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催化裂化油漿阻垢劑的研究進(jìn)展

文檔作者：王秋彥侯波文檔來(lái)源：大慶石化公司培訓(xùn)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(jìn)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(duì)國(guó)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(jìn)展進(jìn)行了綜述。并對(duì)阻垢劑今后的發(fā)展
趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：催化裂化；油漿；阻垢劑；技術(shù)進(jìn)展
中圖分類號(hào)：TE624．4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(wèn)題日益突出。FCC裝置油漿系統(tǒng)結(jié)
焦和積垢問(wèn)題已成為制約FCC裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的
主要問(wèn)題。為此，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)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(jìn)設(shè)備，在加工設(shè)備和管道時(shí)對(duì)其內(nèi)表面進(jìn)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(duì)結(jié)垢研究的深入，
開(kāi)發(fā)出了抑制結(jié)垢的阻垢劑。用阻垢劑來(lái)抑制石油
加工設(shè)備和管道結(jié)垢的方法簡(jiǎn)便、有效、經(jīng)濟(jì)，因此
在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用l¨J。
1 常見(jiàn)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(shí)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?yàn)橐M量減少停留時(shí)問(wèn)，就要保
證管線和換熱器有一定的流速，同時(shí)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(duì)密度。相
對(duì)密度高，大大增加油漿系統(tǒng)的結(jié)焦機(jī)會(huì)。保持油
漿的相對(duì)密度不能大于1．o，當(dāng)油漿的相對(duì)密度大
于1．0時(shí)，雖然塔底、換熱器和其它部分沒(méi)有結(jié)焦，
而全系統(tǒng)各處都有樹(shù)脂狀物質(zhì)，此時(shí)，主要通過(guò)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(lái)，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(shí)施，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了多種煉油
助劑。阻垢劑的開(kāi)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(yùn)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(yùn)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(guó)催化裂化運(yùn)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(jì)80年代初期就開(kāi)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(guó)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(shí)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(duì)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(guó)內(nèi)的阻垢劑都是針對(duì)石油加工過(guò)程某個(gè)易
結(jié)垢部位研制的，針對(duì)性強(qiáng)，阻垢效果也十分顯
著，因此阻垢劑一般按用途進(jìn)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(wú)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(wú)機(jī)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(jī)垢的生成。(3)阻聚合性。阻止烴分子的
聚合，減少有機(jī)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(duì)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(hù)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(dòng)，便于使用；對(duì)后序加工工藝和產(chǎn)品性質(zhì)不
會(huì)產(chǎn)生不良的影響。在使用溫度下不分解，以及無(wú)
毒等理化性質(zhì)I5．61。
2 結(jié)垢原因與防垢機(jī)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(guò)對(duì)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(jī)物和無(wú)機(jī)物。
導(dǎo)致無(wú)機(jī)物形成的原因有2個(gè)：即鹽類物質(zhì)的
析出和雜質(zhì)顆粒的沉積。
形成有機(jī)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(jī)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(huì)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(hù)設(shè)備金屬表面，阻止積垢生成。
3 阻垢劑的發(fā)展進(jìn)程
隨著科技的不斷進(jìn)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?jī)H為0．5 g。20世紀(jì)90年代中期，美
國(guó)Betz實(shí)驗(yàn)室開(kāi)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(diǎn)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(guó)外阻垢劑的研究應(yīng)用概況
美國(guó)是最早使用石油加工阻垢劑的國(guó)家，在
2O世紀(jì)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(jì)
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(diǎn)，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(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)l 7l。
國(guó)內(nèi)曾引進(jìn)過(guò)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(diǎn)44℃ ，凝點(diǎn)一30 qC，運(yùn)動(dòng)粘
度(500℃)5．5 mm2／s。
在20世紀(jì)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(shí)間內(nèi)使用過(guò)
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(shí)，裝置運(yùn)行半年以
上，油漿系統(tǒng)無(wú)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(shí)，盡管在油漿系統(tǒng)注入
200～500 g／g的Petrotech4030阻垢劑，但是裝置
運(yùn)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(shí)，Petrotech4030阻垢劑無(wú)
阻垢作用。
5 國(guó)內(nèi)的阻垢劑產(chǎn)品及工業(yè)應(yīng)用
近幾年，國(guó)內(nèi)阻垢劑發(fā)展很快，一般是多效復(fù)
合劑，為易于流動(dòng)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(jìn)展
垢速度的主要因素是流體的流速、粘度、細(xì)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(jìn)料的5％，便可阻止大量結(jié)垢，這時(shí)再加適
量阻垢劑便能做到事半功倍。在使用阻垢劑時(shí)，建
議在設(shè)備和管道開(kāi)工后的前3、4周內(nèi)，使用劑量
加倍，那么阻垢劑會(huì)在設(shè)備和管道表面形成良好
的保護(hù)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(guó)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(guó)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(jiàn)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(shí)，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(shí)
的時(shí)機(jī)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(kāi)工時(shí)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(gè)開(kāi)
工周期內(nèi)不會(huì)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(shí)打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)油漿
換熱器內(nèi)幾乎沒(méi)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(jì)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)均起作用。目前，國(guó)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(jì))，便可有效地抑制結(jié)焦、結(jié)垢。
參考文獻(xiàn)：
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[8]羅玉忠．用于石油煉制和石油化1二中阻垢劑的進(jìn)展[J]．石油
化工，1999，28(4)：270—274．
收稿日期：2009-04—23
作者簡(jiǎn)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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