BSX型第三级旋风分离器在催化裂化装置改造中的应用

文章介绍了催化裂化装置第三级旋风分离器(简称三旋)应用情况,阐述了多管立式三旋和多管卧式三旋的主要结构及存在的问题,提出了BSX型三旋的主要结构和优势。BSX型三旋在某炼油厂蜡油催化裂化装置成功应用,工业运行结果显示,三旋出口烟气中催化剂浓度(标准状态,下同)为90 mg/m³,粒径>10μm催化剂浓度为1.52%(w),三旋整体分离效率72%,说明其分离性能优异,烟气轮机进口烟气催化剂浓度和粒度远低于烟气轮机控制指标。BSX型三旋的应用可为烟气轮机长周期安全平稳运行提供较好的保障。     

FCC装置三旋效率低的原因及对策

针对中国石油抚顺石化分公司石油二厂催化裂化装置再生器第三级旋风分离器(三旋)效率低的问题,对三旋的运行状况进行了分析和核算,找出了原因,认为主要问题是烟气中催化剂细粉较多、粒度大,以及三旋单管烟气线速较低和单管排尘锥体处粉尘返混严重.采取堵管和排尘锥体开孔的措施后,实际运行结果证明,三旋效率提高了,三旋出口烟气中催化剂浓度、粒度达到标准,保证了烟气轮机的安全平稳运行.     

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.     

PDC型高效旋风管的开发研究

通过对导叶式旋风管的叶片参数、排尘结构和排气结构及分离空间高度的优化研究，开发出了新一代ＰＤＣ型高效旋风管，其性能全面优于国内立管三旋现用的ＥＰＶＣ型旋风管和ＶＥＲ型旋风管。其单管气量可达２２００～２４００ｍ’／ｈ；效率高于ＥＰＶＣ型ｌ～３个百分点，高于ＶＥＲ型约３～５个百分点；排尘口直径８５ｍｍ，不会堵塞；操作弹性好，气量波动影响较小，不会窜流返混。工业应用表明三旋出口含尘浓度低于１００ｍｇ／ｍ‘，出口烟气内无大于１０ｐｍ颗粒。     

催化裂化装置再生烟气粉尘对烟机运行的影响分析

对催化裂化(FCC)装置再生烟气在三级旋风分离器(三旋)入口及出口的粉尘浓度进行了分析，结合FCC装置新鲜剂、再生器平衡剂、三旋细粉的粒径分布，对比分析了3套FCC装置再生器一级、二级、三级旋风分离器分离效率对烟气粉尘浓度的影响。结果表明：当烟气轮机入口(即三旋出口)烟气中粉尘浓度超过设计要求时，特别是粉尘中粒径大于10μm的颗粒体积占比超过5%时，大颗粒粉尘浓度越高对烟气轮机运行的影响越大，容易出现烟气轮机振动值升高等问题。因此，建议控制再生烟气在全流程的粉尘浓度：在三旋入口的质量浓度不大于600 mg/m³;在三旋出口的质量浓度不大于150 mg/m³,其中粒径大于10μm的颗粒体积占比不大于5%。     

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。     

50万t/a重油催化裂化装置三旋及烟机的故障分析

针对催化裂化能量回收装置高温烟气轮机出现的故障,对烟气中所含催化剂物性、粒度与形貌进行了分析,确定了卧管式三旋分离性能下降主要原因:①催化剂中低熔点的金属离子Fe、Ni、Ca等含量较高,高温下容易熔化在三旋内部及烟机动静叶片上形成结垢.②催化剂再生过程中出现大量破碎的小颗粒造成三旋入口烟气中细粉浓度过高,三旋抗返混能力差导致出口烟气中催化剂含量增高.     

催化裂化装置三旋存在问题分析及改造措施

针对中国石油化工股份有限公司洛阳分公司100万t/a重油催化裂化装置再生器第三级旋风分离器效率低的问题,对三旋运行状况进行了工艺核算,认为单管数量不在单管最佳处理范围、单管防返混锥标高相差较大以及集尘室净空尺寸偏小是造成三旋分离效率低的主要原因,从减少单管总数、扩大临界流速喷嘴口径、三旋内部结构优化等方面提出了改造措施,改造后的三旋运行状况良好,分离效率明显提高,满足安全生产需要。     

FCC第三级旋风分离器研究进展

介绍了国内外FCC第三级旋风分离器(三旋)的应用情况,对FCC三旋技术现状进行了分析,阐述了多管式三旋、大旋分式三旋在工业运行中存在的问题。多管式三旋总效率为60%～80%,压力降为12～15 kPa,由于结构原因,再生烟气进入三旋后分配不均匀,单管易窜气、返混、结垢及锥体磨损,影响了单管使用寿命;大旋分式三旋总效率为70%～80%,压力降为15～20 kPa,比多管式三旋压力降要大,在运行中有时会产生振动,影响FCC装置安全稳定运行。重点介绍了中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心开发的新型直流式分离单管研究近况。冷模试验结果表明:当入口气速为25～40 m/s时,新型直流式分离单管的分离效率为82%～90%,压力降为2.2～5.4 kPa。最后,提出了直流式分离单管的研究方向。     

PSC-300型旋分单管在催化裂化装置的应用

根据催化裂化装置生产中三旋存在的问题及扩大处理量的要求,将PDC单管更换成PSC-300 型高效分离单管。该文重点对PSC-300型单管的安装、使用情况进行了较详尽的说明和分析。     

国产立管式多管三旋发展状况述评

简述了国内立管式多管三级旋风分离器的发展状况,及其核心部件旋风管(即单管)的开发,并对目前工业上应用的几种旋风管的结构和性能特点进行了比较和分析。     

新设备技术在催化裂化装置上的应用

文章介绍了近年来在催化裂化装置上应用的新设备、新技术,如BY型旋风分离器、BSX型旋分式三级旋风分离器、上下拱型三级旋风分离器、下拱型三级旋风分离器、SHS“自蔓延”技术、SWY外取热器、BWJ型喷嘴、自流浇注料、Actehem高耐磨衬里、弓形钢丝纤维、侧拉环锚固钉、分体可拆人孔等的结构特点及实际应用情况。     

分离器中内部流场对分离性能的影响

对切向分离器和管道分离器的内部流场进行了激光多谱勒(LDA)技术的试验测试,得出了两种分离器的内部流场分布,确定了内外分离涡的分离边界。同时用计算流体动力学(CFD)数值模拟了两者的内部流场。根据两种结果,对目前广泛使用的分离模型进行了评论,即以Barth模型为代表的分离模型适合于切向分离器的性能预测,而Rietema模型却适合于管道分离器的性能预测。最后,对两种分离器进行了分离性能试验。论述了分离器内部流场对分离性能的影响。     

FCC沉降器内粗旋与顶旋连接结构的优化

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了不同的粗旋与顶旋分离器的连接结构对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并基本实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性,为优化沉降器结构的设计提供了新的方法。     

FCC沉降器内粗旋出口导流长度对油气流动的影响

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了粗旋分离器排气管出口导流段长度对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性;随着导流段长度的增加,直接进入顶旋的油气量也随之增加,而粗旋和顶旋分离器的压降基本不变,对反应器内的压力平衡基本没有影响。     

石油焦循环流化床锅炉尾气净化除尘器的选择

根据石油焦循环流化床锅炉尾气中固体颗粒的物性、粒度分析和此种尾气净化的特点,对尾气净化除尘器的选择进行了综合对比分析。分离效率、压力损失、颗粒物性、投资和维护费用等是选择净化除尘器的主要因素。电除尘器和旋风分离器是首选的除尘设备,但电除尘器的投资大,旋风分离器的效率和阻力欠佳,需要开发高效低阻力的旋风分离器才可以适应工业需要。     

FCC riser quick separation system: a review

The riser reactor is the key unit in the fluid catalytic cracking (FCC) process. As the FCC feedstocks become heavier, the product mixture of oil, gas and catalysts must be separated immediately at the outlet of the riser to avoid excessive coking. The quick separation system is the core equipment in the FCC unit. China University of Petroleum (Beijing) has developed many kinds of separation system including the fender-stripping cyclone and circulating-stripping cyclone systems, which can increase the separation efficiency and reduce the pressure drop remarkably. For the inner riser system, a vortex quick separation system has been developed. It contains a vortex quick separator and an isolated shell. In order to reduce the separation time, a new type of separator called the short residence time separator system was developed. It can further reduce the separation time to less than 1 s. In this paper, the corresponding design principles, structure and industrial application of these different kinds of separation systems are reviewed. A system that can simultaneously realize quick oil gas separation, quick oil gas extraction and quick pre-stripping of catalysts at the end of the riser is the trend in the future.     

单入口双进气道旋风分离器内冲蚀特性

采用雷诺应力湍流模型、离散相模型和改进的冲蚀模型对一种单入口双进气道旋风分离器内的气 固紊流及冲蚀过程进行了数值模拟,得到旋风分离器内壁面冲蚀速率详细分布规律。结果表明,固体颗粒对旋风分离器内壁的冲蚀主要发生在蜗壳上顶板、蜗壳与筒体连接段及排尘口处;在旋风分离器分离空间内,由上至下旋流稳定性逐渐减弱,导致壁面冲蚀速率逐渐增大。与普通单入口旋风分离器相比,在相同处理量时,单入口双进气道旋风分离器内形成的轴对称稳定旋流可以有效减弱颗粒与壁面的碰撞和磨削,从而明显降低壁面摩擦阻力损失和冲蚀速率,有利于旋风分离器的压降降低和长周期稳定运行。     

压力对旋风分离器内颗粒浓度分布影响的模拟

 为了分析压力变化对旋风分离器内颗粒浓度分布的影响,利用Fluent6.1软件, 气相流场采用修正的雷诺应力模型, 颗粒相运动采用颗粒随机轨道模型, 对0.1~6.5Mpa压力下旋风分离器内气、固两相流流场进行了模拟。结果表明,在入口浓度一定条件下,随着压力的升高,器壁颗粒浓度渐呈螺旋状灰带分布,旋风分离器内旋流区域的颗粒浓度减小,旋风分离器分离能力增强。压力增加一方面使气体切向速度增加,颗粒所受离心力增加;另一方面,气体的湍流强度增大,颗粒的扩散作用增强。当压力超过3.0 MPa后,压力增加对切向速度影响不大,而颗粒扩散增加,旋风分离器内旋流区域颗粒浓度增加,对颗粒分离不利。旋风分离器的径向颗粒浓度分布可以用指数函数描述,其中颗粒的径向速度、颗粒的扩散系数和边壁的颗粒浓度是影响颗粒浓度分布的主要因素。旋风分离器粒级效率随压力的增加而增大,当压力超过3.0 MPa后,压力增加对粒级效率影响不大。     

催化裂化装置四旋分离系统内气相流场的数值研究

采用雷诺应力模型(RSM)对两种催化裂化装置四旋分离系统内气相流动的三维流场进行数值模拟,分析了两种第四级旋风分离系统（简称四旋）内气相流场的特点。结果表明：在传统式结构中,储料罐内部分区域气流向上运动,不利于颗粒沉降,料腿内产生气流反窜现象,四旋内存在偏流,影响颗粒输送,结构设计不合理是导致颗粒堵塞的主要原因;改进式结构中,储料罐内气相速度很小,有利于颗粒沉降,料腿中周期性的二次涡影响颗粒的气力输送,可能对壁面产生磨损,四旋分离空间内流场稳定,有利于颗粒分离,改进式结构可以有效避免颗粒堵塞现象的发生。两种结构内部气相流场的对比为合理设计四旋分离系统结构提供了参考依据。