生系統(tǒng)一旦發(fā)生諸如再生器悶床、停止流化、切斷進料等較大幅度的波動操作時，沉降器頂部形成的焦塊，則會由于壓力、溫度等變化，引起其破碎并脫落到氣提段內(nèi)，造成待生滑(塞)閥的堵塞，嚴重影響到了催化劑的循環(huán)量。

經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐，有關(guān)的石油化工企業(yè)，根據(jù)其自身的特點，實事求是，對其自身的機器設(shè)備進行了相關(guān)的改進措施。如黑龍江石化廠，則是采取改進氣提段的結(jié)構(gòu)等措施，使催化劑與蒸氣進行充分的逆流和錯流接觸，以此來相應(yīng)的延長油氣在氣提段中停留的時間的。同時，該廠還改進了其上噴氣孔噴氣的大小、數(shù)目、方向等；合理布置了拱頂處的防焦蒸氣盤管的位置；在拱頂外壁上，增加了相應(yīng)的保溫措施，以此來改善以及減少沉降器的結(jié)焦[3]。

結(jié)語

綜上所述，在面對沉降器結(jié)焦等問題時，雖然在國內(nèi)外早已取得了相應(yīng)的研究進展，也在這方面進行了大量的試驗操作，但是，想要完全解決沉降器結(jié)焦這樣現(xiàn)象的產(chǎn)生，仍然是比較困難的，其主要的問題還是在于使用阻垢劑的成本過高、對結(jié)焦機理認識不清楚等。因此，需要加大對控制反應(yīng)以及相關(guān)設(shè)備改進等方面的研究工作，以此來減少沉降器的結(jié)焦。

[1]邢穎春,宋健斐,魏耀東,等.催化裂化裝置沉降器內(nèi)結(jié)焦形成過程的因素分析[J].石油學(xué)報(石油加工),2008,24(6):702-708.

[2]張春曉,匡忠斌,令進儒,等.催化裂化裝置沉降器結(jié)焦及預(yù)防措施[J].天然氣與石油,2009,27(4):32-33.

[3]史傳明.淺析重油催化裂化裝置沉降器結(jié)焦原因及對策[J].化學(xué)工程師,2010(10):49-51.