催化劑跑損原因

1、摘要:中國石油大慶煉化公司l?OMt/a重油催化裂化裝置出現(xiàn)了催化劑跑損問題。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)了引起催化劑破碎的原因通過整改裝置運行狀況良好:催化劑自然跑損量為0?30?4kg/t油漿外甩量控制在5?5t/h油漿固體物質(zhì)量濃度不大于2g/L再生催化劑中020pm及2040pm的細粉體積分數(shù)分別為l%2%l5%l6%。要害詞:催化劑;跑損;破碎;熱崩;磨損;線速度中圖分類號:TE624?9+1文獻標識碼:B文章編號:1009-0045(2008)06-0563-05中國石油大慶煉化公司1?0Mt/a的重油催化裂化裝置是在原0?6Mt/a裝置基礎上采用中國石化洛陽石油化工工(guo2shi2hua

2、4luo4yang2shi2you2hua4gong1gong1)程公司開發(fā)的靈活多效催化裂化(FDFCC)專利技術改造而成以常壓渣油、催化汽油為原料消費富含丙烯的液化氣同時降低了汽油中烯烴含量達到了消費清潔汽油的目的。該裝置采用沉降器與再生器同軸布置和主風單段逆流再生工藝。裝置存在的問題(zhuangzhicunzaidewenti_)2007年5月12日由于晃電導致裝置緊急停車恢復消費后催化劑跑損量增加。5月13日至8月20日催化劑天天平均損失量為5?7t單耗為1?77kg/t。從實測數(shù)據(jù)可知再生催化劑篩分組成(體積分數(shù))為:020pm4%6%2040pm21%22%。裝置正常運行時這2項

3、指標分別為1%2%15%16%。通過肉眼觀察由煙囪排放的煙氣中催化劑濃度明顯升高;同時油漿固體物質(zhì)量濃度也由45g/L升高至89g/L這表明沉降器及再生器的催化劑跑損量增加。由于沉降器及再生器內(nèi)旋風分離器對粒徑小于40pm的催化劑細粉分離效果差所以跑損主要原因是由于催化劑破碎引起細粉體積分數(shù)升高所致。原因分析及解決對策2?1催化劑破碎引起細粉體積分數(shù)升高催化劑破碎機理通常有以下3種:研磨崩碎磨損指數(shù)偏高(因催化劑機械強度不夠所致)1。通過顯微鏡觀察裝置中的再生催化劑發(fā)現(xiàn)部分細粉表面比較光(faxianbufenxifenbiaomianbijiaoguang)滑部分棱角比較明顯二者差別不大故無

4、法判定催化劑細粉體積分數(shù)升高的主要原因是由熱崩還是過度研磨所致。2?1?1熱崩裝置于2007年4月曾發(fā)生過一次中壓內(nèi)取熱盤管泄漏事故。由于熱崩會導致沉降器及再生器發(fā)生跑劑問題所以首先思忖是否由于熱崩引起催化劑細粉體積分數(shù)升高。因此從以下幾個方面對催化劑破碎的原因進行檢查并對發(fā)現(xiàn)的問題及時整改。對反應-再生零碎的所有蒸汽閥組進行了放空脫水檢查沒有發(fā)現(xiàn)帶水現(xiàn)象。同時對各點用汽流量計進行了校對各流(geliu)量計均為正常糙作數(shù)值無失靈現(xiàn)象。對汽油進料采樣觀察未發(fā)現(xiàn)帶水現(xiàn)象且催化汽油進料的餾程僅略高于裝置自產(chǎn)穩(wěn)定汽油沒有其他異常變化。減少原料罐的玻璃板液位計(jianshaoyuanliaoguan

5、debolibanyeweiji)反吹蒸汽量從而進一步降低原料的含水量。對中、低壓內(nèi)取熱盤管逐根試漏沒有發(fā)現(xiàn)泄漏點。關閉套筒事故蒸汽孔板的下游閥門減少進入再生器的蒸汽量。對反應-再生零碎各處蒸汽松動點的孔板上游閥門進行了限量調(diào)整。采用聽診器及電子測溫槍對中、低壓內(nèi)取熱器及外取熱器進行了檢查無泄露跡象。4月份(yuefen)泄漏并已切除的中壓內(nèi)取熱盤管出入口閥門存在稍微泄漏現(xiàn)象故將入口閥后的法蘭略微解開并將入口閥前的放空閥打開排汽減少由此進入再生器密相的蒸汽量。重油催化裂化裝置催化劑跑損原因分析張力民(中國石油大慶煉化公司煉油一廠,黑龍江大慶163411)摘要:中國石油大慶煉化公司l?OMt/a

6、重油催化裂化裝置出現(xiàn)了催化劑跑損問題。在檢修過程中,發(fā)現(xiàn)了引起催化劑破碎的原因，通過整改,裝置運行狀況良好:催化劑自然跑損量為0?30?4kg/t,油漿外甩量控制在5?5t/h,油漿固體物質(zhì)量濃度不大于2g/L,再生催化劑中020ym及2040ym的細粉體積分數(shù)分別為1%2%,15%16%。關鍵詞:催化劑;跑損;破碎;熱崩;磨損;線速度中圖分類號:TE624?9+1文獻標識碼:B文章編號:1009-0045(2008)06-0563-05中國石油大慶煉化公司1?0Mt/a的重油催化裂化裝置是在原0?6Mt/a裝置基礎上,采用中國石化洛陽石油化工工程公司開發(fā)的靈活多效催化裂化(FDFCC)專利技

7、術改造而成，以常壓渣油、催化汽油為原料，生產(chǎn)富含丙烯的液化氣，同時降低了汽油中烯烴含量,達到了生產(chǎn)清潔汽油的目的。該裝置采用沉降器與再生器同軸布置和主風單段逆流再生工藝。裝置存在的問題2007年5月12日,由于晃電導致裝置緊急停車,恢復生產(chǎn)后,催化劑跑損量增加。5月13日至8月20日,催化劑每天平均損失量為5?7,t單耗為1?77kg/t。從實測數(shù)據(jù)可知,再生催化劑篩分組成(體積分數(shù))為:020gm4%6%,2040ym21%22%。裝置正常運行時，這2項指標分別為1%2%,15%16%。通過肉眼觀察,由煙囪排放的煙氣中催化劑濃度明顯升高;同時，油漿固體物質(zhì)量濃度也由45g/L升高至89g/L

8、，這表明沉降器及再生器的催化劑跑損量增加。由于沉降器及再生器內(nèi)旋風分離器對粒徑小于40gm的催化劑細粉分離效果差，所以跑損主要原因是由于催化劑破碎引起細粉體積分數(shù)升高所致。原因分析及解決對策2?1催化劑破碎引起細粉體積分數(shù)升高催化劑破碎機理通常有以下3種:研磨,崩碎,磨損指數(shù)偏高(因催化劑機械強度不夠所致)1。通過顯微鏡觀察裝置中的再生催化劑,發(fā)現(xiàn)部分細粉表面比較光滑,部分棱角比較明顯,二者差別不大,故無法判斷催化劑細粉體積分數(shù)升高的主要原因是由熱崩還是過度研磨所致。2?1?1熱崩裝置于2007年4月曾發(fā)生過一次中壓內(nèi)取熱盤管泄漏事故。由于熱崩會導致沉降器及再生器發(fā)生跑劑問題,所以首先考慮是否

9、由于熱崩引起催化劑細粉體積分數(shù)升高。因此從以下幾個方面對催化劑破碎的原因進行檢查,并對發(fā)現(xiàn)的問題及時整改。對反應-再生系統(tǒng)的所有蒸汽閥組進行了放空脫水檢查,沒有發(fā)現(xiàn)帶水現(xiàn)象。同時對各點用汽流量計進行了校對,各流量計均為正常操作數(shù)值,無失靈現(xiàn)象。對汽油進料采樣觀察,未發(fā)現(xiàn)帶水現(xiàn)象,且催化汽油進料的餾程僅略高于裝置自產(chǎn)穩(wěn)定汽油,沒有其他異常變化。減少原料罐的玻璃板液位計反吹蒸汽量,從而進一步降低原料的含水量。對中、低壓內(nèi)取熱盤管逐根試漏,沒有發(fā)現(xiàn)泄漏點。關閉套筒事故蒸汽孔板的下游閥門,減少進入再生器的蒸汽量。對反應-再生系統(tǒng)各處蒸汽松動點的孔板上游閥門進行了限量調(diào)整。采用聽診器及電子測溫槍,對中、

10、低壓內(nèi)取熱器及外取熱器進行了檢查,無泄露跡象。4月份泄漏并已切除的中壓內(nèi)取熱盤管出入口閥門存在輕微泄漏現(xiàn)象,故將入口閥后的法蘭略微解開,并將出口閥前的放空閥打開排汽,減少由此進入再生器密相的蒸汽量。從原料含水量分析結(jié)果可知,跑劑前后原料含水質(zhì)量分數(shù)為0?12%0?18%,沒有大的波動。經(jīng)過上述檢查調(diào)整后,催化劑跑損量及再生催化劑細粉體積分數(shù)仍居高不下。考慮到可能仍有部分中壓蒸汽由泄漏的內(nèi)取熱盤管進入再生器,引起催化劑熱崩,故在泄漏的內(nèi)取熱盤管出口閥前及入口閥后帶壓灌注襯里材料,然后加裝盲板進行隔離。由于煙機振動較大，主風機切換至備用主風機運行，重油進料量降至95t/h，此時停止外取熱器內(nèi)催化劑

11、流化，蒸汽包放空卸壓,觀察外取熱器中的管束是否存在泄漏問題。在停止外取熱器生產(chǎn)蒸汽的過程中,再生器壓力沒有明顯變化。在外取熱器內(nèi)催化劑停止流化后，每隔2h在外取熱器的2處松動點取樣(催化劑)觀察，沒有發(fā)現(xiàn)催化劑潮濕現(xiàn)象,表明外取熱器管束無泄漏現(xiàn)象。待生催化劑在待生立管中的密度較高(約為800kg/m3)，考慮到待生立管有泄漏的可能，致使蒸汽進入再生器引起催化劑熱崩，故投用了開工時停用的四點待生立管松動風，并對待生立管進行逐根試漏，沒有發(fā)現(xiàn)漏點。關閉主風事故蒸汽自保閥的下游閥門，進一步減少了進入再生器的蒸汽量。2?1?2過度研磨由于在提升管反應器、旋風分離器、進料噴嘴、主風分布管等高速射流區(qū)中，

12、催化劑受損較為嚴重1，故對裝置進行了以下調(diào)整，以降低各處線速度，從而減少催化劑由于過度研磨而產(chǎn)生的細粉體積分數(shù)。重油、汽油提升管預提升干氣分別由5?5t/h降至3?5t/h，由2?5t/h降至2?0t/h。主風量由140000m3/h降低到136000m3/h。重油進料量嚴格控制在3300t/d，原料霧化蒸汽量由6?5t/h降至6?0t/h，重油提升管出口溫度由520C降至518C，催化汽油進料量由48t/h降至45t/h?；責捰偷幕責捔坑?8t/h降至12t/h。(5)油漿回煉量首日由14t/h降至6t/h，次日降至3t/h，第三日停止回煉油漿，同時為了保證油漿固體物質(zhì)量濃度不大于6g/L,

13、油漿外甩量提至16t/h。套筒流化風由4500m3/h降至4000m3/h。關閉預提升蒸汽控制閥。對再生器藏量在150170t中進行反復調(diào)整，但效果不明顯。(9)由于煙機振動超標，將主風機切換至備用主風機運行，重油進料量由138t/h降至90t/h,主風量由136000m3/h降至87000m3/h,催化汽油回煉量不變。備用主風機運行后，除汽油提升管反應器外，其余各處線速度均有大幅度降低，但催化劑細粉體積分數(shù)仍沒有下降的趨勢，其篩分組成見表1。表丨憐化刊晞曠生成體祗聳蚊%項目丨丨期C2(山n玄一4(JUm4U-曲PmX0-1IUAin110Ain山主僅優(yōu)劑6JJlil15r6IJ22,44I7

14、r111E.3(J汕1勺115r砒2150斗久忙I7rllr4BIJ201|氐佃22.4241氐410.54待生權優(yōu)刑小為115.52似KIJ44.76is斗g11436JJ21|6.6620fS443.2117時llr616JJ21|&921L3斗斗,1117.SOfi.仞由表1可知，6月20日的再生催化劑細粉體積分數(shù)高于待生催化劑，但6月21日的待生催化劑細粉體積分數(shù)又略高于再生催化劑，這雖然無法判斷催化劑破碎主要發(fā)生在什么部位。但可以證明，催化劑細粉體積分數(shù)升高不是由于前述各處線速度過高、磨損嚴重造成的。由于鈉離子和釩離子在催化劑表面易形成低熔點氧化共熔物，這些共熔物接受鈉離子生成氧化鈉

15、，氧化鈉不僅能覆蓋于催化劑表面減少活性中心，而且還能降低催化劑的熱穩(wěn)定性。因此對常壓渣油及再生催化劑的金屬含量進行了分析，但結(jié)果與裝置正常運行時的數(shù)據(jù)相比，偏差不大，且各種金屬離子含量均在正常范圍內(nèi)。將套筒流化風降至3500m3/h。外取熱器的流化風降至500m3/h。2?2催化劑自身原因2?2?1平衡劑由于催化劑跑損量大，裝置為了維持再生器藏量，保證再生效果，同時為了降低新鮮催化劑單耗，定期向再生器中補充平衡劑。對平衡劑進行采樣分析，得到篩分組成中040“m的細粉體積分數(shù)為7?73%，且由于在沒有補充平衡劑期間,催化劑跑損量也沒有減少，故可以排除由平衡劑引起催化劑跑損的可能性。2?2?2新鮮

16、催化劑分別購進3批催化劑，第一批至第三批的磨損指數(shù)分別為1?4%，1?7%，1?5%，均小于設計值3?5%。新鮮催化劑的篩分組成體積分數(shù)見表2。表2新鮮憐化刊諦汀淚成體積廿貳%項目C20MikLW-4G山：i40-用JPLifid-1LOPin110Sl加悽化劑5241E.3237.242G.2725.帕軍-批工料124A42-H214521,(J(J第二批5”351264.525.515r伽124X.M胭2G.07將這3批催化劑分別于不同時間依次加入再生器中,以觀察是否是由于新鮮催化劑自身原因引起的催化劑跑損。改加第三批催化劑后觀察2周，再生催化劑中040gm的細粉體積分數(shù)沒有降低，一直維持

17、在27%左右，跑損量也始終約為5t/d。從新鮮催化劑的篩分組成看，其中小于40ym的細粉體積分數(shù)均在設計范圍內(nèi)(小于20%)，因此可以排除由新鮮催化劑引起跑損的可能性。2?3操作條件由于催化劑跑損量增加是發(fā)生在裝置晃電恢復生產(chǎn)后，故對晃電前后的操作條件進行了對比，其結(jié)果見表3。表上反應-山生系統(tǒng)損作親件刈比項目4JJ加II-1015J116116JJ1121|再生器圧力AtI1：.fi.25fl.250.250IS沉降器壓力AtI1：.(J215(L2Lft(J.2160.214i城分布管下東惻視度兀5舶5X4妙56Si城分布管下四惻視度兀5砧56854654A叱】；鳳分布管壓降/kr：ill

18、r用1Ir71E.21lr斗爐:鳳分布管壓降4旳ior19.3丨9.a再生務兩按礎鳳分離器總床降/kPs1乩g斗乳7加降器單鹼施城幷離器用間/M：i9r192g,4乩g重紬抿升管折蜒盛城價離棒用陽/kPai,53rfli43r5汽油提升管相蜒施蛻幷離器用陽/kPa5.啟5.45.&Sr6i城逋冊“宀hJI4J12(I4J422141(3713f953套筒流優(yōu)風量/(mJ-f1)5US34974軸斗斗斗別JH煉汕畝M/rJr1)1213ia12汕漿網(wǎng)煉流出/rh-1)I.6n146嫌料汕畝M/(I*lr1)1361371371126嫌料汕寡優(yōu)裁武逋M門廣Jr氐5&56.560冋煉汽油洗量/rr1

19、)斗了4X斗545匣抽提升管預握升氣“戶h)5.55S55.5i.5汽抽良升管預掲升氣/戶J252.52.5?0由表3可知，晃電前后操作條件無明顯變化，只是主風分布管下部東、西兩側(cè)的溫度自5月12日開工后偏差較大，開始懷疑是主風分布管損壞，但其兩側(cè)的壓降卻沒有變化，并且到6月13日，兩點溫度偏差已基本恢復到正常值，因此排除了主風分布管損壞的可能性。其次是由于催化劑跑損導致油漿固體物質(zhì)量分數(shù)升高，回煉量高于停工前(由于油漿回煉流量計為電靶流量計，測量值一直不是很準確且無法校對),經(jīng)用電子測溫槍現(xiàn)場測量油漿回煉管線溫度為312C，證實回煉油漿確實進入了原料噴嘴，為了排除油漿回煉量大導致噴嘴線速度升

20、高而引起的催化劑破碎，于6月13日，將油漿回煉量由14t/h降至6t/h，次日降至3t/h,第三天停止油漿回煉，但再生催化劑細粉體積分數(shù)及催化劑跑損量均沒有降低。從表4可以看出,各處線速度均接近于設計值,粗級旋風分離器及再生器旋風分離器都在較理想的工況下運行,提升管及再生器內(nèi)也不存在線速度過高的問題,只有沉降器單級旋風分離器入口線速度與設計值偏差較大,但晃電前后操作條件沒有大的變化,沉降器單級旋風分離器也一直在這個工況下運行,因此也不會是由于單級旋風分離器效率降低引起催化劑跑損量增大。表3月?lián)p作條件不務處罐速室HL頊目設訃值垣汕按訃管反崗邑屮均蝶速建125125啟H,713.卅丿審汕損升管H【

21、鞍屜鳳廿離器;Ml維連度亠16.7Hs44加降器單蜒樁城分離器入1螳述度-2G.E3.92山生器稀相蛭境度(J53山生器密相結(jié)連度-OrgIX7山工器圾樁鳳分離器入1螳述度-2G.(J攸(1匸器二戦屜鳳并離器入11戟述度-22(21.(J檢修期間發(fā)現(xiàn)的問題及分析3?1存在的問題裝置經(jīng)過3個多月的分析、調(diào)整,催化劑跑損問題一直沒有得到解決,被迫于8月21日停工檢修。在檢修過程中,發(fā)現(xiàn)了幾個引起催化劑破碎的問題:(1)有1個催化汽油進料噴嘴堵塞;(2)重油提升管底部流化蒸汽環(huán)管嚴重損壞;(3)再生器二級旋風分離器翼閥的1只閥罩脫落。3?2催化劑破碎原因由于汽油霧化蒸汽是通過孔板進入噴嘴，流量只有0

22、?6t/h，此外裝置晃電停工時低壓蒸汽壓力降低，這樣就使催化劑倒回噴嘴,造成催化汽油進料噴嘴堵塞,致使進料由4個噴嘴變?yōu)?個,一方面噴嘴線速度升高導致催化劑磨損加劇;另一方面，由于剩余3個噴嘴的不對稱性會使物料在進料段形成漩渦，加劇催化劑與提升管器壁的摩擦，這兩方面原因?qū)е麓呋瘎┘毞垠w積分數(shù)增加，而裝置對催化汽油回煉量沒有做大幅度的降量調(diào)整。在晃電開停工過程中，由于溫度及催化劑循環(huán)量的變化，使重油提升管底部流化蒸汽環(huán)管嚴重損壞，環(huán)管與進汽管連接處完全斷開，流化蒸汽由經(jīng)過環(huán)管噴嘴向下反吹變?yōu)橹惫芟蛏洗担抑惫懿辉谔嵘苤行奈恢?，使此處的催化劑流動產(chǎn)生渦流，導致磨損、破碎嚴重。此外，一方面進汽點由環(huán)管噴嘴分布變?yōu)橹惫苓M汽，少量的高溫再生催化劑接觸到蒸汽，發(fā)生熱崩，增加了催化劑的細粉體