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催化裂化油浆阻垢剂的研究进展

文档作者：王秋彦侯波文档来源：大庆石化公司培训中心		点击数：	更新时间： 2021年03月05日
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2009年第2期
炼油与化工
PENNING AND CHEMICAL INDUSTRY 5
催化裂化油浆阻垢剂的研究进展
王秋彦，侯波
(大庆石化公司培训中心。黑龙江大庆163711)
摘要：采用阻垢剂是目前抑制催化裂化装置油浆系统结垢的有效方法和手段。文中对国内外在
催化裂化工艺中所采用的阻垢剂的工艺现状和最新进展进行了综述。并对阻垢剂今后的发展
趋势进行了展望。
关键词：催化裂化；油浆；阻垢剂；技术进展
中图分类号：TE624．4 文献标识码：B 文章编号：1671-4962(2009)02-0005—03
随着原油质量的变重变差，石油加工设备和
管道的结垢问题日益突出。FCC装置油浆系统结
焦和积垢问题已成为制约FCC装置长周期运行的
主要问题。为此，国内外都进行了广泛的研究，提
出了一系列减少结垢的方法，如改变操作条件，改
进设备，在加工设备和管道时对其内表面进行化
学钝化处理等。但是这些方法都有局限性，未能从
根本上抑制结垢的产生。随着对结垢研究的深入，
开发出了抑制结垢的阻垢剂。用阻垢剂来抑制石油
加工设备和管道结垢的方法简便、有效、经济，因此
在国内外得到了广泛的应用l¨J。
1 常见的防垢措施
1．1催化裂化装置减少油浆系统结垢的传统手段
(1)增大油浆循环量，降低塔底液面，以减少
油浆在塔底的停留时间 。
(2)降低循环油浆返塔温度，加大油浆返塔下
人口量，用急冷油浆急冷，以降低分馏塔的塔底温
度。控制塔底温度的措施主要是循环油浆取热量
和向塔底打人急冷油。油浆循环取热量不能小于
某一数值，这是因为要尽量减少停留时问，就要保
证管线和换热器有一定的流速，同时还要保证一
定的取热比例以满足分馏塔操作需要和节能需
要。
(3)调节油浆排放量以降低}由浆相对密度。相
对密度高，大大增加油浆系统的结焦机会。保持油
浆的相对密度不能大于1．o，当油浆的相对密度大
于1．0时，虽然塔底、换热器和其它部分没有结焦，
而全系统各处都有树脂状物质，此时，主要通过油
浆外甩量、调整反应温度等调节。
(4)定期用柴油冲洗油浆系统。柴油可以部分
溶解结焦前体胶质、沥青质等物质，减少其在油浆
系统内壁的粘附。油浆冲洗要控制柴油的量，以防
打破分馏塔的热平衡，影响操作。
1．2使用炼油助剂降低油浆系统的结垢
近20 a来，随着原油的重质化、劣质化以及高
质量轻质油品需求量的增加，油品品质要求的提
高以及环保法规的实施，开发和应用了多种炼油
助剂。阻垢剂的开发始于199o年，且伴随着助剂
技术发展水平的提高而应运而生的，有效地解决
了原油重质化及劣质化带给生产装置的不利运行
条件，提高了原油处理能力。
使用助剂最多的是常减压蒸馏装置和催化裂
化装置，使用范围最广的是缓蚀剂和阻垢剂，几乎
所有装置都使用它。我国催化裂化运转周期短的
主要症结之一便是油浆系统积垢。Chanlink公司早
在20世纪80年代初期就开发了用于催化裂化塔
底油浆循环系统的阻垢剂，某1．2 Mt／a的催化裂化
装置，用这种油浆阻垢剂近3 a，操作稳定，减少了
油浆管道的结垢现象141。
1．3 阻垢剂种类和性能
国外阻垢剂分成2类。(1)用于温度为500
左右的设备和管道，如热裂化、延迟焦化、焦化等
装置，这类阻垢剂可抑制或减少高温时由烃类热
裂解等反应引起的生焦，因此常被称为阻焦剂或
防焦剂。(2)阻垢剂的使用温度相对较低，如：用于
催化裂化油浆系统、减压塔底渣油系统等。但是也
有一些阻垢剂可在250～550 cC的温度范围内使
用，既能阻止高温结焦，也可阻止低温结垢。
国内的阻垢剂都是针对石油加工过程某个易
结垢部位研制的，针对性强，阻垢效果也十分显
著，因此阻垢剂一般按用途进行分类，分成催化裂
化油浆阻垢剂、加氢裂化原料阻垢剂、减压渣油阻
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炼油与化工
6 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第20卷
垢剂等。但是无论怎样，所有的阻垢剂都具有1种
或几种性能。(1)清净分散性。能阻止油料中的腐
蚀产物、盐类和杂质颗粒聚集沉积，减少无机垢的
生成。(2)抗氧化性。与被氧化的烃自由基形成惰
性分子，使链反应中止，不能形成大分子聚合物，
减少有机垢的生成。(3)阻聚合性。阻止烃分子的
聚合，减少有机垢的生成。(4)钝化金属表面性。使
设备和管道的材质在高温下不能对脱氢生焦起催
化作用。(5)抗腐蚀性和表面改性功能。在设备和
管道表面形成保护膜，减少腐蚀产物的生成，保持
设备和管道的内表面的光洁。除此之外，阻垢剂还
应具有油溶性，与加工油料能均匀混合；粘度小，
易流动，便于使用；对后序加工工艺和产品性质不
会产生不良的影响。在使用温度下不分解，以及无
毒等理化性质I5．61。
2 结垢原因与防垢机理
2．1 结垢原因
石油加工的很多设备和管道都存在结垢现
象，如换热器、再生器、反应器、加热炉，但是引起
结垢的原因却有差别。经过对多种垢样组成的分
析【5'61及与加工油料组成比较，可以确定结垢物中
含有有机物和无机物。
导致无机物形成的原因有2个：即盐类物质的
析出和杂质颗粒的沉积。
形成有机垢的化学反应有3类。第1类是自
由基链反应，结果形成高分子聚合物；第2类是含
有多环的烃类，如重芳烃、胶质、沥青质在一定的
温度条件下发生侧链断裂、多环缩合反应，生成大
分子稠环物质；第3类是烃类的热分解反应。
2．2 防垢机理
用于催化裂化油浆系统的防垢剂首先必须具
有分散性能，能阻止悬浮在油浆中的催化剂粉末、
腐蚀产物、盐类等聚集，以限制颗粒增大而沉积。
其次，防垢剂还应具有抗氧化性能，能与被氧化的
烃自由基形成惰性分子，阻止氧引发聚合。防垢剂
还应具有钝化金属的功能，能与油浆中的金属离
子反应形成稳定的络合物。由此反应形成的络合
物，不会催化脱氢缩合反应和氧化链反应。
除此之外，阻垢剂还应具有抗腐蚀和表面改
性功能，以保护设备金属表面，阻止积垢生成。
3 阻垢剂的发展进程
随着科技的不断进步，阻垢剂朝着低剂量、高
性能、适用范围广、耐高温的聚合型方向发展。
1990年日本CDSMO公司售出了C一280原油防垢
剂，投加量仅为0．5 g。20世纪90年代中期，美
国Betz实验室开发了多种新型耐高温聚合型阻垢
剂，主要以聚链烯基唬泊酞亚胺为中间体，分别与
二羧基化合物、二异氰酸酷、芳香仲胺反应生成的
衍生物，该类防垢剂最大特点便是在多种液体烃
类介质中，均具有防垢性能，并且耐高温。
4 国外阻垢剂的研究应用概况
美国是最早使用石油加工阻垢剂的国家，在
2O世纪70年代已将阻垢剂用于常减压蒸馏、加氢
裂化、催化重整等装置的换热器等设备，20世纪
80年代又将阻垢剂用于催化裂化油浆系统。在阻
垢剂方面研究最多的是Nalco Chemical公司和
Batz Prochem公司， 其阻垢剂产品有：Nalco
5262，5264，6265等；Batz AF一12，AF一18，AF一114
等。这些产品都有适用性广的特点，能用于不同性
质的油料，有些为抗垢和抗焦的双功能阻垢剂，如
Nalco Chemical公司的9CR一945，它既能抑制换
热器结垢，又能减少加热炉内壁的结焦。但是这些
阻垢剂产品未进入国内市场l 7l。
国内曾引进过日本栗田水处理公司的
Petrotech4030阻垢剂，该阻垢剂能用于加氢裂化原
料换热器、催化油浆系统、延迟焦化装置等，其密
度为1．O0 gCmm ，闪点44℃ ，凝点一30 qC，运动粘
度(500℃)5．5 mm2／s。
在20世纪90年代初，金陵石油化工公司炼
油厂和兰州炼油化工总厂曾短时间内使用过
Petrotech4030阻垢剂。兰州炼油化工总厂将该阻
垢剂用于催化裂化油浆系统，加入量为200 txg／g。
当分馏塔底温度大于370 oC时，装置运行半年以
上，油浆系统无结垢现象且热平衡调控自如。当分
馏塔底温度大于370℃时，尽管在油浆系统注入
200～500 g／g的Petrotech4030阻垢剂，但是装置
运行了1O～20 d，油浆系统即出现结垢。表明当分
馏塔底温度大于370℃时，Petrotech4030阻垢剂无
阻垢作用。
5 国内的阻垢剂产品及工业应用
近几年，国内阻垢剂发展很快，一般是多效复
合剂，为易于流动的液体，可用泵直接注入加工油
料中，加入量为5-200 Ixg／gt 1。但首先要调整好操
作参数，再考虑助剂的作用。应弄清结垢的原因，
调整好操作条件，尽量减少结垢。操作条件优化
后，再加入少量助剂，才能起到应有作用。影响结
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2009年第2期 王秋彦，等．催化裂化油浆阻垢剂的研究进展
垢速度的主要因素是流体的流速、粘度、细粉含量
和塔底温度，一般控制流速在1．8—2．4 m／s，密度不
高于1．119 g／cm3，温度低于371℃ ，外甩油浆量不
低于进料的5％，便可阻止大量结垢，这时再加适
量阻垢剂便能做到事半功倍。在使用阻垢剂时，建
议在设备和管道开工后的前3、4周内，使用剂量
加倍，那么阻垢剂会在设备和管道表面形成良好
的保护层，减少金属表面的腐蚀。
催化裂化油浆阻垢剂用于抑制重油催化裂化
油浆系统的结垢，具有良好的分散性和抗沥青质
缩合能力，是目前国内生产品种最多、使用最普遍
的一种阻垢剂。催化裂化油浆阻垢剂有兰州炼油
化工总厂的AF一100、兰州西固吉野环境添加剂厂
的GX一03等。
目前国内大多数的大中型重油催化裂化装置
都已经使用阻垢剂。使用前后的效果见表1，2。
表l 阻垢剂使用前后油浆返塔温度的变化，℃
由表1，2看出，当催化裂化油浆系统发生结
垢时，加入阻垢剂，油浆系统部分操作条件的变化
情况。当油浆中注入阻垢剂后，换热效果随之明显
好转，油浆返塔温度降低，蒸汽发生量增加。不仅
如此，使用阻垢剂后，还使油浆系统压力降下降，
油浆外甩量减少，轻质油收率增加。不同阻垢剂在
不同炼油厂的催化裂化装置上使用，尽管其原料
油性质、工艺、操作条件均不同，且阻垢剂使用时
的时机也不一样，但是使用后都取得了良好的效
果。
如果在装置一开工时就注入阻垢剂，并保持
连续使用，那么可使催化裂化油浆系统在整个开
工周期内不会出现任何结垢现象，也不再需要清
洗换热器，装置操作稳定。检修时打开后发现油浆
换热器内几乎没有结垢。
6 结论
为了减少催化裂化油浆系统设备的积垢，最
经济有效的办法便是在原料油品中添加微量高效
的阻垢剂，这不仅能抑制油垢的生成，且不需停车
加入，并且对整个系统均起作用。目前，国内外炼
油厂催化裂化装置油浆系统较多采用的控制结垢
措施主要有2种，1种是采用控制分馏塔底温度，
但其温度不能控制太低，否则影响轻油拔出率；另
1种就是在加工原料中加入微量的防垢剂，这类防
垢剂使用方便，只需连续加入100—200 g(以油
浆量计)，便可有效地抑制结焦、结垢。
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收稿日期：2009-04—23
作者简介：王秋彦，女，助理讲师，1998年毕业于黑龙江省教育学
院，现从事教学管理工作

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