催化裂化裝置煙氣輪機結垢預測與阻垢評價實驗設備的制作方法
【專利摘要】本發明屬于石油化工【技術領域】，提出了一種煉油廠催化裂化裝置煙氣輪機(簡稱催化煙機)結垢預測與阻垢劑評價實驗設備。針對煙機普遍性的結垢現象，結合現場實際的煙氣流動特性，發明了可以直接連接在催化煙機入口管線上的評價實驗設備，該設備可模擬煙氣在催化煙機內的流動狀態，采用工業生產裝置的實際煙氣，有效反映煙機結垢狀況，并能夠及時觀測內部結垢狀態；該設備設計的阻垢劑加料倉可用于開展阻垢劑開發及其阻垢性能測試。
【專利說明】催化裂化裝置煙氣輪機結垢預測與阻垢評價實驗設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種催化裂化裝置煙氣輪機結垢預測與阻垢評價實驗設備，該設備屬于石油化工【技術領域】，提出了一種煉油廠催化裂化裝置煙氣輪機(簡稱催化煙機)結垢預測與阻垢劑評價實驗設備。
【背景技術】
[0002]近年來，煉油廠催化裂化裝置煙機在各煉廠均出現因嚴重結垢而導致的震動現象:⑴煙機產生振動#)嚴重時出現煙機葉片損壞甚至斷裂煙機葉片表面生成沉積物。由此帶來一系列的工藝和設備問題:(1)引起設備損壞；⑵操作人員通常降低煙機煙氣流量以減少振動，其后果是煙機回收能量大大減少，裝置的能耗上升；(3)長期的問題積累將引起設備損壞，而導致非正常停工，損失嚴重；⑷煙機結垢引起煙機效率下降而導致裝置能耗上升。這些問題一方面增加了工藝與設備維護人員的工作量，另一方面也增加了裝置節能和日常管理上的難度，為催化裂化裝置長周期穩定運轉帶來困難。前人把解決方法的重點放在煙機設備的監控和煙機結垢的元素分析，以期望得到煙機結垢模型和解決辦法，本發明從工藝過程入手，經科學分析得出如下催化裂化裝置煙機結垢和震動的影響因素有:⑴反應原料變重，或回煉加大，或反應深度太大而導致產焦增加，如果沒有及時地調整一再的燃燒負荷，一再出來的催化劑細末上的殘炭會增加，煙氣中一氧化碳濃度也會增大，進入煙機后容易結垢，由于結垢不均勻或部分垢片脫落，煙機產生振動；⑵煙氣中一氧化碳含量較大，在合適的溫度壓力下，碳析出增加，導致煙機結垢和振動；⑶一再的催化劑旋風分離器故障或者旋分能力不夠，導致未燃燒完的催化劑粉末跑入煙機，導致煙機結垢與震動。
[0003]催化裂化煙機在催化裂化裝置扮演著人的心臟功能，尤其對于三機高度整合的催化裂化裝置更是如此。解決煙機因結垢而導致的進氣量減少和震動現象將大大改善催化裂化裝置的長周期穩定運轉問題，同時也為節能降耗提供有力保證。
[0004]盡管催化煙機如此重要，目前為止沒有針對煙機結垢在線預測和阻垢技術的技術開發工作開展。本發明主要針對催化裂化裝置中煙機普遍存在的一些共性的化學工程問題，包括煙氣流動、煙氣結垢等方面的研究，提出一種煙機結垢預測和阻垢實驗設備，為煉化企業催化裂化裝置的煙機高效長周期運行，提供必要的預測和評價技術支持，最終為節能、減排、降耗服務。
【發明內容】
[0005]本發明涉及的催化煙機結垢預測與阻垢實驗設備由進料管線與閥組、噴頭、噴涂倉、掛片、變徑管筒、轉動葉輪、加料倉和相應的實時數據采集系統(簡稱SCADA)組成，按功能可分為:
[0006]1.進料配氣部分
[0007]進料配氣部分包括煙氣、空氣、水蒸氣和氮氣管道及閥門等部件。
[0008]進料配氣部分可以調整進入噴涂倉混合氣體組份的線速度、細粉濃度和溫度。
[0009]2.煙氣流動模擬實驗部分
[0010]煙氣流動模擬實驗設備主要包括噴頭、噴涂倉、變徑管筒、轉動葉輪等部件。
[0011]本實驗設備根據壓縮機內部壓力、流量和溫度的變換設計了可調變徑和轉動葉輪。轉動葉輪采用輪盤葉輪和動葉片的組合形式，此形式與催化煙氣輪機的實際設計方式保持一致。
[0012]3.阻垢劑加料倉部分
[0013]本實驗設備中的阻垢劑加料倉采用全封閉式設計，可根據實驗方案需要在實驗過程中加入阻垢劑，可篩選和評價阻垢劑，阻垢劑加入速度和總量通過加料倉下端閥門開度控制。
[0014]阻垢劑加料倉的設備材質可選20#鍍鋅和不銹鋼。
[0015]4.與實驗設備配套的數據采集與監測系統
[0016]本實驗設備采用了 SCADA系統進行數據采集和過程監測。主要的采集點為實驗設備減溫減壓點的溫度、壓力和流量數據。
[0017]實驗數據最終將通過工業液晶顯示器實時顯示在現場或者中央控制室內，通過該USB存儲介質記錄實驗數據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]附圖1為催化裂化煙機結垢預測與阻垢劑評價實驗設備示意圖
[0019]附圖2為轉動葉輪示意圖
[0020]附圖3為加料倉示意圖
[0021]圖1中，I為空氣(儀表風)管線，2為水蒸汽管線，3為氮氣管線，4為煙氣管線，5為流量計，6為手動閥門，7為引壓線，8為U型測速皮托管，9為加料倉，10為配氣管線，11為噴涂倉，12為噴頭，13為掛片，14為電阻測量，15為熱電偶測溫，16為變徑管筒，17為轉動葉輪。
[0022]圖2中，18為進氣錐，19為靜葉，20為動葉，21為輪盤，22為轉動軸。
[0023]圖3中，23為手動閥門，24為料位觀測線，25為加料罐體，26為透明觀測管。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖好實施例來詳敘本發明的技術特點:
[0025]在實際操作中，本發明是按照以下實施路線展開:
[0026]a)在催化煙機入口導凝閥閥組前加裝本實驗設備
[0027]本實驗原料氣取自實際生產裝置，推薦采用煙機入口煙氣，可選擇煙機入口導凝處管線與管線4相連，設備示意圖參見圖1。同時需要連接的還包括:空氣(凈化風)、水蒸汽和氮氣三種公用工程介質分別與管線1、2、3相連。空氣(凈化風公用工程介質與加料倉頂部閥門23相連)。試驗設備出口可以與排煙管道相連。轉動葉輪設計葉型和尺寸將根據實際煙機動葉氣體動力學性能參數設計，葉輪示意圖參加圖2。
[0028]b)連接實驗數據采集與監測系統
[0029]本設備配套開發儀表監測點和數據采集與監視系統(SCADA)，需要根據現場情況予以調試安裝。主要的儀表監測點包括溫度、壓力和流量，具體為7引壓線、14電阻測量、15熱電偶測溫等內容。
[0030]c)開展煙機結垢預測實驗。
[0031]在實驗設備和SCADA系統安裝調試完畢后，打開煙氣管線入口閥門6可以開展煙機結垢預測實驗。按照不同的實驗周期進行結垢預測實驗，并在實驗數據的基礎上進行數據處理，得到實驗裝置的結垢預測模型。
[0032]d)阻垢劑開發與評價實驗
[0033]本實驗設備設計了阻垢劑加料倉，阻垢劑加料倉示意圖參見圖3，打開加料倉頂端閥門充壓后，打開加料倉的底端閥門可以控制阻垢劑加入速度和總量。
【權利要求】
1.一種催化裂化煙氣輪機結垢預測與阻垢劑評價實驗設備，該裝置是由進料配氣部分、煙氣流動模擬實驗部分、阻垢劑加料倉部分以及與實驗設備配套的數據采集和監測系統構成，其特征在于各部分的構成如下: 1)進料配氣部分 進料配氣部分包括煙氣、空氣、水蒸氣和氮氣管道及閥門各部件； 進料配氣部分是用于調整進入噴涂倉混合氣體組份的線速度、細粉濃度和溫度； 2)煙氣流動模擬實驗部分 煙氣流動模擬實驗設備包括噴頭、噴涂倉、變徑管筒、轉動葉輪各部件； 該實驗設備是根據壓縮機內部壓力、流量和溫度的變換設計有可調變徑和轉動葉輪，轉動葉輪采用輪盤葉輪和動葉片的組合形式，此形式與催化煙氣輪機的實際設計方式保持一致； 3)阻垢劑加料倉部分 該實驗設備中的阻垢劑加料倉采用全封閉式設計，并根據實驗方案需要在實驗過程中加入阻垢劑，用于篩選和評價阻垢劑，阻垢劑加入速度和總量通過加料倉下端閥門開度控制； 4)與實驗設備配套的數據采集與監測系統 該實驗設備采用SCADA系統進行數據采集和過程監測，其采集點為實驗設備減溫減壓點的溫度、壓力和流量數據。
2.根據權利要求1所述的一種催化裂化煙氣輪機結垢預測與阻垢劑評價實驗設備，其特征在于在實際操作中應該如下步驟進行操作: ⑴在催化煙機入口導凝閥閥組前加裝本實驗設備 原料氣取自實際生產裝置，即采用煙機入口煙氣，并選擇煙機入口導凝處管線與管線4相連，同時連接的還包括:空氣、水蒸汽和氮氣三種公用工程介質分別與管線1、2、3相連；試驗設備出口與排煙管道相連；轉動葉輪設計葉型和尺寸是根據實際煙機動葉氣體動力學性能參數進行設計； ⑵連接實驗數據采集與監測系統 本設備配套開發儀表監測點和數據采集與監視系統，即SCADA，并根據現場情況予以調試安裝；儀表的監測點包括溫度、壓力和流量，具體為7引壓線、14電阻測量、15熱電偶測溫等內容； ⑶開展煙機結垢預測實驗 在實驗設備和SCADA系統安裝調試完畢后，打開煙氣管線入口閥門6可以開展煙機結垢預測實驗；按照不同的實驗周期進行結垢預測實驗，并在實驗數據的基礎上進行數據處理，得到實驗裝置的結垢預測模型； ⑷阻垢劑開發與評價實驗 本實驗設備設計了阻垢劑加料倉，打開加料倉頂端閥門充壓后，并用加料倉底端的閥門控制阻垢劑加入速度和總量。
【文檔編號】G01N33/00GK104237455SQ201310240776
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】胡仁波, 金有海, 趙輝, 騰康, 楊朝合, 山紅紅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 中國石油大學