催化剂跑损原因

1、摘要:中国石油大庆炼化公司l?OMt/a重油催化裂化装置出现了催化剂跑损问题。在检修过程中发现了引起催化剂破碎的原因通过整改装置运行状况良好:催化剂自然跑损量为0?30?4kg/t油浆外甩量控制在5?5t/h油浆固体物质量浓度不大于2g/L再生催化剂中020pm及2040pm的细粉体积分数分别为l%2%l5%l6%。要害词:催化剂;跑损;破碎;热崩;磨损;线速度中图分类号:TE624?9+1文献标识码:B文章编号:1009-0045(2008)06-0563-05中国石油大庆炼化公司1?0Mt/a的重油催化裂化装置是在原0?6Mt/a装置基础上采用中国石化洛阳石油化工工(guo2shi2hua

2、4luo4yang2shi2you2hua4gong1gong1)程公司开发的灵活多效催化裂化(FDFCC)专利技术改造而成以常压渣油、催化汽油为原料消费富含丙烯的液化气同时降低了汽油中烯烃含量达到了消费清洁汽油的目的。该装置采用沉降器与再生器同轴布置和主风单段逆流再生工艺。装置存在的问题(zhuangzhicunzaidewenti_)2007年5月12日由于晃电导致装置紧急停车恢复消费后催化剂跑损量增加。5月13日至8月20日催化剂天天平均损失量为5?7t单耗为1?77kg/t。从实测数据可知再生催化剂筛分组成(体积分数)为:020pm4%6%2040pm21%22%。装置正常运行时这2项

3、指标分别为1%2%15%16%。通过肉眼观察由烟囱排放的烟气中催化剂浓度明显升高;同时油浆固体物质量浓度也由45g/L升高至89g/L这表明沉降器及再生器的催化剂跑损量增加。由于沉降器及再生器内旋风分离器对粒径小于40pm的催化剂细粉分离效果差所以跑损主要原因是由于催化剂破碎引起细粉体积分数升高所致。原因分析及解决对策2?1催化剂破碎引起细粉体积分数升高催化剂破碎机理通常有以下3种:研磨崩碎磨损指数偏高(因催化剂机械强度不够所致)1。通过显微镜观察装置中的再生催化剂发现部分细粉表面比较光(faxianbufenxifenbiaomianbijiaoguang)滑部分棱角比较明显二者差别不大故无

4、法判定催化剂细粉体积分数升高的主要原因是由热崩还是过度研磨所致。2?1?1热崩装置于2007年4月曾发生过一次中压内取热盘管泄漏事故。由于热崩会导致沉降器及再生器发生跑剂问题所以首先思忖是否由于热崩引起催化剂细粉体积分数升高。因此从以下几个方面对催化剂破碎的原因进行检查并对发现的问题及时整改。对反应-再生零碎的所有蒸汽阀组进行了放空脱水检查没有发现带水现象。同时对各点用汽流量计进行了校对各流(geliu)量计均为正常糙作数值无失灵现象。对汽油进料采样观察未发现带水现象且催化汽油进料的馏程仅略高于装置自产稳定汽油没有其他异常变化。减少原料罐的玻璃板液位计(jianshaoyuanliaoguan

5、debolibanyeweiji)反吹蒸汽量从而进一步降低原料的含水量。对中、低压内取热盘管逐根试漏没有发现泄漏点。关闭套筒事故蒸汽孔板的下游阀门减少进入再生器的蒸汽量。对反应-再生零碎各处蒸汽松动点的孔板上游阀门进行了限量调整。采用听诊器及电子测温枪对中、低压内取热器及外取热器进行了检查无泄露迹象。4月份(yuefen)泄漏并已切除的中压内取热盘管出入口阀门存在稍微泄漏现象故将入口阀后的法兰略微解开并将入口阀前的放空阀打开排汽减少由此进入再生器密相的蒸汽量。重油催化裂化装置催化剂跑损原因分析张力民(中国石油大庆炼化公司炼油一厂,黑龙江大庆163411)摘要:中国石油大庆炼化公司l?OMt/a

6、重油催化裂化装置出现了催化剂跑损问题。在检修过程中,发现了引起催化剂破碎的原因，通过整改,装置运行状况良好:催化剂自然跑损量为0?30?4kg/t,油浆外甩量控制在5?5t/h,油浆固体物质量浓度不大于2g/L,再生催化剂中020ym及2040ym的细粉体积分数分别为1%2%,15%16%。关键词:催化剂;跑损;破碎;热崩;磨损;线速度中图分类号:TE624?9+1文献标识码:B文章编号:1009-0045(2008)06-0563-05中国石油大庆炼化公司1?0Mt/a的重油催化裂化装置是在原0?6Mt/a装置基础上,采用中国石化洛阳石油化工工程公司开发的灵活多效催化裂化(FDFCC)专利技

7、术改造而成，以常压渣油、催化汽油为原料，生产富含丙烯的液化气，同时降低了汽油中烯烃含量,达到了生产清洁汽油的目的。该装置采用沉降器与再生器同轴布置和主风单段逆流再生工艺。装置存在的问题2007年5月12日,由于晃电导致装置紧急停车,恢复生产后,催化剂跑损量增加。5月13日至8月20日,催化剂每天平均损失量为5?7,t单耗为1?77kg/t。从实测数据可知,再生催化剂筛分组成(体积分数)为:020gm4%6%,2040ym21%22%。装置正常运行时，这2项指标分别为1%2%,15%16%。通过肉眼观察,由烟囱排放的烟气中催化剂浓度明显升高;同时，油浆固体物质量浓度也由45g/L升高至89g/L

8、，这表明沉降器及再生器的催化剂跑损量增加。由于沉降器及再生器内旋风分离器对粒径小于40gm的催化剂细粉分离效果差，所以跑损主要原因是由于催化剂破碎引起细粉体积分数升高所致。原因分析及解决对策2?1催化剂破碎引起细粉体积分数升高催化剂破碎机理通常有以下3种:研磨,崩碎,磨损指数偏高(因催化剂机械强度不够所致)1。通过显微镜观察装置中的再生催化剂,发现部分细粉表面比较光滑,部分棱角比较明显,二者差别不大,故无法判断催化剂细粉体积分数升高的主要原因是由热崩还是过度研磨所致。2?1?1热崩装置于2007年4月曾发生过一次中压内取热盘管泄漏事故。由于热崩会导致沉降器及再生器发生跑剂问题,所以首先考虑是否

9、由于热崩引起催化剂细粉体积分数升高。因此从以下几个方面对催化剂破碎的原因进行检查,并对发现的问题及时整改。对反应-再生系统的所有蒸汽阀组进行了放空脱水检查,没有发现带水现象。同时对各点用汽流量计进行了校对,各流量计均为正常操作数值,无失灵现象。对汽油进料采样观察,未发现带水现象,且催化汽油进料的馏程仅略高于装置自产稳定汽油,没有其他异常变化。减少原料罐的玻璃板液位计反吹蒸汽量,从而进一步降低原料的含水量。对中、低压内取热盘管逐根试漏,没有发现泄漏点。关闭套筒事故蒸汽孔板的下游阀门,减少进入再生器的蒸汽量。对反应-再生系统各处蒸汽松动点的孔板上游阀门进行了限量调整。采用听诊器及电子测温枪,对中、

10、低压内取热器及外取热器进行了检查,无泄露迹象。4月份泄漏并已切除的中压内取热盘管出入口阀门存在轻微泄漏现象,故将入口阀后的法兰略微解开,并将出口阀前的放空阀打开排汽,减少由此进入再生器密相的蒸汽量。从原料含水量分析结果可知,跑剂前后原料含水质量分数为0?12%0?18%,没有大的波动。经过上述检查调整后,催化剂跑损量及再生催化剂细粉体积分数仍居高不下。考虑到可能仍有部分中压蒸汽由泄漏的内取热盘管进入再生器,引起催化剂热崩,故在泄漏的内取热盘管出口阀前及入口阀后带压灌注衬里材料,然后加装盲板进行隔离。由于烟机振动较大，主风机切换至备用主风机运行，重油进料量降至95t/h，此时停止外取热器内催化剂

11、流化，蒸汽包放空卸压,观察外取热器中的管束是否存在泄漏问题。在停止外取热器生产蒸汽的过程中,再生器压力没有明显变化。在外取热器内催化剂停止流化后，每隔2h在外取热器的2处松动点取样(催化剂)观察，没有发现催化剂潮湿现象,表明外取热器管束无泄漏现象。待生催化剂在待生立管中的密度较高(约为800kg/m3)，考虑到待生立管有泄漏的可能，致使蒸汽进入再生器引起催化剂热崩，故投用了开工时停用的四点待生立管松动风，并对待生立管进行逐根试漏，没有发现漏点。关闭主风事故蒸汽自保阀的下游阀门，进一步减少了进入再生器的蒸汽量。2?1?2过度研磨由于在提升管反应器、旋风分离器、进料喷嘴、主风分布管等高速射流区中，

12、催化剂受损较为严重1，故对装置进行了以下调整，以降低各处线速度，从而减少催化剂由于过度研磨而产生的细粉体积分数。重油、汽油提升管预提升干气分别由5?5t/h降至3?5t/h，由2?5t/h降至2?0t/h。主风量由140000m3/h降低到136000m3/h。重油进料量严格控制在3300t/d，原料雾化蒸汽量由6?5t/h降至6?0t/h，重油提升管出口温度由520C降至518C，催化汽油进料量由48t/h降至45t/h。回炼油的回炼量由18t/h降至12t/h。(5)油浆回炼量首日由14t/h降至6t/h，次日降至3t/h，第三日停止回炼油浆，同时为了保证油浆固体物质量浓度不大于6g/L,

13、油浆外甩量提至16t/h。套筒流化风由4500m3/h降至4000m3/h。关闭预提升蒸汽控制阀。对再生器藏量在150170t中进行反复调整，但效果不明显。(9)由于烟机振动超标，将主风机切换至备用主风机运行，重油进料量由138t/h降至90t/h,主风量由136000m3/h降至87000m3/h,催化汽油回炼量不变。备用主风机运行后，除汽油提升管反应器外，其余各处线速度均有大幅度降低，但催化剂细粉体积分数仍没有下降的趋势，其筛分组成见表1。表丨憐化刊晞旷生成体祗耸蚊%项目丨丨期C2(山n玄一4(JUm4U-曲PmX0-1IUAin110Ain山主僅优剂6JJlil15r6IJ22,44I7

14、r111E.3(J汕1勺115r砒2150斗久忙I7rllr4BIJ201|氐佃22.4241氐410.54待生權优刑小为115.52似KIJ44.76is斗g11436JJ21|6.6620fS443.2117时llr616JJ21|&921L3斗斗,1117.SOfi.仞由表1可知，6月20日的再生催化剂细粉体积分数高于待生催化剂，但6月21日的待生催化剂细粉体积分数又略高于再生催化剂，这虽然无法判断催化剂破碎主要发生在什么部位。但可以证明，催化剂细粉体积分数升高不是由于前述各处线速度过高、磨损严重造成的。由于钠离子和钒离子在催化剂表面易形成低熔点氧化共熔物，这些共熔物接受钠离子生成氧化钠

15、，氧化钠不仅能覆盖于催化剂表面减少活性中心，而且还能降低催化剂的热稳定性。因此对常压渣油及再生催化剂的金属含量进行了分析，但结果与装置正常运行时的数据相比，偏差不大，且各种金属离子含量均在正常范围内。将套筒流化风降至3500m3/h。外取热器的流化风降至500m3/h。2?2催化剂自身原因2?2?1平衡剂由于催化剂跑损量大，装置为了维持再生器藏量，保证再生效果，同时为了降低新鲜催化剂单耗，定期向再生器中补充平衡剂。对平衡剂进行采样分析，得到筛分组成中040“m的细粉体积分数为7?73%，且由于在没有补充平衡剂期间,催化剂跑损量也没有减少，故可以排除由平衡剂引起催化剂跑损的可能性。2?2?2新鲜

16、催化剂分别购进3批催化剂，第一批至第三批的磨损指数分别为1?4%，1?7%，1?5%，均小于设计值3?5%。新鲜催化剂的筛分组成体积分数见表2。表2新鲜憐化刊谛汀泪成体积廿貳%项目C20MikLW-4G山：i40-用JPLifid-1LOPin110Sl加悽化剂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将这3批催化剂分别于不同时间依次加入再生器中,以观察是否是由于新鲜催化剂自身原因引起的催化剂跑损。改加第三批催化剂后观察2周，再生催化剂中040gm的细粉体积分数没有降低，一直维持

17、在27%左右，跑损量也始终约为5t/d。从新鲜催化剂的筛分组成看，其中小于40ym的细粉体积分数均在设计范围内(小于20%)，因此可以排除由新鲜催化剂引起跑损的可能性。2?3操作条件由于催化剂跑损量增加是发生在装置晃电恢复生产后，故对晃电前后的操作条件进行了对比，其结果见表3。表上反应-山生系统損作亲件刈比项目4JJ加II-1015J116116JJ1121|再生器圧力AtI1：.fi.25fl.250.250IS沉降器压力AtI1：.(J215(L2Lft(J.2160.214i城分布管下东恻視度兀5舶5X4妙56Si城分布管下四恻視度兀5砧56854654A叱】；凤分布管压降/kr：ill

18、r用1Ir71E.21lr斗炉:凤分布管压降4旳ior19.3丨9.a再生務两按礎凤分离器总床降/kPs1乩g斗乳7加降器单鹼施城幷离器用間/M：i9r192g,4乩g重紬抿升管折蜒盛城价离棒用陽/kPai,53rfli43r5汽油提升管相蜒施蜕幷离器用陽/kPa5.启5.45.&Sr6i城逋册“宀hJI4J12(I4J422141(3713f953套筒流优风量/(mJ-f1)5US34974轴斗斗斗別JH炼汕畝M/rJr1)1213ia12汕浆网炼流出/rh-1)I.6n146嫌料汕畝M/(I*lr1)1361371371126嫌料汕寡优裁武逋M门广Jr氐5&56.560冋炼汽油洗量/rr1

19、)斗了4X斗545匣抽提升管预握升气“户h)5.55S55.5i.5汽抽良升管预掲升气/户J252.52.5?0由表3可知，晃电前后操作条件无明显变化，只是主风分布管下部东、西两侧的温度自5月12日开工后偏差较大，开始怀疑是主风分布管损坏，但其两侧的压降却没有变化，并且到6月13日，两点温度偏差已基本恢复到正常值，因此排除了主风分布管损坏的可能性。其次是由于催化剂跑损导致油浆固体物质量分数升高，回炼量高于停工前(由于油浆回炼流量计为电靶流量计，测量值一直不是很准确且无法校对),经用电子测温枪现场测量油浆回炼管线温度为312C，证实回炼油浆确实进入了原料喷嘴，为了排除油浆回炼量大导致喷嘴线速度升

20、高而引起的催化剂破碎，于6月13日，将油浆回炼量由14t/h降至6t/h，次日降至3t/h,第三天停止油浆回炼，但再生催化剂细粉体积分数及催化剂跑损量均没有降低。从表4可以看出,各处线速度均接近于设计值,粗级旋风分离器及再生器旋风分离器都在较理想的工况下运行,提升管及再生器内也不存在线速度过高的问题,只有沉降器单级旋风分离器入口线速度与设计值偏差较大,但晃电前后操作条件没有大的变化,沉降器单级旋风分离器也一直在这个工况下运行,因此也不会是由于单级旋风分离器效率降低引起催化剂跑损量增大。表3月損作条件不务处罐速室HL顼目设讣值垣汕按讣管反崗邑屮均蝶速建125125启H,713.卅丿审汕損升管H【

21、鞍屜凤廿离器;Ml维連度亠16.7Hs44加降器单蜒桩城分离器入1螳述度-2G.E3.92山生器稀相蛭境度(J53山生器密相结連度-OrgIX7山工器圾桩凤分离器入1螳述度-2G.(J攸(1匸器二戦屜凤并离器入11戟述度-22(21.(J检修期间发现的问题及分析3?1存在的问题装置经过3个多月的分析、调整,催化剂跑损问题一直没有得到解决,被迫于8月21日停工检修。在检修过程中,发现了几个引起催化剂破碎的问题:(1)有1个催化汽油进料喷嘴堵塞;(2)重油提升管底部流化蒸汽环管严重损坏;(3)再生器二级旋风分离器翼阀的1只阀罩脱落。3?2催化剂破碎原因由于汽油雾化蒸汽是通过孔板进入喷嘴，流量只有0

22、?6t/h，此外装置晃电停工时低压蒸汽压力降低，这样就使催化剂倒回喷嘴,造成催化汽油进料喷嘴堵塞,致使进料由4个喷嘴变为3个,一方面喷嘴线速度升高导致催化剂磨损加剧;另一方面，由于剩余3个喷嘴的不对称性会使物料在进料段形成漩涡，加剧催化剂与提升管器壁的摩擦，这两方面原因导致催化剂细粉体积分数增加，而装置对催化汽油回炼量没有做大幅度的降量调整。在晃电开停工过程中，由于温度及催化剂循环量的变化，使重油提升管底部流化蒸汽环管严重损坏，环管与进汽管连接处完全断开，流化蒸汽由经过环管喷嘴向下反吹变为直管向上吹，而且直管不在提升管中心位置，使此处的催化剂流动产生涡流，导致磨损、破碎严重。此外，一方面进汽点由环管喷嘴分布变为直管进汽，少量的高温再生催化剂接触到蒸汽，发生热崩，增加了催化剂的细粉体