催化裂化第三级旋风分离器的现状和发

催化裂化第三级旋风分离器的现状和发展方向 中国石化工程建设公司黄荣臻闫涛 一.我国多管式三旋的现状和存在的问题 炼油厂催化裂化装置能量回收系统中，第三级旋风分离器（简称三旋）是其关键设备之一。目前三旋结构型式有四种：多管立式三旋，多管卧式三旋，布埃尔式三旋和旋流式三旋。图一、图二是我国立管式三旋和卧管式三旋结构简图。布埃尔式三旋（九江石化总厂）和旋流式三旋（上海炼油厂和独山子炼油厂）都是上世纪七十年代设计、引进和建设投产的，以后由于多管式三旋的引进并被我国当时确定为发展方向，因此没有再建造和引进布埃尔式三旋和旋流式三旋。我国从二十世纪七十年代后期开始研究催化裂化（下 经过二十几年的发展，我国开发出了各种具有独到特点和自主知识产权的多管三旋技术，在旋风分离领域取得了丰硕的成果，也达到了较高的水平。这些多管三旋的应用，对保证催化裂化装置长周期安全运行和节能降耗具有重要意义。 立式三旋和卧式三旋相比，对于处理量180万吨/年以下的催化裂化装置，从制造施工、应用效果、投资经济性等综合因素考虑，多采用立式三旋；处理量180万吨/年以上的催化裂化装置，由于立式三旋直径过大隔板太厚并容易变形，多采用卧式三旋。由于我国催化裂化装置数量多、单套装置处理量小，因此目前我国应用较多的还是立式三旋。 多管式三旋的问题。从单管的抗返混能力和多管式三旋的整体效率、使用寿命、适应性等实际使用情况看，其形式不容乐观。尤其近几年来，我国的FCC 前都要做压降测试（目前的压降测试方法也存在一些问题）。如此高的加工精度即使制造厂加工时可以勉强达到要求，安装时由于大隔板加工精度差和单管焊接变形大，组装后单管的同轴度和其他精度很难达到要求。而装置开工后，在高达700℃以上的操作温度和装置运行一段时间后，隔板的适量变形是无法避免的，而单管的强度和刚度根本无法抵抗由于上述原因引起的自身变形。对隔板而言比较小的变形，对单管而言则是巨大和致命的。这种变形的直接后果是：即使单管加工时的精度很高、压降测试的结果很好，单管安装和投用后实际的尺寸和形位公差仍会变大，各单管的压降当然会不一致，甚至相差较大，流量分配很不均匀。又从工艺操作方面讲，泄气量太小，集尘室粉尘太多，排尘不畅，造成集尘室与进气室压差太小。三旋中几十根或上百根单管压降不均，有一部分单管在泄气率3%或4%状态下工作，另一部分单管则在泄气率2%或1%甚至不泄气或返混状态下工作。这就是多管式三旋运行中整体效率不高甚至失效的原因。泄气量对单 致催化剂的磨损和粉碎，使无法分离回收的细粉大量增加，这可能也是增加 烟机叶片结垢的原因。据资料介绍，国外曾经对两种三旋入口和出口（包括排气口和排尘口）的催化剂进行采样收集和分析，发现对于多管式三旋，进入三旋的催化剂的平均粒径为12μm，而排出三旋（包括排气口和排尘口）的催化剂的平均粒径变为8μm。对于小旋分式三旋，排出三旋（包括排气口和排尘口）的催化剂的平均粒径略有减小甚至几乎不变。测试 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明催化剂在三旋单管中发生了严重的磨损和粉碎，许多较大粒径的催化剂被磨碎成小粒径的细粉。这是我们使用多管式三旋应特别注意的，应适当减小三旋单管的入口线速。目前有的厂为节约投资，使用的单管根数少，入口线速高达26～28m/s，泄气量小于2%，这也是目前三旋设计和使用的主要问题之一。 3.目前应用的各种类型的单管，冷态测试效率都比较高，但共同的缺点是结构复杂、制造要求高、压降过于敏感、抗返混能力低、组合适应性差。根据资料报道，国外已有工业应用的三旋在入口浓度100mg/Nm3左右、底部泄气率很小（1.5%）的情况下，整体分离效率仍高达90%以上、直径大于4μm 的催化剂基本除去。对于底部泄气率这个指标，实际工业应用中，减少旁路烟道的烟气量，适当增大底部泄气率是可以的，也是现场调节三旋操作的一个有效手段。但是对于单管而言，底部泄气率这个指标反应了单管的压降敏感性、抗返混能力和气量分配的均匀性。可见，国外最先进的单管不但对低浓度的细小粉尘保持较高的分离效果，更重要的是抗返混能力强、组合适应性好，组合后的整体效率高。我们也将向此方向努力。 4.波纹管膨胀节破坏也是三旋失效的原因之一，波纹管选材不当，制造加工残余应力太大，未热处理消除成型应力和操作时尾燃超温、喷水冷却都是造成裂纹和穿孔破坏的原因。更换膨胀节将是一件很费事的工作。 5.立式三旋的隔板由于制造和操作等原因导致过度变形甚至损坏。安装三旋单管的两个拱形隔板直径很大，并且在较恶劣的工况下工作。尤其碰到尾燃超温或喷水急冷等温度变化剧烈，使三旋上下隔板温差较大，隔板发生较大变形，甚至出现过单管出气管和导向叶片被拉出的情况，从而使三旋效率急剧下降直至完全损坏失效。 6.由于受三旋改造条件限制，为减少更换工程量、节省投资或过度追求单管效率、减少单管数量等原因导致三旋单管入口线速过高，使三旋单管磨损严重，从而使三旋在投用不长时间内出现由于单管磨损而效率急剧下降的问题。 温馨推荐 您可前往百度文库小程序 享受更优阅读体验 不去了 立即体验 7.目前各炼厂使用的立式三旋，由于处理量变动、效率下降、内件（单管、隔板、膨胀节）损坏等各种原因，经常要对三旋进行改造和更换。大多数情况下，为了节省投资、减少制造施工的工作量以及缩短施工周期，三旋的壳体经常利旧，仅需要更换内件。这种情况下，就目前的立式三旋而言，由于下部直裙座底座环和土建框架的限制，三旋内部的吊筒和隔板很难或者根本无法从三旋下部取出，要更换这些内件，只能打开三旋的顶封头，从上部取出和装入。立式三旋顶封头上有烟气入口和烟气出口三个大烟道，而且位置比较高，要打开三旋顶封头和更换内件，这三个大烟道需要进行临时切割移动和支撑加固，这对施工现场是一件比较困难和麻烦的事情，加大了施工难度和工作量。 针对以上问题，中国石化工程建设公司收集国内、外三旋的有关信息，从开发新型三旋，改进三旋整体布置，开发低阻、高效、耐磨抗返混单管，提高单管组合之后的整体效率、寿命、适应性等方面入手，做了大量的工作，也取得了一定的成果。针对以上问题，中国石化工程建设公司从改进三旋整体布置，开发低阻、高效、耐磨单管，提高单管组合之后的整体效率、寿命、适应性等方面入手，做了大量的工作，也取得了一定的成果。 二.小旋分式第三级旋风分离器 目前国内应用的第三级旋风分离器，普遍使用以小直径（φ300以下）单管为分离元件的多管式三旋。实际上，我国在七十年代末设计的非多管式三旋在独山子炼厂建成后一直使用到现在，不但满足了烟机对三旋分离效率的要求，而且操作稳定、寿命长、检修更换方便。国外的炼油厂除了使用多管式三旋外，还经常使用类似再生器一级和二级旋分的小旋分作为三旋分离组件。与九江和独山子三旋不同的是小旋分作为内件悬吊在一外壳中。这种型式的三旋占地少，布置设计均很方便。小旋分式三级旋风分离器的结构如图五所示。 小直径旋分组件与单管相比，在相同入口速度下的情况下，分离效率略低，但小旋分内带耐磨衬里，所以小旋分的入口速度可以比单管的入口速度高，所以其分离效率基本相同，10μm以上的粉尘基本除净，而且每个小旋分都有单独的灰斗密封，多个组装后不返混，不会像多管式三旋那样有返混现象， 10μm以上的颗粒还会窜入集气室，影响烟机寿命。从而增加了三旋的使用寿命，而且旋分可以采用较大的入口线速和较大的处理量，对于一套100～150万吨/年的催化装置，三旋壳体内仅需设置6～8个小旋分即可。与多管式三旋相比，这种小旋分式三旋由于取消了厚度较大的双层隔板、制造精度要求较高的单管和造价高、易损坏、难更换的膨胀节，采用了另一种热补偿结构，将数个结构简单的小旋分悬吊在中心管和集气室上，大大的降低了制造、施工和安装的难度，而且单个旋分可以由装卸孔出入，便于三旋的维修和更换。另外，由于不存在隔板变形、膨胀节和单管磨穿等问题，大大提高了三旋的整体效率，并且可靠性高，适应性强，在国外应用很广。 由于三旋入口烟气中催化剂含量浓度低、粒径小，因此用于三旋的小旋分有着与再生器一级、二级旋分不同的结构特点和尺寸匹配关系，以便对三旋入口烟气有较高的分离效率和合适的压降。中国石化工程建设公司新近开发了适用于作为三旋分离元件的小旋分，并开发了与小旋分配套的不采用膨胀