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催化裂化油漿阻垢劑的研究進展

文檔作者：王秋彥侯波文檔來源：大慶石化公司培訓(xùn)中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月05日
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2009年第2期
煉油與化工
PENNING AND CHEMICAL INDUSTRY 5
催化裂化油漿阻垢劑的研究進展
王秋彥，侯波
(大慶石化公司培訓(xùn)中心。黑龍江大慶163711)
摘要：采用阻垢劑是目前抑制催化裂化裝置油漿系統(tǒng)結(jié)垢的有效方法和手段。文中對國內(nèi)外在
催化裂化工藝中所采用的阻垢劑的工藝現(xiàn)狀和最新進展進行了綜述。并對阻垢劑今后的發(fā)展
趨勢進行了展望。
關(guān)鍵詞：催化裂化；油漿；阻垢劑；技術(shù)進展
中圖分類號：TE624．4 文獻標識碼：B 文章編號：1671-4962(2009)02-0005—03
隨著原油質(zhì)量的變重變差，石油加工設(shè)備和
管道的結(jié)垢問題日益突出。FCC裝置油漿系統(tǒng)結(jié)
焦和積垢問題已成為制約FCC裝置長周期運行的
主要問題。為此，國內(nèi)外都進行了廣泛的研究，提
出了一系列減少結(jié)垢的方法，如改變操作條件，改
進設(shè)備，在加工設(shè)備和管道時對其內(nèi)表面進行化
學(xué)鈍化處理等。但是這些方法都有局限性，未能從
根本上抑制結(jié)垢的產(chǎn)生。隨著對結(jié)垢研究的深入，
開發(fā)出了抑制結(jié)垢的阻垢劑。用阻垢劑來抑制石油
加工設(shè)備和管道結(jié)垢的方法簡便、有效、經(jīng)濟，因此
在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用l¨J。
1 常見的防垢措施
1．1催化裂化裝置減少油漿系統(tǒng)結(jié)垢的傳統(tǒng)手段
(1)增大油漿循環(huán)量，降低塔底液面，以減少
油漿在塔底的停留時間 。
(2)降低循環(huán)油漿返塔溫度，加大油漿返塔下
人口量，用急冷油漿急冷，以降低分餾塔的塔底溫
度?？刂扑诇囟鹊拇胧┲饕茄h(huán)油漿取熱量
和向塔底打人急冷油。油漿循環(huán)取熱量不能小于
某一數(shù)值，這是因為要盡量減少停留時問，就要保
證管線和換熱器有一定的流速，同時還要保證一
定的取熱比例以滿足分餾塔操作需要和節(jié)能需
要。
(3)調(diào)節(jié)油漿排放量以降低}由漿相對密度。相
對密度高，大大增加油漿系統(tǒng)的結(jié)焦機會。保持油
漿的相對密度不能大于1．o，當(dāng)油漿的相對密度大
于1．0時，雖然塔底、換熱器和其它部分沒有結(jié)焦，
而全系統(tǒng)各處都有樹脂狀物質(zhì)，此時，主要通過油
漿外甩量、調(diào)整反應(yīng)溫度等調(diào)節(jié)。
(4)定期用柴油沖洗油漿系統(tǒng)。柴油可以部分
溶解結(jié)焦前體膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)，減少其在油漿
系統(tǒng)內(nèi)壁的粘附。油漿沖洗要控制柴油的量，以防
打破分餾塔的熱平衡，影響操作。
1．2使用煉油助劑降低油漿系統(tǒng)的結(jié)垢
近20 a來，隨著原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化以及高
質(zhì)量輕質(zhì)油品需求量的增加，油品品質(zhì)要求的提
高以及環(huán)保法規(guī)的實施，開發(fā)和應(yīng)用了多種煉油
助劑。阻垢劑的開發(fā)始于199o年，且伴隨著助劑
技術(shù)發(fā)展水平的提高而應(yīng)運而生的，有效地解決
了原油重質(zhì)化及劣質(zhì)化帶給生產(chǎn)裝置的不利運行
條件，提高了原油處理能力。
使用助劑最多的是常減壓蒸餾裝置和催化裂
化裝置，使用范圍最廣的是緩蝕劑和阻垢劑，幾乎
所有裝置都使用它。我國催化裂化運轉(zhuǎn)周期短的
主要癥結(jié)之一便是油漿系統(tǒng)積垢。Chanlink公司早
在20世紀80年代初期就開發(fā)了用于催化裂化塔
底油漿循環(huán)系統(tǒng)的阻垢劑，某1．2 Mt／a的催化裂化
裝置，用這種油漿阻垢劑近3 a，操作穩(wěn)定，減少了
油漿管道的結(jié)垢現(xiàn)象141。
1．3 阻垢劑種類和性能
國外阻垢劑分成2類。(1)用于溫度為500
左右的設(shè)備和管道，如熱裂化、延遲焦化、焦化等
裝置，這類阻垢劑可抑制或減少高溫時由烴類熱
裂解等反應(yīng)引起的生焦，因此常被稱為阻焦劑或
防焦劑。(2)阻垢劑的使用溫度相對較低，如：用于
催化裂化油漿系統(tǒng)、減壓塔底渣油系統(tǒng)等。但是也
有一些阻垢劑可在250～550 cC的溫度范圍內(nèi)使
用，既能阻止高溫結(jié)焦，也可阻止低溫結(jié)垢。
國內(nèi)的阻垢劑都是針對石油加工過程某個易
結(jié)垢部位研制的，針對性強，阻垢效果也十分顯
著，因此阻垢劑一般按用途進行分類，分成催化裂
化油漿阻垢劑、加氫裂化原料阻垢劑、減壓渣油阻
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煉油與化工
6 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第20卷
垢劑等。但是無論怎樣，所有的阻垢劑都具有1種
或幾種性能。(1)清凈分散性。能阻止油料中的腐
蝕產(chǎn)物、鹽類和雜質(zhì)顆粒聚集沉積，減少無機垢的
生成。(2)抗氧化性。與被氧化的烴自由基形成惰
性分子，使鏈反應(yīng)中止，不能形成大分子聚合物，
減少有機垢的生成。(3)阻聚合性。阻止烴分子的
聚合，減少有機垢的生成。(4)鈍化金屬表面性。使
設(shè)備和管道的材質(zhì)在高溫下不能對脫氫生焦起催
化作用。(5)抗腐蝕性和表面改性功能。在設(shè)備和
管道表面形成保護膜，減少腐蝕產(chǎn)物的生成，保持
設(shè)備和管道的內(nèi)表面的光潔。除此之外，阻垢劑還
應(yīng)具有油溶性，與加工油料能均勻混合；粘度小，
易流動，便于使用；對后序加工工藝和產(chǎn)品性質(zhì)不
會產(chǎn)生不良的影響。在使用溫度下不分解，以及無
毒等理化性質(zhì)I5．61。
2 結(jié)垢原因與防垢機理
2．1 結(jié)垢原因
石油加工的很多設(shè)備和管道都存在結(jié)垢現(xiàn)
象，如換熱器、再生器、反應(yīng)器、加熱爐，但是引起
結(jié)垢的原因卻有差別。經(jīng)過對多種垢樣組成的分
析【5'61及與加工油料組成比較，可以確定結(jié)垢物中
含有有機物和無機物。
導(dǎo)致無機物形成的原因有2個：即鹽類物質(zhì)的
析出和雜質(zhì)顆粒的沉積。
形成有機垢的化學(xué)反應(yīng)有3類。第1類是自
由基鏈反應(yīng)，結(jié)果形成高分子聚合物；第2類是含
有多環(huán)的烴類，如重芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)在一定的
溫度條件下發(fā)生側(cè)鏈斷裂、多環(huán)縮合反應(yīng)，生成大
分子稠環(huán)物質(zhì)；第3類是烴類的熱分解反應(yīng)。
2．2 防垢機理
用于催化裂化油漿系統(tǒng)的防垢劑首先必須具
有分散性能，能阻止懸浮在油漿中的催化劑粉末、
腐蝕產(chǎn)物、鹽類等聚集，以限制顆粒增大而沉積。
其次，防垢劑還應(yīng)具有抗氧化性能，能與被氧化的
烴自由基形成惰性分子，阻止氧引發(fā)聚合。防垢劑
還應(yīng)具有鈍化金屬的功能，能與油漿中的金屬離
子反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。由此反應(yīng)形成的絡(luò)合
物，不會催化脫氫縮合反應(yīng)和氧化鏈反應(yīng)。
除此之外，阻垢劑還應(yīng)具有抗腐蝕和表面改
性功能，以保護設(shè)備金屬表面，阻止積垢生成。
3 阻垢劑的發(fā)展進程
隨著科技的不斷進步，阻垢劑朝著低劑量、高
性能、適用范圍廣、耐高溫的聚合型方向發(fā)展。
1990年日本CDSMO公司售出了C一280原油防垢
劑，投加量僅為0．5 g。20世紀90年代中期，美
國Betz實驗室開發(fā)了多種新型耐高溫聚合型阻垢
劑，主要以聚鏈烯基唬泊酞亞胺為中間體，分別與
二羧基化合物、二異氰酸酷、芳香仲胺反應(yīng)生成的
衍生物，該類防垢劑最大特點便是在多種液體烴
類介質(zhì)中，均具有防垢性能，并且耐高溫。
4 國外阻垢劑的研究應(yīng)用概況
美國是最早使用石油加工阻垢劑的國家，在
2O世紀70年代已將阻垢劑用于常減壓蒸餾、加氫
裂化、催化重整等裝置的換熱器等設(shè)備，20世紀
80年代又將阻垢劑用于催化裂化油漿系統(tǒng)。在阻
垢劑方面研究最多的是Nalco Chemical公司和
Batz Prochem公司， 其阻垢劑產(chǎn)品有：Nalco
5262，5264，6265等；Batz AF一12，AF一18，AF一114
等。這些產(chǎn)品都有適用性廣的特點，能用于不同性
質(zhì)的油料，有些為抗垢和抗焦的雙功能阻垢劑，如
Nalco Chemical公司的9CR一945，它既能抑制換
熱器結(jié)垢，又能減少加熱爐內(nèi)壁的結(jié)焦。但是這些
阻垢劑產(chǎn)品未進入國內(nèi)市場l 7l。
國內(nèi)曾引進過日本栗田水處理公司的
Petrotech4030阻垢劑，該阻垢劑能用于加氫裂化原
料換熱器、催化油漿系統(tǒng)、延遲焦化裝置等，其密
度為1．O0 gCmm ，閃點44℃ ，凝點一30 qC，運動粘
度(500℃)5．5 mm2／s。
在20世紀90年代初，金陵石油化工公司煉
油廠和蘭州煉油化工總廠曾短時間內(nèi)使用過
Petrotech4030阻垢劑。蘭州煉油化工總廠將該阻
垢劑用于催化裂化油漿系統(tǒng)，加入量為200 txg／g。
當(dāng)分餾塔底溫度大于370 oC時，裝置運行半年以
上，油漿系統(tǒng)無結(jié)垢現(xiàn)象且熱平衡調(diào)控自如。當(dāng)分
餾塔底溫度大于370℃時，盡管在油漿系統(tǒng)注入
200～500 g／g的Petrotech4030阻垢劑，但是裝置
運行了1O～20 d，油漿系統(tǒng)即出現(xiàn)結(jié)垢。表明當(dāng)分
餾塔底溫度大于370℃時，Petrotech4030阻垢劑無
阻垢作用。
5 國內(nèi)的阻垢劑產(chǎn)品及工業(yè)應(yīng)用
近幾年，國內(nèi)阻垢劑發(fā)展很快，一般是多效復(fù)
合劑，為易于流動的液體，可用泵直接注入加工油
料中，加入量為5-200 Ixg／gt 1。但首先要調(diào)整好操
作參數(shù)，再考慮助劑的作用。應(yīng)弄清結(jié)垢的原因，
調(diào)整好操作條件，盡量減少結(jié)垢。操作條件優(yōu)化
后，再加入少量助劑，才能起到應(yīng)有作用。影響結(jié)
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2009年第2期 王秋彥，等．催化裂化油漿阻垢劑的研究進展
垢速度的主要因素是流體的流速、粘度、細粉含量
和塔底溫度，一般控制流速在1．8—2．4 m／s，密度不
高于1．119 g／cm3，溫度低于371℃ ，外甩油漿量不
低于進料的5％，便可阻止大量結(jié)垢，這時再加適
量阻垢劑便能做到事半功倍。在使用阻垢劑時，建
議在設(shè)備和管道開工后的前3、4周內(nèi)，使用劑量
加倍，那么阻垢劑會在設(shè)備和管道表面形成良好
的保護層，減少金屬表面的腐蝕。
催化裂化油漿阻垢劑用于抑制重油催化裂化
油漿系統(tǒng)的結(jié)垢，具有良好的分散性和抗瀝青質(zhì)
縮合能力，是目前國內(nèi)生產(chǎn)品種最多、使用最普遍
的一種阻垢劑。催化裂化油漿阻垢劑有蘭州煉油
化工總廠的AF一100、蘭州西固吉野環(huán)境添加劑廠
的GX一03等。
目前國內(nèi)大多數(shù)的大中型重油催化裂化裝置
都已經(jīng)使用阻垢劑。使用前后的效果見表1，2。
表l 阻垢劑使用前后油漿返塔溫度的變化，℃
由表1，2看出，當(dāng)催化裂化油漿系統(tǒng)發(fā)生結(jié)
垢時，加入阻垢劑，油漿系統(tǒng)部分操作條件的變化
情況。當(dāng)油漿中注入阻垢劑后，換熱效果隨之明顯
好轉(zhuǎn)，油漿返塔溫度降低，蒸汽發(fā)生量增加。不僅
如此，使用阻垢劑后，還使油漿系統(tǒng)壓力降下降，
油漿外甩量減少，輕質(zhì)油收率增加。不同阻垢劑在
不同煉油廠的催化裂化裝置上使用，盡管其原料
油性質(zhì)、工藝、操作條件均不同，且阻垢劑使用時
的時機也不一樣，但是使用后都取得了良好的效
果。
如果在裝置一開工時就注入阻垢劑，并保持
連續(xù)使用，那么可使催化裂化油漿系統(tǒng)在整個開
工周期內(nèi)不會出現(xiàn)任何結(jié)垢現(xiàn)象，也不再需要清
洗換熱器，裝置操作穩(wěn)定。檢修時打開后發(fā)現(xiàn)油漿
換熱器內(nèi)幾乎沒有結(jié)垢。
6 結(jié)論
為了減少催化裂化油漿系統(tǒng)設(shè)備的積垢，最
經(jīng)濟有效的辦法便是在原料油品中添加微量高效
的阻垢劑，這不僅能抑制油垢的生成，且不需停車
加入，并且對整個系統(tǒng)均起作用。目前，國內(nèi)外煉
油廠催化裂化裝置油漿系統(tǒng)較多采用的控制結(jié)垢
措施主要有2種，1種是采用控制分餾塔底溫度，
但其溫度不能控制太低，否則影響輕油拔出率；另
1種就是在加工原料中加入微量的防垢劑，這類防
垢劑使用方便，只需連續(xù)加入100—200 g(以油
漿量計)，便可有效地抑制結(jié)焦、結(jié)垢。
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收稿日期：2009-04—23
作者簡介：王秋彥，女，助理講師，1998年畢業(yè)于黑龍江省教育學(xué)
院，現(xiàn)從事教學(xué)管理工作

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