反沖洗過(guò)濾器在柴油加氫裝置的應(yīng)用及改造

王猛

摘要：加氫類(lèi)裝置反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，原料油的清潔度對(duì)反應(yīng)催化劑的長(zhǎng)周期運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。本文簡(jiǎn)述了柴油加氫裝置自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器結(jié)構(gòu)、工作原理，針對(duì)反沖洗過(guò)濾器在裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，從濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)及過(guò)濾原理進(jìn)行分析，提出了對(duì)應(yīng)的過(guò)濾器改造方案，并對(duì)改造后的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：反沖洗過(guò)濾器? 金屬楔形絲網(wǎng)? 過(guò)濾器? 改造

1.引言

某石化公司280萬(wàn)噸/年柴油加氫改質(zhì)裝置于2015年1月建成投產(chǎn)，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(huì)含有固體顆粒等雜質(zhì)，如原料油不經(jīng)過(guò)過(guò)濾直接進(jìn)入裝置，有可能會(huì)污染催化劑，影響反應(yīng)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(jīng)濟(jì)效益。因此，裝置內(nèi)設(shè)置自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，脫除大于25微米的固體顆粒，以減緩反應(yīng)器壓降增長(zhǎng)速度，保證裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2.反沖洗過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)及工作原理

加氫改質(zhì)裝置原自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器采用頗爾氮?dú)庾詣?dòng)反沖洗過(guò)濾技術(shù)，該過(guò)濾系統(tǒng)采用三個(gè)并聯(lián)的自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，內(nèi)部濾芯采用金屬燒結(jié)絲網(wǎng)濾芯，每臺(tái)過(guò)濾器共有濾芯171根，設(shè)計(jì)過(guò)濾精度25微米，反沖洗周期≥4小時(shí)，當(dāng)過(guò)濾器壓差或時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，反沖洗工作開(kāi)始進(jìn)行，其中一臺(tái)在反洗，另外兩臺(tái)正常過(guò)濾，過(guò)濾工作的轉(zhuǎn)換是由DCS自動(dòng)控制完成的，可交替清洗每臺(tái)過(guò)濾器，每次反沖洗只有一罐容器體積的廢液污油（1.5m3）產(chǎn)生。

正常工作狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)由外向內(nèi)通過(guò)濾芯，濾芯的有效過(guò)濾層將介質(zhì)中大于過(guò)濾精度的顆粒雜質(zhì)擋在濾芯外表面，干凈液體由內(nèi)排出，并由過(guò)濾器出口進(jìn)入系統(tǒng)，完成過(guò)濾流程;反沖洗工作狀態(tài)時(shí)，濾后液在輔助氣體壓力作用下，由內(nèi)向外地流經(jīng)流芯，將過(guò)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(dòng)反沖洗過(guò)濾器可通過(guò)內(nèi)部控制程序五種參數(shù)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)過(guò)濾罐的過(guò)濾及沖洗過(guò)程的時(shí)間調(diào)節(jié)。單臺(tái)過(guò)濾器過(guò)濾沖洗過(guò)程實(shí)際上為充油、過(guò)濾、充壓、排渣、備用的一個(gè)循環(huán)過(guò)程，根據(jù)裝置實(shí)際工況合理設(shè)置各過(guò)程的參數(shù)，保證過(guò)濾及反沖洗的效果。

3.過(guò)濾器運(yùn)行存在的問(wèn)題

過(guò)濾器2015年1月投用，2016年4月檢修，將過(guò)濾器濾芯取出后發(fā)現(xiàn)濾芯表面附著大量雜質(zhì)，經(jīng)高溫焙燒及超聲波清洗后回裝。2016年5月再次投用，運(yùn)轉(zhuǎn)10個(gè)月左右過(guò)濾器過(guò)濾效果開(kāi)始變差，最頻繁時(shí)每一個(gè)小時(shí)沖洗一次，達(dá)不到每4個(gè)小時(shí)沖洗一次的設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響裝置進(jìn)料，為了滿(mǎn)足進(jìn)料要求及減少原料損失，將過(guò)濾器副線稍開(kāi)，減少過(guò)濾器的沖洗頻次。裝置2019年大修對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行改造，以滿(mǎn)足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。

4.原因分析及改造方案

從過(guò)濾元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，裝置原過(guò)濾器使用濾芯結(jié)構(gòu)為金屬燒結(jié)絲網(wǎng)濾芯，其編織絲網(wǎng)為五層，絲網(wǎng)內(nèi)雜質(zhì)走向無(wú)規(guī)律，利用氣體反沖方式很難將濾網(wǎng)夾層內(nèi)的雜質(zhì)沖洗下去，造成絲網(wǎng)內(nèi)部雜質(zhì)逐漸增多，不能滿(mǎn)足裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。通過(guò)結(jié)構(gòu)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，金屬楔形絲網(wǎng)為單層楔形結(jié)構(gòu)，介質(zhì)流程有規(guī)律，具有較好的過(guò)濾、反沖效果。

楔形絲網(wǎng)依靠濾餅實(shí)現(xiàn)精細(xì)過(guò)濾作用，大尺寸的顆粒被截留在過(guò)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(xì)過(guò)濾的作用，隨著過(guò)濾時(shí)間的增加，被截留的大顆粒逐漸形成過(guò)濾濾餅，濾除更精細(xì)顆粒。隨著濾餅厚度的增加，過(guò)濾器壓差也隨之增大，為了保證更好的過(guò)濾效果，則需要對(duì)濾芯進(jìn)行反沖洗，去除濾芯表面附著的濾餅。因此，反沖洗過(guò)濾器的濾餅是一個(gè)逐漸形成和去除的循環(huán)過(guò)程。濾餅層的微觀結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，難以用傳統(tǒng)的幾何學(xué)描述，文中只簡(jiǎn)單進(jìn)行描述。

楔形絲網(wǎng)濾芯為筒裝結(jié)構(gòu)，固定在軸向骨架上，正常工作時(shí)，介質(zhì)由外向內(nèi)通過(guò)濾芯，完成過(guò)濾流程;反沖洗工作時(shí)，濾后液在輔助氣體壓力作用下，由內(nèi)而外地流經(jīng)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(wǎng)為單層楔形結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)顆粒較容易被反沖洗下去，且沖洗較為徹底。

改造將原三臺(tái)過(guò)濾器殼體利舊，過(guò)濾元件由金屬燒結(jié)網(wǎng)濾芯更換為楔形絲網(wǎng)濾芯。2019年過(guò)濾器改造發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器金屬燒結(jié)網(wǎng)濾芯已堵塞嚴(yán)重。

針對(duì)過(guò)濾壓差影響因素，受氮?dú)饩彌_罐和氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)計(jì)因素限制，反吹氣壓力為0.8MPa氮?dú)庖褵o(wú)提升空間。而原過(guò)濾器反沖洗污油回收流程有5個(gè)彎頭共6米管線，且自下而上進(jìn)入反沖洗污油罐，按反沖洗污油罐正常控制平均液位50%來(lái)計(jì)算，反吹下游管路靜壓約為在0.07MPa，實(shí)際含管路阻力應(yīng)大于0.07MPa。

改造對(duì)反沖洗污油管線走向進(jìn)行優(yōu)化，以減少污油入罐的阻力，具體方式為新增一層平臺(tái)，原平臺(tái)利舊改造，改造原進(jìn)出口管線、排污管線及相應(yīng)配套管線，將排污線改造為與反沖洗污油管入口管線標(biāo)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(jì)）。

5.過(guò)濾器改造前后對(duì)比

2017年3月末，由于過(guò)濾器濾芯堵塞，反沖洗過(guò)濾器每1.5小時(shí)沖洗一次，已影響裝置正常進(jìn)料，被迫稍開(kāi)過(guò)濾器副線閥門(mén)，保證過(guò)濾器每4小時(shí)反沖洗一次或者過(guò)濾器壓差達(dá)到0.1MPa時(shí)進(jìn)行沖洗。

改造后過(guò)濾器副線閥關(guān)閉，過(guò)濾器基本上按時(shí)限要求每4小時(shí)沖洗一次，極少出現(xiàn)因?yàn)閴翰钸_(dá)到0.1MPa進(jìn)行反沖洗。

6.結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器制造技術(shù)成熟，過(guò)濾精度較高且自動(dòng)化程度高，廣泛應(yīng)用于煉油化工行業(yè)，尤其是各類(lèi)加氫裝置中。反沖洗過(guò)濾器的良好運(yùn)行，直接或間接的影響裝置的經(jīng)濟(jì)效益，因此，在設(shè)備選型過(guò)程中應(yīng)充分考慮煉廠及裝置的特點(diǎn)，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(wǎng)濾芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)孔率一致性達(dá)到99.99%，反沖效率為普通濾芯7倍以上，較好的適應(yīng)裝置進(jìn)料組成多，雜質(zhì)復(fù)雜的工況，為裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供可靠地保證。

參考文獻(xiàn)

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