焦爐煤氣副產甲醇系統入加熱爐前加裝過濾器的必要性分析及初步設計

龐善超，劉金麗

(1.山東兗礦國際焦化有限公司，山東 濟寧 272100；2.兗礦煤化工程有限公司，山東 鄒城 273500)

附有甲醇副產系統的焦化企業均采用方箱式加熱爐給介質加熱。焦爐煤氣從壓縮機后入轉化爐前的氣體成分中含有大量的萘、焦油、粉塵、壓縮機油等，容易造成加熱爐爐管嚴重阻塞，平均運行半年系統需停產清理一次。介質經常阻塞爐管，無法保證化工系統安全穩定運行。

1 項目的必要性分析

為保障壓縮機后系統，包括加熱爐、干法脫硫、轉化系統的穩定運行，在壓縮機后加過濾器，分離入爐前焦爐氣中雜質，是非常必要的，能有效防止焦爐煤氣中焦油、煤粉、萘、水等焦質狀雜質堵塞加熱爐管道。目前，大部分焦化企業化產工段除雜質效果并不理想，導致氣柜后端電捕效果較差，大量焦油、煤粉、萘帶入后序工段，氣體中雜質質量濃度高達48～80 mg/m3。由介質特性決定，會在低溫下堵塞設備管道及污染后序工段催化劑，造成生產事故或安全事故，給企業生產帶來損失。并且，管道阻塞造成系統阻力增大，需要短期停車消除阻力，浪費大量人力、物力，并造成產品產量降低，生產成本增大。

2 過濾部分初步設計[1]

參考國內多個過濾器制造企業的產品，初步設計過濾器由進氣機械分離組件、高效機械絲網分離器、高精密濾芯構成。

2.1 機械分離

焦爐煤氣進入設備內部后，順著管壁向下旋轉，在離心力作用下，較大的雜質將被甩至管壁，從而分離出介質中大于150 μm左右的大顆粒雜質。

2.2 絲網分離

當帶有粉塵、焦油、萘的氣體以一定的速度上升通過絲網時，由于上升的慣性作用，介質與細絲網相互碰撞而被附著在細絲表面，隨著附著介質的增多、擴散，其自重力大于上升力，雜質就從絲網上分離下落，實現分離。該絲網采用高精度不銹鋼材質，可有效攔截介質中粒徑大于50～100 μm的雜質。

2.3 濾芯分離

該步驟主要是過濾分離氣體中粒徑大于10～50 μm的雜質。該濾芯應采用特殊不銹鋼纖維膜，能專門針對焦爐煤氣中介質的特殊性，有效攔截介質中焦粉、焦油、萘、水等介質。濾芯表面需經過特殊處理，使攔截在濾芯表面的濾餅容易脫落，確保濾芯長周期運行。

2.4 再生

初始投入系統阻力約為0.002 MPa，隨著過濾的進行，精密濾芯及絲網上附著的固體顆粒濾餅層不斷增厚，過濾器的過濾阻力會逐漸增大。當設備壓差達到0.12 MPa時(此處需根據系統整體壓力而定)，需要對濾芯及絲網進行清洗再生。具體步驟如下：

(1)降壓：過濾器進出口壓降達到設定值后，將設備切出系統，關閉進出口，準備進行反吹操作，絲網和濾芯分開且分區清洗，先對濾芯進行反吹洗后，再對絲網進行清洗。

(2)濾芯部分：由于焦爐氣中介質的特殊性，造成濾芯不易清理。為提高濾芯的恢復率，將濾芯分為多個獨立的工作區及反吹區域。該部位總共設置相應個數的反吹口，每個反吹口控制一個區域內濾芯。當設備壓差達到反吹條件時，濾芯數個區域逐個打開反吹口，進行反吹。

(3)絲網部分：絲網包括上下兩部分，上下各有數個反吹口。根據絲網厚度，設置上下反吹口的位置。為確保反吹清洗效果，分區域及上下設反吹口。

(4)反吹操作：當設備壓差達到反吹條件后，將設備切出系統，關閉進出口，引入2.0MPa壓力蒸氣，打開濾芯區域數個反吹口其中一個，采用憋壓的方式，即在反吹氣達到0.5 MPa壓力時，快速打開底部排污口。當泄壓完成后，關閉排渣口，繼續加壓。重復此操作30 min。完成一個區域反洗流程。剩余3個濾芯區域同樣采用此操作。當濾芯所有區域全部反吹完畢后，關閉濾芯所有反吹口。打開絲網位置一側反吹后，繼續通過加壓反吹0.5 h。完成后，關閉一側的反吹口，打開另一側的反吹口，同樣操作0.5 h。

(5)經過一段時間使用后(一般情況是系統停車檢修時)，要打開入孔，拆出濾芯，對濾芯進行徹底清洗。同時對絲網進行檢修清洗，絲網可用清水進行沖洗。在清洗過程中，沉積在罐體底部的渣和廢水由排渣口排出。

3 技術經濟分析

經過在加熱爐前加兩臺過濾器，采取并聯方式，能有效過濾入加熱爐前雜質，防止焦爐煤氣中焦油、煤粉、萘、水等焦質狀雜質堵塞加熱爐管道。