FCCU单级旋风分离器壳体断裂失效分析

对某石化企业1000kt/a FCCU(催化裂化装置)反应器的单级旋风分离器壳体断裂进行了失效分析。根据裂纹扩展路径推断主裂纹源在锥形段与直筒段间角焊缝上,该处焊接拘束力较大,破坏了材料的连续性,产生应力集中,是容易产生焊接裂纹和疲劳裂纹的策源地,是产生裂纹的主要原因。     

沉降器旋风分离器壳体断裂失效分析

中国石油大庆石化公司炼油厂1000kt/a催化裂化沉降器中1台单级旋风分离器壳体发生断裂事故,壳体材质为20R。为查清原因,对原壳体材质的化学成分、常温和高温力学性能、金相组织、硬度等进行了分析和检验,并与新20R钢板作了对比。分析结果认为,旋风分离器的断裂与其下部的蒸汽盘管和翼阀相碰无关,而是由于在拉-拉应力作用下,在主锥体与灰斗直筒间的角焊缝上首先产生了疲劳裂纹,生产过程中和冬季检修时促使裂纹扩展;重新开工投产后,在油气和催化剂的强烈冲击下最终导致断裂。     

重油催化裂化单旋壳体疲劳断裂失效分析

对大庆石化公司100×104t/a催化裂化装置反应器20R制单级旋风分离器壳体断裂进行了失效分析,半定量讨论了工作环境下的交变载荷谱叠加到扭应力上对疲劳断裂的影响,这种影响致使应力场强度因子变化幅度AK1达到临界值△Kth,导致裂纹扩展并断裂.     

催化裂化装置一级旋风分离器失效及修复

催化剂单耗是催化裂化装置的重要指标之一，旋风分离器（简称旋分器）是催化剂，降低催化剂消耗的关键设备，前郭炼油厂催化裂化装置于1990年投产以来，由于同手器瞬间超温现象时有发生，使得旋分器高温失效的情况也时有出现，造成催化剂的非正常消耗。     

重催装置第三级旋风分离器的技术改造

介绍了重油催化裂化装置第三级旋风分离器改造的必要性。阐述了三旋改造设计和选型的要求，比较了三种方案，最后选择了方案三——更换PSC-300单管和上下隔板。改造后烟机连续运行一年半，没有更换烟机转子，细粉颗粒浓度降到200mg／m^3以下，达到了烟机长周期安全运行的目的，并取得经济效益2094万元。     

旋风分离器自然旋风长的实验研究

本文用五孔球探针详累测定了长筒型旋风分离器内的三维速度场，讨论了旋风分离器入口面积和芯管下口直径对分离器内旋转流衰减过程的影响。流场测定和加尘试验充分证明，旋风分离器自然旋风长大于Ａｌｅｘａｎｄｅｒ经验公式计算值。通过对实验结果进行分析，给出了一个新的计算自然旋风长的经验公式。新的经验公式可用于旋风分离器设计及分离效率的计算。     

三级旋风分离器失效分析及其应急修复

中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司1.2 Mt重油催化裂化装置能量回收系统的三级旋风分离器单管出现了严重磨损和脱落情况在检修时间紧迫、单管备用量不足的情况下进行了应急补救性修复.修复后的三旋在保证其分离效率的状态下重新投入运行,确保了装置按期开工.该修复技术可为国内其它炼油厂紧急修复三旋装置提供借鉴.     

重油催化裂化装置沉降器顶旋风分离器升气管外壁结焦原因的流动分析

在蜗壳式旋风分离器环形空间流场测量和分析的基础上 ,分析了重油催化裂化装置沉降器顶旋风分离器升气管外壁 0°～ 90°～ 180°(以入口处为 0°)部位结焦的原因。由于进口气流在升气管外壁的绕流流动以及和内部环流的交汇作用 ,在升气管管壁表面形成了低速的“滞流区” ,并在0°～ 90°～ 180°部位形成了顺压力梯度的附面层 ,部分细小颗粒或液滴在环形空间二次涡的作用下被输送到升气管外壁表面 ,沉积在该附面层内 ,具有结焦倾向的油气组分与催化剂细颗粒发生结焦反应 ,焦粒逐渐长大形成月牙状焦块     

旋风分离器磨损失效分析与对策

根据重油催化裂化装置旋风分离器衬里的不同损坏情况 ,从操作因素、衬里的热震稳定性、局部衬里的施工等方面分析失效原因。提出选择合适的操作条件、改进特殊部位的衬里结构 ,将运行记录与衬里热震稳定性相结合预测旋风分离器的使用寿命等措施。     

0.5Mt/a重油催化裂化装置三旋的技术改造

针对催化裂化能量回收装置高温烟气轮机(简称烟机)出现的故障,采用中国石油大学(华东)开发的新型导叶式旋风分离技术,提出了新型高效低阻型立管多管式三旋的改造方案。三旋出口烟气在线采样催化剂浓度与粒度分析表明:改造后三旋入口烟气中催化剂平均质量浓度为362.8 mg/m3(工况下湿基),主要是40μm以下的颗粒,其中10μm以下的颗粒占30%～50%,细颗粒含量较高;改造后三旋出口烟气中催化剂平均质量浓度为31.8 mg/m3(工况下湿基);已完全没有10μm以上的大颗粒,工况下三旋的总效率为91.2%。改造后烟机入口催化剂质量浓度及粒度指标远远低于控制指标,三旋分离性能指标完全达到烟机入口烟气的净化要求,保证了烟气轮机长周期安全运行。     

催化裂化装置旋风分离器运行情况分析及对策

针对兰州石化300×10⁴ t/a重油催化裂化装置反应-再生系统沉降器VQS、单级旋风分离器、再生器一、二级旋风分离器运行情况进行分析,通过收集对比装置运行周期内相关操作条件,结合装置历次大检修期间的检查维修情况,判断上述气固分离设备工作性能均表现出分离效率下降、运行状况恶化的现象,确定分离效率下降的主要原因包括设备长周期运行带来的变形破损、内部损坏部位无法完全检查修复,以及由此带来影响装置长周期运行的主要问题,包括油浆泵磨损、结焦增加、催化剂跑损、烟气轮机的磨损和叶片结垢、锅炉管束积灰等。提出并实施沉降器VQS、单级旋风分离器以及料腿的整体更换、再生器一二级旋风分离器及料腿的整体更换。在装置新的运行周期内,上述气固分离设备运行良好,催化剂得到高效分离,彻底消除了装置的生产瓶颈。      

重油催化裂化三级旋风分离器的动态特性分析

针对用于重油催化裂化的立置多管式三级旋风分离器普遍存在的损坏及变形, 在对其进行工作压力下的静应力分析的基础上, 考虑了分离器在操作中还承受流体的流量、流速变化引起的压力脉动等动载荷的作用。利用有限元分析软件ANSYS对三级旋风分离器进行了静动态特性分析, 识别出前 5阶模态固有频率和振型, 其中第 4阶振型与实际工作中分离器的受损情况相似,并分析了受损原因。提出修改的建议, 为旋风分离器新产品的结构优化设计提供了参考数据。     

FCCU立管内催化剂下行流动的脉动压力分析

针对FCCU立管存在的振动问题,在大型实验装置上对φ150 mm×9000 mm立管内颗粒下行流动的脉动压力进行了实验测量。依据两个典型颗粒质量流率50 kg/m2s和395 kg/m2s的测量结果,采用脉动压力信号之间的相干特性分析,探讨了脉动压力的形成和传递特性。实验结果表明立管内催化剂颗粒下行过程具有很强的动态特性,表现为脉动压力。立管内稀密两相共存的流态时,稀相部分的脉动压力来源于入口,向下传递,密相部分的压力脉动来源于出口,向上传递;当立管浓相输送流态时,脉动压力主要是进口处进料、下行颗粒浓度变化和下行颗粒对气体压缩的结果,向下传递。脉动压力中频率<0.3部分形成了立管振动的振源。     

国产新型催化裂化提升管出口快分系统

介绍了环形挡板式汽提粗旋（FSC）、旋流式快分（VQS）、密相环流汽提粗旋（CSC）等3种国产新型催化裂化提升管出口快分系统的设计原理、结构特点及工业应用情况。结果表明：3种快分系统均能较好地实现气固的快速分离、催化剂的高效快速预汽提及油气的快速引出,并具有开工灵活,操作弹性大,气固分离效率高（油浆固含量小于2 g/L）,可有效地改善产品分布等优点。     

旋风分离器翼阀磨损的气相流场分析

采用FLUENT流体计算软件对催化裂化装置旋风分离器翼阀周围流场进行计算,分析了翼阀阀板边缘磨损的机理。计算表明,翼阀阀板边缘的磨损是气流携带催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损。由于旋风分离器料腿内的压力低,当翼阀张开时,催化剂颗粒随气流从上部开口缝隙倒流至料腿内部,斜向冲击翼阀阀板产生冲蚀磨损。磨损程度与开口缝隙大小、颗粒浓度、阀板位置有关。     

油水旋流分离器流场数值模拟研究

以大涡模型为基础,对双锥形液-液旋流分离器进行数值模拟,研究液-液旋流分离器内部流场的压力分布、速度分布和湍动能分布规律。模拟结果表明,静压的分布基本符合组合涡流场的压力分布规律;轴向速度沿径向几乎呈轴对称分布,在轴心区域径向速度梯度比较大,说明在旋流器中心附近产生的内旋流场是分离的有效区域;在轴截面50 mm处湍动能的分布呈现出两头翘、中间凹的结构,亦称"浴盆"结构。比较发现,模拟结果与试验结果较接近,这为进一步研究旋流器分离机理及结构优化设计奠定了基础。     

井下离心旋流式高效油气分离器性能模拟试验

现有井下油气分离器效率较低,已不能满足高油气比油井的生产需要,为了解决高含气井中井下多相混抽泵或电潜泵的使用与效率低等问题,开展了井下离心旋流式高效油气分离器的研究。该分离器采用2级串联结构,以水力旋流器为第1级;以对结构进行了优化改造的离心旋转式分离器为第2级。通过试制样机的室内模拟试验,验证了新设计的井下离心旋流式高效油气分离器的分离效率,总分离效率可达95%以上,其对含气体积分数的适应范围由原分离器的0～36%提高到0～50%,能够满足较高含气井井下油气分离的要求。     

油水旋流分离器流场模拟分析与研究

采用流场模拟方法研究了油水混合物在旋流分离器中的流动状况,湍流模型采用多相流中湍流Reynold应力输运方程模型(DSM),基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法。利用计算流体动力学(CFD)分析程序,对油水旋流分离器进行了计算与分析。结果表明:模拟流场的特征与理论描述和物理实验所得到的特征一致,并定量分析了流量对压降、流体粒径对分离效率的影响及其应对措施。所用方法为深入揭示旋流分离器中油水的分离规律提供了有效手段,可用于预测和分析旋流分离器的分离性能,结构优化及揭示特性参数影响旋流分离器性能的规律。     

FCC装置旋风分离器改进翼阀的防磨性能流场分析

针对FCC装置旋风分离器翼阀由于漏风导致阀板冲蚀磨损的问题,设计了三种结构的翼阀,分别是:阀口加导流片(A型)、阀板外凸(B型)和阀板内凹(C型)。采用计算流体力学方法对三种结构翼阀周围的气相流场进行了数值模拟,并基于流场分布分析了催化剂颗粒对翼阀阀板的冲蚀磨损特点。计算结果表明:对于A型翼阀,导流片的导流作用可以防止气流夹带催化剂颗粒对阀板形成30°～40°冲击角;B型翼阀由于外凸阀板结构,在阀板表面形成一个气垫,会减弱催化剂颗粒对阀板的直接冲击;C型翼阀由于内凹阀板结构,阀板内表面易受气流的直接冲击,加剧了催化剂颗粒对阀板的冲蚀磨损。研究结果综合表明,A型和B型翼阀结构具有抑制颗粒冲蚀磨损的功能。