催化装置氧含量分析仪改造

本套催化裂化装置涉及到氧含量分析仪共三套,一套位于再生器出口,一套位于余热锅炉入口,一套位于脱硫洗涤塔出口,本文涉及的是位于再生器出口的磁氧分析仪,再生烟气是由完成催化反应的催化剂经过高温再生煅烧后产生的,本套重油催化裂化装置原料油为渣油加氢尾油,因原料油硫含量较高,且氮和催化剂粉末较多,与此同时由于在催化裂化反应过程中需要用蒸汽对原料油进行雾化,还会用到提升蒸汽,故再生烟气中会有一定量的水汽。由于再生烟气中氧气的含量是催化剂再生反应深度和程度的直接体现,控制好再生烟气的氧含量可以提高催化剂的使用寿命,降低催化剂的残碳量,同时有利于降低再生烟气中CO的含量,不仅可以减少CO的排放更可以减少CO助燃剂的使用,减少氮氧化物的排放,更符合环保要求。

1.磁氧分析仪简介

任何物质在外界磁场的作用下都会被磁化,呈现出一定的磁特性。物质在外加磁场中被磁化,其本就会产生一个附加磁场,附加磁场与外磁场方向相同时,该物质就被外磁场吸引,附加磁场与外磁场方向相反时,则被外磁场排斥。因此,我们通常会将被外磁场吸引的物质称为顺磁性物质,或者说该物质具有顺磁性,而把被外磁场排斥的物质称为逆磁性物质,或者说该物质具有逆磁性。顺磁性气体有:O2、NO、NO2等。根据传感器类型磁氧分析仪分为磁力机械式,热磁式等,本装置采用的是ABB出品的磁力机械式顺磁氧分析仪,其优点是,测量结果不受被测气体导热性变化、密度变化影响,在0—100% O2范围内线性度、测量精度较高,灵敏度高,可以用于微量氧的测量。磁力机械式氧分析仪基于对磁化率的直接测量,样气的体积磁化率是压力、温度的函数,样气的压力、温度的变化以及环境温度的变化,都会对测量结果带来影响。因此,必须稳定样气的压力,使其符合调校仪表时的压力值,环境温度也需要维持在恒温条件下。

2.存在问题

本套顺磁氧分析仪安装在再生器出口处,与取样口处于同一平台,距地约50米,这样做是为了尽可能缩短取样管线的长度,降低由于取样管线过长导致的测量结果滞后,降低取样管线堵塞的风险。分析仪由三部分组成,如图1所示即取样与样品返回管线,样品预处理单元以及分析单元,样品取出依靠平台上的蒸汽,用蒸汽射流的方式把样品取出,现场的净化风管线主要为分析单元内旋风制冷器以及整个系统的反吹提供动力。样品从取样管线进入预处理单元后经过一个MOTT管进行除尘,再经由过滤器与减压阀进入到分析单元内的旋风制冷器进行进一步的过滤与冷却,冷却到4℃后定量进入到分析以内,系统自带反吹电磁阀,受DCS程序控制,每隔3小时进行一次反吹,每次反吹3分钟,反吹时净化风逆向进入到预处理单元再进入到取样管线,在预处理单元的过滤器下部有一排放球阀,每周进行一次排凝。在实际使用过程中,在第一次开车半年后氧分析仪显示异常,根据现场压力表判断,取样管线堵塞,大修后发现取样口有大量黄绿色结盐,处理后再次投用,两个月后仪表再次失灵,显示异常,根据现场压力表判断为取样一次阀堵塞,仪表失效停用至今。

3.改进措施

综合实际维护中的使用情况和对兄弟单位同类型装置氧表的维护情况,造成取样口一次阀堵塞的直接原因是样品中的催化剂粉尘和水汽在取样一次阀处由于温度的降低造成凝结,间接原因是反吹风的流量与压力不足,反吹风的最高压力为6公斤,反吹管线管径为φ8不锈钢管,但取样管线管径为DN25,反吹风流量过小,不足以撼动取样口处异物。具体改造方案如图2所示,需要增加一根蒸汽管(可与射流取样蒸汽用同一管道)并在取样一次阀后方加装一个三通,将新增的蒸汽管线接入到三通上并增加两道截止阀同时在样品去预处理单元的位置再增加两道截止阀。改造后在正常取样时开启取样一次阀与样品去预处理单元的一次阀,吹扫时 (暂定一周),将样品去预处理单元截止阀关闭,打开反吹蒸汽阀,直接用蒸汽对一次阀进行吹扫,这样可以有效去除结盐,同时保证蒸汽不会随着样品进入到预处理单元,利用蒸汽的高温高压特性对进样一次阀处的结垢进行反吹,保证管道的畅通。在反吹蒸汽与样品去预处理单元管线处分别增加两道截止阀的目的是为了防止蒸汽冲刷导致截止阀磨损造成蒸汽泄漏进入到分析仪内,避免蒸汽对仪表造成损伤,同时由于烟气样品中含有硫化物,样品进入到采样管线后由于流速变慢,温度降低,非常容易在截止阀阀板位置造成结盐,久而久之造成阀板的腐蚀,导致截止阀内漏,综合兄弟单位对该类型仪表的使用经验,增加两道截止阀的另一目的是热备一道截止阀,当第一道截止阀出现腐蚀内漏时,可以由热备的第二道截止阀切断样品。增加蒸汽反吹后不仅能解决结垢问题,同时还能达到预防管道及截止阀腐蚀的发生,延长分析仪的工作时间,进一步延长管道使用寿命。

新增蒸汽反吹主要针对的是取样一次阀根部堵塞问题,预处理单元的反吹还需要交给分析仪自带的仪表风反吹系统,每隔3小时系统进行一次反吹。此处原本的设计为现场手动反吹开关,通过两个手动开关分别控制反吹风换向阀与反吹风电磁阀进行反吹,后由于操作不便,进行了一次改造,将两路开关信号并联后通过增设的电缆接入DCS系统,由DCS程序控制进行定时反吹,但该反吹系统仍存在弊端,如图2所示,净化风不仅能够通过反吹电磁阀进入到过滤器内对预处理单元进行反吹,还会通过样品管线进入到分析单元,虽然分析单元内有转子流量计来控制进入分析仪内的样品流量,且分析单元内有样品高压报警电接点开关和旁路转子流量计,但是高压的频繁冲击还是会对分析仪造成一定的损伤,且在实际应用过程中每当反吹进行时,电接点压力开关都会高报且此时磁氧分析仪显示超程,对此需要在样品进入到分析单元处新增一个切断电磁阀,与反吹电磁阀公用一个干接点控制信号,采样时导通,反吹时截止,这样在进行定时反吹时可以有效预防长时间反复高压仪表风冲击对分析仪造成损伤,延长仪表使用寿命。

4.结束语

由于装置一直处于生产状态,未到达窗口检修期,所以暂时不具备施工条件,但是综合对国内其他催化装置氧表使用情况的考察,结合本装置实际情况,该处理方案能够有效改善取样一次阀堵塞的情况,同时为了能够进一步延长仪表使用寿命,应该进一步缩短取样管线与样品返回管线的长度,即将蒸汽线、凝结水线、仪表风线的阀门与磁氧分析仪的预处理单元和检测单元机柜位置进行对调,降低反吹蒸汽的衰减,进一步提升反吹效果,但此方案涉及到蒸汽、凝结水、仪表风管线的位置移动以及预处理和分析机柜的位置移动,需要在装置进行停工大检修期间才具备条件,故目前先采取增加蒸汽反吹管线的方案。经过本次改造后,分析仪的使用周期会有预见性的延长。经过本次改造,说明在仪表厂家对仪表附件系统进行配置完成后还需要根据现场实际工况以及其它同类型装置上此仪表的维护情况进行综合分析,对仪表配置的合理性进行进一步的考量,尤其是当现场工况会造成仪表附件损伤,影响仪表正常投用甚至会造成高温介质泄漏的安全隐患时,能够提前预见到这类隐患及缺陷,不仅能延长仪表使用寿命,减少维护工作量更能够保证装置安全运行。所以在签订技术协议时要充分考虑到实际工况以及安装位置等信息,这对日后仪表使用与维护的便利性是非常重要的。

摘要：针对某催化装置再生烟气氧含量分析仪取样一次阀堵塞造成仪表失效的现象,提出增加蒸汽反吹管线的解决方法。此方法实施后,能够解决取样一次阀堵塞的问题,保证了仪表长周期稳定运行。

关键词：磁氧分析仪,再生烟气,反吹系统,蒸汽反吹