催化裂化装置再生立管输送催化剂不畅的原因分析.docx

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1、催化裂扮装置再生立管输送催化剂不畅的缘由分析彭威;王进;齐雄伟;王丽婧;史云【摘 要】Unsmooth catalyst transportation in the operation of the standpipe of the catalyst regen-erator in 0. 8 Mt/a FCC unit of Pet Karamay Petrochemical Complex was found. The driving pressure in the standpipe and the pressure drop of the slide valve were both lo

2、wer than the designed re-quirement,resulting in fluctuation of reaction temperature in the riser. Compared the axial pressure dis-tribution in standpipe with the original design data,the results showed that no fluidized column was formed in the standpipe,and the pressure storage capacity is seriousl

3、y insufficient due to the aeration ori-fices blockage and air rate insufficient,leading the catalyst bridging in the standpipe. By dredging the aeration orifices and adjusting the aeration rate,the conveying catalyst capacity of the standpipe can be improved to a certain extent.%克拉玛依石化公司 0. 8 Mt/a 催

4、化裂扮装置运行中消灭了再生立管输送催化剂不畅的问题,表现为立管的推动力和滑阀的压降均低于设计值,同时提升管的反响温度发生波动变化.比照了再生立管轴向压力分布与原设计压力分布,结果说明,立管内没有形成流化料柱,蓄压力气严峻缺乏,这是松动风点堵塞和松动风量缺乏造成的,使立管内部消灭失流态化架桥等.通过疏通堵塞松动点,调整松动风量,在确定程度提高了立管的推动力.【期刊名称】石油炼制与化工【年(卷),期】2023(049)005【总页数】5 页(P22-26)【关键词】催化裂化;再生立管;输送;故障;分析【作 者】彭威;王进;齐雄伟;王丽婧;史云【作者单位】克拉玛依石化公司,疆 克拉玛依 834003

5、;克拉玛依石化公司,疆 克拉玛依 834003;克拉玛依石化公司,疆 克拉玛依834003;克拉玛依石化公司,疆 克拉玛依 834003;疆油田公司储运公司【正文语种】中 文克拉玛依石化公司 0.8 Mta 催化裂化(FCC)装置以焦化蜡油、减压蜡油、脱沥青油与少量减压渣油的混合油为原料，同时回炼 25%的回炼油，主要生产汽油、柴油和液化气，催化裂化汽油经过加氢脱硫作为成品油调合组分，柴油供疆油田风城稠油掺稀减黏使用，液化气经过脱硫、气体分别装置生产丙烷溶剂和聚丙烯原料。该 FCC 装置 1994 年由北京设计院设计，承受同高并列式两器形式，反响压力 0.12 MPa，再生压力 0.16 MP

6、a，加工力气 0.5 Mta。2023 年承受 UOP 公司技术对装置进展了扩量改造，包括优化进料系统、分别系统(VSS)和先进的待生催化剂流化汽提挡板(AF 汽提系统)，加工力气到达 0.8 Mta。2023 年装置开头消灭再生滑阀压降低、反响温度波动等问题。再生滑阀压降低不利于两器的安全平稳运行，两器压力波动较大时会造成油气互窜，有爆炸风险；反响温度波动较大不利于重质原料组分的雾化，没有得到充分雾化的油滴会吸附于反响器内设备外表生成焦炭，不利于装置长周期运行。2023 年 11 月装置由于反响器沉降器焦块脱落堵塞待生滑阀通道，造成装置停车检修 15 天，严峻地影响了装置的加工负荷。本文主要

7、争论影响 FCC 装置再生斜管流化的因素，对 FCC 再生立管输送催化剂不畅的缘由进展分析，以提出相应的解决方法。1 再生工艺和再生立管构造1.1 再生工艺中的立管操作0.8 Mta 催化裂扮装置承受带烧焦罐的两段再生工艺实现待生催化剂的再生，第一 再生器烧焦罐内流态是快速床，完成主要的催化剂烧焦；其次再生器流态是鼓泡床， 催化剂烧焦量较小，称为其次密相床，具体如图 1 所示。其次密相床是稀相管和再生沉降器壳体之间形成的一个环形空间，主要作用是收集和向外输送催化剂。烧焦罐稀相输送管出口的 T 型快分器和顶部旋风分别器料腿回收的催化剂流入其次密相床；这些催化剂从再生立管、外取热器和外循环斜管流出

8、其次密相床，其中再生立管是连接再生器其次密相床和提升管的管子。再生立管输送再生催化剂流入提升管底部，在蒸汽的提升作用下再生催化剂上行流淌与原料油接触进展裂化反响。图 1 带烧焦罐的两段再生工艺再生立管输送催化剂的操作对于保证提升管反响器的操作和轻油产品的收率至关重要，一方面是供给油气反响需要的活性催化剂，另一方面是维持提升管内的反响温度1-2。但是，再生立管的稳定操作受到多种因素的影响，如立管的几何构造、机械设计、松动风的设计、催化剂的物性等，有时难以把握，由此造成了某些催化裂扮装置再生立管常常消灭不同程度的输送催化剂不畅的问题3-9。其后果是原料油裂化反响所需的剂油比不达标或热量缺乏，直接影

9、响到产品收率。此外，原料油难以保证较好的油剂接触状态，简洁在提升管反响器器壁上结焦，反响温度不能维持稳定，两器催化剂料位波动幅度大，甚至造成催化剂的跑损。1.2 再生立管构造图 2 为再生立管构造和松动风位置。再生立管底部安装有再生滑阀，滑阀前的压力 ps 代表立管的推动力，滑阀前后的压力差 pv=ps-po 是滑阀的压降。整个再生立管由两段倾斜管和一段垂直管构成，直径 800 mm。上斜管局部倾角 35，长度 6.13 m；下斜管局部倾角 32，长度 9.84 m，垂直管局部长度 7.90 m；再生立管设置了 6 层松动风(如图 2 所示，现场标注 C01C06，C01 有 4 个蒸汽喷嘴，

10、C02C06 各有 3 个蒸汽喷嘴，共 19 个松动点)，承受 1.1 MPa、260 蒸汽作松动风，承受直径 2 mm 的限流孔板把握松动风的流量。图 2 再生立管构造和松动风位置2 再生立管输送催化剂不畅的特点2.1 输送催化剂不畅的现象再生立管输送催化剂不畅的主要特点是反响温度波动和再生立管振动，更直接的表现形式是再生立管滑阀前的推动力缺乏。再生滑阀开度为 48%53%时，设计推动力为 80 kPa 以上，而实际为 1520 kPa；再生滑阀设计压降为 6080 kPa， 实际操作压降很小，有时仅为 05 kPa。操作中提升管的反响温度波动较大，为3 以上，波动连续时间为 36 h；两器

11、催化剂的藏量发生不稳定的波动，达2%5%，有时需要将再生滑阀临时改成手动，甚至降低处理量。同时再生立管发生明显的低频机械振动，幅值达 25 cm。这些因素直接影响了提升管反响器的操作，导致轻油产品收率和产品质量的波动，同时也严峻影响了催化裂扮装置的安全运行。2.2 轴向压力分布现场对再生立管的轴向压力进展测量，结果见图 3。由图 3 可见：实际的轴向压力分布与设计压力分布差异较大，在上斜管段，实际测量压力与设计压力分布根本全都，轴向压力随标高降低渐渐上升，是负压差流淌；但在垂直管的下半段，随标高降低实际测量压力开头减小，说明立管内的推动力开头减小，形成了正压差流淌； 在下斜管段，随标高降低压力

12、照旧是减小的，压力沿标高降低渐渐过渡到滑阀后的压力，滑阀前后的压降很小。滑阀压降大小可说明再生立管的推动力、料封力气和滑阀调整催化剂循环量的力气。此时滑阀的开度变化对滑阀压降的调整作用很小，说明调整催化剂循环量的力气下降，甚至消逝。图 3 再生立管的轴向压力分布设计值； 实际值2.3 催化剂粒度分布再生催化剂中 40 m 以下细粉质量分数保持在 5%10%有助于颗粒的流化流淌。对于再生立管输送催化剂的下行过程，适宜的细粉含量可以加速进入口局部夹带气 体的脱出，削减大气泡的形成，减小催化剂输送过程中的阻力。对现场装置使用的 催化剂颗粒粒度进展测量，结果见表 1。由表 1 可见，平衡催化剂中 40

13、 m 以下细粉的含量较低。表 1 平衡催化剂粒度分布项 目采样编号 123 表观堆密度(kgm-3)880940870 粒度分布(),% 010m000 020m000 040m322 060m262023 0 80m575253 0105m8180803 缘由分析及实行的措施3.1 根本分析再生立管内催化剂的流淌有两个特点：一是从再生器高处的低压端 pi 流向滑阀入口处的高压端 ps，属于负压差流淌；二是只让催化剂流淌通过，蒸汽和油气不能逆向反窜，需要在再生立管内维持确定的料柱形成料封10-11。抱负的料柱形式如图 4 所示。图 4 再生器与立管压力平衡料柱的作用一方面是形成推动力 ps，平

14、衡负压差；另一方面是锁气排料，防止下面的油气反窜。依据图 4 建立立管的压力平衡关系，立管排料条件是推动力 ps 大于提升管入口压力 po 和滑阀压降之和，即：ps=pi+p 斜+sgh-pv-p 摩擦po (1)式中：pv 为滑阀压降；p 斜为两斜管段蓄压和；p 摩擦为立管器壁摩擦损失；s 为催化剂浓度；h 为料柱高度。一般状况下斜管段蓄压与器壁摩擦损失较小， 可无视不计。上式说明增加料柱的催化剂浓度 s 和料柱高度 h 可以有效提高推动力 ps。在实际操作过程中，料柱的流态、浓度、高度随负压差和催化剂循环流率等参数的变化可以在确定范围内自动进展调整，例如负压差增大时，料柱的催化剂浓度和高度

15、也随之上升，这是立管输送操作的一个重要特点。在实际应用中，再生立管内催化剂的流态打算轴向压力分布和推动力的变化。而影响再生立管内催化剂流态的主要因素是立管内催化剂的浓度分布、颗粒物性和松动风的配置。图 3 的压力分布说明在再生立管内没有形成有效的催化剂密相料柱，因此没有静压力维持再生滑阀前的推动力。3.2 立管内催化剂浓度分布再生立管的入口、出口和管内的密相流淌过程是影响催化剂输送的3 个主要因素。其次密相床的藏量和稳定操作直接影响到再生立管入口的进料力气12；出口的滑 阀处的流态和压力打算了排料力气；中间流淌过程的流态打算了催化剂的输送浓度。催化裂扮装置再生器的其次密相床内再生立管、外取热器

16、和外循环斜管 3 个出口相互错开 120，避开了相互之间的干扰。其次密相床内密相床层高度为 5 m，保证了催化剂的藏量和再生立管入口的进料。图 3 所示的再生立管轴向压力分布说明垂直管局部的催化剂颗粒形成了架桥，缘由是催化剂在下行流淌中不断脱气，而没有补入足够的松动风，催化剂失流化而形成填充床流淌。图 3 的这种压力分布与罗保林等12的试验结果全都。依据图 3再生立管上斜管和局部垂直管的轴向压力计算催化剂浓度约为 480 kgm3。但在再生立管垂直局部形成了填充床流淌，填充床以下局部是正压差流淌，是一种稀相下落流，催化剂的颗粒浓度较低；再生立管的下斜管局部流态是分层流13，也没有建立起有效的密

17、相料柱，使得滑阀后的气体易于反窜进入立管。正压差局部的压力渐渐过渡到滑阀出口的压力，导致滑阀前的压力 ps 降低，见图 3 中测量压力线，滑阀前后的压力 ps=po，滑阀的压降很小，失去调整颗粒流率的作用。3.3 催化剂物性的影响2023 年 10 月至 2023 年 5 月先后使用了 3 种催化剂，分别为 LRC-99B，MAC，LZR-30，此 3 种催化剂的平衡催化剂物化性质见表 2。从表 2 可以看出：MAC 平衡催化剂的堆密度最小；LRC-99B 平衡催化剂的堆密度最大，且 040 m 细粉含量最低；MAC 与 LZR-30 平衡催化剂的粒度分布相当。表 2 平衡催化剂的物化性质项

18、目 RC-99BMACLZR-30 表观堆密度(kgm- 3)875830850 粒度分布(),% 020m000 2040m7109 4060m2527296080m242627 80110m242625 110m202310用反响温度变化和再生滑阀压降两个参数评价 3 种催化剂对流化工况的影响，结果见表 3。由表 3 可见：使用 MAC 催化剂时反响温度波动幅度较小，说明承受表观堆密度较低的催化剂有利于工况的改善；使用 3 种催化剂时的再生滑阀压降无明显变化，说明催化剂物性对滑阀压降影响不大。表 3 催化剂评价参数项 目 LRC-99BMACLZR-30 反响温度波动范围30.53 再生滑

19、阀压降波动范围kPa0103120103.4 松动风的作用再生立管上设计共有 19 个松动风点，然而由于操作不当，致使每次装置开工后就会消灭松动点被堵塞的状况。2023 年 5 月检查立管上有 14 个松动点被堵塞，仅有 5 个是通畅的，造成了再生立管内松动风严峻缺乏。设置松动风是为了补充由于压力增加压缩气体而造成的削减量和催化剂流淌中的脱气量，维持催化剂的浓度不变，处于流化流态。正常流化流淌时，再生立管内的催化剂浓度应维持在 340420 kgm3，催化剂浓度过高易于架桥，催化剂浓度过低则蓄压力气缺乏14。因此，适宜的松动风量很重要，风量大了不仅不利于催化剂输送，还使得松动风点上部消灭架桥现

20、象，风量小了起不到松动效果，影响流化流开工况。应当对再生立管上各松动点通入风量的大小进展具体计算和定期调整。再生立管上松动风量依据上部多给、中下部少给，催化剂循环量大时多给的原则进展调整。图 3 的轴向压力测量结果说明再生立管的松动风量严峻缺乏。2023 年 6 月在装置小修期间，用冲击钻和高压水枪将堵塞的 14 个松动点疏通了10 个。开工后加大疏通点的松动气量，再生立管的推动力和滑阀压差明显提高。再生滑阀开度为 44%47%时，立管推动力提高至 3540 kPa，再生滑阀压降提高至 2025 kPa，反响温度波动0.5 ，再生立管震惊幅度减小到 12 cm。但仍未到达原设计的要求，滑阀前照

21、旧存在失流态化现象，预备在下次检修时彻底疏通堵塞松动点。4 结 论0.8 Mta 催化裂扮装置再生立管输送催化剂不畅，表现为立管的推动力和滑阀的压 降均低于设计值，导致提升管反响温度发生波动变化。通过再生立管轴向压力数据 分析，认为是立管松动风点堵塞和松动风量缺乏，使得立管内部消灭失流态化架桥， 造成了立管的推动力缺乏和滑阀的压降削减。通过疏通堵塞松动点，在确定程度上 解决了再生立管的催化剂输送受阻问题。参 考 文 献1 陈俊武，许友好.催化裂化工艺与工程(下册)M.3 版.北京：出版社， 2023：1410-14412 董群，白树梁，刘乙兴，等.催化裂扮装置再生器的争论进展J.化学工业与工程

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