kh-5型噴嘴在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用

1、<p>　　KH-5型噴嘴在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用</p><p>　　摘　要：通過(guò)對(duì)玉門(mén)煉油廠化工總廠0.8Mt/a催化裂化裝置原料進(jìn)料BWJ-Ⅲ型噴嘴研究，發(fā)現(xiàn)原料進(jìn)料BWJ-Ⅲ型噴嘴霧化效果差、霧化蒸汽用量大、結(jié)焦率高、進(jìn)料存在偏流等缺陷。針對(duì)此情況，2011年9月對(duì)原料BWJ-Ⅲ型噴嘴分段進(jìn)料進(jìn)行改造。改造后的KH-5型噴嘴環(huán)形進(jìn)料，原料進(jìn)料霧化效果顯著提高，霧化蒸汽用量減少53%，摻渣率提高

2、4.20%條件下，焦炭產(chǎn)率降低1.32%。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：催化裂化裝置　噴嘴　霧化蒸汽　焦炭 </p><p>　　玉門(mén)煉油廠催化裂化裝置自2005年改造后采用采用石油大學(xué)兩段提升管反應(yīng)技術(shù)（TSRFCC），由于該工藝技術(shù)復(fù)雜，同時(shí)伴隨著原油的劣質(zhì)化，裝置的蒸汽用量和燒焦一直居高不下，導(dǎo)致催化裂化裝置成為全廠能耗第一大戶（達(dá)到36%），因此為了降低裝置的綜合能耗，對(duì)提升管進(jìn)

3、料方式以及噴嘴的改造迫在眉睫。 </p><p>　　一、 改造前BWJ-Ⅲ型噴嘴在裝置上應(yīng)用情況 </p><p>　　改造前提升管4個(gè)進(jìn)料霧化噴嘴采用了BWJ-III型高效進(jìn)料霧化噴嘴。盡管該噴嘴經(jīng)過(guò)三次霧化，但是在裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行方面存在以下不足： </p><p><b>　　1.霧化效果差 </b></p><p&

4、gt;　　首先，伴隨著催化裝置原料劣質(zhì)化，原料中的大分子、高粘度的成份相應(yīng)增多，其分身就不易霧化；其次，檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，BWJ-III型噴嘴四個(gè)噴嘴中有3個(gè)二次霧化蒸汽發(fā)生堵塞，根據(jù)計(jì)算推斷實(shí)際原料霧化粒徑＞80μm，遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致噴嘴霧化效果大大下降。 </p><p>　　2.霧化蒸汽用量大 </p><p>　　由于BWJ-III型噴嘴在實(shí)際應(yīng)用上霧化效果差，即使提高霧化蒸汽流量也達(dá)

5、不到理想霧化效果，生產(chǎn)中實(shí)際平均霧化蒸汽用量達(dá)到6.84%。 </p><p><b>　　3.結(jié)焦率高 </b></p><p>　　一方面：由于BWJ-III型噴嘴霧化效果差，霧化后的粒徑直徑在80μm左右，分散效果差，達(dá)不到理想霧化效果，使油、氣和催化劑混合不均勻容易結(jié)焦。另一方面，改造前未采取環(huán)形進(jìn)料，由于設(shè)計(jì)或操作等原因，四組噴嘴之間存在2~3m/s流量偏差

6、。四組噴嘴進(jìn)料量不一，導(dǎo)致容易在噴嘴上方遇冷的提升管器壁發(fā)生接觸而結(jié)焦[2]。從檢修后結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，如圖2所示。 </p><p>　　二、 KH-5型噴嘴改造 </p><p>　　針對(duì)以上問(wèn)題，2011年9月裝置對(duì)提升管原料噴嘴及進(jìn)料方式進(jìn)行改造，更換BWJ-III型噴嘴為KH-5型噴嘴，將分段進(jìn)料方式改為環(huán)形進(jìn)料方式。從改造效果來(lái)看，以上問(wèn)題得到了有效解決。 </p>

7、<p>　　1.KH-5型噴嘴原理 </p><p>　　KH型噴嘴又稱內(nèi)混式雙喉道型進(jìn)料噴嘴，其結(jié)構(gòu)如圖1所示 </p><p>　　KH-5型噴嘴特點(diǎn)：原料油以低的速度從側(cè)面進(jìn)入混合腔，霧化蒸汽通過(guò)第一喉道加速到超音速，沖擊液體，利用汽液速度差，使原料油得到第一次破碎。破碎后形成氣液混合相再通向第二喉道，在第二喉道氣液兩相進(jìn)一步得到加速，利用兩相新的速度差產(chǎn)生的氣動(dòng)壓力作

8、用產(chǎn)生第二次破碎，使進(jìn)料霧化。據(jù)測(cè)定，進(jìn)料油可以霧化到60μm的微細(xì)顆粒，較BWJ-III型噴嘴有很大改善，達(dá)到了與再生催化劑平均粒徑相同的水平，壓力降小，集合管壓力在0.4MPa[3]。 </p><p>　　2.原料霧化效果好 </p><p>　　改造后原料經(jīng)KH-5噴嘴出口粒徑可以達(dá)到60μm，噴嘴出口線速達(dá)到60m/s以上。一個(gè)直徑60μm液滴與 2~4 個(gè)催化劑顆粒接觸，接觸時(shí)

9、間 0.02~0.04 秒。而以均勻較厚層液、劑接觸，則遇 20~0 個(gè)催化劑，接觸時(shí)間 0.15~0.3秒。所以霧化液滴越細(xì)，分散越好，在極短的時(shí)間內(nèi)汽化越快，催化反應(yīng)越完全。原料油進(jìn)料高效霧化噴嘴的作用就是將原料油霧化成極細(xì)小的霧滴。 </p><p>　　3.霧化蒸汽用量少 </p><p>　　自裝置噴嘴改造后，噴嘴霧化蒸汽用量基本維持在3%左右。裝置改造前后霧化蒸汽用量如下表所示

10、： </p><p>　　從表1可以看出，改造后，在裝置摻煉渣油比例提高，原料性質(zhì)變差的條件下，由于KH-5型噴嘴自身優(yōu)勢(shì)，內(nèi)部設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，蒸汽壓降小，原料霧化效果好等特點(diǎn)，大大降低了霧化蒸汽的用量。霧化蒸汽與處理量比僅為3.13%，霧化蒸汽用量還不到改造前的一半。以2012年裝置處理量為82萬(wàn)噸計(jì)算，僅霧化蒸汽一年節(jié)省蒸汽量為2.87萬(wàn)噸蒸汽?？梢?jiàn)，通過(guò)對(duì)噴嘴進(jìn)行改造，不僅有效提高了原料霧化效果，而且大大降低了蒸

11、汽用量。 </p><p><b>　　3.焦炭產(chǎn)率下降 </b></p><p>　　為了平衡全廠重油壓力，催化裝置摻渣比例不斷提高，進(jìn)料性質(zhì)越來(lái)越差。殘?jiān)葟臋z修前的16%左右提高至目前的20%以上。但是在對(duì)進(jìn)料噴嘴進(jìn)行更換改造后，裝置的產(chǎn)品分布和總液收基本維持不變，焦炭產(chǎn)率反而有效降低，如下表所示： </p><p>　　從表2明顯可以看

12、出，改造前后，在殘?jiān)侍岣?.2個(gè)百分點(diǎn)的條件下，干氣產(chǎn)率雖然有所上升，但是總液收基本維持不變。同時(shí)，焦炭產(chǎn)率下降了1.32個(gè)百分點(diǎn)。采用KH-5型噴嘴后，在高出口線速下（達(dá)到60m/s以上），原料霧化效果好，油滴破碎更小更均勻，與催化劑更加能夠充分接觸并發(fā)生反應(yīng)，催化劑滑活性中心利用率得到有效提升，從而降低了焦炭產(chǎn)率。 </p><p>　　同時(shí)從2012年9月裝置更換外取熱器臨時(shí)停廠搶修，對(duì)第一提升管上部檢查

13、來(lái)看，一提上部結(jié)焦量較改造前明顯下降。如圖2、3所示： </p><p>　　通過(guò)對(duì)進(jìn)料方式進(jìn)行改造，霧化蒸汽和原料流程全部加裝環(huán)形管，即物料先進(jìn)入環(huán)形管，然后從環(huán)形管上引入噴嘴系統(tǒng)，使得各路噴嘴流量出口壓力基本均勻，原料微粒與催化劑顆粒的接觸機(jī)會(huì)基本均等，減少了各噴嘴之間的流量偏差，防止各噴嘴之間出現(xiàn)偏流現(xiàn)象，有效地減少提升管內(nèi)的結(jié)焦[4]。 </p><p><b>　　三、

14、結(jié)論 </b></p><p>　　通過(guò)對(duì)第一提升管進(jìn)料方式和噴嘴進(jìn)行改造，原料霧化效果明顯好轉(zhuǎn)。改造后的KH-5型噴嘴在摻渣率提高4.2%的情況下，產(chǎn)品分布以及產(chǎn)品總液收與改造前基本持平；焦炭產(chǎn)率下降1.32%，提升管?chē)娮焐喜拷Y(jié)焦嚴(yán)重的問(wèn)題基本得到解決；同時(shí)，原料霧化蒸汽用量節(jié)省了53%，從改造前的5.3t/h降至目前的2.5t/h，年累計(jì)節(jié)省蒸汽用量達(dá)到2.87萬(wàn)噸。有效的降低了裝置的能耗和操作成

15、本，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 侯玉寶,劉靜翔,趙華.重油催化裂化裝置的用能分析及節(jié)能措施[J].煉油技術(shù)與工程.2005:35（3）:21-24. </p><p>　　[2] 曠軍虎,張志亮,鄭坤.催化裂化裝置的節(jié)能改造及運(yùn)行分析[J].石油煉制與化工.2011:42