MTO催化剂跑损-.ppt

甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结MTO马俊青2024/5/22 周三1目录1、MTO催化剂单耗的原因2、跑剂现象带来的影响3、跑剂现象4、跑剂现象初步判断5、影响MTO跑剂的因素6、跑剂解决方法2024/5/22 周三2 甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结催化剂单耗：催化剂消耗量（kg）/产品生成量（t）催化剂单耗是甲醇制烯烃（MTO）装置的一个重要指标。不仅影响装置的正常平稳操作，而且直接影响着装置的经济效益。包头MTO装置设计催化剂单耗为0.75kg/t（乙烯+丙烯），是催化剂的自然跑损，是现有催化剂回收技术无法回收而排入大气和产品气带出的催化剂总量。目前的催化剂单耗为1.05kg/t，高于设计的0.75kg/t。2024/5/22 周三3甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结1.MTO催化剂单耗的原因1.1细粉含量高催化剂单耗高的主要原因是催化剂循环时，催化剂流过的一些部位，催化剂的线速过高造成催化剂破损严重。小于20m的细粉含量高，旋风分离器入口催化剂细粉含量高，在旋风器线速已经很高的情况下，造成催化剂跑损严重。催化剂细粉高的原因有两方面：一方面是高温水热工况下的催化剂热崩；2024/5/22 周三4甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结另一方面是催化剂颗粒在系统循环过程中磨损严重。就包头公司MTO装置而言，前者是主要原因。但是催化剂单耗不是越低越好。要根据原料性质、催化剂性质、工艺条件、生产方案和设备状况来定。只考虑催化剂的损耗是不科学的，要看总体经济效益，看看剂耗和产品收率、产品质量之间哪个效益最大化。在保证催化剂活性，能够达到转化要求的情况下，可以在操作方面减少损耗。2024/5/22 周三5甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结1.2装置工艺操作条件1.2.1.装置开停工期间装置在开停工期间，由于操作调节幅度大，在开工加剂封料腿和停工卸剂过程中，旋风分离器的工况不在设计的最佳范围内，造成催化剂大量跑损。因此在开工时要快速加剂，迅速封住旋分器料腿。2024/5/22 周三6甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结1.2.2.再生器和反应器的正常操作条件正常操作条件下，再生器温度较高，高温易破坏催化剂颗粒的外表面，致使催化剂的比表面积和孔容减小。反应器喷入了大量的稀释蒸汽，而蒸汽的作用破坏了催化剂颗粒内部的孔结构，导致孔径增大，比表面积降低。在实际生产中，高温和蒸汽同时存在，使催化剂不断地受到破坏。2024/5/22 周三7甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结1.3旋风分离器料腿堵塞旋风分离器内部有衬里。长时间的磨损和变工况操作，使得衬里块容易脱落。脱落后的衬里块如果不能从料腿落入床层，会卡在翼阀阀板处，导致阀板不能闭合。由于旋风分离器内部是负压状态，因此床层内的反应气或再生烟气会携带部分催化剂由旋风分离器穿出，造成大量跑剂。2024/5/22 周三8甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结1.4旋风分离器的分离效果旋风分离器不可能做到100%的将催化剂细粉回收。一方面，旋风分离器的分离效果受到入口线速的影响。正常操作中需要在保证转化率和产品收率的情况下，最大限度的回收催化剂。因此旋风分离器入口线速是有要求的。另一方面，也受到了催化剂粒度的影响。在既定的旋风分离器入口线速的情况下有些小粒度的催化剂是没有足够的离心力和重力脱离产品气的，只能被带出反应器。因此，综合这两方面，旋风分离器是不可能做到100%的回收催化剂的。2024/5/22 周三9甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结2.跑剂现象带来的影响正常的催化剂跑损，对装置的平稳运行并没有多大的影响。但是时间久了，会在反应器和再生器后系统中沉积，并对水系统造成堵塞给操作带来一定困难。2.1就再生器跑剂来说，跑损的催化剂未能在再生器三旋全部回收，由再生烟气带入余热锅炉中。催化剂细分沉积在余锅取热管上，降低了取热管的取热面积和传热系数。2024/5/22 周三10甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结催化剂细分沉积在余锅取热管上会导致烟囱排烟温度的上升和发气量的下降。因此需要时常的进行激波吹灰，除去附着在取热管上的细粉。由于跑剂带来的影响，使得烟囱的排烟温度有最初的157度增加到了209度。2.2就反应器而言，后续水系统没有很好地将其中的细粉分离，使得反应器中跑损的催化剂细粉长期在水系统中循环。一方面，在急冷塔中没有洗涤下来的细粉进入水洗塔，与反应生成的重烃组分很容易凝结、结块，堵塞塔盘，造成水洗塔压差升高。2024/5/22 周三11甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结另一方面，过多的催化剂细粉进入水系统循环，堵塞换热器、空冷器管束，使得冷换设备的传热效率降低。同时，急冷水泵、水洗水泵机械密封泄露时有发生。都是由于急冷水洗水固含量高的原因。（可见急冷旋液泵）2024/5/22 周三12甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结2.3反应器的跑剂对产品组成也是有影响的。产品气携带者大量的高温催化剂细粉，在输送的过程中，会继续发生二次聚合等反应，生成更多的低聚物。不但降低了产品气中乙烯和丙烯的产率，而且生成的低聚物及其它重烃组分在水洗塔冷凝，使水洗塔压差升高，影响正常操作。因此，跑剂是百害无一利的。2024/5/22 周三13甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结3.跑剂现象3.1烟囱冒白烟。再生烟气携带大量催化剂由烟囱排出，烟囱排气呈白色柱状。3.2急冷水固含量高（4000-8000）。3.3水洗塔压差上涨。3.4一、二级旋风分离器料腿藏量和密度上升。3.5催化剂循环量不变的情况下，系统藏量明显下降。2024/5/22 周三14甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结4、跑剂现象初步判断：1、如果再生器跑剂：1.1、对工况进行以下核算，看旋风器入口线速情况，线速过高、过低都有引起催化剂的不正常跑损。1.2、查看主风分布管或分布板的压降情况，看主风分布管压降是否变化，压降异常，主风分布不好，要引起跑损。1.3、再生器是否有经常超温现象，如果有也可能料腿断，不过这种情况，催化剂跑损特别厉害，藏量很难维持，要不断补充催化剂。1.4、在此之前有没有闷过床，如果有，翼阀出现卡塞情况也有可能，但跑剂量较大。1.5、一般再生器料腿堵塞可能性较小，除非内部衬里脱落。2024/5/22 周三15甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结1.6、通过采样分析，是否一级、或二级旋风升气筒出现泄漏，这时总旋风压降要降低，跑剂较为严重。1.7、看再生器是否有水汽进入。1.8、查看平衡剂粒度分布情况。1.9将旋分入口、出口烟气携带的催化剂做浓度、粒度分析，通过分析数据可以判断是什么原因造成再生器跑剂2、如果三旋出现问题2.1、查看三旋系统压降情况，判断三旋单管是否有堵塞情况。2.2、看临界喷嘴前压力、温度情况，核算临界喷嘴泄气量，是否有异常。旋分器压降小，催化剂跑损量大，说明旋分器系统发生泄漏，应重点检查翼阀、焊缝等是否出现问题。2024/5/22 周三16甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结2.3分析一下催化剂粒度，看看是不是跑损的细粉，如果细粉多，就要找催化剂的原因，例如热崩，或者新鲜剂细粉多，跑剂之前加过什么催化剂没有，蒸汽带水情况也要查查。最好能弄清楚在跑剂之前什么状态。归纳一下：设备问题：1.旋分垂直度太差2.旋分穿孔3.旋分堵塞4.翼阀故障或流体影响翼阀工作2024/5/22 周三17甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结设计问题：1.主风、反吹风对翼阀的影响2.如有外取热有可能其出口影响流化造成3.旋分线速工艺问题：1因进蒸汽、磨损等原因催化剂中细粉多2.稀相密度2024/5/22 周三18甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结若非设备问题，可试：1.降低主风量观察。注意温度与烧焦2.如为催化剂水热跑损则维持低藏量，补平衡剂剂，尽量少加新鲜剂。检查进再生器的水、蒸气是否泄漏，蒸气能关则关。3.如有外取热大量取热，降低用风量观察其他情况:1、喷嘴针对不同的工艺条件及要求的选型问题；喷嘴的工作效率及工作情况对催化剂的影响，如催化剂破碎等因素；2、不同工艺的催化剂的选型问题，所用催化剂是否符合工艺需求；3、雾化蒸汽的品质，如带水严重的话对催化剂的影响很大；2024/5/22 周三19甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结4、设备问题：主要是旋分这一块，要看是什么类型的旋分，5、汽提段的工况是否稳定，藏量是否正常，汽提效果是否达标等因素对跑剂的影响也较大。如果是短时间跑剂可能是操作的问题。如果是长时间跑剂，而且两边均跑剂，说明系统内部循环的平衡剂或旋分可能存在问题，主要是细粉含量多，做下催化剂的筛分就可以判断了。平衡剂细粉含量多可能有四种原因：2024/5/22 周三20甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结第一.新催化剂细粉含量多；或新剂灼烧减量高、水含量高，导致再生器催化剂热崩比较严重；第二.催化剂在再生器内热崩比较严重，可能有水等介质进入再生器；第三.喷嘴问题，高速喷嘴对催化剂切割比较厉害，有些单位换上新喷嘴后剂耗居高不下就是这个原因。第四.几种不同催化剂混合使用，耐磨指数相差较大，相互磨损较大，产生细粉多。2024/5/22 周三21甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结4.影响MTO跑剂的因素4.1反应翻床反应器发生翻床，反应器锅底的低温催化剂与密相床的高温催化剂相互置换，使得反应器的操作压力、床层线速及旋风分离器的入口线速波动，引起跑剂。反应器翻床后密相床层温度急剧下降，温度下降20-100度不等。此外反应器密相床层催化剂密度突然变大，反应器催化剂藏量显示增加。2013年2月包头MTO发生大小翻床事故三次，严重影响装置的平稳生产。2024/5/22 周三22甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结4.2甲醇蒸汽换热器汽化蒸汽的压力、流量变化甲醇蒸汽换热器汽化蒸汽的流量和压力的变化，直接引起气相甲醇压力和流量的变化，造成反应器进料线速和床层流化状况的波动，引起跑剂。4.3稀释蒸汽正常生产中反应器补入稀释蒸汽，用以维持旋风分离器入口线速。稀释蒸汽的补入量和压力会引起旋分器入口线速的变化。此外，目前装置内稀释蒸汽是通过FV1102后闸阀阀控制，人工手动操作，需精细操作，以降低人为误差引起的跑剂。2024/5/22 周三23甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结5.跑剂解决方法a.为了有效避免催化剂的高温水热失活和热崩，必须控制好再生器的温度，合理的取出再生器中的多余热，控制好再生器的氧含量，避免二次燃烧，避免稀相喷水喷气。b.操作工程中保证甲醇预热温度高于140，避免甲醇进料带液。c.避免甲醇蒸汽进料量大幅波动,精细、平稳的操作。d.反再系统避免反应压力，进料量，稀释蒸汽，烯烃单元负荷等调节过猛。2024/5/22 周三24甲醇制烯烃装置催化剂跑损小结e.加强上下游装置联系，出现问题第一时间通知调整，尽量缩短装置恢复时间，减少翻床的影响。f.一旦发生催化剂大量的跑损，首先要降低负荷运行，使床层沉降下来。然后逐渐调整操作。2024/5/22 周三25谢谢大家2024/5/22 周三26