松原石化催化裂化煙機結垢原因分析及控制措施

趙越超，阮春光（眾城連鎖松原石油化工股份有限公司—松原煉油廠，吉林 松原138000）

松原石化催化裂化煙機結垢原因分析及控制措施

趙越超，阮春光
（眾城連鎖松原石油化工股份有限公司—松原煉油廠，吉林 松原138000）

催化裂化裝置煙氣能量回收機組是催化裂化核心設備，能否安全平穩(wěn)運行，對公司安全生產(chǎn)，節(jié)能降耗意義重大。本文結合松原石化公司年加工35萬噸催化裂化裝置現(xiàn)實工作狀態(tài)，對煙機結垢成因深入分析，同時對保證煙機長時間穩(wěn)定運行提出了相應手段。為研究煙機運行和煙機結垢等方面工作的學者，提供參考。

煙機；結垢；催化劑；旋分器

0　前言

催化煙氣輪機（ 簡稱煙機）是催化裝置能量回收系統(tǒng)的關鍵設備，其運行工況的好壞和運行周期的長短，對催化裝置長周期穩(wěn)定運行、降低裝置能耗有重要的影響［1］。松原石化公司年加工35萬噸催化裂化裝置煙機最長運行20個月（610天）好成績，在2013年9月、2015 年6月檢修前電機電流偏高、解體發(fā)現(xiàn)葉頂磨損等問題，葉片維修后恢復正常使用：但在2016年3—4月頻繁出現(xiàn)振動值偏高、電機電流高，為保證三機組下一周期平穩(wěn)運行，決定預防性維修與保養(yǎng)，于2016 年5月6日切除三機組進行檢修，解體發(fā)現(xiàn)煙機結垢、葉頂磨損等問題。2016年5月19日16：00分生產(chǎn)二車間三機組預防性維修和保養(yǎng)結束，順利投用，經(jīng)過近40小時運轉，煙機振動值四點呈上升趨勢，2541A最到110um。解體發(fā)現(xiàn)煙機結垢、梳齒密封損壞是導致振動值偏高原因。本文對煙機結垢成因深入分析，同時對保證煙機長時間穩(wěn)定運行提出了相應手段。

1　煙氣輪機的運行情況

（1）煙氣流程情況。主風機的主要作用是為再生器燒焦提供主風。主風的進入流程為：主風機將主風從大氣吸入，將其壓力升高后進入管道、輔助燃燒室及主風分布管，最后一步驟進入再生器。煙氣經(jīng)過再生產(chǎn)進去三組兩級再生旋風分器分離催化劑后，最后氣體被三級旋風分離器催化后，進入煙機膨脹做功，從而為主風機運動動能。煙氣從煙機出來后，帶有一定的溫度，其經(jīng)過余熱鍋爐后溫度降低，滿足排放標準，最后從排放裝置排入大氣之中。

（2）煙機檢修情況。2013年9月、2015年6月檢修前電機電流偏高，檢修時解體發(fā)現(xiàn)葉頂磨損，葉片維修后恢復正常使用，電機電流正常。2016年3—4月份電機電流偏高，煙機振動值波動，并快速上升，4月6日煙機振動值上升到90um，2016年5月6日決定切除三機組對煙機進行預防性維修與保養(yǎng)。解體發(fā)現(xiàn)煙機催化劑結垢嚴重、葉片頂部迎風面被催化劑磨損最多可達3-4mm，脫落的燒焦結塊約5—6mm，基體有明顯的摩擦痕跡，葉片上部普遍沖刷凹坑，葉片根部及榫槽耐磨涂層部分被沖刷掉，并對基體形成少量沖刷。此次煙機使用10個月。經(jīng)修復后于5月19日正式投入運行，現(xiàn)電機電流及控制參數(shù)一切正常。

2016年5月19日16：00分生產(chǎn)二車間三機組預防性維修和保養(yǎng)結束，順利投用，經(jīng)過近40小時運轉，2016年5月21日6時煙機振動值四點呈上升趨勢，2541A最高晃到110um。車間針對煙機振動值上升趨勢逐級上報公司各級管理人員，根據(jù)指示首先切除自保，進行調(diào)節(jié)操作和儀表確定，振動值偏高原因無法消除。于2016年5月23日8時，停機查找原因。解體發(fā)現(xiàn)煙機結垢、梳齒密封損壞是導致振動值偏高原因。

（3）結垢對煙機正常運行的危害。煙機結垢對煙機運行也存在一定的嚴重影響。煙機污垢累積到一定尺寸時，會將葉頂與靜葉環(huán)之間的間隙阻塞，煙機運行時，會引起煙機后軸瓦雙側振動值同時升高，最終致使主風機振動值產(chǎn)生不穩(wěn)定，為了避免安全事故的發(fā)生只能停機。如果結垢物尺寸較大，運行時存在將葉片破壞的可能，如果此情況發(fā)生，破快的葉片則會導致其它葉片的破壞，最終其他葉片出現(xiàn)不可修復的損壞。

2　煙機結垢原因分析

（1）催化劑細粉存在。煙機產(chǎn)生結垢的原因很多，分析其結垢的原因尤為重要，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)形成煙機結垢的主要原因為大濃度的細粉所引起的。催化劑經(jīng)過劇烈的摩擦磨損，高濃度的細粉存在導致催化劑發(fā)生物理和化學沉積和燒結的可能。在工業(yè)生產(chǎn)之中，由于催化劑顆粒粒度較小，它們之間經(jīng)過外界的作用可能會發(fā)生劇烈的摩擦作用，在這個過程會有靜電電荷產(chǎn)生，由于靜電的產(chǎn)生，它則會致使催化劑被吸附煙機或管壁。膠質粘連，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，總存在一些重組分而難以裂解，這些重組分在外界因素如水蒸氣的影響下，便會在葉片或管壁上粘附，從而影響工業(yè)生產(chǎn)或設備的損耗。

（2）設備原因。三級旋風分離器是生產(chǎn)中的一個重要部件，如果在生產(chǎn)過程中它過負荷，便會造成它的效率降低，高濃度的粉塵從而導致結垢的速率。一般效率減小主要有以下幾方面的原因：首先，剛投入使用的催化劑或再生劑中顆粒粒度較大，并且濃度較高，上述原因便會造成三級旋風分離器負荷增加；其次，影響三級旋風分離器效率下降的原因還有再生器旋風分離器效率下降，從而導致煙機中的顆粒濃度加大，這些原因都會引起煙機結垢。

（3）催化劑磨損。催化劑磨損也是造成煙機結垢的一個重要原因。其會產(chǎn)生高濃度的細粉。催化劑進入系統(tǒng)內(nèi)被長期使用后，催化劑顆粒從而會發(fā)生磨損，催化劑的粒度也會降低，從而導致高濃度的催化劑細粉形成。

3　結論

經(jīng)過對煙機的運動情況和煙機結垢的情況進行深入分析，得出以下結論：（1）再生器兩級旋風分離器負荷高，效率低，導致三級旋風分離器負荷高，效率低，致使煙氣中催化劑細粉增加，這是煙機結垢的主要原因，保證旋風分離器高效運行是防止煙機結垢的最有效手段。（2）催化劑品種和用量及操作條件改變，也會造成催化劑的過度磨損，導致催化劑細粉量的增加，使旋風分離器超負荷運行，從而使煙氣中催化劑顆粒濃度的增加，對催化劑性質需進行深入研究，選擇合適催化劑。

4　檢查及采取措施

認真檢查提升管預提升蒸汽、提升管噴嘴霧化蒸汽、燃燒油霧化蒸汽、終止劑霧化蒸汽、汽提段汽提蒸汽及松動蒸汽使用情況，確認無多余或者過量蒸汽進入反應-再生系統(tǒng)。詳細檢查內(nèi)取熱器、外取熱器、三旋分離器、四旋分離器使用情況，發(fā)現(xiàn)四旋分離器下料口不暢，并組織人員進行震動處理，四旋分離器下料口使用狀況有所好轉。并定期卸除廢劑罐細粉。暫時停止加入RCA催化劑助劑，單獨使用RICC-5催化劑，觀察催化劑中細粉含量；定期進行采集待生催化劑、再生催化劑分別取樣做篩分組成，多做幾組樣品然后綜合分析；盡量降低再生器藏量，提高再生器三組旋風分離器分離效果。

［1］佟伯峰，王廣野，葉海榮.吉林石化催化煙機結垢成因分析及對策［J］.煉油技術與工程，2014，10（44）:54-57.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.041