催化裂化再生器旋风分离系统应用中的一些问题.pdf
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1、催化裂化再生器旋风分离系统 应用中的一些问题 刘宗良 中国石油天然气集团华东设计院(山东省青岛市266071) 摘要:介绍了催化裂化装置旋风分离器在应用中存在的一些问题:在设计方面,旋风分离器的筒体壁厚、 料腿 直径、 翼阀的型式及安装位置、 布置方式等选择不当;在制造与安装方面,不符合规范要求;在装置停工检修时,不 对旋风分离器进行检查和维修或更换,达到使用寿命后也不更换等。提出了相应的解决办法。 关键词:旋风分离器 设计 制造 安装 检修 催化裂化装置 再生器 催化裂化装置再生器旋风分离系统运行正常 与否,直接关系到装置的长周期安全运行和经济 效益。笔者两年来参加了几套旋风分离系统催化 剂
2、跑损事故的调查,从调查情况看,这些事故基本 上都是由于旋风分离系统在设计、 制造和使用等 方面存在的问题所致,使装置的催化剂单耗较高, 个别装置甚至因催化剂大量跑损而被迫停工,造 成巨大的经济损失。 1 设计方面 1.1 旋风分离器筒体壁厚 在掺炼渣油或重油的催化裂化装置中,再生 器内温度在正常情况下已达700,所以当旋风分 离器筒体直径超过1 000 mm时,其壁厚应适当加 厚,一般均取10 mm ,顶板厚度取16 mm左右,目的 是增加高温下的刚性,防止高温变形。实际上 1985年以后,各设计院设计的旋风分离器都适当 加厚了。但一些重复利用的旋风分离器或由工厂 设计部门设计的直径在1 20
3、0 mm以上的旋风分离 器,其壁厚仍在6.06.5 mm ,有的顶板也未加厚。 这种薄壁的设备,在温度高达700 的环境下长期 操作,筒体就会变形。变形产生的径向挤压力,会 损坏衬里,衬里轻则爆皮,重则整块脱落。衬里内 表面凹凸不平,气流进入旋风分离器后阻力增加, 使沿器壁流动的固体催化剂粒子反弹进入中心而 被带入烟气中,严重影响分离效率。如果旋风分 离器顶板太薄,升气管焊在顶板上,由于旋风分离 器本身重量及热应力的作用,顶板产生变形,造成 升气管与筒体和锥体不同心,内外旋流偏转,将已 分离下来的固体颗粒重新卷进排气管带出。壁厚 选择不当,不仅影响分离效率,同时变形严重会使 旋风分离器失效,缩
4、短使用寿命。这是值得重视 的一个问题。 1.2 旋风分离器料腿的直径 对不同型式再生器,旋风分离器料腿的直径 也应不同,应慎重选择。常规再生器,由床层带入 旋风分离器的催化剂颗粒浓度较高,一般在10 kg/ m3左右,最高的达到18 kg/ m3。如此高的入口 浓度,当旋风分离器直径为1 2001 300 mm时, 一级料腿直径选400450 mm为好,二级料腿直 径选200250 mm为好。这样可以使一级料腿的 催化剂质量流速在400 kg/ (m2 s) 左右,二级料腿 的催化剂质量流速在100 kg/ (m2 s) 左右。当再生 器采用带烧焦罐、 烧焦罐出口带有粗旋风分离器 时,床层进入
5、旋风分离器的催化剂颗粒浓度通常 在23 kg/ m3。此时纵然旋风分离器直径仍然在 1 2001 300 mm ,其一、 二级料腿直径也应当适当 减小,以保证一定的催化剂质量流速,并在料腿内 快速建立料封。但有的装置却在带烧焦罐、 有粗 旋风分离器的再生器内,一级料腿直径采用450 mm ,二级料腿直径采用250 mm。按此尺寸的料腿 计算,一级料腿的催化剂质量流速一般不小于100 kg/ (m2s) ,二 级 料 腿 的 催 化 剂 质 量 流 速 小 收稿日期:2004 - 02 - 18。 作者简介:教授级高级工程师,1964年毕业于北京石油学院 化工机械专业,长期从事炼油设备设计工作。
6、 炼 油 技 术 与 工 程 2004年9月 PETROLEUM REFINERY ENGINEERING 第34卷第9期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 于10 kg/ (m2 s) 。假使二级料腿为平衡压力降需 要2 500 mm的料封高度,一级旋风分离器的入口 浓度为3 kg/ m3、 效率为0. 99 ,则二级旋风分离器 的入口浓度为0. 03 kg/ m3;入口烟气量假定为5. 5 m3/ s那么要达到2 500 mm的料封高度则需时 3
7、56. 8 s ,这还是在翼阀严密不漏的状态下。在操 作时实际上料腿有轻微的振动、 翼阀阀板微开,所 以要达到完全料封可能需要更长时间。因此对于 有粗旋风分离器的再生器,一、 二级旋风分离器的 料腿直径适当减小,对实现料封、 减少催化剂跑损 是有利的。 1.3 翼阀型式及安装位置 翼阀的型式和翼阀在床层的位置由于再生器 型式不同应有区别。对于常规再生,由于没有粗 旋风分离器,进入一级旋风分离器烟气的含尘浓 度高,一级料腿底部采用防倒锥结构,二级料腿采 用翼阀。如果料腿插入密相床,应采用全履盖翼 阀;如果翼阀放在稀相床,应采用半覆盖翼阀,位 于床层流化稳定段。翼阀的阀板应与阀体口贴合 严密,起到
8、单向阀作用。料腿长度一定要经过计 算,保证有足够的长度。采用上述措施才能防止 气体倒窜,避免旋风分离系统失效。 对于带烧焦罐带粗旋风分离器的再生器,有 一个二密相床,该床层几乎不起烧焦作用,床层藏 量及床层高度均要控制,因藏量太大会使催化剂 失活。二密相床的床层流动速度,一般在0. 15 0.20 m/ s。由于进入一、 二级料腿的催化剂量少, 为防止气体返窜,一、 二级料腿底部均应设置全覆 盖型翼阀,并埋入密相床层,其位置在床层稳定 区。二密相床器壁通常有几个大的开口,催化剂 床面会形成漏斗状,一、 二级翼阀必须错开开口 区,要保证翼阀被催化剂封住。如果要把二级翼 阀放在稀相床层,其翼阀必须
9、具有良好的工作状 态,并保证翼阀的安装角度在68 。因为带粗旋 风分离器的再生器,二级料腿内催化剂质量流速 实在太小,很难在短时间内建立起料封,翼阀位于 稀相,如工作状态不好,极易使气流倒窜,造成催 化剂跑损。 1.4 旋风分离器的布置 在再生器内,旋风分离器应等角度均匀布置, 以保证固定各级料腿的拉杆尺寸相等,在高温下 热膨胀量也相等,这样才会使翼阀的安装角不变。 如果拉杆长短不一,在高温条件下膨胀量不一致, 将造成翼阀的工作状态不一致,严重时可能出现 个别翼阀关不严。 2 制造安装方面 旋风分离器系统一般包括旋风分离器、 料腿、 翼阀和拉杆。其中旋风分离器和翼阀通常由专业 制造厂家生产,料
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- 催化裂化 再生 旋风 分离 系统 应用 中的 一些 问题
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