（化学工程专业论文）催化装置烟气粉尘含量高的问题分析与解决.pdf

摘要 本文主要研究锦州石化公司一催化装置在2 0 0 7 2 0 0 8 年期间，再生 烟气粉尘含量高，烟机无法长周期运行的问题，尤其是进入2 0 0 8 年2 月 份，装置运行出现了大幅度波动，催化剂总剂耗最高达到1 12 k g t 原料 以上，跑损剂耗达到0 7 3 k g t 原料，再生烟气粉尘含量最高达到 6 5 0 m g n m 。烟气，烟机被迫频繁检修。 本文在查阅大量的国内外资料和广泛调研的基础上，针对国内催化装 置三旋运行的现状进行了阐述，明确了三旋的发展方向及目前存在的问 题。结合锦州石化公司一催化装置的实际，对剂耗、粉尘长时间居高不下 的现象进行了分析，对三旋和炯机的运行提出自己的观点。利用2 0 0 9 年 装置停产大修时机，采取了相应的技术措施，进行了三、四旋系统改造。 2 0 0 9 年3 月18 日，锦州石化公司一催化装置开始大修，进行三、四旋 系统改造，4 月12 日开主风机，4 月17 日装置开车正常。由于分析论证及 采取措施得当，且工程质量较高，截止目前，装置剂耗0 4 k g t 原料油， 烟机入口粉尘浓度 1 0pm 的不大于2 ；1 9 9 0 年后规定：再生烟气出口浓度牛2 0 0 m g n m 3 ，粒度 1 0 l am 的基本除去；国内现在水平：再生烟气出口浓度牛l o o m g n m 3 ，粒度 81 1m 的1 0 0 除去。 针对上述问题，更为了进一步缩小与国际先进水平的差距，营口庆营石化 设备总厂与中国石化工程建设公司、洛阳石化工程公司联合开始了第三代立式 单管的开发工作。首先，在导向器叶片的设计形式上研究试验，然后在排尘机 构，整体几何尺寸配置几个方面开展了富有成效的工作。新一代单管命名为p s t ( 见图2 - 3 ) ，并于1 9 9 9 年首次应用到大连石化公司。 图2 - 3 新型p s t 单管 立管式三旋单管的特点 1 、p s t 单管主要设计参数 - 4 - 第二章文献综述 旋风管内径2 5 0 r a m ； 升气管长度由三旋安装尺寸定； 排尘口上部2 0 0 长锥段喷有长城l 号硬质合金粉沫层。 2 、p s t 单管特性曲线 1 ) p s t - 2 5 0 冷态滑石粉试验：q = 2 3 0 0 m 3 h ，a p = 1 5 5 k p a ，r l m a x = 9 7 ； 2 ) p s t - 2 5 0 和p d c - 2 5 0 比较 冷态滑石粉试验： p s t - 2 5 0 风量较p d c - 2 5 0 增加1 0 0 m 3 h ； p s t - 2 5 0 效率较p d c - 2 5 0 增加0 6 ； p s t - 2 5 0 压降较p d c - 2 5 0 减少0 5 k p a 以上。 3 ) p s t 单管的热态操作弹性 选用p s t 一2 5 0 单管其考核指标为： q 设= 2 2 0 0 m 3 h ( 截面气速1 2 5 m s ) a p 设= 1 2 k p a ( 阻力系数7 9 7 ) 粒级 8 的1 0 0 除去。 济南二催化的流量操作弹性为8 2 1 1 8 ( 1 8 0 0 2 6 0 0 m 3 h ，2 1 3 0 3 m s ) ，也有用户的流量操作弹性达7 5 1 2 0 ( 1 6 5 0 2 6 4 0 m 3 h ，1 9 2 3 0 8 m s ) 。 3 、导向器叶型的改进： 八十年代我国开发的第一代三旋单管，导向器叶型多采用正交型叶片 叶片母线与叶片根圆法线方向一致，都通过升气管的中心轴。到九十年代中后 期，我国开始仿制s h e l l 公司的叶型，出现正交割向的叶片，即进口处为 正交型，沿着轴向，逐渐过渡到割向。所谓割向，即叶片母线与叶根圆法线不 重合，而成一定角度。p s t 采用了变割叶片，叶片进出口都为割向，而叶片母线 与叶根圆法线之间的夹角沿着轴向点变化着。割向叶片使旋转粉尘产生一个向 外的分力，有利于气、固分离。叶片的内缘和外缘是两条不同的空间用线( 这 就是所谓“轨迹线”) ，将这空间曲线展开平面内，它由抛物线，双回线，指 数和一次方程所组成，这是导向叶片铸造时控制的重要参数。 导向器叶片的进口面积与出口点面积之比一般称做“增速比”，和叶片出 口角的大小，是影响效率和压降的两个重要参数，减少，增速比加大，使 效率提高，但压降增大，因此要进行优化，p s t 旋风管导向叶片与过去传统的导 向叶片相比，风量相同时，压降略低一此，而分离效率提高了0 8 。 4 、排气结构分流锥 第二章文献综述 排气结构采用的是中石化北京设计院和石油大学在8 0 年代中期联合开发的 专利产品分流锥，它是由缩口的锥体侧壁上开有若干条切向齿缝，齿缝的 切向与导向口气流旋向相反，部分气流因中心排气管的负压而转入排气管，旋 转的粉尘因惯性作用不易被中心气流所带走，因此可有效地改善排气口粉尘的 短路现象，这对提高旋风分离器效果十分重要。它与一般地采用排气管口缩径 的办法来提高效果，不但压降低，而且效果好。 5 、新的排尘结构排尘稳定扇 旧式的旋风分离单管下部排尘带有泄料盘，泄料盘上带有排尘孔和中心返 气口，也就是说，排尘与返回气分道而行，所以排尘返混现象并不突出，由于 泄料孔易被堵塞或磨损，逐渐由无泄料盘结构所取代。目前我国采用锥形筒 体、无泄料盘的结构，锥形简体对强化分离器下部气流旋转是有利的，但由于 锥体下部排尘口径较小，排尘与返回的旋转气流是同一通道，排出的细粉很容 易又被中心气流所卷走吸入旋风管内这就是排尘返混现象，极大地影响了 旋风管对细粉的回收率。 p s t 型旋风管是在排尘锥口下端增加了一个排尘稳定扇，它是一个小倒锥， 锥体壁上有若干条齿缝。从排尘口排出的旋转粉尘，由齿缝排至稳定扇的外 面，削弱了转动惯性，而降落三旋集气室中，同时由于扇形面的阻隔，从排尘 口返回的气流不易夹带排出的粉尘，从而减少了单管的排尘返混现象，提高了 分离效率，特别是对1 0 1 tm 左右的细粉有较好的回收率。 6 、p s t 旋风管各部位尺寸优化 所谓旋风分离器的尺寸的优化，就是选择合理的几何匹配尺寸，使旋风分 离器有较大的风量，较低的压降和较高的分离效率，效率压降风量是 旋风分离器尺寸优化过程中三个重要指标。 p s t 旋风分离单管我们首先选择了性能良好的导向器( 叶型、面积增速比和 叶片出1 ：3 角p ) 和排尘稳定扇结构，利用了现有的专利技术排气分流锥，然后 对其它尺寸进行优化组合。其中沉降高度排气分流锥下口至排尘口的距离 点尺寸是优化过程中很重要的参数，沉降高度过小，分离效率下降，但分离高 度大到一定值时已不起多大作用，反而使单管尺寸变得很大，此外排气口大 小，简体锥段长度，泄气量大小都会对效率和压降带来一定影响，p s t 旋风管实 验过程作了大量工作，这里不再一一叙述。 我国的f c c 术发展很快，装置不断大型化，原料的掺渣比不断增大、烧焦 温度也在提高，装置的操作变得不十分稳定。安装三旋单管的两个拱形隔板直 径很大，处于较恶劣的工况下工作。尤其是下隔板承受负压，很容易变形，甚 至发生翻转，使三旋完全失效。同时因装置操作的不稳定性能，三旋经常承受 第二章文献综述 着高浓度催化剂气流的冲击。这使得常用的立管式三旋很难适应这一工况。九 十年代我国开发出了卧管式多管旋风分离器。旋风单管水平安装，取消了两个 大隔板，大大改善了三旋内件的受力状况。而且卧管式三旋有予分离效应，能 够承受冈再生器内分离器效率下降而使大量催化剂涌入三旋造成旋风单管磨损 后效率下降的缺陷。上世纪末期，高负荷卧管三旋在1 8 0 万吨年a r g g 装置上 投用成功，安全运行两年，效果达到了设计指标业，。 综上所述，经过二十多年来广大科研、科技人员不懈努力，我国f c c 装置 能量回收三级旋风分离器，就分离效率而言，已达到了世界的先进水平n n 。 2 2 我国多管三旋存在的主要问题 l 、单管的磨损问题 磨损问题实际上就是使用寿命问题，单管的磨损是我国三旋技术发展中的 一个症结。当f c c 装置催化剂单耗低于0 5 ( k g 催化剂吨原料) 时，各种形式 的单管磨损现象都不太严重，当单耗超过0 8 时，磨损现象都明显了n 剖。就全 国粗略的统计，国产三旋单管的平均寿命约5 年左右，五年后大都要局部地或 全部更换单管。磨损严重的，运转一年就需更换。而且单管处理风量越大，效 率越高，磨损也越快乜7 ”1 。 国外三旋的寿命一般都在十年以上，其原因是结构上的差异。 有代表性的美国s h e l l 公司单管( 立管三旋) 和p o l o t r ( 卧管三旋) ，内 部都有2 5 r a m 的耐磨衬里，能够长期地抵抗催化剂的冲击和磨损。 我国旋风单管内部无衬里h ，只是在单管筒体下部局部喷涂一层c o - m o 耐磨 合金层。目前多用的是“长城1 # ”合金粉末，但喷涂合金粉沫有两个问题： 其一是这种合金粉尘十分昂贵，只能局部喷涂，高温下断口处易冲刷起皮 而脱落，其二是涂层仅0 2 0 2 5 m m ，太薄，经受不起长期运转的要求。 因此，开发出一种价格低廉，且能承受高温磨损的非金属喷涂材料，是我 国三旋单管目前极需解决的课题。由于非金属耐磨层的表面不及钢表面光滑， 对单管的效率可能略有影响，但只要单管的寿命延长了，从能量回收的总体效 益来看是合算的。 2 、单管的处理风量较小 国产三旋单管处理风量较低，以立管三旋为例，每根管的处理风量要比 s h e l l 单管低2 0 2 5 。也就是说，同样的装置，国产三旋单管数量要比国外多 2 0 - 2 5 ，单管数量的增多，三旋壳体也必然增大，设备投资也必须增大n 引。 在这方面卧管三旋的问题比立管三旋更为突出。我国卧管三旋单管，直径 相同时，每根管处理风量才相当于立管的2 3 ，这将限制了我国卧管三旋技术的 第二章文献综述 发展。 分析我国三旋单管处理风量较低的原因主要有两方面：( 1 ) 高风量，单管 的磨损会加剧；( 2 ) 我国目前各种类型的单管，风量过大时，效率不但不增 加，而且会下降，阻力降也十分大。因此改善三旋单管结构，提高单管的处理 风量是我国三旋研究工作中的另一课题。 3 、催化剂的排放问题 三旋回收下来的催化剂细粉如何处理，这也是我国多年未很好解决的问 题。 目前最简单的办法，也是我国大多数石化厂采用的措施：将三旋回收的细 粉，通过三旋泄气量限流喷嘴排放到大气中。但是这严重污染大气，十分有 害。 另一种措施就是：在三旋底部加四旋。由于限流喷嘴抽力较大，四旋效率 一般较低，但毕竟可以回收相当一部分细粉。回收的细粉可装袋地下掩埋，但 细粉袋必须牢靠，否则破裂后会在雨中冲刷下渗透到周围土壤中，污染农田或 水源，危害也很大。 是否还有其它更好的办法，笔者目前还未查到国内有关这方面报道，也许 国外已有这方面的成功经验，我希望能够集思广益，解决好这一难题。 2 3 本文研究的目的和内容 综合上述，我国三旋技术的发展已有二十多年历史，分离单管的除尘性能 还是很优越的。从目前国内数十套“f c c ”装置运行看，在装置正常运行的工况 下，三旋可以将烟气中1 0pm 以上的细粉基本除尽。烟气含尘浓度低于 2 0 0 m g n m 3 ，来确保烟机长周期的运行。 本文的主要研究内容包括以下几个方面： l 、 在查阅大量的国内外资料和广泛调研基础上，分析锦州石化公司一 套“f c c ”装置催化剂跑损严重，再生烟气粉尘含量高的原因； 2 、 结合原因分析，制定并落实整改措施，对三旋系统进行技术改造， 采用新型高效分离单管； 3 、装置进行技术改造后，取得的实际效果。 - 8 - 第三章烟气粉尘含量高的原因 第三章烟气粉尘含量高的原因 锦州石化公司一催化车间始建于1 9 7 0 年，投产于1 9 7 1 年，原设计为2 0 0 万吨 年蒸馏一催化装置( 一顶二装置) ，两器部分公称能力为6 0 万吨年的催化裂化装 置，设计单位：石油六厂设计连。1 9 8 5 年改为8 0 万吨年后置烧焦罐提升管催化 装置，设计单位：洛阳设计院。1 9 9 9 年6 月，改造为3 0 万吨年的催化裂解装 置，设计单位：北京设计院，目的是多产丙烯等产品。2 0 0 2 年4 月，恢复为4 0 , - - 5 0 万吨年催化裂化装置。2 0 0 4 年6 月，提升管进行改造，反一再系统扩能至6 0 万 吨年，分馏系统扩能至8 0 万吨年。2 0 0 6 年6 月，仪表控制系统改为d c s 控制。 2 0 0 9 年3 月，装置进行三、四系统改造和分馏塔顶系统改造。装置加工原料为减 压蜡油。 3 1 装置工艺流程说明 装置的工艺流程主要由反应一再生系统、分馏系统、吸收解吸系统、 汽油稳定系统、罐区系统等五大部分组成，其中反应一再生系统是催化装 置生产运行的核心，反应和再生也是催化过程中的重要步骤，包括三个 部分： a 进料预热及加热部分：进料泵( p 一8 0 2 a b ) 将原料蜡油自中间罐区 蜡油罐抽出，经蜡油一项循换热器( e - 8 0 4 a b ) 、蜡油一轻柴换热器( e 一 8 0 1 d e ) 、蜡油一油浆换热器( e - 8 17 a b 、e - 8 l8 a b ) 换热，升温至2 2 0 左右后，进入提升管进料环管，然后分四路进入提升管进料喷嘴c s - i i 。 来自分馏塔的回炼油，经回炼油泵( p - 8 0 3 a b ) 抽出后，进入提升管进料 环管。来自分馏塔的回炼油浆，经分馏塔底油浆泵( p - 114 a b c ) 抽出 后，一路进入提升管进料环管，另一路进入提升管中部。 b 反应系统：经进料喷嘴进入提升管内的混合原料油与来自再生器 的约7 0 0 高温再生催化剂接触，立即汽化并反应，反应油气携带催化剂 经过两组粗旋快分器对油气和催化剂进行分离，反应油气再进入两组单 级b y 高效型旋风分离器，进一步分离催化剂，分离出来的油气去分馏 塔，积有焦炭的少量催化剂经b y 高效型旋风分离器料腿流入沉降器床 层，经过两组粗旋快分器分离出的待生催化剂向下经料腿流入沉降器床 层，待生催化剂向下进入汽提段，汽提段上、中、下通入四路过热蒸汽 进行汽提，将待生催化剂中夹带的反应油气汽提出来进入b y 高效型旋风 第三章烟气粉尘含量高的原因 分离器。汽提后的待生催化剂经待生斜管进入空气提升管。正常操作 时，反应压力由气体压缩机入口管线上的压力调节器或气体压缩机入口 放火炬碟阀控制在0 1 0 15 m p a ，反应温度由再生滑阀开度控制，正常 操作时，提升管出口温度控制为4 7 5 5 1 0 。 c 再生系统：来自汽提段的待生催化剂，进入空气提升管，增压风 从空气提升管底部进入，主风经辅助燃烧室至再生器。在再生器密相床 中，烧掉催化剂中积存的焦炭。产生的再生烟气所携带的大量催化剂在 再生器稀相中沉积下来，未沉降的催化剂与烟气一起进入五组两级p v 型 旋风分离器，分离出来的烟气( 0 15 m p a ，7 0 0 ) 进入外集气室通过高 温烟气管线，经三旋至烟气轮机做功后，温度变为5 2 0 烟气至余热锅炉 发生蒸汽，烟气温度降至2 0 0 2 4 0 去烟囱放空。再生后的再生催化剂 经再生斜管进入提升管参与反应。再生器压力由三旋出口双动滑阀控 制，正常操作时压力控n o 1 0 1 6m p a ，再生温度6 5 0 7 0 0 3 2 三、四旋系统运行现状介绍 催化车间的三级旋风分离器和四旋建于19 81 年3 月，三旋为立式结 构，外形尺寸：中5 4 0 0 * 2 0 * 11 4 0 8 ，设计压力：0 2 m p a ，设计温度：6 5 0 ，主体材质：a 3 r ，内置有4 0 根型式为带卸料盘的单管，其中内圈8 根，中圈l6 根，外圈16 根，材质c r 5 m o ，四旋有两个。烟气由再生器外集 气室通过高温烟气管线，进入三旋，通过4 0 根单管的导叶分离作用，其 中大部分催化剂和少部分烟气下行通过卸料盘进入三旋底部锥段，再进 入南( 或北) 四旋，进一步分离并回收催化剂细粉；大部分6 5 0 高温烟 气和少量催化剂上行通过升气管进入三旋顶部，再进入烟气轮机做功， 烟机出口的5 2 0 高温烟气再进余热锅炉发生蒸汽，三、四旋流程示意图 见图3 一l 。 第三章烟气粉尘含量高的原因 图3 1 三、四旋流程示意图 进入2 0 0 8 年2 月份，一催化装置运行出现波动，催化剂总剂耗最高 达到1 12 k g t 原料以上，跑损剂耗达到0 7 3 k g t 原料，具体剂耗数据对 比见表3 - 1 ( 显黄色的为剂耗严重超标值) 。 表3 12 0 0 8 年1 月8 月剂耗数据对比表 时间 总剂耗岩签k g 粤t 翥裂卒臀孽t 掣留t 王d 璺 坝亓u 札ltjjf 可 2 0 0 8 1 4 - 1 1 10 4 2 2 0 0 8 1 1 1 - 1 1 80 4 4 2 0 0 8 1 1 8 - 1 2 5 o 7 5 2 0 0 8 1 2 5 - 2 10 7 6 2 0 0 8 2 1 - 2 80 7 9 2 0 0 8 2 8 - 2 1 50 7 8 2 0 0 8 2 1 5 - 2 2 2o 6 9 2 0 0 8 2 2 2 - 2 2 9 1 1 2 2 0 0 8 2 2 9 - 3 70 5 3 2 0 0 8 3 7 - 3 1 40 9 1 2 0 0 8 3 1 4 - 3 2 10 7 6 2 0 0 8 3 2 1 - 3 2 80 8 4 2 0 0 8 3 2 8 - 4 4 0 7 7 2 0 0 8 4 4 - 4 1 10 8 9 2 0 0 8 4 1 1 - 4 1 80 4 6 2 0 0 8 4 1 8 4 2 5 0 6 9 2 0 0 8 4 2 5 5 2 0 6 1 2 0 0 8 5 2 - 5 90 7 4 2 0 0 8 5 9 - 5 1 6 0 5 6 2 0 0 8 5 1 6 5 2 3 o 9 3 2 0 0 8 5 2 3 - 5 3 00 9 3 0 4 2 0 4 4 0 2 6 o 4 6 o 3 2 0 3 2 0 2 9 o 7 3 0 3 9 0 6 7 o 7 0 5 2 0 6 7 o 8 4 0 3 7 0 4 2 0 3 6 o 5 0 2 2 o 5 9 0 7 4 0 0 0 4 9 o 3 0 4 7 0 4 6 0 4 0 3 9 0 1 4 0 2 4 o 0 6 0 3 2 o 1 0 0 5 0 0 9 0 2 7 0 2 5 o 2 4 o 3 4 o 3 4 0 1 9 5 0 3 5 2 2 9 5 5 9 5 5 1 0 3 3 1 0 2 7 9 0 4 1 4 6 7 0 1 1 2 0 6 1 0 0 5 1 1 0 4 9 7 8 1 1 5 6 6 0 3 9 0 7 7 9 l 9 5 5 7 3 6 1 2 2 3 1 2 0 5 o 0 6 2 8 3 7 6 6 1 6 5 2 5 1 5 1 8 7 3 1 4 0 8 8 4 1 4 1 2 5 0 6 2 1 1 3 3 5 3 1 5 3 1 3 4 4 7 4 3 9 2 5 2 1 7 1 2 1 6 9 1 1 8 0 7 1 8 1 4 1 8 7 5 1 8 8 0 1 8 7 4 1 8 5 7 1 8 7 9 1 8 9 2 1 8 7 9 1 8 8 3 1 8 1 5 1 8 6 0 1 8 7 9 1 8 8 5 1 8 6 3 1 8 3 8 1 8 6 8 1 8 8 3 1 8 5 1 第三章烟气粉尘含量高的原因 2 0 0 8 5 3 0 6 6 0 7 2 2 0 0 8 6 6 - 6 1 3 0 6 6 2 0 0 8 6 1 3 6 2 0 0 4 3 2 0 0 8 6 2 0 6 2 7 0 3 5 2 0 0 8 6 2 7 7 4 0 7 2 2 0 0 8 7 4 - 7 1 1 0 7 2 0 0 8 7 1 1 7 1 8 0 6 1 2 0 0 8 7 1 8 7 2 5 0 6 7 2 0 0 8 7 2 5 - 8 1 0 7 2 2 0 0 8 8 1 8 8 0 7 8 2 0 0 8 8 8 - 8 1 5 1 0 9 2 0 0 8 8 1 5 8 2 2 0 7 8 0 2 9 0 3 2 0 2 8 0 2 5 o 4 4 0 5 0 4 7 0 3 0 4 3 0 6 3 0 8 5 0 6 9 o 4 3 0 3 4 0 1 5 0 1 0 2 8 o 2 0 1 4 0 3 7 0 2 9 o 1 5 o 2 4 0 0 9 9 4 8 5 5 5 5 3 4 5 6 9 5 5 9 0 4 8 0 4 8 8 8 9 5 2 1 0 1 1 1 4 2 8 l o 2 4 5 6 5 4 3 9 1 8 7 1 2 5 3 7 7 2 5 1 1 8 6 4 9 5 3 8 9 2 3 1 4 1 2 6 1 8 5 7 1 8 5 5 1 8 5 5 1 8 5 9 1 8 8 2 1 8 5 0 1 8 7 9 1 8 8 8 1 8 8 1 1 8 5 0 1 8 6 8 1 8 7 2 1 1 旦! ：! ：! ! 二! ：；! ! ：! i! ：! ! 旦：；i ：!；：! ! ! ! ! ! 注：催化剂型号：l r c 一9 9 经过车间采取一系列措施，2 0 0 8 年3 月份以后跑损剂耗基本稳定在 0 5 t o 7k g t 原料，剂耗具体走势见图3 - 2 。 图3 - 22 0 0 8 年1 月3 月剂耗走势图 催化剂跑损焉霍，不仅仅在成本、能耗等方面有较大的影响，而且 对设备、管线的磨损也是破坏性的，2 0 0 8 年4 f i j ，三旋出口的高温烟气管 线陆续出现了4 5 0 。c 过热点和烟机入口管线法兰漏等现象，初步怀疑是跑 损的催化剂多，催化剂浓度大，造成衬里磨损严重脱落和管线法兰也被 第三章烟气粉尘含量高的原因 磨漏，当时只能做应急贴板处理2 0 0 9 年3 月装置大修开孔验证了这一判 断。三旋出口高温管线过热点见图3 3 。 图3 3 a2 0 0 8 年三旋m 口高温管线圈3 3 b2 0 0 9 年j 旋出口高温管线 3 3 烟机运行现状介绍 一催化烟气轮机于1 9 8 3 年正式投产由兰州炼油机械厂制造，其型 号：y l 3 0 0 0 i ib ，八口压力：01 2 m p a ，出口压力：00 9 6 m p a ，烟气流 量：8 3 7 n m3 m i n ，功率：2 5 0 0 k w ，转子型式是单级悬臂式，总共6 7 个动 叶片材质为8 6 4 合金。高温炯气由三旋顶部出来进入烟机其本身的热 能和压力能转换为机械能，驱动转子带动主风机做功，从而降低驱动电 机的电流，烟机流程见图3 - 4 。 图3 4 烟机流程 髓着催化剂跑损加剧、剂耗的不断上升，烟气中的粉尘含量也太幅 度上升，烟气粉尘含量晟高选到6 5 0 m g n m3 烟气，具体的粉尘含量数据对 习 豇 巨 第三章烟气粉尘含量高的原因 比见表3 - 2 。 表3 - 22 0 0 7 年1 月2 0 0 8 年4 月烟气粉尘含量数据对比表 只期粉尘含量( m g n m 、) 2 0 0 7 0 1 0 5 2 0 0 7 0 1 0 8 2 0 0 7 0 1 0 9 2 0 0 7 0 1 1 2 2 0 0 7 0 1 1 9 2 0 0 7 0 1 2 5 2 0 0 7 0 1 3 0 2 0 0 7 0 2 0 9 2 0 0 7 0 3 0 7 2 0 0 7 0 4 2 9 2 0 0 7 0 5 2 2 2 0 0 7 0 5 2 9 2 0 0 7 0 6 1 2 2 0 0 7 0 6 1 3 2 0 0 7 7 1 2 2 0 0 7 7 2 0 2 0 0 7 7 2 5 2 0 0 7 7 2 6 2 0 0 7 7 2 7 2 0 0 7 7 2 9 2 0 0 7 7 3 1 2 0 0 7 8 2 2 0 0 7 8 6 2 0 0 7 9 1 4 2 0 0 7 9 2 0 2 0 0 7 9 2 7 2 0 0 7 1 1 2 7 2 0 0 7 1 2 2 5 2 0 0 8 1 1 2 2 0 0 8 1 1 3 2 0 0 8 1 1 8 2 0 0 8 1 3 1 2 0 0 8 2 5 2 0 0 8 2 1 5 2 0 0 8 3 1 7 2 0 0 8 4 8 5 3 4 5 6 0 5 3 0 3 5 0 3 9 0 6 5 0 5 6 0 1 9 5 2 8 7 2 0 3 2 1 l 2 4 6 4 2 2 3 9 4 4 0 7 5 1 2 5 2 0 5 1 0 4 3 6 4 7 2 4 0 8 4 3 4 4 2 7 4 1 8 3 2 7 2 2 2 1 9 9 2 8 8 3 4 1 3 6 2 3 4 1 3 7 6 2 1 8 2 2 4 2 5 3 2 6 7 第三章烟气粉尘含量高的原因 由此带来的恶果是：烟机由于动叶片磨损严重，或叶片结垢造成转子 不平衡，烟机叶片磨损和结垢情况见图3 一j ， 图3 一j a 烟机叶片磨损情况图3 5 b 烟机叶片结垢情况 表3 32 0 0 7 年2 0 0 8 年一催化烟机运行数据统计表 从而使得烟机轴振动超标，无法长周期运转被迫停机检修，2 0 0 7 第三章烟气粉尘含量高的原因 年2 0 0 8 年期间，由于各种原因烟机总共停机6 次，平均每4 个月停1 次， 烟机运行的数据统计见表3 3 。 3 4 原因分析 锦州石化公司的领导层非常重视这个事，专门成立了催化长周期运 行小组，由公司总经理任组长，副总经理任副组长，相关职能处室和催 化车间参加，几次例会讨论分析一催化烟气粉尘含量高的原因，初步达 成共识，得出了以下结论： 烟气粉尘含量高是烟机无法长周期运转的直接原因哺1 ，而旋风工作 不正常，催化剂跑损严重是烟气粉尘含量高的根本原因。 表3 - 42 0 0 8 年1 月3 月四旋细粉筛分数据一览表 第三章烟气糟尘含量高的原因 a 再生器一、二级旋风效率下降大颗粒催化剂回收不下来。2 0 0 8 年1 月3 月，一催四旋细粉中大颗粒( 4 0um ) 比例平均在3 2 以上，最 高达到丁j 88 ，表明再生器一、二旋风系统效率下降，催化剂回收偏低，这 是剂耗偏高的根本原因，四旋细粉筛分数据见表3 - 4 。 2 0 0 9 年3 月18 日，装置大修两器开孔，通过检查发现再生器一、二级 旋风的垂直度有所偏差，最大的偏差为1 2 m m ，般小的偏差为5 m m ，这也进 一步证实了旋风效率下降，催化剂大颗粒回收不下来的现象。 b 三旋效率下降，导致催化剂回收困难，使得进入烟机的催化剂量 增多。三旋内的上下鞴板原设计厚度为1 8 m m 而目前普遍标准厚度为 3 0 m m 以上，材质为o c r l8 n i 0 ，井且早在2 0 0 0 年装置检修时就已经发现隔 板严重变形，4 0 根单管的卸料盘也堵塞了将近2 3 ，只是由于当时检修工 期不够，备件也没订货就没有进行彻底更换，只是简单地做了一下处 理。 c 三、四旋连接的工艺流程不完善。一催原设计有南、北四旋共两 组， 组运行另一组备用，但两组四旋可造成三旋偏流，使其回收效 率下降或发生堵塞。而四旋的气退线存在流动不畅的设计问题，生产期 间时常发生堵塞，直接影响三旋效率，使烟机入口粉尘含量增加，致使 其振动。 d 再生器密相段衬里部分损坏，导致流化不稳，催化剂跑损上升。 2 0 0 8 年发现再生器密相段出现过热点，温度最高达到4 5 0 面积大约 j m 2 ，表明设备内部的隔熟、耐磨衬里有损坏在外壁贴板处理后，过热 点有所扩展至2 0 m2 ，一直维持到0 9 年大修，开孔后检查，果然衬里损坏 严重，更换了近百平米的衬里，再生器衬里损坏及修复见图3 - 6 。 图36 a 再生器村里损坏 e 操作条件的影响。2 0 0 8 年1 月 55 - - 62 k p a ，再生温度基本控制在7 0 0 ， 图3 - 6 b 再生器衬里修复 再生器的旋风总压降一般维持在 其中2 月2 5 日2 9 日，再生器的 第三章烟气粉尘含最高的原因 旋风总压降降至5 0 - 一5 5 k p a 之间，分析是期间再生温度偏高或有时加料速度 过快导致二次燃烧引发再生器顶温度短暂超温，这些操作条件的变化对再生器 旋风效率下降都有一定影响。主风流量控制5 2 0 0 0 n m 3 h 左右，控制比较平稳， 但日夜温差变化大时，对主风流量也有一定影响。 第四章催化装置三、四旋系统改造 第四章催化装置三、四旋系统改造 4 1 具体的改造内容 为了确保装置能够相对平稳运行，我们根据实际情况，首先制定了 确保装置和烟机长周期的优化方案，并采取了一些相应的措施： a 控制主风量5 2 0 0 0 5 3 0 0 0 n m 3 h ，再生器一级旋风线速控制在 2 0 m s ，维持再生器旋风效率最佳，降低剂耗。 b 控制再生温度在6 9 5 7 0 5 指标内，补充新鲜剂的加料速度尽量均匀， 坚决杜绝二次燃烧的发生，确保再生器旋风效率最佳。 c 强化对两器过热点检查，尤其是针对再生器密相段进行重点检 查，密切监护过热点的变化。 d 为便于监测三、四旋运行工况，2 0 0 8 年1 月1 4 日，四旋气返线增设 测温热偶，三旋增设单管压降仪表，并根据四旋气返线经常发生堵塞而 严重影响烟机长周期运行的现状，2 0 0 8 年1 月31 日，更换四旋气返线限流 孔板，将孔板内径由2 0 m m 扩至3 5 m m ，暂时解决了四旋气返线易堵塞的难 题，并根据运行实际情况看，四旋气返温度控制2 8 0 以上比较理想，低 于此温度，夜间利用四旋废剂罐直排烟囱。确保三、四旋运行工况正 常。 e 每4 天进行一次剂耗核算，根据剂耗情况安排卸剂时间及卸剂量， 确保催化剂剂耗处于可控状态。 f 继续做好催化剂及四旋细粉的跟踪分析 以上的措施实施后，暂时缓解了一些生产问题，保证了操作条件没 有继续恶化，催化剂总剂耗控制在0 8 0 9 k g t 左右，自然跑损剂耗在 0 6 0 8 k g t ，但是却没有从根本上解决问题，对此，2 0 0 8 年5 月，公 司就组织例会，专题研究一催化烟气粉尘含量高的问题，确定了技术改 造方案，并在2 0 0 9 年3 月装置停产大修时实施，具体方案如下： a 三旋分离单元进行改造，三旋系统除了壳体以外，其他部件全部 更新，采取北京院的专利技术，将原来带卸料盘的4 0 根单管改造为3 6 根 p s t 单管，并留有4 根单管备用，原上下隔板，吊筒，膨胀节，中心管， 催化剂出口全部更新。其中一催化装置三旋、四旋委托设计条件见表4 1 。 第四章催化装置三、四旋系统改造 表4 - 11 催化装置三旋、四旋委托设计条件 注：三旋泄气量为入口总烟气量4 b 四旋系统改造，原来两个南、北四旋取消，用一个大四旋取而代 之，并对三、四旋的连接工艺进行了完善。 c 增设免维护的临界流速喷嘴，喷嘴直径由之前的3 5 m m 扩到5 8 m m ， 确保四旋气返线通畅，保证三旋运行的最佳工况。 d 再生器一、二级旋风虽然存在垂直度偏差大的问题，但是由于改 造涉及的问题范围太广，也是考虑到投资的必要性，公司决定此次暂不 进行一、二级旋风的改造。 e 2 0 0 9 年3 月，装置大修要修复再生器衬里，消除过热点，稳定再 生器内部的流化状态。 4 2 三旋分离单元的制造与验收 由于三、四旋是催化装置能量回收的重要设备，其本身又是北京设计院的 专利技术，三旋的制造工艺要求非常严格，因此，除了材料厂家自己采购以 外，我们对关键的制造环节设立了停检结点，由公司机动处、规划计划处、电 子商务和车间联合验收。 4 2 1p s t - 2 5 0 三旋单管压降测试 测试单管压降的目的，通过比较各单管在相同流量下压降的相对偏差， 第四章催化装置三、四旋系统改造 用来检验单管的制造质量，并为旋风分离器的布管提供设计依据。 4 2 1 1 测试流程( 见图4 - 1 ) ： 要求：a d i ：b 8 d i ：c 4 d i 1 被测试单管2 可拆卸软接头3 引风机4 管道5 蝶阀 6 u 形管压差计 ( 静压差p ) 7 u 形管压差计 ( 动压头h i ) 8 毕托管 9 温度计( t )1 0 整流器 图4 - 1 测试流程 空气从大气中被吸入单管入口，经单管中心排气管进入管道整流器， 待管道中心气流稳定后，测量气流速度的动压头。吸入单管的空气流量由碟 阀的开度来调节。空气进入单管和在管道中流动的动力来自引风机。 4 2 1 2 风量计算公式 风量计算公式： q = 5 7 7 2 2k p df 2m 3 h公式( 4 1 ) 式中： 弘空气流量，m 3 h ； 五i 毕托管系数。对标准毕托管k e = l ；对s 型反向毕托管或其他非标 准毕托管，癣为实际标定值，一般在0 6 5 - - 0 8 5 之间；它与毕托 第四章催化装置三、四旋系统改造 管的构造和加工精度有关； 肌一u 形管压差计 测得的压差( 动压头肼) ，m m 水柱； p o 一当地大气压，海拔高度为零时，取p o = 1 0 3 3 2 m m 水柱； p u 形管压差计 n 得的静压差p ，m m 水柱； 卜测量点气体的温度，； 矽一管道内直径，m 。 4 2 1 3 测试步骤 l 、按图的要求安装好测试设备和待测单管。特别要注意毕托管的全压 口要正对气流方向，且位于管道中心。 2 、预测风量 2 1 启动引风机，将蝶阀打开一定开度，在确认可拆卸软接头和排尘 口盲板( 或堵头) 不漏气后，测定并记录下h i 、t 和p 值。 2 2 用公式( 4 - 1 ) 计算空气流量q 3 、压降测试 3 1 更换单管，启动风机，进行新的测定。新的单管测定应保证动压 头h i 值与予测的h i 相同。不相同时，调节蝶阀开度，使之相同。记录下 h i 、t 和p 值，关闭风机。 3 2 重复3 1 步骤，测量完全部单管。 对于一批同型号单管的测试过程，只要h i 值相同，风量亦较相近。可 在相同的风量下，比较单管压降大小。 2 0 0 9 年1 月1 6 日，我公司相关部门联合对三旋单管压降进行抽样测试， 三旋单管压降测试数据见表4 - 2 。 表4 - 2p s t - 2 5 0 三旋单管压降测试数据( 厂家提供) 时问：2 0 0 9 1 1 4 右1 2 右22 右3 2 右42 右54 9 91 2 9 52 1 5 0 左1 9 91 3 1 82 1 5 1左2 9 71 3 2 32 1 3 1 左3 9 91 3 1 32 1 5 1 左4 9 71 3 1 62 1 2 2左5 49 81 2 9 l2 1 3 0 29 81 1 6 72 1 3 9 29 71 1 6 22 1 2 7 29 71 1 5 42 1 2 6 29 71 1 7 22 1 2 9 第四章催化装置三、四旋系统改造 右6 右7 右8 右9 右1 0 右1 1 右1 2 右1 3 右1 4 右1 5 右1 6 右1 7 右1 8 09 91 1 3 32 1 3 8 左1 829 811 6 22 1 3 8 经过测试对比：左1 8 、右1 8 与厂家测试结果有所差异，其余抽样测试结 果与厂家测试结果相差无几。 1 、经过计算得出抽检结果与厂家测试结果的误差：左2 ：0 ：左1 0 ： 0 7 ；左1 8 ：2 ；右1 0 ：0 1 ；右1 8 ：2 。均在5 之内。 2 、所有测试的单管压降的平均值为：9 7 7 6 m m h 。0 ，计算出每根单管压降的 偏差见表4 - 3 。 7 8 9 9 1 5 8 9 5 6 6 5 2 3 2 2 4 2 3 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 7 5 9 3 0 6 8 o 9 5 6 6 7 7 8 4 6 7 3 5 4 3 1 1 1 1，上 l 11，1，上1 7 8 7 7 8 7 7 7 7 7 7 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 7 8 9 加u 坦坞m l 三坞左左左左左左左左左左左左 3 3 3 4 2 2 0 9 o 9 6 5 4 4 4 4 2 2 5 3 5 3 3 3 ，1上11 11l 1上1上1l 1 l 1 1 l 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 0 1 6 5 4 5 4 9 o 1 4 o 1 1 1 1 1 6 6 6 7 4 3 3 3 3 3 3 3 1 1 l l 1 1 9 9 9 9 7 7 9 8 9 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 4 4 4 4 4 411 2111 叫 _ _ 叫 叫 叫2 2 2 2 2 2 第四章催化装置三、四旋系统改造 表4 - 3p s t - 2 5 0 三旋单管压降测试记录 结果显示：每根单管压降的偏差都在3 之内。 3 所有测试的单管算出的风量平均值为：2 1 3 3 m 3 h ，反推压降的平均值为 9 7 7 6 m m h ：0 ，用平均的风量值推算出每个单管的压降值及反推出单管压降的偏 差见表4 - 4 ： 第四章催化装置三、四旋系统改造 表4 4p s t 一2 5 0 三旋单管压降测试记录 由上表可以看出：在相同工况气量下，反推的每根单管压降与所有单管平 均压降差值小于3 。 由以上各表所计算出的结果可以得出：该厂家制造出的p s t - 2 5 0 单管压降 完全符合设计要求，质量过关，可以为我装置三旋改造所用。 第四章催化装置三、四旋系统改造 4 2 2 三旋单管排管 按照三旋图纸上的技术要求：布管时压降大的单管置于内圈，压降 小的单管置于外圈，而且相邻分离单管导向叶片的旋转方向应相反。对 照前面三旋单管压降测试的记录，三旋单管的实际排布见图4 2 。 单管布置图 图4 - 2 三旋单管排布图 4 2 3 三旋单管同轴度的检查 2 0 0 9 年3 月1 0 日，我公司相关部门对三旋单管同轴度进行抽样检查，三旋 单管同轴度检查记录见表4 - 5 。 第四章催化装置三、四旋系统改造 标准值 左1 左10 左8 左l3 左9 左5 左2 左6 左7 左1 8 左3 左12 左4 左15 左1 6 左ll 左1 4 左1 7 右3 右2 右5 右9 右10 右11 右4 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 81 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 2 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 7 9 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 81 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 81 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 2 9 8 0 丰0 4 0 1 0 1 0 2 0 1 o 1 o 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 。l 0 2 0 1 o 1 0 1 0 1 o 1 o 1 o 1 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 牛0 4 0 1 合格 0 1 合格 0 1 合格 0 1 合格 0 1 合格 第四章催化装置三、四旋系统改造 通过抽检，三旋单管升气管与单管简体同心度偏差均 3 m m ，满足 ：“p s t - 2 5 0 型分离单管装配图”技术要求。 4 3 三旋分离单元的安装与就位 一催化三、四旋系统改造工程是由北京设计院设计，锦州石化公司 机动处负责建设管理，中国石油天然气第一建设公司负责工程承建施工 的。工程内容主要包括：三旋更换分离单元，四旋更换，催化剂罐更换 封头，三旋与四旋、烟囱之间更换管线等，其中三旋分离单元更换是本 次三、四旋系统改造工程的重点和难点，所有的施工都是围绕着更换三 旋分离单元这条主线展开的，它有以下几个特点： a 安全要求高，施工现场是生产装置，安全隐患多，防火防爆要求 高，在施工中必须严格遵守锦州石化公司的用电、动火等方面的管理规 定； b 质量要求高，三旋内的分离单管同轴度安装要求高，内构件安装 难度较大； c 工期紧、任务重，此次检修任务量大，涉及的设备较多，多数工 作需要在设备内施工，必须科学安排施工顺序，有效缩短材料采购和设 备制造周期，同时储备必要的施工人员和机具设备，以应付突发的施工 项目。 第四章催化装置三、四旋系统改造 d 施工场地狱窄，三旋的吊装施工只能在两器与三旋之间的空地， 三旋分离单元的直径巾4 8 7 4 ，必须考虑吊车的站位，对施工场地的高效 利用提出了很高的要求施工中需合理安排施工工序和作业时间充分 提高场地利用率。 结合以上特点，公司组织施工方制定了详细的技术方案，以实现施 工中安全必保、质量必保的日标。 4 31 原三级旋风拆除 三级旋风分离器拆除分四个部分：水平烟道拆除、滑阀及平台拆 除、三旋封头拆除以及三旋分离单元拆除。具体施工顺序是：