CN105883837A - 一种烟气轮机用天然物质类阻垢剂 - Google Patents

Abstract

一种烟气轮机用天然物质类阻垢剂，本发明用天然未煅烧的蛭石粉末作为催化裂化中烟气轮机用阻垢剂，该阻垢剂可以抑制烟气轮机叶片的结垢，从而减少或者消除因为烟气轮机叶片结垢导致的轴瓦震动超标和停工除垢。

Description

一种烟气轮机用天然物质类阻垢剂

技术领域

本发明涉及一种烟气轮机用天然物质阻垢剂，适用于炼油企业抑制催化裂化能量回机组中烟气轮机叶片的结垢。

背景技术

烟气轮机是炼油企业催化裂化装置重要的能量回收设备，烟气能量回收机组具有显著的节能和环保效益，但同时也是炼化行业故障率最高的设备之一。有些炼厂由于烟气轮机振动超标引起的故障停车次数占到了总故障停车次数的40％，而叶片结垢则是振动超标停工的一个重要原因。再生烟气(由风机出口的主风经再生器烧焦后生成)经旋风分离后温度高达六百多度，压力为2～3Kg/cm²。带有大量能量的烟气经过烟机入口闸阀和入口蝶阀，带动烟机高速旋转，将压头和热能转变为动能。风机由电机和烟机拖动，经能量转换后的烟气温度降至500℃，压力接近于常压。

催化裂化中，催化剂燃烧产生大量焦炭和热量，为了不致浪费，专门设计的由烟气驱动的烟机.是利用催化再生器烧焦所产生的高温低压烟气的热能和压力能作功的旋转机械.烟机采用轴向进气，垂直上升排气，转子采用单旋臂结构，机组由进气壳体组件，排气涡壳组件，转子组件，轴承座组件，以及底坐六大部分组成。主要特点就是轴向进气，垂直上升排气，这是为了使烟气进入烟机稳定流动，确保烟气中的催化剂颗粒均匀分布，避免径向进气的离心分离作用，产生颗料集中的倾向，减少入口压力损失。因为烟机主要作功为热能，少量压力能，所以进气机壳和排气机壳使用均匀整体结构，两者之间互为垂直部分，可减少变形，使热膨胀一致。原理方面，烟气轮机也称烟气膨胀透平机，以具有一定压力的高温烟气为动力，通过膨胀作用，推动轮机转子旋转，以带动催化裂化装置中的主风机，如有冗余，还可带动发电机。因为烟机中工作介质为烟气，其中含有固体催化剂颗粒，属于气-固两相流高温烟气透平。

烟气轮机结垢的原因和机理非常复杂，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、催化剂细粉(粒径小于10um)具有静电吸附作用；3、水蒸气的存在造成催化剂粉尘的沉积；4、粘结物质的生成。

一般来讲，催化裂化装置上待生催化剂，半再生催化剂，再生催化剂中有较多破碎剂，粒径小于30μm细粒也偏多；油浆固含量大于15g/L，其中有大量催化剂碎粉，同时还有少量20μm催化剂颗粒，因为在提升管内有撞破催化剂部位.通过近三年来多次采样观察，确认与原料喷嘴出口线速偏高有关.所用新鲜催化剂及助剂细粒偏多，大粒剂又不呈圆球形，易磨损，催化剂破碎进入烟机的烟气中，细粉增多。

炼油厂烟机结垢的粘结成分主要是钙，铁，磷元素.

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。

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。

近年来，针对烟汽轮机结垢问题国内炼油企业采取的措施大多是：一方面从操作条件上进行一定的改进和完善，减缓结垢的发生，但没有从根本上解决问题；另外，就是烟气轮机运行过程中采用在线监测的方法监控烟气轮机轴瓦的振动幅度，在振动超标后停车进行烟气轮机的除垢或者叶片的更换，严重影响炼油企业的经济效益和安全生产。因此，需要新的更有效率的清除烟机叶片上的无机沉积物。

美国专利4369719将未经煅烧的蛭石粉(uncalcined vermiculite)末加入温度高于600度的燃煤锅炉辐射段，1.5％含量的蛭石可以让沉积在炉壁上的飞灰粘性沉积物疏松。蛭石是一种与蒙脱石相似的粘土矿物，为层状结构的硅酸盐，是一种水合氧化硅镁铝铁化合物。一般由黑云母经热液蚀变或风化形成。单斜晶系，通常呈片状。褐、黄褐或古铜色。油脂光泽。硬度1～1.5。密度2.4～2.7g/cm³，蛭石在300～800℃焙烧，体积迅速膨胀，增大6～15倍，高者可达30倍。膨胀后的蛭石平均容重为100～200Kg/m³因经焙烧膨胀作用的蛭石有细小的空气隔层，故具有优良的保温性能。

目前，尚未发现将该物质用于防治催化裂化烟机叶片表面飞灰的沉积。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种催化裂化能量回收机组中烟气轮机用天然矿物阻垢剂，该阻垢剂可以有效抑制烟气轮机叶片的结垢，从而减少或者消除因为烟气轮机叶片结垢导致的轴瓦震动超标和停工除垢。该阻垢剂由下述组分和含量组成的蛭石：

SiO2	Al2 O3	Fe2O3	MgO	H2O
					37-43％	9-17％	5-24％	11-23％	0.5-9％

所述天然物质阻垢剂各组分的粒径均小于20微米。

在催化裂化装置正常生产过程中，于再生器烟气出口和烟气轮机烟气入口之间向烟气中加入适量本发明的天然物质阻垢剂，该天然物质阻垢剂可以采用连续或间歇进料的方式加入，在进入烟气轮机前阻垢剂细粉与烟气充分混合，通过其各成分的综合作用，能够有效抑制粘结物质的形成，从而达到阻垢的效果。未经煅烧的蛭石粉(uncalcined vermiculite)末加入温度高于600度的燃煤锅炉辐射段，相当于再生器烟气出口催化剂粉末1.5％含量的蛭石，可以让沉积在烟机叶片上的飞灰粘性沉积物疏松。蛭石是一种与蒙脱石相似的粘土矿物，为层状结构的硅酸盐，是一种水合氧化硅镁铝铁化合物。一般由黑云母经热液蚀变或风化形成。单斜晶系，通常呈片状。褐、黄褐或古铜色。油脂光泽。硬度1～1.5。密度2.4～2.7g/cm³，蛭石在300～800℃焙烧，体积迅速膨胀，增大6～15倍，高者可达30倍。膨胀后的蛭石平均容重为100～200Kg/m³，因经焙烧膨胀作用可以让飞灰蓬松。

本发明与现有的清除烟气轮机结垢的技术相比具有明显的优点，延长了烟气轮机开工周期，减少了因烟气轮机结垢引起的非计划停工和由此产生的经济损失和安全隐患。

考察天然物质阻垢剂阻垢效果的烟气轮机结垢模拟试验方法。主要参考国标GB/T219-2008煤灰熔融性测定方法，将催化剂细粉(小于80目)中添加各种比例的蛭石，考察其灰熔融性，特别是变形温度。灰熔点又叫灰熔融性，是在规定条件下得到的随加热温度而变的灰分(试样)变形、软化和流动特征物理状态，多用于燃煤锅炉中，是动力用煤和气化用煤的一个重要的质量指标，可以反映煤中矿物质在锅炉中的动态，根据它可以预计锅炉中的结渣和沾污作用。灰熔点与的高低与煤灰中钙、镁、铁的含量高低有关。灰分没有一个固定的熔点，只有一个融化的范围。灰熔点是灰分，达到一定温度以后，发生变形，软化和熔融时的温度。

煤灰熔融性是指煤灰在高温条件下软化、熔融、流动时的温度特性，是动力用煤和气化用煤的重要性能指标。通常煤灰熔融性采用角锥法进行测定，即将煤灰中加入淀粉糊，制成三棱锥形状的灰锥，放入高温炉，在一定气氛下加热，观察在加热过程中灰锥的变形情况，依此确定煤灰熔融性。通常用三个特征温度表示：

●变形温度(DT)-煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度。

●软化温度(ST)-煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形或半球形时的温度。

●半球温度(HT)-煤灰锥体变形至近似半球状，即高约等于底边长的一半时的温度.

●流动温度(FT)-煤灰锥体完全熔化展开成高度小于1.5mm薄层的温度。

一般以煤灰软化的温度ST作为衡量煤灰熔融性的指标，即灰熔点。本实验室综合考虑变形温度和软化温度。我们所说的灰熔点是煤灰样品锥体在弱还原性气氛所测到的灰熔点温度。

具体实施方式

下面用具体实施例来详细说明本发明，但这些实施例并不限制本发明，实施例为各配比的组合物的评价例，配比中各百分数均为重量百分数。

实施例1

蛭石选用灵寿县嘉誉矿产品加工厂生产的未煅烧颗粒度小于20微米的保温用蛭石.催化剂粉末为MLC催化裂化催化剂平衡剂筛选出的颗粒小于80目的催化剂细粉。国标GB/T219-2008煤灰熔融性测定方法，将催化剂细粉(小于80目)添加各种比例的蛭石，考察其灰熔融性，特别是变形温度。

SiO2	Al2 O3	Fe2O3	MgO
				41％	10％	8％	22％

添加比例	变形温度(DT)	软化温度(ST)
			0	675	683
0.5％	677	681
			1％	685	689
1.5％	692	699
			2％	695	705
3％	699	708
			65％	930	960

同时，添加了蛭石的催化剂粉末，溶化后冷凝，可以目测明显比较疏松，强度明显降低。

Claims (3)

1.一种天然物质作为催化裂化烟气轮机防止出现无机沉积物的阻垢剂，其特征为，这种阻垢剂是未被焙烧的蛭石。

2.根据权利要求1所述的催化裂化烟气轮机防止出现无机沉积物的阻垢剂，所述阻垢剂的粒径小于20微米。

3.根据权利要求1所述的催化裂化烟气轮机防止出现无机沉积物的阻垢剂，所述阻垢剂的添加比例为烟机进口气体催化剂固体粉末含量的0.5％～65％。