引用本文
王国刚, 王振南, 张金庆, 孙志强. 催化裂化再生烟气颗粒物浓度及粒度测量分析[J]. 工业催化, 2021,29(1): 68-71.
Wang Guogang, Wang Zhennan, Zhang Jinqing, Sun Zhiqiang. Measurement and analysis of particle concentration and particle size in FCC regeneration flue gas[J]. Industrial Catalysis, 2021,29(1): 68-71.  
DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2021.01.012
Permissions
Copyright©2021, 《工业催化》编辑部
《工业催化》编辑部 所有
催化裂化再生烟气颗粒物浓度及粒度测量分析
王国刚*, 王振南, 张金庆, 孙志强
青岛惠城环保科技股份有限公司,山东 青岛 266500
通讯联系人:王国刚。

作者简介:王国刚,1988年生,男,山东省青岛市人,工程师,主要研究方向为石油化工。

收稿日期: 2020-09-16
摘要

催化裂化再生烟气中颗粒物的浓度和粒度检测分析对于能量回收系统的正常运行是至关重要的。针对再生烟气高温带压的现场条件,预测流速法是非常合适的检测方法,通过对再生烟气的检测可以对三旋、烟机的运行情况做出一定的反馈和技术指导,保证设备的平稳运行。测定烟气中粉尘含量及粉尘粒度分布,并计算三旋分离效率。结果表明,三旋入口催化剂的标况下湿基浓度为1 025 mg·Nm-3,Dv(50)=29.713 μm ,出口催化剂标况下湿基浓度为309 mg·Nm-3,Dv(50)=2.660 μm,三旋总分离效率为69.85%。

关键词: 石油化学工程; 催化裂化; 再生烟气; 颗粒物; 分离效率
中图分类号:X701    文献标志码:A    文章编号:1008-1143(2021)01-0068-04
Measurement and analysis of particle concentration and particle size in FCC regeneration flue gas
Wang Guogang*, Wang Zhennan, Zhang Jinqing, Sun Zhiqiang
Qingdao Huicheng Environmental Technology Co.,Ltd.,Qingdao 266500,Shandong,China
Abstract

It is very important for the normal operation of energy recovery system to detect and analyze the concentration and particle size of particles in FCC regeneration flue gas.According to the site conditions of high temperature and pressure of regenerated flue gas,the predictive flow rate method is a very suitable detection method.Through the detection of regenerated flue gas,it can make certain feedback and technical guidance for the operation of three rotary and flue gas turbine,so as to ensure the stable operation of the equipment.The dust content and particle size distribution in flue gas were measured,and the separation efficiency was calculated.The results showed that the total separation efficiency was 69.85% with the wet base concentration of 1 025 mg·Nm-3,Dv(50)=29.713 μm in inlet and 309 mg·Nm-3, Dv(50)=2.660 μm in outlet under standard conditions.

Keyword: petrochemical engineering; catalytic cracking; regenerated flue gas; particulate matter; separation efficiency

烟机机组是催化裂化装置的关键设备, 烟机入口高温再生烟气中所夹带的催化剂粉尘浓度和颗粒度大小直接影响烟机叶片寿命。为确保烟机长周期平稳运行, 必须定期检测烟机入口粉尘浓度和粒度。三级旋风分离器放置在烟气轮机之前, 用于分离烟气中的粉尘, 是保证烟气轮机正常运行的重要设备。采集三级旋风分离器后烟道内的含尘烟气中粉尘, 从而获得其含尘浓度以及其粉尘粒度至关重要[1]。

目前在线监测粉尘浓度的方法只有催化剂激光粒度在线监测系统, 利用通过颗粒场的激光产生的衰减及散射规律实时测量动态的颗粒浓度及粒子的粒度分布。但是此监测系统经常由于催化剂粉尘的堵塞导致测量结果不准确。

本文主要通过采用专业的设备和检测方法检测催化裂化再生烟气中颗粒物的浓度和粒度, 计算出三旋效率, 为催化裂化操作和设备提供一定的数据支持, 使得能量回收系统能够稳定的运行。

1 采样原理与方法

采样原理:采样设备由采样及过滤系统、输送系统、调节控制系统、冷凝系统、计量系统等组成, 其中采样口设在垂直立管段上[2, 3], 符合采样规范要求。由于三旋出口烟气直管道段较长, 管内气流较为稳定, 粉尘分布较均匀, 并且装置操作一直很平稳, 因此能够实现快速、准确地测定烟气粉尘浓度。

采样方法:采样时, 将采样嘴直接置于烟气气流中并正对气流方向, 含尘烟气中的粉尘由外置的采样滤筒过滤下来[4, 5]。根据采样气量和收集的粉尘含量, 计算采样烟气中的粉尘浓度。粉尘粒度分布采用mastersizer2000E型激光粒度仪进行分析。此外, 基于采样规范要求, 采用两环四点法进行采样, 并使用已标记滤筒分别在采样位置进行采样。为保持等动采样, 需要对采样烟气流量进行控制[6, 7, 8]。

2 烟气中粉尘含量计算

三旋入口、出口处采样数据如表1所示。

表1 三旋入口/出口采样原始数据 Table 1 Sampling raw data at the inlet/outlet of three-rotation

根据表1中数据, 计算得烟气中粉尘干基浓度为1 072 mg· Nm-3(三旋入口)和322 mg· Nm-3(三旋出口), 标况下湿基浓度为1 025 mg· Nm-3(C, 三旋入口)和309 mg· Nm-3(C0, 三旋出口)。根据上述数据, 计算三旋总分离效率(η )为:

η=1-C0C=1-3091025=69.85%

一旋和二旋存在运行问题导致三旋入口的颗粒物浓度和粒度都偏高, 可以检查一旋和二旋的操作和运行状况。三旋分离效果差, 烟机入口浓度和粒度超高, 导致烟机运行不够平稳而且容易出现结垢。三旋内部出现的问题需要打开三旋进行检测和判断[9, 10, 11]。

3 烟气中粉尘粒度分布

对三旋入口/出口催化剂粉尘进行取样分析, 粉尘粒度分布如图1和表2所示。

图1 三旋入口/出口烟气粒度分布Figure 1 Particle size distribution of flue gas at three-rotation inlet and outlet

表2 三旋入口/出口烟气中粉尘粒度分布 Table 2 Particle size distribution of flue gas dust at inlet/outlet of threerotation

由图1和表2可知, 入口(0~20) μ m粒子占比27.52%, (0~40) μ m粒子占比71.51%, Dv(50)=29.713 μ m。出口(0~20) μ m粒子占比94.53%, (0~40) μ m粒子占比99.05%, Dv(50)=2.660 μ m。

4 结论

(1) 根据采样浓度和粒度计算分析, 该催化裂化装置三旋入口催化剂的标况下湿基浓度为1 025 mg· Nm-3, 催化剂粒径大部分在60 μ m以下, 其中粒径(0~20) μ m粒子占比27.52%, 粒径(0~40) μ m粒子占比71.51%, 平均粒径为29.713 μ m。

(2) 三旋出口催化剂的标况下湿基浓度为309 mg· Nm-3, 催化剂粒径大部分在55 μ m以下, 其中粒径在(0~40) μ m范围的占99.05%, 平均粒径为2.660 μ m。

(3)三旋分离效率为69.85%, 一旋和二旋存在的运行问题导致三旋入口的颗粒物浓度和粒度都偏高, 数据上显示三旋分离效果差, 烟机入口浓度和粒度超高, 烟机运行不够平稳而且容易出现结垢的问题。

参考文献
[1] 吴琦. 烟气粉尘浓度测定结果影响因素分析及对策[J]. 岳阳职业技术学院学报, 2019, 34(4): 67-70.
Wu Qi. Factor analysis and countermeasure of influencing flue gas dust concentration[J]. Journal of Yeyang Vocational and Technical Colleage, 2019, 34(4): 67-70. [本文引用:1]
[2] 赵健棋. 催化装置再生烟气粉尘浓度采样测试方法研究[D]. 上海: 华东理工大学, 2016. [本文引用:1]
[3] 王吉平. 在线监测系统在炭素煅烧烟气排放中的应用[J]. 青海科技, 2009, 16(3): 74-75. [本文引用:1]
[4] 何振江, 杨冠玲, 吴开华, 等. 激光烟气粉尘排放量监测系统的浓度测量问题研究[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2000, 32(2): 1-5.
He Zhenjiang, Yang Guanling, Wu Kaihua, et al. Resreach on measuring concentration problem in a new laser supervising system of funnel ash quality[J]. Journal of South China Normal University (Natural Science Edition), 2000, 32(2): 1-5. [本文引用:1]
[5] 司茂强, 岳建华, 顾晓伟. 催化裂化再生烟气颗粒物排放提标改造效果分析[J]. 山东化工, 2020, 49(12): 234-236. [本文引用:1]
[6] 刘发强, 翁艺斌, 刘子龙, 等. 催化裂化再生烟气湿法脱硫白烟消除技术方案讨论[J]. 中外能源, 2020, 25(8): 69-74.
Liu Faqiang, Weng Yibin, Liu Zilong, et al. Research on technological solutions for eliminating white mist in wet desulfurization of FCC regenerated flue gas[J]. Sino-Global Energy, 2020, 25(8): 69-74. [本文引用:1]
[7] 刘松涛. 烟气除尘技术在DMTO装置上的应用分析[J]. 云南化工, 2020, 47(5): 78-81.
Liu Songtao. Application analysis of flue gas dust removal technology in DMTO unit[J]. Yunnan Chemical Technology, 2020, 47(5): 78-81. [本文引用:1]
[8] 卢海锋. 催化裂化装置催化剂跑损原因分析[J]. 化工技术与开发, 2019, 48(10): 64-68.
Lu Haifeng. Causes analysis of catalyst abnormal loss in FCC unit[J]. Technology & Development of Chemical Industry, 2019, 48(10): 64-68. [本文引用:1]
[9] 王鹏, 来艳春, 哈维春. 关于催化裂化装置颗粒物在线监测仪的探索实践[J]. 石化技术, 2019, 26(8): 36-37.
Wang Peng, Lai Yanchun, Ha Weichun. Exploration and practice of on-line particulate matter monitor in FCC[J]. Petrochemical Industry Technology, 2019, 26(8): 36-37. [本文引用:1]
[10] 杨智. 催化裂化装置再生烟气污染物排放治理[J]. 石油石化节能, 2019, 9(9): 49-51, 12. [本文引用:1]
[11] 王桂春, 张烨. 国产助燃脱硝剂在催化裂化装置上应用[J]. 当代化工, 2018, 47(4): 862-865.
Wang Guichun, Zhang Ye. Application of domestic dentrification combustion-promoting agent in FCC[J]. Contemporary Chemical Industry, 2018, 47(4): 862-865. [本文引用:1]