低硫油中导致缸套快速磨损的cat fines 是个什么鬼?含量高怎么处理?

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1、首先什么是cat fines(Catalytic fines)?
 高倍放大镜下的catfines颗粒
Cat fines是石油在炼制成低硫油时,添加剂的,催化剂的残留物,生成的微小硬质颗粒。
关于catalyst fines ,其主要成份是AL2O3+SIO2,尺寸在20-80µm燃油提炼时使用的催化剂,ISO8217-2017允许标准是60mg/kg,柴油机厂家要求小于15mg/kg。一旦大量进入燃烧室会嵌入缸套表面,引起快速剧烈的磨料磨损,同时还会对油头和油泵有磨损。据经历过“硅铝磨损”的同行介绍,当其含量达到一定标准后,24小时内就发生断环和缸套快速磨损的严重后果。
2、Catfines的硬度
金刚石的硬度为10,AL2O3  为9,SiO2  的硬度为7.catfine的硬度为8.
3、Catfines的危害 Ham ofcat fines
正常的缸套表面是由这些油包来组成的,但cat fines高的燃油进入到缸套内部,这些油包就被cat fines镶套在油包内部堵住油膜的建立,起不到润滑的效果,最右那张图显示的活塞环表面的cat fines,由于cat fines硬度大于缸套以及活塞环,这样变成了快速磨损模式。
4、ISO8217标准是多少?
在标准里面,标明cat fines的含量<60ppm,即为合规的燃油。但实际使用时,当大于25时,则需要引起重视。
5、进机含量多少为宜?
理论上来说,含量越少越好(Always keep the Al+ Si level as low as passible),给予的标准参考下图:
根据上图我们发现,主机短时间进口含量最多为15ppm(MAX15ppm at engine inlet for short period),10ppm以下为合格,5ppm以下为优秀。
6、怎么样判断不同批次的油品兼容性问题?
图左说明两油品兼容性良好,图中说明两者不兼容 图右为两者不兼容造成的分油机堵塞。
7、怎么样去除cat fines?how to remove cat fines?
(1)分油机操作的最佳方法Best -practice – separator operation
High temperature and low flow
上图左为低温高流量分油机,我们发现效果很差,而高温低流量处理的效果非常好。
(2)分油机的温度多少适宜?
根据上图我们发现,分油机的温度是由粘度来决定的,轻油是40-50℃,ULSFO是温度在50℃时,对应的粘度为20cst时,对应的温度为50℃。依次类推。
(3)当加装的燃油cat fines高时怎么办?
当加装的燃油cat fines高于25ppm时,我们应该高度重视,并建议两台分油机并联运行同时尽量降低分油机的分油量;假如分油机的分油量无法降低,则推荐将两台分油机串联运行。并降低排渣时间。
(4)建议安装10µm的自动反冲洗滤器
安装位置位于供油单元之后,主机进机之前,如下图所示,并可通过该反冲洗滤器冲洗的次数来判断分油机的分油效果,如果次数变多,说明分油机分油效果变差
8、燃油在船上的处理Fuel Handling Onboard
有些低硫油由于石蜡基的存在,粘度比较低,当不能保持高温的情况下,蜡烃可能析出,所以,引出两个概念:
(1)WAT(石蜡析出温度 WAT AppearanceTemperature)/ WDT(石蜡消失温度 Wax DisappearanceTemperature),
(2)在沉淀柜的温度应该高于WAT,以便于能更好的沉淀cat fines 并防止石蜡析出。
如果得不到WAT /WDT这两个数据,建议大仓的加热温度为倾点+10。
以下为相关知识点,供参考
a、VPS  在  2019  年  10  月推出了新的析蜡点
(Wax  Appearance Temperature/WAT)检测,以进一步评估燃料低温流动性。WAT或浊点 (cloud point) 是燃料冷却时蜡晶出现的温度。因低温析出的蜡晶, 最终会导致燃料停止流动。过程中蜡晶可能会引起过滤器和管道阻塞, 直接导致发动机燃料不足等其他问题。
b、分油机的温度必须维持在 WAT 以上, 否则过程中蜡晶析出会影响操作。燃料的 WAT 和 (WDTwax disappearance temperature 消蜡温度)越高,对温度要求也会提高。目前比较棘手的情况, 是低粘度加上高 WAT。根据反馈,低粘度燃料在 30°C 以下操作,WAT 引发的问题会增加。但出现问题的不只限于低粘度燃料。分油机的最高操作温度是 98°C,这也是分离效果最佳的温度。
c、当操作温度低于 WAT 时, 析出的蜡晶会能进一步影响分油机的运行,排污与污泥量。在确保其它方面不受影响的情况下,将温度从 40°C 升高到 70°C 以上可以有效缓解问题。
d、另一方面,有些低硫调和燃料因为稳定性差, 在加热后沥青很容易分离沉淀, 会释放大量污泥。处理这类稳定性差燃料, 必须参考表上所建议的温度,避免高温操作。尽管沉淀物总量 (Total  Sediment  Potential/TSP) 在接收检测时可能达标, 燃料在随后的复测中也可能因为沥青的分离沉淀,测出比之前更高的沉淀物。

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