河南某炼油厂的催化装置是上海河图设计院设计的两器同轴双提升管工艺, 设计加工量1 Mt· a^-1, 2016年3月一次开车成功, 后因市场变化将轻油提升管停用。原料来自一套3 Mt· a^-1的常压装置的常压渣油。

常压装置塔底渣油即催化原料油, 其性质见表1。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 原料油性质 Table 1 Properties of feedstock oil 密度/kg· m-3 938.6 四组分 盐含量/mg· L-1 5.24 胶质/% 13.77 残炭/% 5.9 沥青质/% 1.2 初馏点/℃ 203 饱和分/% 46.76 350 ℃馏出量/mL 15.5 芳香分/% 29.17 硫含量/% 1.13 铁含量/mg· kg-1 20.62 碱性氮/ mg· kg-1 1 097 镍含量/mg· kg-1 26.38 酸值/ mg· kg-1 0.35 钒含量/mg· kg-1 31.51 水分/% 0.35 铜含量/mg· kg-1 0.08

表1 原料油性质 Table 1 Properties of feedstock oil

由表1可以看出, 原料中重油组分含量高, 饱和分长期维持50%以下, 裂解难度大; 残碳与胶质含量高显示原料油易结焦; 金属镍、钒和铁含量均超过20 mg· kg^-1, 同时碱性氮高于1 000 mg· kg^-1, 对催化剂性能造成不可逆的影响, 严重时造成催化剂中毒; 高硫、高盐会加速设备及管线腐蚀, 加重后续产品精制与环保系统的调控压力^[2]。

(1) 原料油雾化效果。鉴于原料油性质较重, 经过操作摸索在原料预热温度220 ℃情况下, 提升管原料油雾化蒸气使原料比例维持6%以上, 目的是提高油剂接触效果, 保证反应充分的前提下减少生焦。

(2) 维持较高的油剂接触温度。原料油喷嘴前温度控制在670 ℃以上, 高油剂接触温度有利于重油气化及反应效果, 可减少生焦。

(3) 沉降器结焦较重, 停工清焦任务重, 是制约长周期运行的重要节点。一方面焦子会干扰温度、压降等仪表工况, 另一方面前期运行中出现过焦块脱落堵塞旋分料腿造成跑剂, 焦块卡塞汽提段致下料不畅等事故。

(1) 再生器烧焦负荷大。常渣作原料, 其性质重且生焦量大, 目前外取热产汽量已达高限, 再生器床层温度690 ℃以上, 这也是制约加工量进一步提高的因素。

(2) 再生器尾燃重。由于再生器烧焦负荷过大, 在加、卸剂或床层流化有所波动时稀相经常发生尾燃超温, 超温720 ℃以上一定时间易造成再生器旋分等内构件的蠕变及开焊, 这也是影响长周期运行的重要隐患^[3]。

(3) 烟机入口超温影响长周期运转。再生器烧焦温度高且时常尾燃的情况造成烟机入口温度维持690 ℃以上, 长时间超温会造成烟机内构件材质疲劳及蠕变, 同时超温也为结垢创造了条件, 严重影响烟机运行周期。

原料油中的多环芳烃、金属及腐蚀性硫化物在油浆中形成聚集, 因此油浆较劣质, 油浆系统成为较容易出现问题的节点。

(1) 油浆系统易结焦, 油浆换热设备易堵塞^[4]。(2) 油浆腐蚀性强, 油浆管线及法兰多处出现渗漏, 油浆蒸气发生器易出现腐蚀内漏情况。(3) 油浆固含量高, 分析数据高于10 g· L^-1, 但油浆灰分较正常, 表明油浆中除去催化剂细粉等杂质外还有很大一部分胶质及沥青质粘附, 加重了油浆的结焦与磨损能力^[5]。

常压渣油金属元素含量高, 碱性氮含量高, 对催化剂性能破坏明显, 该装置催化剂中毒时平衡剂性质如表2所示。由表2可见, 平衡剂中Ni含量超过7 000 mg· kg^-1, V含量超过6 600 mg· kg^-1, 同时平衡剂活性降至60.3%, 对于重油催化裂化而言此平衡剂性质已达到中毒^[6]。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 催化剂中毒时平衡剂性质 Table 2 Properties of equilibrium catalyst when catalyst was poisoned 活性/% 60.3 V含量/mg· kg-1 6 613 比表面积/ m2· g-1 97 Ca含量/mg· kg-1 1 256 孔体积/ml· g-1 0.27 Na含量/mg· kg-1 2 836 堆比/g· mL-1 0.86 Sb含量/mg· kg-1 1 735 Fe含量/mg· kg-1 4 540 Cu含量/mg· kg-1 62 Ni含量/mg· kg-1 7 088

表2 催化剂中毒时平衡剂性质 Table 2 Properties of equilibrium catalyst when catalyst was poisoned