催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法与流程

1.本发明涉及一种催化裂化过程中防止烟气轮机结垢的方法，更具体的涉及一种催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法。
技术背景
2.烟气轮机是炼油厂催化裂化装置的主要能量回收设备，也是故障率最高的设备之一。其作用是将催化裂化装置内催化剂烧焦再生过程中产生的高温烟气的压力能和热能转化为机械能，不仅能满负荷带动主风机，还能向电网送电。其运行稳定性直接影响整个催化裂化装置的运行周期和经济效益。近年来催化裂化原料的重质化和劣质化，导致催化裂化工艺和催化剂的改变，进入烟气的催化剂超细粉组成变化和含量增加，加剧了其在烟气轮机中的沉积并结垢，破坏了烟气轮机转子动平衡，从而引起烟气轮机转子振动超标，严重影响了烟气轮机的长周期运行。如何确保催化裂化烟气轮机的长周期运行是困扰整个行业的重大课题。
3.目前解决烟气轮机结垢的措施主要有两种方式。第一种方式是从减少催化剂或助剂的细粉和结垢性着手，要求催化剂或助剂不含易结垢的化学组分，且磨损指数足够的小，各批次之间磨损指数差异小。这在一定程度上影响了采用新的更好催化性能的催化剂或助剂的可能性和积极性，从而影响了装置的经济性和技术进步。尽管如此十分小心的操作，仍然难免常常发生烟气轮机的严重结垢，导致烟气轮机转子振动加剧，能耗增加，绝大多数时候只能停车清理。第二种方式是在线除垢，例如包括：(1)通过添加阻垢剂于烟气轮机烟气入口前的风管中，如cn103865581b和cn10214037b。因为结垢物组成的变化，导致阻垢剂未必适用，甚至可能加速结垢；(2)采用在线超声除尘装置，如cn205667775u。因为超声波的传递需要介质，烟气在流道中的流速接近音速，所以通过超声波对动叶片除垢效果很差；(3)采用在线叶片吹扫装置，如cn110295958a。因为叶片的吹扫，扰动了叶片的正常运行，可能对设备造成损害；(4)采用热涤荡烟气轮机的除垢装置，如cn112483196a。其主要方法是将除垢剂加入烟气轮机，这可能影响烟气轮机的平稳运行，且大块垢层的脱落会对烟气轮机造成伤害；(5)采用静电分散技术阻垢，如cn108795497a；(6)采用在线磁分离技术阻垢，如cn108798799a；(7)热清理法，在烟气轮机严重结垢时采用热涤荡法对烟气轮机进行在线除垢(例如，《中外能源》，2008(13)：93-94；《设备管理与维修》，2013(7)，50-52)。其方法是切换备用烟气轮机进入正常运行，其实是将结垢烟气轮机切出运行系统，逐步关闭烟气轮机入口蝶阀，使烟气流量、温度及烟气轮机叶片的相对速度大小和方向发生改变，从而导致烟气轮机叶片上沉积的催化剂粉尘脱落，然后加大烟气轮机轮盘冷却蒸汽量，加大温差调节，促使垢层彻底脱落，并且短时间(如25分钟～2小时)内反复进行上述过程，以期达到清垢的目的，同时工程技术人员和机组特护人员现场要密切监护。但即便如此，这种方法也难免出现催化剂垢层不均匀脱落造成设备伤害。目前现有的技术对于烟气轮机结垢并没有有效的预防和处理措施，通常只能选择停机清理，由此带来巨大的经济损失。据估算，烟气轮机停机清垢的直接经济损失达到100-200万元/次，间接经济损失高达500万元/次以上。
4.因此，目前仍然迫切需要一种催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法，以确保催化裂化过程中烟气轮机的长周期运行。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法，确保催化裂化烟气轮机长周期运行。
6.本发明提供一种催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法，所述方法包括：
7.在催化裂化过程中，使烟气轮机的轮盘温度在高温段和低温段之间循环切换，其中，所述高温段和低温段之间的温差至少为10℃，且在高温段或低温段的持续时间为1-365天。
8.在本发明的实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差为10-200℃，在高温段或低温段的持续时间为2-180天。
9.在本发明的实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差为20-150℃，在高温段或低温段的持续时间为2-90天。
10.在本发明的实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差为20-100℃，在高温段或低温段的持续时间为2-60天。
11.在本发明的实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差为20-70℃，在高温段或低温段的持续时间为2-30天。
12.在本发明的实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差为20-50℃，在高温段或低温段的持续时间为2-15天。
13.与现有技术相比，本发明的技术优势包括：
14.(1)周期性的将烟气轮机轮盘温度在高温段和低温段之间切换，由于催化剂或助剂细粉垢层和烟气轮机转子金属的膨胀系数差异很大，相对较短的持续时间仅仅产生很薄的垢层，该垢层会脱落随烟气带走而不会造成明显或较大的烟气轮机振动，确保烟气轮机在无垢或很薄垢层下长周期运行。
15.(2)避免了严重结垢时在线除垢的大块垢层脱落而造成烟气轮机转子振动加剧而停车甚至造成事故的风险；也不必启用备用烟气轮机和降低烟气流量，也不必在短时间内频繁的升降烟气轮机轮盘温度，以致于降低烟气轮机的使用寿命。
16.(3)烟气轮机在无垢或很薄垢层下运行，可以大大降低能耗。
17.(4)无需另加除垢设备和除垢剂，大大减少投资和操作成本。
18.通过阅读下面的详细描述，本发明上述及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
具体实施方式
19.本文所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为
60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本技术中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
20.在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
21.在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
22.本发明中，所述催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法包括：
23.在催化裂化过程中，使烟气轮机的轮盘温度在高温段和低温段之间循环切换，其中，所述高温段和低温段之间的温差至少为10℃，且在高温段或低温段的持续时间为1-365天。
24.在本技术的一个实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差可以在以下所列数值中任意两个作为端值而构成的数值范围之内：10℃、20℃、50℃、70℃、90℃、120℃、150℃、180℃、200℃。需要特别强调的是，虽然将上述数值并列地列出，但是并不意味着上述任意两个数值作为端点组成的数值范围都可以得到相当或相近的性能。这一点同样适用于下文提及的数值范围。关于本技术优选的实施方式，仅仅基于下文中的具体讨论以及具体实验数据来进行选择。在本技术可选的实施方式中，所述高温段和低温段之间的温差为10-200℃、20-150℃、20-100℃、20-70℃或20-50℃。
25.在本技术的一个实施方式中，在高温段或低温段的持续时间可以在以下所列数值中任意两个作为端值而构成的数值范围之内：1天、2天、15天、30天、60天、90天、180天、240天、365天。在本技术可选的实施方式中，在高温段或低温段的持续时间为1-365天、2-180天、2-90天、2-60天、2-30天或2-15天。
26.在本发明中，本领域技术人员可以根据掌握的技术知识来运行所述催化裂化过程。在本发明中，本领域技术人员可以采用熟知的技术手段来改变在催化裂化过程中烟气轮机的轮盘温度。目前，催化裂化装置中烟气轮机的轮盘温度可以由计算机系统在线自动调节并维持所需的时间。
27.实施例
28.除非另外说明，本发明实施例使用的催化裂化原料、催化剂等均为工业级。
29.实施例1
30.在60万吨/年处理量的催化裂化装置生产过程中，周期性将烟气轮机yl-7000c的轮盘温度先在330℃下维持7天，然后切换到360℃再维持7天，再切换到330℃维持7天。如此循环往复，五年后按计划停工检查。发现该烟气轮机yl-7000c的轮盘上并无结垢存在，且在整个运行周期中，烟气轮机的转子无明显的振动加剧。
31.对比例1
32.在60万吨/年处理量的催化裂化装置生产过程中，按照现有的催化裂化技术运行1年之后烟气轮机yl-7000c发生严重结垢，将备用烟气轮机投用，对结垢的烟气轮机按照热清理法(《中外能源》，2008(13)：93-94；《设备管理与维修》，2013(7)，50-52)进行在线“热涤荡”除垢，由于垢层厚，脱落垢块较大，导致转子质量偏心较大和烟气轮机转子振动超标，现场工人只好停机进行人工机械清垢，无法进行在线除垢。
33.实施例2
34.在100万吨/年处理量的催化裂化装置生产过程中，周期性将烟气轮机yl-7000d的轮盘温度先在280℃下维持90天，然后切换到380℃再维持30天，再切换到280℃维持90天。如此循环往复，三年后按计划停工检查。发现该烟气轮机yl-7000d的轮盘上并无结垢存在，且在整个运行周期中，烟气轮机的转子无明显的振动加剧。
35.实施例3
36.在60万吨/年的催化裂化烟气轮机yl-7000c中，周期性将烟气轮机的轮盘温度先在250℃下维持150天，然后切换到390℃再维持60天，再切换到250℃维持6天，又切换到390℃再维持30天，再切换到250℃维持30天，再按照390℃维持30天，切换到250℃维持30天，再切换到390℃维持30天的模式循环往复，四年后按计划停工检查。发现该烟气轮机yl-7000c的轮盘上并无结垢存在，且在整个运行周期中，烟气轮机的转子无明显的振动加剧。
37.实施例4
38.在60万吨/年的催化裂化烟气轮机yl-7000c中，周期性将烟气轮机的轮盘温度在250℃维持15天，切换到350℃维持15天，再切换到250℃维持15天，如此循环往复一年之后，将催化裂化过程中使用的催化剂lbo-16更换为ldo-70，因为组成不同，且新旧催化剂磨损指数差距较大，烟气中催化剂细粉量增大一倍。期间，采用将烟气轮机轮盘温度在250℃维持5天，切换到350℃维持5天，再切换到250℃维持5天，循环往复直至新催化剂完全置换掉旧催化剂后恢复到将烟气轮机轮盘温度在250℃维持15天，切换到350℃维持15天，再切换到250℃维持15天，如此循环往复。四年后按计划停工检查。发现该烟气轮机yl-7000c的轮盘上并无结垢存在，且在整个运行周期中，烟气轮机的转子无明显的振动加剧。
39.对比例2
40.在100万吨/年处理量的催化裂化装置生产过程中，按照现有的催化裂化技术运行半年之后，将催化裂化过程中使用的催化剂lbo-16更换为ldo-70，因为组成不同，且新旧催化剂磨损指数差距较大，烟气中催化剂细粉量增大一倍，烟气轮机yl-7000d发生严重结垢。将备用烟气轮机投用，对结垢的烟气轮机按照热清理法(《中外能源》，2008(13)：93-94；《设备管理与维修》，2013(7)，50-52)进行在线“热涤荡”除垢，由于垢层厚，脱落垢块较大，导致转子质量偏心较大和烟气轮机转子振动超标，现场工人只好停机进行人工机械清垢，无法进行在线除垢。
41.需要说明的是，本技术不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本技术的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本技术的技术范围内。此外，在不脱离本技术主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本技术的范围内。