催化烟机结垢分析及处理
催化装置烟机结垢原因分析及调整
由故 障现 象 可 知 ，烟 机 结 垢 发 生 在催 化 剂 Ｃ 一０ Ｆ Ｃ ２Ｄ 置换 为 增 产 丙 烯 催 化 剂 Ｃ ２ ０ 或 Ａ ００
Ｒ Ｇ一 Ａ ６的 过 程 中 ，
的冲蚀很小 。 颗粒大的催化剂随烟气流动时 ， 其速度滞后并偏离 烟 气 流 线 方 向 ， 特定 的轨 迹 冲 向 叶根 和 叶 盆造 成 磨 损 。 高 速 以 在
烟机垢 样的无机元 素组 成（ 一 ｘ 荧光 分析仪 ） 与平衡剂基本 相 当。 垢样 中 Ｎ 、ｂ Ｆ 、 ａ ｉ 、ｅ ｃ 等含量明显 高于平衡剂和三旋样品。 ｓ
其 中 ，ｂ 量 是 平 衡 剂 的 ２ Ｓ含 ． ，ｉ ４倍 Ｎ 含量 是 平 衡 剂 的 １ ． 。 ６倍 ４能谱 分 析 ． 进 行 能谱 分 析 后 ，发 现 三 个 样 品 中均 存 在 不 等量 的稀 土 元 素 Ｌ ，与 稀 土元 素 Ｃ ａ ｅ的 比例 远 远 超 过 了催 化 剂 制 备 使 用 的 混 合稀土中 Ｌ ａ与 Ｃ ｅ的 比例 。
一
平 衡 剂 样 品 粒度 偏 粗 是 再 生 器一 、 二级 旋 分 性 能 下降 ； 旋 三
细粉粒度偏粗是单管效率下降 ；结垢样 品中 Ｆ 、 ａ Ｎ 等含量 ｅｃ 、 ｉ 高， 主要是催 化剂受重金属污染 ， 重金属的来 源有原料成分 、 管 线腐蚀物 、 各种助剂及蒸 汽品质。
催 化 剂 粒 度 的 大 小 影 响 影 响 烟 气 在 流 道 中 的速 度 ，当 粒 度 ＜ １ 时 ， 烟气 膨 胀 ， 化 剂 均 匀 作 用 于 涡 轮 叶 片 ， 叶 片 ５Ｌ ． ｍ 随 催 对
动上升。
三 、 机 结 垢原 因分 析 烟
无 机元 素 含 量进 行 分 析 。 １ ． 剂 样 品 平衡
催化剂结垢引起烟机故障的诊断和处理
催化剂结垢引起烟机故障的诊断和处理左经刚摘要由于烟气质量和冷却蒸汽系统出现异常，导致催化剂大量聚集结垢，最终引起烟机较大振动。
通过及时监测、分析和处理，最后成功排除了故障，解决了问题。
关键词催化剂动不平衡动静摩擦1．机组概况锦州石化公司80万t/a重油催化裂化能量回收三机组，是由兰州炼油厂YL II -8000J 型烟气轮机、陕西鼓风机厂AV50-15轴流式压缩机、杭州汽轮机厂CP343-1型齿轮箱、哈尔滨电机厂YIYF800-1-4型电动机和润滑油系统及动力油系统组成的国产化机组。
主风机是催化裂化装置的重要设备之一，本机组中采用了轴流式风机，其效率达87%，比离心风机高5%～6%，烟气轮机把催化裂化再生烟气中所具有的热能和压力能膨胀做功转变为机械能来驱动轴流式压缩机，从而达到能量回收的目的。
电动／发电机状态变化灵活，可以根据机组功率平衡情况变换电动和发电状态。
烟气轮机所回收功率5630kW可以满足轴流风机需要的负荷（夏季除外）。
当三机组处于满负荷时，除满足催化裂化装置再生气用风外，三机组还可以发电100～700kW，有较大的经济效益，因此三机组是锦州石化公司关键性特护机组。
该机组于1990年建成试车，其简图及测点布置图如图1所示。
三机组技术参数见表1、表2、表3、表4。
表1 YLⅡ－8000J烟气轮机技术参数表2 AV50－15型轴流压缩机技术参数表3 齿轮箱（CP343－1）技术参数表4 Y/YF800－1－4 异步电动机技术参数测试仪器为数据采集器DP1500，分析软件为恩泰克(PM)预测维修软件。
整个测试系统由安装在机组上的振动传感器、数据采集器、预测维修软件(PM)和计算机组成。
其构成如下：传感器一数据采集器一预测维修(PM)软件一计算机一输出设备。
2．振动特占2006年6月12日凌晨5点，烟机轴承振动突然增大并报警。
立即对该机组进行了现场监测，利用（DP1500）数采器采集烟机的绝对振动信号，回传到计算机中，借助恩泰克爱迪公司的预测维修系统进行分析，其振动烈度见表5，趋势图及频谱图如图2、图3、图4所示。
防止催化裂化装置烟气轮机结垢指导意见
防止催化裂化装置烟气轮机结垢指导意见近年来炼油企业普遍出现烟气轮机结垢问题，对烟机设备运行带来损害，同时严重影响了催化裂化装置长周期安全运行。
为解决催化裂化装置烟机的结垢问题，进一步提高烟机长周期运行水平，炼油事业部对股份公司28 家主要炼化企业44 套催化裂化装置开展了烟机结垢调研。
通过调研，基本明确了烟机结垢的主要原因，提出了防止烟气轮机结垢的有关技术措施。
请各企业接本通知后组织有关技术、设备、质管、供应等部门，认真结合本企业催化裂化装置烟机结垢情况和催化剂使用情况，检查有关工艺管理、设备运行、催化剂质检等方面情况，落实有关相关措施。
一、烟机结垢的主要原因通过调研，发现股份公司催化裂化装置中超过80%的烟机结垢与催化剂及丙烯助剂直接有关。
烟机结垢的主要原因在于三旋出口烟气中含有较高浓度<3μm 超细粉催化剂颗粒，这些超细粉颗粒在烟机入口环境下，与叶轮根部、围带等部位发生高速碰撞，在各种因素的综合作用下形成结垢。
烟气中超细粉含量高的原因在于新鲜催化剂颗粒形态不佳（微观检查存在超细颗粒粘连、大颗粒空心等问题）、新鲜催化剂中细粉含量较高、催化剂颗粒强度低致使用过程中产生大量超细粉、MIP-CGP 工艺本身及相应添加较高比例择形分子筛（ZSM-5）的专用催化剂的使用及反再环境中水蒸气含量较高等方面。
上述情况下，催化剂颗粒容易热崩、破损，从而产生大量<3um 的超细粉颗粒。
二、防止烟机结垢的指导意见针对上述超细粉产生的原因，各有关单位需从以下几方面着手，开展烟机结垢预防工作：（一）炼油生产企业1.建立和完善超细粉检测。
三旋进、出口烟气均应设置在线粉尘检测仪表，对烟机入口超细粉含量开展在线检测；每周一次定期手工采样以校验在线分析仪表。
各企业应建立烟机入口催化剂浓度及筛份分析台帐，重点监控<3μm、<5 μm、<10μm超细粉含量及所占比例。
在涉及与产生细粉有关工艺调整、催化剂配方调整、催化剂制备工艺的改进时，都应对烟机入口粉尘浓度及筛份进行分析，以考察调整和改进效果，为进一步优化提供方向。
流化催化裂化装置烟机结垢原因分析
生 因结垢 导致 振 动 加 剧 而 被 迫停 机 的情 况 。但 在
此 之后 ， 运行 周期 逐 渐 缩 短 ， 经 常 会 发 生 因烟 机 结
第 ２期
申 健， 等． 流 化 催 化 裂 化 装 置 烟 机 结 垢 原 因 分 析
１ ５
由图 １可见 ， 在 国产 新鲜 催 化 剂 Ｑ 中 ， 很 多 颗
２ ０ １ ０年 ９月 以前 ， 烟机 运 行状 况 良好 ， 没 有 发
风 分离 器损 坏 、 再 生负荷增加 、 催化剂磨损增 大、 原 油 中金属 及硫 含量 增 加 等 因 素 都会 对 烟 机 结 垢
收 稿 日期 ：２ Ｏ ｌ ３ － ０ ６ — ２ ５ ；修 改 稿 收 到 日期 ： ２ ０ １ ３ － １ ０ — ２ ０ 。 作 者 简 介 ：申健 （ １ ９ ８ ８ 一） ， 男， 硕士， 主 要 从 事催 化 裂化 装 置 烟 机 结 垢研 究 工作 。 通 讯 联 系人 ：罗 运 柏 ， Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｂ ａ ｉ ＠ ｗｈ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 。
Ｍｔ Ｊ ａ ， 选用 的是 中国 石 化工 程 建 设 公 司设 计 、 兰 州
炼 油化 工 机 械 厂 生 产 的 ＹＬ Ｉ Ｉ 一 １ ０ ０ ０ ０ Ｌ型烟机 ， 两
２ 烟 机 结 垢 原 因 分 析
造成 烟 机结垢 的原 因很 复 杂 ， 有研究表明， 旋
级透 平 （ ＹＬ型 新双 级结 构 ） ， 采 用 轴 向进 气 悬 臂 转 子结 构 。２ ０ ０ ５年 ５月 ２日改造 安 装 完毕 并 投 入 运 行， 最长 连续 运行 时 间为 ３ ８ ９天 。 １ ． ２ 烟 机运 行情 况
石 基 础 研 究
16-催化装置烟机结垢原因分析及应对措施204
催化装置烟机结垢原因分析及应对措施中国石油华北石化公司生产运行处一联合工区1前言华北石化公司二催化装置由中石化北京设计院设计，于1996年12月投产，装置按60万吨/年设计，反再为高低并列式，两再生器同轴布置，一再为贫氧再生后部设有CO余热锅炉。
2006年9月装置由洛阳设计院设计进行了120万吨/年扩建改造，扩建时装置主风机利旧了原100吨/年三催化装置三机组，所用烟机型号：YL-12000A，膨胀比：2.7273 ，绝热指数：1.302，平均分子量：29.804，输出功率：11500kW，转速：～5900r/min，绝热效率：～82％，第一临界转速：13000r/min，跳闸转速：6195 r/min，润滑油量：320 l/min，总质量：18000 kg，转子质量：1260kg，级数：单级，转子旋转方向：从进气端看为逆时针，轮盘直径：Φ900 mm，动叶片数量：66片，主要设计参数见表一：2运行概况装置自改扩建开工后烟机一直运行平稳，2008年7月13日～18日根据公司安排对烟机进行例行停机检查，此时烟机上结垢较少，质地松散十分容易清理，重新启机时因振动偏高对机组进行了在线配重。
运行至2009年1月30日9点12分时，二催化装置烟气轮机前后轴振动突然同时升高并稳定运行（XI2403由56微米突跳升高至70微米）； 15时30分开始，烟气轮机各振动再次逐步升高，至21时22分，XI2403振动升至87微米。
公司安排二催化装置烟气轮机停机检修。
2009年1月31204日～2月1日，完成烟气轮机拆检工作，在对烟机解体后发现烟机动静叶片上的附着物与以往垢样明显不同。
此次烟机垢样具有明显的粘连烧结现象，顽固的附着在叶片上，质地坚硬不易清理，详见图一。
图一2月1日因二催化备机轴位移失灵连锁停机装置紧急停工，开工期间因汽轮机故障，装置停工检修，至2月13日再次开工，16时25分主、备机完成切换，烟机振动值正常，（XI2801/2802/2803/2804的振动值分别为19.4um 24.3um 46.4um 40.9um），运行至14日9时20分振动开始出现上升趋势，到11时06分振动最高涨到88um，同时双动滑阀也出现结垢卡涩现象，启备用主风机进行切换。
催化裂化装置烟机结垢问题的原因与防范措施
催化裂化装置烟机结垢问题的原因与防范措施
烟机结垢是催化裂化装置的一个常见问题，它会影响催化裂化装置的正常运行，降低催化剂的使用寿命，并且会产生有害的有毒气体。
因此，了解烟机结垢的原因和防范措施非常重要。
烟机结垢的主要原因是烟气中的油污和灰尘，这些污染物会在催化裂化装置内部形成结垢，从而阻碍烟气的流动，影响催化剂的正常反应。
此外，烟气中的水分也会导致结垢，因为水分会使灰尘和油污更容易结垢。
为了防止烟机结垢，应采取一些有效的措施。
首先，应定期检查催化裂化装置，及时清除结垢，以保持催化剂的正常反应。
其次，应安装滤清器，以清除烟气中的油污和灰尘，减少结垢的发生。
此外，应安装湿度控制器，以控制烟气中的水分，减少结垢的发生。
总之，烟机结垢是催化裂化装置的一个常见问题，主要原因是烟气中的油污和灰尘，以及水分。
为了防止烟机结垢，应采取有效的措施，如定期检查催化裂化装置，安装滤清器和湿度控制器等。
催化裂化烟机结垢原因分析及对策
催化裂化烟机结垢原因分析及对策李双平【摘要】催化裂化烟机结垢是影响装置长周期运行难题之一,结垢的原因非常复杂,影响因素较多.对烟机垢样组成、三级旋风分离器粉尘浓度、以及三级旋风分离器效率进行了分析,探讨了烟机结垢的原因.三级旋风分离器在负荷增加、效率下降的情况下,大量的催化剂细粉特别是其中的Ca,Fe,Na,Ni等金属在500 ～600℃的高温湿热环境中容易形成低熔物,在烟机低速区沉积、黏结,逐渐形成坚硬的结块,从而引起转子动不平衡并导致动静摩擦,烟机振动上升.为了不影响装置生产,对烟机在线检修提出了相应措施,延长了烟机运行周期.装置停工检修时,集中解决了三级旋风分离器效率低的问题,消除了烟机振动问题.%The fouling in flue gas expander is one of difficult problems affecting the long-term operation of FCCU, and impact factors are very complex. The causes of fouling in flue gas expander of FCCU in SINOPEC Wuhan Company were studied by analysis of fouling sample compositions, the dust concentration of the three-stage cyclone separator and the efficiency of the separator. At the conditions of increased operating load and reduced efficiency of the three-stage cyclone separator, large amount of fine catalyst particles, especially the metals of Ca, Fe, Na, Ni, etc, will form low-melting-point materials in the wet environment of 500 - 600 ℃ temperature and finally agglomerate and sinter in low-velocity area of the expander, resulting in unbalance of rotor, dynamical and static frictions and increased vibration. In order not to affect the normal operation of the unit, the on-line maintenances were proposed and implemented, and operating cycle of the flue gas expander wasextended. During an overhaul, effective measures were taken, the problems of flue gas expander vibration and the low efficiency of the three-stage cyclone separator have been solved.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2012(042)010【总页数】4页(P41-44)【关键词】催化裂化;烟机;结垢;振动;三级旋风分离器;对策【作者】李双平【作者单位】中国石化集团股份有限公司武汉分公司,湖北省武汉市430082【正文语种】中文1 装置概述中国石化集团股份有限公司武汉分公司2号重油催化裂化装置为中国石化工程建设有限公司(SEI)设计，建于1995年，是国内第一套重叠式两段再生装置，设计处理能力为0.6Mt/a，烟气经三级旋风分离器后全部进入烟气轮机(烟机)。
松原石化催化裂化烟机结垢原因分析及控制措施
松原石化催化裂化烟机结垢原因分析及控制措施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。
标签：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。
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催化烟机结垢分析及处理
摘要：烟气轮机是原料油催化裂化过程中重要的能量回收装置，其运行状况不仅关系到装置整体能耗水平。
通过对烟机结垢原因的分析，提出对应的整改措施。
关键词：装置振动原因分析
一、烟机在线清垢情况
根据两次烟机拆修情况看，因为烟机转子叶片上结有催化剂硬垢，并且叶片根部磨损，使得烟机动平衡失效，导致烟机振动上升，烟机被迫停机处理。
为了寻找处理烟机转子上的结垢硬块，降低烟机振动，延长烟机运转时间的措施，采用调整烟机入口温度，使得烟机叶片上的催化剂垢污在温变环境下产生龟裂脱落的办法对烟机进行在线清理烟机结垢[1]。
烟机采用如下在线清垢程序：a、慢慢关小烟机入口蝶阀直到全关。
b、全关烟机入口闸阀。
c、开大烟机冷却蒸汽。
d、当温度降到月430℃时，逐渐全开烟机入口闸阀、蝶阀，关小烟机轮盘冷却蒸汽。
采用以上办法，可以把烟机入口温度从640℃降到390℃，温差达到250℃。
烟机从2月开始进行依据以上方法进行在线清垢。
前五次清垢情况如表一。
表一清垢情况对比
从清垢前、后对比看，第一、二次取得一定成效，烟机振动有所下降，但是在第四次烟机在线清垢时由于振动超高被迫停机，5月由于烟机在运转期间振动突然上升，被迫紧急停机检修。
从烟机拆开看，烟机叶片结有大量的硬垢（见图一），厚度达到10mm以上，二级叶片根部磨损。
图一叶片结垢
对烟机结垢问题，参考国内兄弟企业的烟机运行状况发现国内各家炼油厂的烟机都相续出现了类似烟机转子结垢导致振动超标，烟机被迫停机检修。
特别是对采用二级形式的烟机机组情况基本相同。
二、原因分析
烟机垢样内的主要成分为催化剂，其中的主要元素为CaO、P2O5和Fe。
[2]查阅相关资料得知，在反应系统内钙、磷、铁等元素对催化剂具有以下影响。
1.钙对不同类型FCC催化剂均具有不同程度的污染能力，会使催化剂活性降低，催化剂活性中心下降，表面积、孔体积、比表面积减少。
其中平衡剂上每
1000？g/g的钙会使平衡剂的活性降低0.3～2wt%。
此外催化剂活性降低程度的大小还与再生温度有关，因为当再生温度越高，钙对催化剂的污染越严重。
催化剂钙中毒（见图五），活性降低，反应系统中约有54%～74%的钙使得催化剂中毒，并以硫酸钙形式存在，硫酸钙在水蒸气存在下形成粘结性很强的石膏，导致催化剂结块，流动性能变差。
同时钙中毒的催化剂在高温下造成催化剂表面烧结，堵塞了催化剂微孔，影响了催化剂转化率。
2.除了形成硫酸钙外其余的钙与催化剂上的磷作用形成磷酸钙，磷酸钙的作用就是一种烧结剂，它会在高温环境内促进催化剂表面烧结，当再生温度越高时，催化剂的表面烧结情况越严重。
3.铁会和FCC 催化剂成分中的Si、Na、Ca，发生化学反应，生成低熔点（约500-530℃）的共熔相，在催化剂表面生成玻璃相和节结，使催化剂变得十分粘稠，形成催化剂表面烧结的影响因素。
从实验分析结果可知，催化装置的烟机转子叶片结垢，其主要原因是金属烧结粘连，但也不排除静电吸附和胶质粘连。
催化剂颗粒的粘连按作用机理可分为三种：静电吸附粘连、胶质（高温难分解物质）粘连、金属烧结粘连。
3.1静电吸附粘连。
在催化裂化装置中，催化剂颗粒以10～20m/s的线速度高速运行，颗粒之间或颗粒与管壁之间会产生剧烈的摩擦作用，从而产生静电电荷，导致催化剂以静电的形式被吸附到烟机或管壁上。
当催化裂化装置高负荷运行时，磨损的催化剂细粉中的金属含量远远高于二再平衡剂，这些金属离子加速了催化剂细粉的静电吸附作用，从而导致催化剂的静电粘连和堆积。
催化剂中含有铁元素，在催化剂再生过程中，铁与烟气中的硫会形成一种硫化亚铁Fe0.95S，该物质具有磁性，加速了催化剂的吸附和粘连。
3.2胶质粘连。
在催化裂化反应过程中，一些难以裂解的重组份粘附在催化剂微球和自然磨损产生的催化剂细粉外表面上，如果此时裂化装置的一、二再生器再生效果差，此时未完全燃烧的催化剂中的油浆重组分在水蒸汽、油气等作用下，粘连在烟机叶片、轮盘或管壁上，从而导致烟机负荷增加、磨损严重。
[3]
从烟机叶片垢样显微放大发现结垢是逐层加厚的，比较坚硬，且全为小于10μm的细粉粘合而成，经上述分析导致烟机结垢主要因素是高温和催化剂细粉。
两者促进了垢的形成，前者是形成垢的外部条件，后者是结垢的内因，而细粉的粒度、金属和非金属元素的含量则决定了垢的生长速度、黏附力和硬度，其中钙含量高是主原，细粉中铁、镍加速了催化剂的粘连和烧结，从而导致烟机叶片、轮盘等结垢，造成烟机的静、动不平衡，引起烟机振动。
三、应对措施
1.采用新工艺措施降低原料及催化剂中钙的含量，改进降烯烃催化剂配方，减少磷、铁的添加量。
2.减少新鲜催化剂中空心催化剂含量，防止催化剂在生产过程中被撞碎的可能，此外选择优质喷嘴，维持合适的喷嘴速度，平稳操作，再生器温度控制在680℃以下，减少催化剂破碎几率，最终减少催化剂细粉含量。
提高三旋效率，回收大于10μm的细粉，减少进烟机粉尘浓度，降低烟气中进入烟机的粉尘含量。
3.平稳烟机操作，调整烟机轮盘蒸汽注入量在最小值，在保证烟气温度不超温前提下，杜绝烟气管道注入冷却蒸汽。
4.从烟机自身考虑改进烟机结构，采用单级结构。
或通过良好的流道设计改善消除气流的干扰和滞流区，另一方面就是采用爆炸喷涂等新工艺，提高表面的光洁度，减小催化剂沉积的几率。
参考文献
[1]侯祥麟.中国炼油技术第二版[M].中国石化出版社，2001：116-122
[2] 屠锡泉. 重油催化裂化烟机故障原因分析及对策措施[J].石油化工设备维护检修技术，6（1），56～61，2009
[3] 李鹏. 催化裂化装置三旋、烟机结构原因分析及对策[J].炼油技术与工程，12（3），34～36，2005。