柴油加氫改質(zhì)裝置自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器運(yùn)行分析

     柴油加氫改質(zhì)裝置自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器運(yùn)行分析，中國(guó)石油化工股份有限公司柴油加氫改質(zhì)裝置采用自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器。針對(duì)該設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中存在堵塞及反沖洗周期變短的問(wèn)題，進(jìn)行詳細(xì)的原因分析，并提出改善設(shè)備運(yùn)行的建議和措施。
     中國(guó)石化廣州分公司200萬(wàn)噸/年柴油加氫改質(zhì)裝置，生產(chǎn)石腦油以及精制柴油。該裝置的自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器采用新一代“ZFG型自動(dòng)反沖洗過(guò)濾系統(tǒng)”產(chǎn)品，能自動(dòng)分離過(guò)濾原料中固體雜質(zhì)，有效地過(guò)濾機(jī)械雜質(zhì)，提高輸出產(chǎn)品質(zhì)量；并能在系統(tǒng)設(shè)備不停車的情況下對(duì)過(guò)濾元件進(jìn)行自動(dòng)清洗，從而避免采用固定式過(guò)濾器因雜質(zhì)堆積過(guò)多壓損過(guò)大時(shí)，需要頻繁拆卸過(guò)濾器沖洗元件而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。該自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器采用多組過(guò)濾單元組合的方法以達(dá)到較大流量，控制器采取分組過(guò)濾方法進(jìn)行。
自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器
工作原理流程
過(guò)濾原理
     過(guò)濾是分離懸浮液普遍和有效的單元操作之一，它是以某種多孔物質(zhì)為分離器(濾網(wǎng))，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)濾網(wǎng)的孔道，而固體顆粒被截留在濾網(wǎng)的一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離，可獲得清凈的液體或固相產(chǎn)品(見圖1)。實(shí)現(xiàn)過(guò)濾操作的外力可以是重力、壓強(qiáng)差或慣性離心力。在石油、化工行業(yè)中主要還是以壓強(qiáng)差為外動(dòng)力進(jìn)行過(guò)濾。與沉降分離相比，過(guò)濾操作可使懸浮液的分離更迅速更徹底；與蒸發(fā)、干燥等非機(jī)械操作相比，其能量消耗比較低。
     工業(yè)中的過(guò)濾操作分為兩大類：餅層過(guò)濾和深床過(guò)濾。柴油加氫改質(zhì)裝置使用的自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器主要是采用餅層過(guò)濾操作技術(shù)。采用餅層過(guò)濾時(shí)，懸浮液置于濾網(wǎng)的一側(cè)，固體物沉積于濾網(wǎng)表面而形成餅層。過(guò)濾時(shí)濾網(wǎng)上的微孔將懸浮液中直徑大的顆粒截獲，而不必要截獲的小于濾網(wǎng)微孔的細(xì)小顆粒則予通過(guò)，直徑大的顆粒在微孔外表面迅速地發(fā)生“架橋”現(xiàn)象(見圖2)。
     逐漸使直徑較小的顆粒也被截獲，濾餅開始形成，濾液即變清，此后過(guò)濾才能有效地進(jìn)行。可見在餅層過(guò)濾中，真正發(fā)揮截?cái)r顆粒作用的主要是濾餅層而不是過(guò)濾元件。它適應(yīng)于處理固體含量較高的懸浮液。
     自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器是國(guó)際上比較先進(jìn)的過(guò)濾形式，它能夠自動(dòng)控制過(guò)濾。柴油中的焦粉顆粒、機(jī)械雜質(zhì)，進(jìn)入反沖洗系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)濾，并在系統(tǒng)不停車的情況下自動(dòng)對(duì)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗。自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器以其靈活多變、易操作和自動(dòng)化程度高受到人們的青睞。
自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器工藝原理
     當(dāng)流體流經(jīng)裝有濾芯的過(guò)濾容器時(shí)，顆粒物逐漸沉積并聚集在濾芯外表面區(qū)域形成濾餅。隨著濾餅厚度的增加，液流越來(lái)越難于穿過(guò)濾芯，壓差增大，當(dāng)壓差或時(shí)間達(dá)到預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入反沖洗程序。反沖洗程序按利用濾后清潔原料油反洗和利用氮?dú)廨o助進(jìn)行反沖洗二種程序可選，利用濾后清潔原料油反洗時(shí)其壓力要求達(dá)0.5MPa(G)。
     自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器采用直列式結(jié)構(gòu)，有5列過(guò)濾器并聯(lián)組成，每列有6組并聯(lián)過(guò)濾單元，共30組過(guò)濾單元。反沖洗過(guò)程：(1)利用氮?dú)廨o助反沖洗工作狀態(tài)：DCS控制系統(tǒng)先關(guān)閉該列的所有閥，接著打開氮?dú)膺M(jìn)口閥及一組的過(guò)濾閥和污油排放閥，利用輔助氣體的能量釋放實(shí)現(xiàn)反沖洗，接著按順序打開和關(guān)閉該列的所有過(guò)濾閥后，反沖洗程序完成，關(guān)閉氮?dú)膺M(jìn)口閥及污油排放閥。(2)充入原料油并排放濾殼內(nèi)殘留廢氣：打開廢氣放空口閥和原料進(jìn)口閥，利用液位控制器達(dá)到廢氣排放的目的，然后打開原料出口閥，進(jìn)入正常的過(guò)濾，該列一個(gè)循環(huán)反沖洗程序結(jié)束。按上述的程序DCS控制系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)另4列自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗，沖洗程序完成后，全部投入運(yùn)行。
過(guò)濾器運(yùn)行狀態(tài)
反沖洗后初始?jí)航?/span>
     FI9101和FI9102自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器反沖洗后初始?jí)航登闆r見下圖5。
     由圖5可知，自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器運(yùn)行反沖洗后初始?jí)航祷�本都�?0kPa以下，和表1中的反沖洗后初始?jí)航凳?.03MPa數(shù)據(jù)相差不大，說(shuō)明過(guò)濾器反沖洗效果較好，可以將堆積的機(jī)械雜質(zhì)吹掃干凈，滿足粗柴油過(guò)濾的要求。
反沖洗時(shí)間
     表1中原料過(guò)濾器F9101反沖洗時(shí)間≥6h，氮?dú)庀�耗量�?.8m3/次；污油量1.5m3/次。而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中比較正常時(shí)是6小時(shí)反沖洗了11次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原設(shè)計(jì)次數(shù)；焦化柴油過(guò)濾器FI9102反沖洗時(shí)間≥6h，污油量0.6m3/次，而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中比較正常時(shí)是6小時(shí)反沖洗了7次，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原設(shè)計(jì)次數(shù)。說(shuō)明進(jìn)本裝置的粗柴油攜帶較多的雜質(zhì)，造成過(guò)濾器頻繁反沖洗。過(guò)濾器頻繁反沖洗對(duì)裝置影響：(1)氮?dú)庀�耗量比設(shè)計(jì)增加了32m3/天；(2)產(chǎn)生的污油量增加了74.4m3/天。以上是比較正常工況下兩個(gè)過(guò)濾器運(yùn)行情況，如果進(jìn)裝置的原料中雜質(zhì)較多，則原料過(guò)濾器則連續(xù)不停反沖洗，曾經(jīng)反沖洗污油量達(dá)到237.7噸/天。
自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器堵塞及原因分析
     由于裝置接收的原料有貯運(yùn)罐區(qū)柴油、催化裂化柴油、蒸餾一常三柴油、蒸餾一減一線柴油、蒸餾三常三線柴油、焦化柴油，以上任何一路柴油波動(dòng)后，都有可能將雜質(zhì)攜帶到原料過(guò)濾器，導(dǎo)致原料過(guò)濾器反沖洗頻繁，嚴(yán)重時(shí)無(wú)法確保原料緩沖罐液位的正常，造成裝置大幅度調(diào)整。
自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器堵塞原因分析
     由于重催柴油與蒸餾一柴油共用一條流程，無(wú)法直供料至本裝置，因此該股物料對(duì)原料過(guò)濾器影響未采集到相關(guān)材料。從以上情況可以看出，進(jìn)柴油加氫改質(zhì)裝置的柴油，不管是直餾柴油，還是二次柴油，當(dāng)上游裝置生產(chǎn)波動(dòng)進(jìn)，都有可能導(dǎo)致柴油組分中雜質(zhì)量增多，影響過(guò)濾器的運(yùn)行。
     從進(jìn)裝置對(duì)各直供料采樣外觀上看，焦化柴油的外觀較黑，說(shuō)明焦化柴油中焦粉含量較多。焦化裝置的焦粉來(lái)源是隨著焦炭積聚，焦化塔內(nèi)液相料面逐漸升高，當(dāng)液面過(guò)高、油氣泡沫現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，塔內(nèi)焦粉會(huì)被油氣從塔頂帶走。因此，一般在料面達(dá)到2/3的高度就停止進(jìn)料，切換焦化塔，但油氣還是難免攜帶焦粉進(jìn)入分餾塔；其次焦化塔蒸汽吹洗過(guò)程中，具有一定線速度的蒸汽在高料位下也會(huì)夾帶焦粉進(jìn)入分餾塔。本裝置雖然有焦化柴油過(guò)濾器FI9102，但是它只能過(guò)濾掉＞40um的機(jī)械雜質(zhì)，較多25~40um的機(jī)械雜質(zhì)還是會(huì)影響到原料過(guò)濾器FI9101。增加焦化三柴油直供料量后兩個(gè)過(guò)濾器壓差變化也可以說(shuō)明焦化柴油中雜質(zhì)含量較多。
解決自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器堵塞措施及建議
直供料部分
     當(dāng)原料過(guò)濾器出現(xiàn)沖洗頻繁時(shí)，裝置及時(shí)向調(diào)度反映，并進(jìn)行排查原因。當(dāng)明確哪一路柴油進(jìn)料導(dǎo)致自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器堵塞時(shí)，可以適當(dāng)控制、減少甚至?xí)和Ｔ摴蓙?lái)料，確保過(guò)濾器正常運(yùn)行。
柴油貯罐部分
     (1)用于收貯本裝置柴油原料的5個(gè)貯罐都沒(méi)有氮?dú)饷芊饬鞒蹋�而二次柴油氧化安定性較差，因此建議這些貯罐增加氮?dú)饷芊饬鞒蹋�防止因二次柴油收貯過(guò)程中氧化生成沉淀物和膠質(zhì)。
     (2)用于收貯反沖洗污油只有G1801一個(gè)貯罐，反沖洗污油含雜質(zhì)多，雖然通過(guò)G1801罐靜置，但仍有雜質(zhì)送到12號(hào)原料罐區(qū)，導(dǎo)致12號(hào)罐區(qū)的原料雜質(zhì)含量高。建議G18#罐區(qū)增加多一個(gè)本裝置反沖洗污油接收罐，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)足夠的沉降靜置時(shí)間。
     (3)二次柴油儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)有利于機(jī)械雜質(zhì)充分沉降，卻與氧接觸容易發(fā)生縮合反應(yīng)，因此，要在保證二次柴油性質(zhì)不發(fā)生變化的基礎(chǔ)上盡量延長(zhǎng)沉降時(shí)間
     (4)罐區(qū)雜質(zhì)含量多后，建議定期安排柴油貯罐進(jìn)行清罐處理。
焦化柴油部分
     (1)應(yīng)給焦化餾分油制定嚴(yán)格的殘?zhí)亢�量�?biāo)準(zhǔn)，控制焦粉含量。
     (2)焦化裝置柴油出裝置流程上增加并采用脫焦效果更好的過(guò)濾器，防止焦化柴油中焦粉影響下游貯罐和生產(chǎn)裝置自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器運(yùn)行。目前處于研究階段的脫除焦粉的微旋流分離技術(shù)，脫除效果可以達(dá)到原料油中大于30um的焦粉全部去除，大于15um的焦粉的去除率不低于90%。
檢測(cè)分析
     本裝置無(wú)監(jiān)測(cè)原料雜質(zhì)的方法和手段，建議技術(shù)質(zhì)量部與檢驗(yàn)中心尋找出合適的雜質(zhì)含量的分析方法，定出原料雜質(zhì)指標(biāo)。
自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器定期蒸汽反沖洗
     混合柴油中膠質(zhì)、重質(zhì)輕烴粘度較高，氮?dú)夥礇_洗無(wú)法將粘附在過(guò)濾器表面的膠質(zhì)等雜質(zhì)吹掃脫落。采用1.0MPa蒸汽反沖洗，蒸汽高溫有利于吹掃膠質(zhì)、重質(zhì)輕烴，也利于氯化銨結(jié)垢的溶解。蒸汽反沖洗效果見圖。經(jīng)過(guò)蒸汽反沖洗，自動(dòng)反沖洗濾水器過(guò)濾器反沖洗頻次明顯減少，同時(shí)反沖洗起始?jí)翰钣?00kPa降到30kPa。