FCC裝置三旋的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、FCC裝置三旋的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢張翼飛 中國石油廣東石化公司摘要：針對廣東石化公司催化三旋的設(shè)計(jì)問題，對各種型式三旋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出使用利弊、投資的多少，確定三旋的最佳設(shè)計(jì)型式，保證煙機(jī)正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)效益最大化。關(guān)鍵詞：三級旋風(fēng)分離器 大三旋 多管式三旋 單管 效率 1、旋風(fēng)分離器是FCC裝置高溫?zé)煔饽芰炕厥障到y(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備之一，它不僅要保證煙機(jī)長周期安全運(yùn)行，而且投資很高，其壽命也直接影響裝置效益。影響旋風(fēng)分離器性能的因素很多，通過調(diào)研國內(nèi)同類裝置旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)型式及其實(shí)際應(yīng)用狀況，分析對比不同型式旋風(fēng)分離器的性能、效率等，正確選擇合適的催化旋風(fēng)分離器的型式。2、目前三旋的結(jié)構(gòu)形式

2、 立管式、 臥管式和大三旋（分為單圈式和雙圈式）三旋主要包括： 臥管式三旋立管式三旋 SHAPE * MERGEFORMAT SHAPE * MERGEFORMAT 大三旋我國于90年代后，石油大學(xué)與北京設(shè)計(jì)院及洛陽石化工程公司也獨(dú)立研制成了PIM型斜管式多管旋風(fēng)分離器，如上圖所示。近些年，由于大三旋的出現(xiàn)，基本取代了多管式形式 ，特別是近年來大型煉油廠少有應(yīng)用，大三旋是目前的主流設(shè)計(jì)。3、多管式（立管式和臥管式）三旋與大三旋的比較：3.1多管式三旋與大三旋的特點(diǎn)比較：多管式三旋大三旋整體效率組合效率不理想組合效率高抗干擾能力低極強(qiáng)煙氣的利用率總氣量的93-95%總氣量的99%結(jié)構(gòu)、投資投資大

3、投資節(jié)省10%抗堵塞差不會堵塞制造難度制造難度高簡單很多壽命受操作條件控制、7年左右不受限制、15年以上多管式三旋的致命缺點(diǎn)是單支單管冷態(tài)試驗(yàn)效率較高，但是由于各單 管的壓降差異以及在空間排布位置的不同，組織后效率明顯下降，單管效率高，整體效率不理想。大三旋組合效率高，原因是大三旋的每臺旋風(fēng)子均有自己的單獨(dú)灰斗，料面可高可低能夠調(diào)節(jié)，這樣便能很好的阻擋反竄。多管式三旋眾單管僅使用一個(gè)公共灰斗，各單管間的排塵返混嚴(yán)重，有時(shí)為了減混，設(shè)計(jì)與操作上采用加大泄氣量的辦法可以減少單管間的返混竄氣。多管式三旋單管抗干擾能力差，當(dāng)操作不正常時(shí)，三旋出口濃度變化 大且三旋出口10m的顆粒濃度會從2%（甚至更低

4、）躍升為20%。大三旋經(jīng)使用考核，操作不正常時(shí)三旋出口濃度幾乎不變。多管式三旋泄氣量較大，一旦泄氣量減小，單管的返混互竄明顯加劇，三旋效率下降，設(shè)計(jì)上常采用總氣量的35%，而大三旋泄氣量設(shè)計(jì)2%，正常時(shí)1%便可以，增加了煙氣的利用率。多管式三旋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝要求精度高，尤其立管式三旋單管升氣管焊于上隔板，旋氣管固定于下隔板，垂直度、同心度的找正需特殊工裝，有時(shí)由于焊接變形控制不住，精度超標(biāo)，大三旋的制造安裝均簡單。多管式三旋由于卸料口直徑小，運(yùn)行中容易堵塞，造成三旋失效，裝置停工。這種失效與操作和催化劑的選型關(guān)系極大，而大三旋不存在此類問題。 臥管式堵塞情況立管式堵塞情況多管式三旋單管的制

5、造精度要求很高，允許的單管間壓降差應(yīng)該越低越好，規(guī)范要求相同氣量下P最大和最小差值二者平均值5%，并按壓降排序單管。一但壓降差大，各單管進(jìn)氣不均與返混互竄馬上加劇，這一點(diǎn)和多管組合結(jié)構(gòu)型式與三室壓力分布有明顯關(guān)系。前面談到多管三旋的進(jìn)氣室、集塵室、集氣室這三室的壓力是不等的，進(jìn)氣分配室最高，約等于三旋入口壓力，集塵室壓力較進(jìn)氣室低34%，最低的是集氣室，它較入口進(jìn)氣室壓力低了5%以上。壓 力壓 降進(jìn)氣室10集塵室0.970.03集氣室0.950.05由于集塵室壓力高于集氣室，所以單管內(nèi)氣體大部分（96%）往上走，通過升氣管排出，僅少量泄氣（4%）往下走，通過泄料口排出進(jìn)入集塵室，二集塵室壓力只

6、比進(jìn)氣室低了3%，所以當(dāng)單管間壓降差一大很容易返竄，而且單管的處理氣量分配更不均衡。多管三旋單管的磨損與三旋壽命磨損問題實(shí)際上就是使用壽命問題。國內(nèi)使用的多管式三旋其單管內(nèi)部無襯里（只是在單管下部排塵口噴涂一層耐磨合金）大大限制了單管入口線速的提高，目前均設(shè)計(jì)為26m/s左右。即便如此，據(jù)國內(nèi)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)催化裂化裝置催化劑單耗超過0.8kg催化劑/噸原料時(shí)，單管的磨損現(xiàn)象均很明顯，平均壽命約5年左右，五年后大都要局部或全部更換單管，也有個(gè)別運(yùn)轉(zhuǎn)一年就需要更換，單管的更換尤其對臥式三旋是非常困難的。大三旋由于內(nèi)部有襯里入口線速可以28m/s以上，磨損也不明顯，在泰國使用的大三旋可以連續(xù)使用多年，做到

7、兩次裝置停工不檢修，三旋壽命大大提高。立管式三旋的高溫變形和三旋失效 立管式三旋設(shè)計(jì)采用了2840毫米的厚隔板，因?yàn)檫M(jìn)氣、排氣、集塵三室的壓力不相等，存在著上下隔板的高溫變形問題，超溫時(shí)尤為嚴(yán)重。由于隔板的變形，單管偏斜錯(cuò)位，器原始安裝精度完全失去。單管的氣固相分離，排塵、排氣工況失常，直接導(dǎo)致三旋降效失效。 Buell研究發(fā)現(xiàn)，三旋8m的顆粒除盡并非通過三旋除的，而是高線速下，大顆粒被磨碎。因?yàn)槿肟谄骄w粒直接12m，三旋出口收集起來恰是8m，清楚說明大于12m的被磨成小于8m。大三旋則不然，出口平均顆粒直徑略小于入口平均顆粒直徑，表明大三旋內(nèi)催化劑顆粒的磨碎并不明顯。操作工況下，三種形

8、式三旋效率總體比較（Buell做過比較）立式60-65%臥式60-70%大三旋80%大三旋比多管式三旋的效率高出 1020%首臺大三旋（BSX型）于2006年9月在海南280萬噸/年催化裂化裝置和2006年11月在延安200萬噸/年催化裂化裝置上成功建設(shè)和投入應(yīng)用。通過標(biāo)定，三旋的出口工況下煙氣中催化劑濃度在5062mg/m3，平均為55mg/m3.三旋進(jìn)口煙氣中催化劑粉粒主要集中在520m之間（約占60%），三旋出口能將大于6m的細(xì)粉完全除盡或基本除盡。證明大三旋（BSX型）的分離性能和效果很好，完全達(dá)到了預(yù)期的效果。目前，大三旋的唯一缺點(diǎn)就是個(gè)別裝置的有些震動，初步原因可能是三旋內(nèi)部多個(gè)并

9、聯(lián)大旋風(fēng)流體流動的擾動與機(jī)械固有頻率產(chǎn)生的共振造成的，這對裝置和人員都會造成一定影響，一定要引起關(guān)注。4、同類裝置三級旋風(fēng)分離器的應(yīng)用目前大三旋有兩種形式，BSX和LSX,其實(shí)他們的結(jié)構(gòu)是一樣的，只是設(shè)計(jì)院的不同而分別取名，北京院設(shè)計(jì)的稱為BSX,洛陽院設(shè)計(jì)的稱為LSX.裝置名稱煙氣量三旋型式及旋風(fēng)子總體尺寸結(jié)構(gòu)簡圖廣東揭陽360萬噸/年催化裝置326400m3/ht=690=0.275Mpa313200m3/h=5500Nm3/min，t=670=0.255 Mpa中油大連石化350萬噸/年重油催化裂化440000m3/h臥管式三旋，內(nèi)置210根蝶式旋風(fēng)單管5200/74002367336/

10、24LPEC設(shè)計(jì)2001年中油呼和浩特石化公司280萬噸/年 催化裂化416000m3/h立管式三旋，內(nèi)置130板PST-300型旋風(fēng)管82001391926LPEC設(shè)計(jì)2008年中石化茂名石化公司220萬噸/年 催化裂化300000 m3/h立管式三旋，內(nèi)置94板PST-300型旋風(fēng)管73001260024LPEC設(shè)計(jì)2003年中石化長嶺280萬噸/年 催化裂化291400 m3/h新型LSX三旋，內(nèi)置24臺960PLY切向進(jìn)氣小旋分器5400/4720019590 雙圈型式LPEC設(shè)計(jì)2005年中油四川石化250萬噸/年 催化裂化298000 m3/h新型LSX三旋，內(nèi)置24臺960PLY

11、切向進(jìn)氣小旋分器5400/4720019590雙圈型式LPEC設(shè)計(jì)2009年中油寧夏石化260萬噸/年 催化裂化292000 m3/h新型BSX三旋，內(nèi)置12臺1236BY切向進(jìn)氣小旋分器770016693單圈型式SEI設(shè)計(jì)2009年中油榆林石化180萬噸/年 催化裂化277000 m3/h新型LSX三旋，內(nèi)置24臺960PLY切向進(jìn)氣小旋分器720019640雙圈型式LPEC設(shè)計(jì)2006年中石化海南洋浦280萬噸/年 FCC327500 m3/h新型BSX三旋，內(nèi)置12臺1236BY切向進(jìn)氣小旋分器770016772 單圈型式SEI設(shè)計(jì)2005年中石化青島石化290萬噸/年 FCC33000

12、0 m3/h新型BSX三旋，內(nèi)置12臺1236BY切向進(jìn)氣小旋分器770016680單圈型式SEI設(shè)計(jì)2005年伊朗Arak煉廠493萬噸/年 RFCC620000 m3/h新型BSX三旋，內(nèi)置24臺1236BY切向進(jìn)氣小旋分器1040021921雙圈型式SEI設(shè)計(jì)2005年中石化金陵分公司350萬噸/年 FCC455460m3/h新型LSX三旋，內(nèi)置27臺1130PLY切向進(jìn)氣小旋分器6900/489002198636/28雙圈型式LPEC設(shè)計(jì)2005年從上表可以看出，最近新上的項(xiàng)目均采用大三旋設(shè)計(jì)，可見大三旋設(shè)計(jì)是三旋設(shè)計(jì)領(lǐng)域的突破，是發(fā)展趨勢。5、三級旋風(fēng)分離器的投資三級旋風(fēng)分離器的投資問題實(shí)際上又與旋分子的處理量有密切關(guān)系。多管三旋單管的處理風(fēng)量均較低，尤其臥式三旋單管直徑相同時(shí)，每根管處理風(fēng)量才相當(dāng)于立管的6070%。單管處理量低，三級旋風(fēng)分離器殼體必然增大，設(shè)備投資相應(yīng)增加。國內(nèi)多管三旋單管的風(fēng)量與壓降矛盾一直很突出，國內(nèi)各種類型的單管，風(fēng)量過大時(shí)效率反而下降而阻力降大大增加。采用切向進(jìn)氣的大三旋只要結(jié)構(gòu)尺寸比合適，完全可以象一二旋那樣做到小直徑大處理量，其設(shè)備投資可比多管三旋節(jié)省