kh-5型噴嘴在重油催化裂化裝置上的應用

1、<p>　　KH-5型噴嘴在重油催化裂化裝置上的應用</p><p>　　摘　要：通過對玉門煉油廠化工總廠0.8Mt/a催化裂化裝置原料進料BWJ-Ⅲ型噴嘴研究，發(fā)現(xiàn)原料進料BWJ-Ⅲ型噴嘴霧化效果差、霧化蒸汽用量大、結焦率高、進料存在偏流等缺陷。針對此情況，2011年9月對原料BWJ-Ⅲ型噴嘴分段進料進行改造。改造后的KH-5型噴嘴環(huán)形進料，原料進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>　　關鍵詞：催化裂化裝置　噴嘴　霧化蒸汽　焦炭 </p><p>　　玉門煉油廠催化裂化裝置自2005年改造后采用采用石油大學兩段提升管反應技術（TSRFCC），由于該工藝技術復雜，同時伴隨著原油的劣質(zhì)化，裝置的蒸汽用量和燒焦一直居高不下，導致催化裂化裝置成為全廠能耗第一大戶（達到36%），因此為了降低裝置的綜合能耗，對提升管進

3、料方式以及噴嘴的改造迫在眉睫。 </p><p>　　一、 改造前BWJ-Ⅲ型噴嘴在裝置上應用情況 </p><p>　　改造前提升管4個進料霧化噴嘴采用了BWJ-III型高效進料霧化噴嘴。盡管該噴嘴經(jīng)過三次霧化，但是在裝置實際生產(chǎn)運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、高粘度的成份相應增多，其分身就不易霧化；其次，檢修時發(fā)現(xiàn)，BWJ-III型噴嘴四個噴嘴中有3個二次霧化蒸汽發(fā)生堵塞，根據(jù)計算推斷實際原料霧化粒徑＞80μm，遠超過設計值，導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型噴嘴在實際應用上霧化效果差，即使提高霧化蒸汽流量也達

5、不到理想霧化效果，生產(chǎn)中實際平均霧化蒸汽用量達到6.84%。 </p><p><b>　　3.結焦率高 </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，達不到理想霧化效果，使油、氣和催化劑混合不均勻容易結焦。另一方面，改造前未采取環(huán)形進料，由于設計或操作等原因，四組噴嘴之間存在2~3m/s流量偏差

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

7、<p>　　1.KH-5型噴嘴原理 </p><p>　　KH型噴嘴又稱內(nèi)混式雙喉道型進料噴嘴，其結構如圖1所示 </p><p>　　KH-5型噴嘴特點：原料油以低的速度從側面進入混合腔，霧化蒸汽通過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一步得到加速，利用兩相新的速度差產(chǎn)生的氣動壓力作

8、用產(chǎn)生第二次破碎，使進料霧化。據(jù)測定，進料油可以霧化到60μm的微細顆粒，較BWJ-III型噴嘴有很大改善，達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到60μm，噴嘴出口線速達到60m/s以上。一個直徑60μm液滴與 2~4 個催化劑顆粒接觸，接觸時

9、間 0.02~0.04 秒。而以均勻較厚層液、劑接觸，則遇 20~0 個催化劑，接觸時間 0.15~0.3秒。所以霧化液滴越細，分散越好，在極短的時間內(nèi)汽化越快，催化反應越完全。原料油進料高效霧化噴嘴的作用就是將原料油霧化成極細小的霧滴。 </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，內(nèi)部設計簡單，蒸汽壓降小，原料霧化效果好等特點，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82萬噸計算，僅霧化蒸汽一年節(jié)省蒸汽量為2.87萬噸蒸汽?？梢姡ㄟ^對噴嘴進行改造，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，進料性質(zhì)越來越差。殘渣比從檢修前的16%左右提高至目前的20%以上。但是在對進料噴嘴進行更換改造后，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，在殘渣率提高4.2個百分點的條件下，干氣產(chǎn)率雖然有所上升，但是總液收基本維持不變。同時，焦炭產(chǎn)率下降了1.32個百分點。采用KH-5型噴嘴后，在高出口線速下（達到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，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>　　同時從2012年9月裝置更換外取熱器臨時停廠搶修，對第一提升管上部檢查

13、來看，一提上部結焦量較改造前明顯下降。如圖2、3所示： </p><p>　　通過對進料方式進行改造，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會基本均等，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)的結焦[4]。 </p><p><b>　　三、

14、結論 </b></p><p>　　通過對第一提升管進料方式和噴嘴進行改造，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%，提升管噴嘴上部結焦嚴重的問題基本得到解決；同時，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，年累計節(jié)省蒸汽用量達到2.87萬噸。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)濟效益。 </p><p><b>　　參考文獻 </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)能改造及運行分析[J].石油煉制與化工.2011:42