高精度自動反沖洗過濾器在可紡瀝青生產中的應用

王志磊，余志強

（兗礦國宏化工有限責任公司，山東 濟寧273512）

高精度自動反沖洗過濾器在可紡瀝青生產中的應用

王志磊，余志強

（兗礦國宏化工有限責任公司，山東 濟寧273512）

兗礦1000t可紡煤瀝青生產裝置是國內第一套以煤為原料生產可紡煤瀝青的裝置。過濾器為其關鍵設備，采用三級過濾設計，過濾精度達到0．1μm，經試驗固體顆粒直徑大于0．1μm的固體量的脫除率大于98%，完全滿足了生產要求。由于其有多重優勢，值得在煉油、冶金多行業推廣使用。

可紡瀝青；過濾器；自動反沖洗；高精度

兗礦1000t可紡煤瀝青生產裝置是國內第一套以煤為原料生產可紡煤瀝青的裝置。以顆粒煤為原料，經過溶劑萃取后，含有毛瀝青的混合液經過過濾器以除去形狀較大的煤粉顆粒、機械雜質，然后進入加氫精制裝置，最后得到可紡瀝青。過濾器是該裝置的關鍵設備，如果過濾器對原料處理不干凈，造成固體雜質尤其是一些大顆料雜質進入加氫反應器，會造成精制反應器壓差上升和堵塞催化劑的活性空間，從而影響加氫反應的效果和催化劑的作用壽命，另外會引起其它副反應，影響最后的產品質量。在項目建設初期，經過國內外多家煉油廠的實地考察，結合產品實際需要，最后安裝了這套帶自動反沖洗的高精度過濾裝置。

1 自動反沖洗過濾器的工作原理

自動反沖洗過濾器是利用固定于其中的圓筒形過濾單元的表面收集固體顆粒的，當液體進料通過過濾器時，單元表面上沉淀和富集的顆粒會形成一個顆粒層，層厚到一定程度時，液體流動阻力即壓差變大，大到預先設定的壓差時，由壓差變換器檢測到信號后，該顆粒層被逆向液體（反洗）從過濾單元表面上除去。除下的顆粒懸浮于罐內液體中，通過罐的排放口排放掉。反洗時，關閉罐的進出口閥，引壓縮氣體到罐頂部，迅速打開罐的排放閥，使罐壓力降到大氣壓力［1］。

2 過濾器的結構組成

此溶劑自動反沖洗過濾系統由三級過濾器組成，一級3臺過濾器，每臺過濾器選用過濾精度3 μm的金屬燒結絲網濾芯220根，過濾器的工作濾芯數為440根。

二級2臺過濾器，每臺過濾器選用φ50×1000、過濾精度0．5 μm的濾芯60根，單臺（工作）過濾面積9．42 m2。三級2臺過濾器。每臺過濾器選用 φ50×1000、 過濾精度0．1 μm的濾芯75根，單臺（工作）過濾面積11．78 m2。此外還包括管道、閥門、控制系統等，在PLC控制下進行過濾、反沖洗、排渣（濾餅）等作業。

3 工作過程

3．1 第一級過濾

第一級過濾器系統包含有3臺過濾器S401A、S401B、S401C，采用二開一備的操作方式，采用差壓和時間兩種控制方案，以先到者優先。

S401A、S401B、S401C的單臺容積約1．6 m3。過濾器進料壓力2．0 MPa，出口壓力1．85～2．0 MPa，過濾器壓差0～0．15 MPa。第一級過濾配置一套差壓變送器。當壓差或設定時間達到設定值時，過濾器進入反清洗過程，見圖1。

開始時S401A、S401B同時運行，S401C處于備用狀態。

當過濾器S401A、S401B運行到差壓或過濾時間到達設定值，備用過濾器S401C投入運行。同時用純凈溶劑（純凈溶劑流程在流程簡圖中未表示）置換過濾器S401A的過濾介質，再用氣體反吹再生后即投入使用。S401B經置換、反吹再生后備用。這時S401A、S401C一起運行。

當過濾器S401A、S401C運行到差壓或過濾時間到達設定值，備用過濾器S401B投入運行。同時用純凈溶劑置換過濾器S401C的過濾介質，再用氣體反吹再生后即投入使用。S401A經置換、反吹再生后備用。這時S401B、S401C一起運行。

圖1 一級過濾器工作流程

當過濾器S401B、S401C運行到差壓或過濾時間到達設定值，備用過濾器S401A投入運行。同時用純凈溶劑置換過濾器S401B的過濾介質，再用氣體反吹再生后即投入使用。S401C經置換、反吹再生后備用。這時S401A、S401B一起運行。

第一級過濾就這樣周而復始地運行。

3．2 第二級過濾

第二級過濾系統包含有2臺過濾器S402A、S402B，采用一開一備的操作方式。采用差壓和時間兩種控制方案，以先到者優先。

S402A、S402B的單臺容積約1．1 m3。 過濾器進料壓力2．15～2．4MPa，出口壓力1．9～2．4 MPa，過濾器壓差0～0．25 MPa。第二級過濾配置一套差壓變送器。當壓差或設定時間達到設定值時，過濾器進入反清洗過程，見圖2。

開始時S402A運行，S402B處于備用狀態。

當過濾器S402A運行到差壓或過濾時間到達設定值時，備用過濾器S402B投入運行，過濾器S402A經置換、反吹再生后備用。當過濾器S402B運行到差壓或過濾時間到達設定值時，備用過濾器S402A投入運行，過濾器S402B經置換、反吹再生后備用。第二級過濾就這樣周而復始地運行。

圖2 二級過濾器工作流程

3．3 第三級過濾

第三級過濾系統包含有2臺過濾器S403A、S403B，采用一開一備的操作方式。采用差壓和時間兩種控制方案，以先到者優先。

S403A、S403B的單臺容積約1．4 m3。過濾器進料壓力1．9～2．4 MPa，出口壓力1．65～2．4 MPa，過濾器壓差0～0．25 MPa。第三級過濾配置一套差壓變送器。當壓差或設定時間達到設定值時，過濾器進入反清洗過程見圖3。

開始時S403A運行，S403B處于備用狀態。

當過濾器S403A運行到差壓或過濾時間到達設定值時，備用過濾器S403B投入運行，過濾器S403A經置換、反吹再生后備用。當過濾器S403B運行到差壓或過濾時間到達設定值時，備用過濾器S403A投入運行，過濾器S403B經置換、反吹再生后備用。第三級過濾就這樣周而復始地運行。

圖三 三級過濾器工作流程

4 過濾器的使用效果

反沖洗過濾器于2009年8月投用，獲得一次成功，取得了很好的效果。固體顆粒直徑大于0．1 μm的固體量的脫除率大于98%，滿足了生產要求。

5 過濾器的優勢

該過濾系統與使用的傳統過濾器相比，其優勢體現在以下幾個方面：

（1）過濾效果好，經濟效益明顯。該過濾器能有效去除原料中大于0．1 μm的雜質顆粒，避免了雜質在催化劑床層的聚集，降低了反應器壓降的增加速度。使用該過濾器的一年中，反應器床層的壓降由最初的0．20 MPa升到0．35 MPa，壓降上升緩慢，延長了加氫裝置的運行時問，避免了由于壓降增大而使裝置停工所造成的損失，減少了裝置催化劑用量，降低了生產成本。

（2）過濾精度高。該過濾裝置采用三級過濾，一級過濾精度為3 μm、二級過濾精度為0．5 μm、三級過濾精度更是達到了0．1 μm，精度相當高。而且濾芯采用德國GKN公司粉末金屬燒結濾芯，高品質的濾芯也確保了過濾的效果。

（3）高效的反沖洗過程。反沖洗過程采用氮氣充壓后，過濾器底部閥門迅速打開，瞬間爆破力作用可把過濾器元件表面的固體顆粒及膠質反吹干凈。

（4）環保效果好。由于過濾和反吹都是密閉進行的，過濾后的濾餅及溶劑在反吹過程中流到接受罐內，可以通過閃蒸進而對溶劑回收利用，過濾后的含有毛瀝青的濾液進入到加氫裝置，含有溶劑的氣體經氣相管線進入到冷凝器回收利用，期間沒有溶劑外泄，不會對周圍環境空氣所帶來的污染。

（5）自動化程度高。原來傳統的過濾器其切換、投用、反吹過程全部是人工操作，完成一個切換—反吹過程至少要30 min；而且由于切換過程中經常會有少量溶劑泄漏，對操作員的健康也存在不利影響；同時手工的操作也影響裝置進料的穩定。自動反沖洗過濾器在自動模式下，其所有閥組的動作都是由PLC程序控制設備所控制，無需人工操作，減輕了操作員的勞動強度；而且其過濾—反沖洗銜接過程波動小，保證了工藝介質的連續、穩定。

（6）可以提供多種操作模式。該自動反沖洗過濾器能提供自動和手動兩種操作模式，以滿足不同工作狀況下的要求，且操作簡單，容易控制。

（7）使用周期長，節約生產成本。過濾器的主要部件濾芯采用德國GKN公司進口粉末金屬燒結濾芯，確保了使用壽命，可以使用10年。如果反沖洗時間間隔低于30 min，說明濾芯堵塞嚴重，再進行在線反沖洗效果不明顯，無法滿足生產條件，即可以進行離線再生，再生率可達95%。

6 結論

綜合該過濾器使用一年多時間的使用情況可以看出，該過濾系統過濾質量較高，效果很好，延緩了加氫反應器壓差上升趨勢，操作人員的勞動強度大為減輕，同時也為系統提供優質進料，從而保證了裝置的高負荷運轉，值得在煉油、冶金等行業進行推廣。

［1］ 蔣曉峰、毛亞光、鄒慶浩、郭仕清．加氫裂化裝置原料過濾器的改造 ［J］．石油化工安全枝術，2002，18（2）：44-46．

Application of High Precision Automatic Backwash Filters in Spinning Pitch Production

WANG Zhi-lei
（Guohong Chemical Co．，Ltd．，Yankuang Group，Jining 273512，China）

TE 626.8+6

B

1671-9905（2011）05-0057-03

王志磊（1981-），男，山東濟寧人，助理工程師，2005年畢業于煙臺大學高分子材料與工程專業，目前從事可紡煤瀝青方面的研究，Tel：13963792689，E-mail：alai1999＠163．com

2011-02-18