CN103865581B - 一种抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂，由下述组分和含量组成：氨水20％～30％，水合肼水溶液20～30％，碱金属的氢氧化物10～20％，其余为去离子水。其中氨水浓度为25～37％水合肼水溶液的浓度为40～80％，碱金属的氢氧化物可以是氢氧化钠或氢氧化钾。应用本发明的阻垢剂可以有效减少烟气轮机中结垢物的生成，减少或者消除烟气轮机结垢后一系列的除垢问题，减少因设备损坏和非计划停工造成的经济损失。

Description

一种抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂
技术领域
本发明涉及一种抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂，特别是一种用于抑制催化裂化能量回收机组中烟气轮机叶片结垢的阻垢剂。
背景技术
炼油厂催化裂化装置中的烟气轮机是装置的核心设备之一，也是故障率较高的设备之一，它的主要作用是以装置内催化剂再生烧焦过程中产生的高温烟气为介质，通过烟气轮机将这部分高温烟气的压力能和温度能转化为机械能，对外做功，达到回收能量、降低装置能耗的目的，它对催化裂化装置乃至整个炼油厂运行的经济效益都有着举足轻重的作用。烟气的能量不仅能满负荷带动主风机，还能向电网送电。近年来，随着加工原料油质量的不断变差，以及具有特殊功能的催化剂和助剂的应用，许多炼油厂催化裂化烟气轮机都发生了不同程度的结垢现象，烟气轮机的运行周期大大缩短，有的甚至引发了非计划停工。
烟气轮机结垢的原因和机理非常复杂，目前被广泛认可的主要有以下几点：①烟气中大量催化剂粉尘的存在为烟气轮机的结垢提供了物质基础；②烟气中含有硫、磷等元素，形成的硫和磷的化合物如H2SO4、CaSOx、P2O5等均能起到粘结剂的作用；③催化剂中含有钠、钾、钙、钒等的化合物，易形成低熔点共晶体，在高温下也起到了粘结剂的作用；④烟气轮机中大量冷却蒸汽的存在；⑤经过三级旋风分离器之后的高温烟气中的催化剂粉尘极为细小，存在静电吸附作用。进入烟气轮机的高温烟气在上面几个因素的共同作用之下，催化剂粉尘在烟气轮机上发生沉积，导致机组振动值增大，严重的造成叶片断裂，或引发非计划停工。经常发生结垢的部位有：动叶片、静叶片、围带、轮盘等部位。
面对结垢引起的一系列问题和由此带来的巨大的经济损失，世界各国纷纷致力于开发清除烟气轮机结垢的方法。BenCarbonetto在“Onlinetechniquestomitigatetherisksthatlimitexpanderreliability”【Proceedingsofthethirty-secondturbomachinerysymposium·2003】中指出目前常用的清除烟气轮机结垢的方法有喷砂清理法和热清理法两大类。喷砂清理法是指在烟气轮机入口处注入研磨剂如胡桃壳、稻米等物质，采用摩擦的原理清除，并尽可能使这些物质在清除垢物的同时自身不发生新的沉积，但是该方法常常清除效果不好，并且会造成烟机叶片等部位的磨损。热清理法是降低烟气入口温度，利用催化剂垢物和金属的热膨胀系数的不同使得垢物自行脱落，但是往往由于脱落的不均匀造成烟机振动值的加大，并且垢物在脱落的同时还会损坏烟气轮机的叶片等部件。国内禄军让等人在《采用“热涤荡”法对烟机进行在线除垢》中提到的“热涤荡”法就是热清理法。此外，对于烟气轮机的结垢，多是从操作条件上进行一定的改进和完善，并不能够彻底解决烟气轮机的结垢问题。在烟气轮机运行过程中采用在线监测的方法监控烟气轮机的振动幅度，在振动超标后停车进行烟气轮机的清洗或者叶片的更换。
CN20101010734.0提供了一种烟气轮机阻垢剂，该阻垢剂是由氧化物、氢氧化物、碳酸盐、铵盐的一种或几种混合配制而成。阻垢剂的加入量为烟气中粉尘含量的1～20％，这钟固体粉末阻垢剂不仅会增加烟气中的粉尘含量，而且还会加剧烟机叶片的磨损。
发明内容
本发明的目的就是为克服以上不足，提供一种用于抑制催化裂化装置中烟气轮机叶片结垢的液体阻垢剂，应用该阻垢剂可以有效减少烟气轮机中结垢物的生成，减少或者消除烟气轮机结垢后一系列的除垢问题，减少因设备损坏和非计划停工造成的经济损失。
本发明提供的抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂由下述组分和含量组成：
所述各组分的百分含量均为质量百分比。
所述的氨水、水合肼水溶液为市售的化工原料，氨水浓度是25～37％，优选30～35％，水合肼水溶液的浓度为40～80％，优选50～60％；碱金属的氢氧化物可以是氢氧化钠或氢氧化钾，优选氢氧化钠。上述百分比均为质量百分比。
本发明所述抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂的制备方法是：按上述比例将碱金属的氢氧化物溶于去离子水中，待溶解完全后将氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀。
本发明还提供了一种使用本发明的阻垢剂抑制烟气轮机叶片结垢的方法，阻垢剂采用连续方式加入烟气轮机，阻垢剂相对于烟气的加入量为30～1500mg/Nm3，优选100～500mg/Nm3，其中Nm3为标准立方米。所述的阻垢剂的加注位置在再生器和烟气轮机之间的烟气管线上，注入位置应该在远离烟气轮机的烟气管线上，最好位于三旋入口处，这样可以使阻垢剂与烟气充分混合，同时也可以一定程度避免三旋的结垢，加剂方式为连续进料，最好是在烟机清理重新开启时的初期将阻垢剂以不间断的连续方式加入系统。
本发明抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂主要是借鉴国内外研究成果，在对烟气轮机结垢的机理和原因进行研究和分析的基础上，提出的解决烟气轮机叶片结垢的技术方案。本发明的阻垢剂在再生器和烟气轮机之间的烟气管线上采用连续进料的方式加注，能够在进入烟气轮机前与烟气充分混合，能够有效减少烟气中粘结物质的形成，从而达到阻垢的效果。目前，催化裂化烟气轮机结垢的处理方法主要是在结垢发生后进行清理，现有的阻垢剂技术是采用固体粉末助剂，一方面会加剧烟机叶片的磨损，一方面增加烟机固体粉尘含量，这些都不可避免地对烟气轮机的正常运行以及使用寿命存在影响，本发明与现有的技术相比具有明显的优点，延长了烟气轮机的使用寿命和检修周期，减少因烟气轮机结垢引起的非计划停工的发生和由此产生的经济损失。
附图说明
图1是本发明的阻垢剂的实验室评价装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明，但这些实施例并不限制本发明。实施例1～10为本发明阻垢剂的组分配比及制备方法，其中的百分比为质量百分比。实施例11为实施例-1、3、5、7、9阻垢剂在实验室评价装置上的评价例。
实施例1
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例2
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例3
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例4
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例5
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例6
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例7
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例8
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例9
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例10
本发明的阻垢剂由下述组分和含量组成：
在常温、常压下，将上述氢氧化钠溶于上述去离子水中，溶解完全后将上述氨水、水合肼水溶液按比例加入，搅拌均匀，即得本发明的阻垢剂。
实施例11
1)本发明阻垢剂的评价方法和评价条件：
为考察抑制烟气轮机叶片结垢的方法中阻垢剂的阻垢效果，模拟工业装置建立了一套实验室评价装置，其示意图如图1所示。如图1所示，首先根据实验目的模拟进入模拟烟机的模拟烟气组成，包括催化剂细粉、三氧化硫、空气；模拟烟气送入模拟烟机后，在叶片前与过热水蒸气逆向接触，一定时间后取下模拟叶片，称重，计算模拟烟机叶片的增重，采用公式(1)计算该阻垢剂的阻垢率。
其中，空白试验结垢量为不加阻垢剂情况下叶片的增重，评价试验结垢量为添加阻垢剂情况下叶片的增重。
阻垢剂评价方法中的操作条件见表1：
表1烟气轮机模拟装置的操作条件
项目名称 数据
入口烟气温度，℃ 640
过热水蒸气温度，℃ 280
烟气组成
催化剂，mg/Nm3 1000
三氧化硫，mg/Nm3 600
催化剂粒径，μm ≤15
烟气流量，Nm3/h 20
过热水蒸气流量，g/h 200
评价时间，h 6
2)本发明阻垢剂的评价结果：
本发明阻垢剂在不同加注量的评价结果见表2，由表2数据可以看出，本发明的阻垢剂样品在评价试验条件下对于抑制烟气轮机结垢都有较好的效果，在注入量为300～500mg/Nm3时阻垢率可达到70％以上，其中实施例9垢剂效果更为明显，在注入量为300～500mg/Nm3时阻垢率可达到90％以上。
表2烟气轮机阻垢剂的评价结果

Claims (7)

1.一种抑制烟气轮机叶片结垢的阻垢剂，其特征在于由下述组分和含量组成：
所述各组分的百分含量均为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的阻垢剂，其特征在于所述的碱金属的氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1所述的阻垢剂，其特征在于所述的氨水浓度为25～37％，水合肼水溶液的浓度为40～80％。
4.根据权利要求3所述的阻垢剂，其特征在于所述的氨水浓度为30～35％，水合肼水溶液的浓度为50～60％。
5.根据权利要求2所述的阻垢剂，其特征在于所述的氨水浓度为30～35％，水合肼水溶液的浓度为50～60％。
6.一种使用权利要求1所述的阻垢剂抑制烟气轮机叶片结垢的方法，其特征在于，所述的阻垢剂采用连续方式加入烟气轮机，阻垢剂相对于烟气的加入量为30～1500mg/Nm3，阻垢剂的注入位置位于三旋的入口处。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的阻垢剂相对于烟气的加入量为100～500mg/Nm3。
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