1、項目名稱: 基于顆粒物性分析的催化裂化裝置跑劑故障診斷技術及應用

2、完成單位: 中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū)，海南大學

3、提名等級：2025年度中國顆粒學會科技進步獎二等獎

4、項目簡介：

該項目屬流態(tài)化相關研究領域。

流化催化裂化（Fluid Catalytic Cracking, FCC）工藝是重質(zhì)油輕質(zhì)化的重要技術之一。針對工業(yè)上FCC裝置故障跑劑問題，本項目從催化劑物性參數(shù)變化出發(fā)，分析裝置故障源對催化劑跑損的影響，建立故障源與催化劑物性參數(shù)之間的對應模型關系，應用于FCC裝置故障跑劑問題的診斷和預測，為跑劑故障診斷技術提供理論支持，具有重要的科學意義及工業(yè)實用價值。

本項目豐富了FCC裝置跑劑故障診斷理論，促進了故障診斷技術的創(chuàng)新。起研究內(nèi)容包括：針對工業(yè)催化裂化裝置跑劑問題，從旋風分離器壓降變化出發(fā)，探究催化劑跑損的影響因素，考察旋風分離器運行狀態(tài)與催化劑物性參數(shù)變化的關系；基于催化劑磨損破碎機制，考察故障源位置對催化劑微觀形貌和粒度分布的影響，提出故障源位置對催化劑粒度分布的影響規(guī)律，為工業(yè)裝置故障診斷提供基于催化劑物性分析的技術和理論支持，進而提高故障診斷的準確性，對工業(yè)現(xiàn)場具有重大意義。

本項目建立的創(chuàng)新技術已在多套工業(yè)FCC和MTO裝置上推廣應用。2023年9月在中石油烏魯木齊石化90萬噸/年蠟油FCC裝置成功判斷了沉降器待生催化劑的破碎問題，縮短2天停工周期。2018年至2024年對克拉瑪依石化100萬噸/年蠟油FCC裝置跑劑問題進行了長期跟蹤研究，建立了旋風分離器全生命周期的運行監(jiān)測與故障診斷技術，通過操作調(diào)整和技術改造改善了裝置的運行狀況。2023年累計減少催化劑跑損量約100余噸，減少廢渣排放和處理量100余噸，為企業(yè)節(jié)約費用178.7萬元；同時，準確預測了該裝置再生器旋風磨損穿孔跑劑故障，避免了一次非計劃停工，節(jié)省經(jīng)濟效益約799.5萬元，合計為企業(yè)節(jié)省費用978.2萬元。2024年在玉門石化80萬噸/年FCC裝置，對再生器外循環(huán)立管流化不暢問題進行了故障診斷和現(xiàn)場操作調(diào)整，提出了改造松動風的建議；2023年9月，對國能新疆化工有限公司68萬噸/年MTO裝置再生立管進行了松動風改造，改善了再生立管內(nèi)催化劑的流化工況，提高了裝置烯烴收率。工業(yè)實踐表明，該技術可靠性強，對FCC裝置跑劑故障判斷準確，可應用于工業(yè)FCC裝置的運行監(jiān)測和跑劑故障診斷，具有極大的推廣價值。

5. 項目代表性論文和專著

1. Peng, W., Wei, Y., Liu, Y., Han, S., & Bao, B. (2022). Effect of flow patterns in the recirculation catalyst standpipe on the performance of FCC high-efficiency regenerator. Chemical Engineering Science, 248, 117154.

2. 彭威，徐波，楊亮，等，FCC裝置再生器旋風分離器磨損跑劑分析，煉油技術與工程，2023，53(8):37-40.

3. Song, J., Wang, D., He, Y., Lei, P., Peng, W., & Wei, Y. (2023). A Stepwise Diagnosis Method for the Catalyst Loss Fault of the Cyclone Separator in FCC Units. Separations, 10(1), 28.

4. 伍林,于化龍,胡霞,等.鼓泡流化床稀相空間顆粒粒度分布的時變特性[J].中國粉體技術,2023,29(03):12-20.DOI:10.13732/j.issn.1008-5548.2023.03.002.

5. 史柯柯,房興,劉君建,等.垂直立管-閥門系統(tǒng)中的流態(tài)特性及其量化識別[J].石油學報(石油加工),2023,39(04):883-891.

6. 彭威,于浩,劉君建,等.FCC再生工藝類型及催化劑輸送特點的分析[J].石油學報(石油加工),2022,38(04):946-957.

7. Gao, Z.W.*; Liu, Z.X.; Song, Z.H.; Li, C.X.; Qi, X.Y.; Ling, H.R.; Wei, Y.D. (2022) Peculiarities of particle motion inside cyclone separator by using LES-DRW model. Chemical Engineering Research and Design, 183, 512-524.

8. Gao, Z.W.*; Liu, Z.X.; Wang, S.H.; Li, C.X.; Qi, X.Y.; Ling, H.R. Experiment of hydrocyclone under different inlet velocity and its wear analysis of wall and particle. (2022) Powder Technology, 405, 117541.

9. Gao, Z.W.*; Liu, Z.X.; Song, Z.H.; Li, C.X.; Qi, X.Y.; Ling, H.R.; Wei, Y.D. (2022) Peculiarities of particle motion inside cyclone separator by using LES-DRW model. Chemical Engineering Research and Design, 183, 512-524.

10. Gao, Z.W.*; Liu, Z.X.; Wang, S.H.; Li, C.X.; Qi, X.Y.; Ling, H.R. Experiment of hydrocyclone under different inlet velocity and its wear analysis of wall and particle. (2022) Powder Technology, 405, 117541.

6、主要完成人情況：

彭威、高助威、梁金強，譚聰，劉舜，方勤珠，劉佳琪，雷天凱，闞京玉

公示期自2025年4月24日至2025年4月30日，共計5天。在公示期內(nèi)，如有異議，請以書面形式向科技與信息部反映并署真實姓名。

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科技與信息部

2025年4月24日