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气力输送装置在催化剂加料中的工程应用 2023年第3期 宁波化工 -19-19-【研发与应用研发与应用】气力输送装置在催化剂加料中的工程应用 李刚 施敬慈 镇海石化工程股份有限公司 浙江 宁波 315042【摘【摘 要】要】本文主要介绍了某催化裂化装置中，一个利用密闭正压气力输送装置在催化剂加料中的工程实例。以压缩空气作为动力的自动送料设施代替蒸汽喷射器抽真空式加料，并采用袋式除尘过滤粉尘，从而降低蒸汽的耗量，避免催化剂跑损，减轻粉尘对大气的污染。并为其他炼厂催化装置的催化剂加料设施的改造提供了可行的工程参照。【关键词【关键词】气力输送；袋式除尘；催化剂；节能；降耗；减尘 中图分类号：中图分类号：TQ032.4 文献标识码：文献标识码：A 引言引言 国内炼厂的催化裂化装置中，新鲜催化剂送料大多是采用蒸汽喷射器抽真空吸至罐中的方式。这种加料方式既消耗蒸汽，又对大气有一定的粉尘污染。现阶段，我国能源利用面临着经济效益差、利用率低下以及对生态环境不友好等问题。而解决的根本途径就是提高综合利用率、降耗减排。工业企业由于生产工艺相对落后，是耗能及污染物大户。所以近年来关于节能降耗、减少污染的研究越来越多1-4。1 催化剂送料方案改造背景催化剂送料方案改造背景 该催化裂化装置原采用蒸汽喷射器抽真空系统进行新鲜催化剂的加料，将地面料斗中的新鲜催化剂吸至近 30 米高的催化剂罐中，罐顶采用旋流分离器分离催化剂和蒸汽，喷射后蒸汽直接放空。这种方式能效较低，蒸汽能耗较大，另外，由于抽空器前的旋风分离器存在死区，少部分细微催化剂粉尘随蒸汽飘散到空气中，不但导致催化剂跑损，也影响周围环境。改造后的催化剂加料装置，采用气力输送密闭正压流化稀相自动加料方式（以下简称“自动加料装置”），另外，每台催化剂罐顶增设袋式过滤除尘器（以下简称“袋滤器”），用于回收催化剂粉尘，减少催化剂的跑损和保护环境。自动加料装置和袋滤器采用PLC 控制系统连锁控制。2 新方案技术简介新方案技术简介 2.1 装置工艺基础数据装置工艺基础数据 该装置的工艺基础数据如下表所示。表 1 装置工艺基础数据 类别 参数 介质 催化剂 比重 700800Kg/m3 送料速度 20t/h 送料频率 正常 1520 小时/月 最大送料量 开工时充满两台催化剂罐共计约600t 送料垂直高度 30m 送料水平长度 20m 压缩空气压力 0.7MPa（G）净化风压力 0.6MPa（G）除尘器过滤效果 不低于 98%2.2 自动加料装置及袋滤器自动加料装置及袋滤器 针对该催化裂化装置经过特殊设计和改良过的自动加料装置，以及专门为各类企业大量使用催化剂产品自动加料而实现定时、定量、均衡、宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -20-20-宁波化工 自动添加催化剂的设备，可以有效避免补充催化剂的盲目性，节省催化剂消耗、降低成本。该设备由 PLC 控制系统、料位检测系统还有流化输送系统三部分组成，其单次输送量为 1 吨，时间为 3 分钟，水平和垂直输送距离分别为 60 米和55 米。改良过的袋滤器可以过滤随气力输送带出的催化剂粉尘微粒。对粒径超过 5 微米的工业粉尘，其除尘效率不低于 99.9，且滤出气的粉尘含有量每立方米不大于 18 毫克，符合国家的强制标准，是一种非常高效的除尘设备。袋滤器主要由下壳体、上盖、带骨架滤袋、分气包、手动球阀、排风管接口、喷吹管、脉冲阀、压板、除尘风机及其支架等组成，袋滤器上盖与主体用刚性活动铰接，便于打开上盖检查和更换滤袋。滤袋采用三防（防静电、防油及防水）腹膜滤料，滤袋与主体孔板用压条、螺钉固紧。3 工艺流程简述工艺流程简述 3.1 自动加料装置工作流程自动加料装置工作流程 自动加料装置可根据操作工况切换手动或者自动模式，正常为自动模式，特殊情况下可切换为手动模式。工作时打开压送罐排气阀，然后延时打开压送罐进料阀，催化剂在自身重力作用下自锥形料斗流到压送罐，当达到压送罐的高料位时，将排气阀门和进料阀门关闭。之后进气阀打开，开始为压送罐充气，当压力上升到上界时，输送阀和出料阀打开，这时系统开始物料输送，当压力降低至下界时出料阀和进气阀关闭，输送阀再延时关闭。这是一个完整的输送过程；但再次打开排气阀，则开始下一次的循环。根据实际需要，PLC 可以调整送料的间隔时间。流程见下图 1：图 1 自动加料装置工作流程 3.2 袋滤器工作流程袋滤器工作流程 袋滤器工作流程如图 2 所示，排放气（含催化剂粉尘）经料仓的顶部管口流出，流经气动蝶阀以及钢制锥形异径连接管，再通过袋式除尘器过滤，最后排向大气。为提升对含尘气体的吸附力，除尘器顶部安装有风机。在控制信号的作用下，净化风对滤袋进行逐排喷吹。滤袋通过一张一弛将附着在其上的粉尘振落。为保证袋滤器的气力输送装置在催化剂加料中的工程应用 2023年第3期 宁波化工 -21-21-收尘效率以及处理能力，需要将其阻力控制在一定的范围内。以上动作均由 PLC 按照预先设置好的程序自动执行。根据预先的设置，顶部的除尘器脉冲阀、电机以及气动蝶阀等将同时启停，实现整个过程的运行自动化。图 2 袋滤器工作流程 图 3 改造后送料流程 3.3 新鲜催化剂送料改造流程新鲜催化剂送料改造流程 改造后新鲜催化剂从料斗自流到自动加料装置，通过压缩空气作为动力，采用 DN100 管道直接送至罐顶，DN50 管道作为反吹线，DN25净化风作为袋滤器反吹脉冲线。各类设备上的阀门和电机的开关均通过电磁阀和 PLC 控制系统连锁控制，实现一键式自动加料。改造后送料流程见图 3。4 能耗统计与分析能耗统计与分析 目前该装置采用蒸汽喷射器抽真空系统在装新鲜催化剂，现能效较低，每组抽空器消耗1.0MPa 蒸汽 23t/h，一共 3 组，每次送料量约20t 左右，平均每月使用 10 小时左右，年消耗约900t 蒸汽。改造后的催化剂加料装置，采用压缩空气气力输送方式，送料速度约 20t/h，压缩空气消耗约为612 Nm3/min，年消耗不大于72000 Nm3。依据 GB/T50441，1.0MPa 蒸汽能源折算值为 76kg 标油/m3压缩空气能源折算值为0.028kg 标油/m3，按下式计算：76 kg 标油/t900t/a-0.028kg 标油/Nm3 72000Nm3/a=66384kg 标油/a 年节约装置能耗约 66384kg 标油。综上所述，本次改造后，每年可使装置减少耗能约 66t 标油。5 综合评价综合评价 新型的气力输送方式催化剂送料系统代替原蒸汽喷射抽真空系统具有如下优点：1）用空气压力输送，压缩空气消耗成本远低于蒸汽耗能成本，节省生产成本。2）能提高催化剂加料的均匀性和操作的稳定性，降低催化剂的消耗，减轻操作工人劳动强度，提高经济效益。3）改善了工作环境，整个装置计量和气力输送为全部密闭式，确保催化剂物料在计量和输送过程不会泄漏，不对周围环境造成污染。4）充分提高加料过程自动化程度，保证催化剂进料稳定、计量精度高，可以实时对物料的生产使用量进行统计和控制，（下转第16页）宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -16-16-宁波化工 流程减少设备投入，对比传统的复杂油气处理系统，更能减轻涉及系统日常的维护保养工作量。1.4 双螺杆多相混输泵应用现状双螺杆多相混输泵应用现状 1.4.1 多相泵在老旧油气平台的应用多相泵在老旧油气平台的应用 部分早期开发的油气平台即将进入开采尾期，油藏中油压降低，直观表现就是油气产量的下降，这需要增加井口背压、增大井口与外输的压力差，将开采出的混合物，通过采用双螺杆多相混输泵经海管输送至中转站，增加油气产量。1.4.2 深水油气平台的应用深水油气平台的应用 采用水下增压系统代替常规浮式生产设施，是开发深水油气平台可行性经济方案，水下双螺杆多相混输泵在水下增压系统中起到关键作用。多相泵以陆上泵型式为依据，结合水下的特殊条件，研制开发出在密封系统、水下承压及防腐等多方面新型技术确保适用深水工况。5 结束语结束语 由于近年来科技发展，原油作为重要的能源，需求量逐年攀升，因此提高油田产量，延长老油田开采周期，实现增产，不断探索新技术在能源竞争中尤其重要。相对于传统采油工艺，双螺杆混输泵因整体设备尺寸更小可减少布置空间，同时设备荷载较轻可节省大量的整体资金投入，能适用多种工况保证稳定运行，而且设备日产维护工作量少，进而被更多生产企业应用。海外发达国家十分重视双螺杆混输泵的技术开发，石油能源公司、设备供应商及研发机构三方共同合作，开展研究工作。在目前海洋平台设备应用中，国外螺杆泵厂家产品占据主要地位。参考文献参考文献：1王屹,刘浩,惠宁.双螺杆多相混输泵在海洋石油平台上的应用J.水泵技术.2016(4).2肖飞,王宁.油气混输泵降压工艺在胜利海上埕岛油田的应用J.石油工程建设.2007,33(3):1001-2206（2007）03-0079-02.（上接第21页）气力输送装置在催化剂加料中的工程应用 李刚 施敬慈 镇海石化工程股份有限公司 浙江 宁波 315042 准确反映装置生产状况，提高管理水平。6 结语结语 企业在日益严峻的市场环境中，减排降耗是节约成本的重要手段。全球雾霾越来越严重，国家对企业排放大气的环保要求规范不断更新，日趋严格，企业应通过自身的技术提升积极响应国家环保要求。密闭正压式气力输送装置在催化剂送料方面的应用，不仅可以降低蒸汽能耗、减少催化剂损耗，节省企业的生产成本，更是可以减少粉尘污染，对大气环境保护作出贡献，一举多得。希望未来有更多的企业能通过这样的方式进行技术革新改造。参考文献参考文献 1李宗国,董金峰,王辉等.气力输送在鲁南球团生产线除尘输灰的应用与实践J.矿业工程,2022,20(03):46-50.2杨玲善.气力输送装置在催化剂粉尘治理中的应用和改造J.山东化工,2019,48(23):132-133+135.3曹胜晨,顾春来.FCCU 催化剂自动装剂与除尘技术的工业应用J.石油化工设计,2015,32(01):55-57+7-8.4闵正红.新型装剂、除尘系统在惠州炼化催化裂化装置的应用J.化工管理,2016(14):41.