松原石化催化裂化烟机结垢原因分析及控制措施

赵越超，阮春光（众城连锁松原石油化工股份有限公司—松原炼油厂，吉林 松原138000）

松原石化催化裂化烟机结垢原因分析及控制措施

赵越超，阮春光
（众城连锁松原石油化工股份有限公司—松原炼油厂，吉林 松原138000）

催化裂化装置烟气能量回收机组是催化裂化核心设备，能否安全平稳运行，对公司安全生产，节能降耗意义重大。本文结合松原石化公司年加工35万吨催化裂化装置现实工作状态，对烟机结垢成因深入分析，同时对保证烟机长时间稳定运行提出了相应手段。为研究烟机运行和烟机结垢等方面工作的学者，提供参考。

烟机；结垢；催化剂；旋分器

0　前言

催化烟气轮机（ 简称烟机）是催化装置能量回收系统的关键设备，其运行工况的好坏和运行周期的长短，对催化装置长周期稳定运行、降低装置能耗有重要的影响［1］。松原石化公司年加工35万吨催化裂化装置烟机最长运行20个月（610天）好成绩，在2013年9月、2015 年6月检修前电机电流偏高、解体发现叶顶磨损等问题，叶片维修后恢复正常使用：但在2016年3—4月频繁出现振动值偏高、电机电流高，为保证三机组下一周期平稳运行，决定预防性维修与保养，于2016 年5月6日切除三机组进行检修，解体发现烟机结垢、叶顶磨损等问题。2016年5月19日16：00分生产二车间三机组预防性维修和保养结束，顺利投用，经过近40小时运转，烟机振动值四点呈上升趋势，2541A最到110um。解体发现烟机结垢、梳齿密封损坏是导致振动值偏高原因。本文对烟机结垢成因深入分析，同时对保证烟机长时间稳定运行提出了相应手段。

1　烟气轮机的运行情况

（1）烟气流程情况。主风机的主要作用是为再生器烧焦提供主风。主风的进入流程为：主风机将主风从大气吸入，将其压力升高后进入管道、辅助燃烧室及主风分布管，最后一步骤进入再生器。烟气经过再生产进去三组两级再生旋风分器分离催化剂后，最后气体被三级旋风分离器催化后，进入烟机膨胀做功，从而为主风机运动动能。烟气从烟机出来后，带有一定的温度，其经过余热锅炉后温度降低，满足排放标准，最后从排放装置排入大气之中。

（2）烟机检修情况。2013年9月、2015年6月检修前电机电流偏高，检修时解体发现叶顶磨损，叶片维修后恢复正常使用，电机电流正常。2016年3—4月份电机电流偏高，烟机振动值波动，并快速上升，4月6日烟机振动值上升到90um，2016年5月6日决定切除三机组对烟机进行预防性维修与保养。解体发现烟机催化剂结垢严重、叶片顶部迎风面被催化剂磨损最多可达3-4mm，脱落的烧焦结块约5—6mm，基体有明显的摩擦痕迹，叶片上部普遍冲刷凹坑，叶片根部及榫槽耐磨涂层部分被冲刷掉，并对基体形成少量冲刷。此次烟机使用10个月。经修复后于5月19日正式投入运行，现电机电流及控制参数一切正常。

2016年5月19日16：00分生产二车间三机组预防性维修和保养结束，顺利投用，经过近40小时运转，2016年5月21日6时烟机振动值四点呈上升趋势，2541A最高晃到110um。车间针对烟机振动值上升趋势逐级上报公司各级管理人员，根据指示首先切除自保，进行调节操作和仪表确定，振动值偏高原因无法消除。于2016年5月23日8时，停机查找原因。解体发现烟机结垢、梳齿密封损坏是导致振动值偏高原因。

（3）结垢对烟机正常运行的危害。烟机结垢对烟机运行也存在一定的严重影响。烟机污垢累积到一定尺寸时，会将叶顶与静叶环之间的间隙阻塞，烟机运行时，会引起烟机后轴瓦双侧振动值同时升高，最终致使主风机振动值产生不稳定，为了避免安全事故的发生只能停机。如果结垢物尺寸较大，运行时存在将叶片破坏的可能，如果此情况发生，破快的叶片则会导致其它叶片的破坏，最终其他叶片出现不可修复的损坏。

2　烟机结垢原因分析

（1）催化剂细粉存在。烟机产生结垢的原因很多，分析其结垢的原因尤为重要，经过分析发现形成烟机结垢的主要原因为大浓度的细粉所引起的。催化剂经过剧烈的摩擦磨损，高浓度的细粉存在导致催化剂发生物理和化学沉积和烧结的可能。在工业生产之中，由于催化剂颗粒粒度较小，它们之间经过外界的作用可能会发生剧烈的摩擦作用，在这个过程会有静电电荷产生，由于静电的产生，它则会致使催化剂被吸附烟机或管壁。胶质粘连，在工业生产过程中，总存在一些重组分而难以裂解，这些重组分在外界因素如水蒸气的影响下，便会在叶片或管壁上粘附，从而影响工业生产或设备的损耗。

（2）设备原因。三级旋风分离器是生产中的一个重要部件，如果在生产过程中它过负荷，便会造成它的效率降低，高浓度的粉尘从而导致结垢的速率。一般效率减小主要有以下几方面的原因：首先，刚投入使用的催化剂或再生剂中颗粒粒度较大，并且浓度较高，上述原因便会造成三级旋风分离器负荷增加；其次，影响三级旋风分离器效率下降的原因还有再生器旋风分离器效率下降，从而导致烟机中的颗粒浓度加大，这些原因都会引起烟机结垢。

（3）催化剂磨损。催化剂磨损也是造成烟机结垢的一个重要原因。其会产生高浓度的细粉。催化剂进入系统内被长期使用后，催化剂颗粒从而会发生磨损，催化剂的粒度也会降低，从而导致高浓度的催化剂细粉形成。

3　结论

经过对烟机的运动情况和烟机结垢的情况进行深入分析，得出以下结论：（1）再生器两级旋风分离器负荷高，效率低，导致三级旋风分离器负荷高，效率低，致使烟气中催化剂细粉增加，这是烟机结垢的主要原因，保证旋风分离器高效运行是防止烟机结垢的最有效手段。（2）催化剂品种和用量及操作条件改变，也会造成催化剂的过度磨损，导致催化剂细粉量的增加，使旋风分离器超负荷运行，从而使烟气中催化剂颗粒浓度的增加，对催化剂性质需进行深入研究，选择合适催化剂。

4　检查及采取措施

认真检查提升管预提升蒸汽、提升管喷嘴雾化蒸汽、燃烧油雾化蒸汽、终止剂雾化蒸汽、汽提段汽提蒸汽及松动蒸汽使用情况，确认无多余或者过量蒸汽进入反应-再生系统。详细检查内取热器、外取热器、三旋分离器、四旋分离器使用情况，发现四旋分离器下料口不畅，并组织人员进行震动处理，四旋分离器下料口使用状况有所好转。并定期卸除废剂罐细粉。暂时停止加入RCA催化剂助剂，单独使用RICC-5催化剂，观察催化剂中细粉含量；定期进行采集待生催化剂、再生催化剂分别取样做筛分组成，多做几组样品然后综合分析；尽量降低再生器藏量，提高再生器三组旋风分离器分离效果。

［1］佟伯峰，王广野，叶海荣.吉林石化催化烟机结垢成因分析及对策［J］.炼油技术与工程，2014，10（44）:54-57.

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