反沖洗過濾器在柴油加氫裝置的應用及改造

王猛

摘要：加氫類裝置反應器為固定床反應器，原料油的清潔度對反應催化劑的長周期運行起到至關重要的作用。本文簡述了柴油加氫裝置自動反沖洗過濾器結構、工作原理，針對反沖洗過濾器在裝置運行過程中出現的問題，從濾網結構及過濾原理進行分析，提出了對應的過濾器改造方案，并對改造后的效果進行評價。

關鍵詞：反沖洗過濾器? 金屬楔形絲網? 過濾器? 改造

1.引言

某石化公司280萬噸/年柴油加氫改質裝置于2015年1月建成投產，裝置以催化柴油、直餾柴油和焦化柴油的混合油為原料，由于原料油中不可避免的會含有固體顆粒等雜質，如原料油不經過過濾直接進入裝置，有可能會污染催化劑，影響反應器床層壓降及催化劑的活性及壽命，增加裝置檢修、換劑的成本，降低裝置經濟效益。因此，裝置內設置自動反沖洗過濾器，脫除大于25微米的固體顆粒，以減緩反應器壓降增長速度，保證裝置長周期運行。

2.反沖洗過濾器的結構及工作原理

加氫改質裝置原自動反沖洗過濾器采用頗爾氮氣自動反沖洗過濾技術，該過濾系統采用三個并聯的自動反沖洗過濾器，內部濾芯采用金屬燒結絲網濾芯，每臺過濾器共有濾芯171根，設計過濾精度25微米，反沖洗周期≥4小時，當過濾器壓差或時間達到設定值時，反沖洗工作開始進行，其中一臺在反洗，另外兩臺正常過濾，過濾工作的轉換是由DCS自動控制完成的，可交替清洗每臺過濾器，每次反沖洗只有一罐容器體積的廢液污油（1.5m3）產生。

正常工作狀態時，介質由外向內通過濾芯，濾芯的有效過濾層將介質中大于過濾精度的顆粒雜質擋在濾芯外表面，干凈液體由內排出，并由過濾器出口進入系統，完成過濾流程;反沖洗工作狀態時，濾后液在輔助氣體壓力作用下，由內向外地流經流芯，將過濾元件的外表面上堆積的固體顆粒沖洗掉，完成反沖洗流程。

自動反沖洗過濾器可通過內部控制程序五種參數的設定，實現每臺過濾罐的過濾及沖洗過程的時間調節。單臺過濾器過濾沖洗過程實際上為充油、過濾、充壓、排渣、備用的一個循環過程，根據裝置實際工況合理設置各過程的參數，保證過濾及反沖洗的效果。

3.過濾器運行存在的問題

過濾器2015年1月投用，2016年4月檢修，將過濾器濾芯取出后發現濾芯表面附著大量雜質，經高溫焙燒及超聲波清洗后回裝。2016年5月再次投用，運轉10個月左右過濾器過濾效果開始變差，最頻繁時每一個小時沖洗一次，達不到每4個小時沖洗一次的設計要求，嚴重影響裝置進料，為了滿足進料要求及減少原料損失，將過濾器副線稍開，減少過濾器的沖洗頻次。裝置2019年大修對過濾器進行改造，以滿足裝置長周期運行的要求。

4.原因分析及改造方案

從過濾元件結構進行分析，裝置原過濾器使用濾芯結構為金屬燒結絲網濾芯，其編織絲網為五層，絲網內雜質走向無規律，利用氣體反沖方式很難將濾網夾層內的雜質沖洗下去，造成絲網內部雜質逐漸增多，不能滿足裝置的長周期運行要求。通過結構對比發現，金屬楔形絲網為單層楔形結構，介質流程有規律，具有較好的過濾、反沖效果。

楔形絲網依靠濾餅實現精細過濾作用，大尺寸的顆粒被截留在過濾器表面，并部分封堵濾孔，這些被部分封堵的濾孔起到精細過濾的作用，隨著過濾時間的增加，被截留的大顆粒逐漸形成過濾濾餅，濾除更精細顆粒。隨著濾餅厚度的增加，過濾器壓差也隨之增大，為了保證更好的過濾效果，則需要對濾芯進行反沖洗，去除濾芯表面附著的濾餅。因此，反沖洗過濾器的濾餅是一個逐漸形成和去除的循環過程。濾餅層的微觀結構極其復雜，難以用傳統的幾何學描述，文中只簡單進行描述。

楔形絲網濾芯為筒裝結構，固定在軸向骨架上，正常工作時，介質由外向內通過濾芯，完成過濾流程;反沖洗工作時，濾后液在輔助氣體壓力作用下，由內而外地流經濾芯，將外表面上堆積的濾餅顆粒沖洗掉，完成反沖洗流程，由于濾網為單層楔形結構，雜質顆粒較容易被反沖洗下去，且沖洗較為徹底。

改造將原三臺過濾器殼體利舊，過濾元件由金屬燒結網濾芯更換為楔形絲網濾芯。2019年過濾器改造發現過濾器金屬燒結網濾芯已堵塞嚴重。

針對過濾壓差影響因素，受氮氣緩沖罐和氮氣壓縮機設計因素限制，反吹氣壓力為0.8MPa氮氣已無提升空間。而原過濾器反沖洗污油回收流程有5個彎頭共6米管線，且自下而上進入反沖洗污油罐，按反沖洗污油罐正常控制平均液位50%來計算，反吹下游管路靜壓約為在0.07MPa，實際含管路阻力應大于0.07MPa。

改造對反沖洗污油管線走向進行優化，以減少污油入罐的阻力，具體方式為新增一層平臺，原平臺利舊改造，改造原進出口管線、排污管線及相應配套管線，將排污線改造為與反沖洗污油管入口管線標高一致，將反沖洗背壓降至最低，改造后的反吹下游管路靜壓僅為0.01MPa（管路阻力可忽略不計）。

5.過濾器改造前后對比

2017年3月末，由于過濾器濾芯堵塞，反沖洗過濾器每1.5小時沖洗一次，已影響裝置正常進料，被迫稍開過濾器副線閥門，保證過濾器每4小時反沖洗一次或者過濾器壓差達到0.1MPa時進行沖洗。

改造后過濾器副線閥關閉，過濾器基本上按時限要求每4小時沖洗一次，極少出現因為壓差達到0.1MPa進行反沖洗。

6.結束語

自動反沖洗過濾器制造技術成熟，過濾精度較高且自動化程度高，廣泛應用于煉油化工行業，尤其是各類加氫裝置中。反沖洗過濾器的良好運行，直接或間接的影響裝置的經濟效益，因此，在設備選型過程中應充分考慮煉廠及裝置的特點，選用合適的濾芯及反沖洗形式，本裝置改造所用的金屬楔形絲網濾芯結構簡單，開孔率一致性達到99.99%，反沖效率為普通濾芯7倍以上，較好的適應裝置進料組成多，雜質復雜的工況，為裝置的長周期運行提供可靠地保證。

參考文獻

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