摘要:齐鲁石油化工公司胜利炼油厂在蜡油加氢裂化装置和渣油加氢脱硫装置试验使用了绕丝管和金属丝网2种不同形式的原料过滤器,结果表明:在过滤减压蜡油时2种过滤器均可,且金属丝网形式滤芯反冲洗周期更长。而在过滤减压渣油时两种过滤器均无法正常运行,绕丝管形式的滤芯配上金属丝网外壳则具有较好的反冲洗性能,更适合在渣油加氢装置使用。
主题词:过滤器 冲洗 周期 渣油 蜡油
加氢装置原料油中的机械杂质能引起反应器床层压力降升高并会堵塞催化剂微孔而造成催化剂失活。除去原料油中的机械杂质,可延长装置运转周期。设置原料油过滤器保证高的过滤质量是加氢装置长周期稳定运行的重要措施。齐鲁石油化工公司胜利炼油厂渣油加氢脱硫装置(VRDS)和蜡油加氢裂化装置(SSOT)在使用金属丝网形式过滤器和绕丝管形式(WW级)的过滤器的实践中积累了丰富的经验。经改进把绕丝管形式的滤芯配上金属丝网外壳的改进型过滤器用于过滤VRDS进料时取得了较好的效果。
1 原过滤器运行情况
VRDS装置和SSOT装置原设计的原料油过滤器均采用绕丝管形式的过滤器,过滤精度达到25μm,根据处理量和过滤原料的不同,VRDS装置采用四组并联,SSOT装置为两组并联。过滤器由风动执行机构控制,当过滤器出入口压力差达到高限值140 kPa时,进行反冲洗。利用过滤后原料反冲洗掉附在滤网上的机械杂质并送至污油系统,清洗干净的过滤器再投入运行。由于渣油原料较脏,过滤器还设置了蒸汽反吹流程,如果滤后油反冲洗效果差,可以利用蒸汽吹扫滤网上杂质。
过滤器反冲洗的间隔时间由原料油中杂质含量决定,原料油较脏则压力降升高较快,切换间隔就小,过滤器频繁冲洗易导致过滤网损坏或发生局部变形,而使大颗粒杂质进入高压进料泵和反应器中,造成高压泵设备损坏和催化剂活性降低,还易造成反应原料中断而发生生产事故,影响到装置的安全平稳运行,因此要求过滤器应具有良好的过滤能力和彻底的反冲洗能力。从SSOT装置和VRDS装置的使用情况看:蜡油原料过滤器运转正常。但渣油过滤器由于原料较脏运转不正常,过滤器频繁冲洗,但滤网上附着杂质仍然难以冲洗下来,经常需要进行蒸汽反吹和清洗滤芯(最频繁时平均每2 h就要进行1次蒸汽反吹),劳动强度大,在清洗滤芯时经常发现滤芯变形甚至损坏而需要更换。成为影响VRDS装置正常运转的瓶颈部位。
2 SSOT装置的应用对比
为配合VRDS装置取得PALL金属丝网滤芯的过滤效果,1997年SSOT装置将两组过滤器中的B组8个滤壳中的滤芯更换为Rigimesh型R级滤芯[1](原为绕丝管式WW滤芯),绝对过滤精度是75μm。
在相同进料条件下对A、B两组进行了单组投用对比,A组WW滤芯在一天内冲洗了一次,B组PALL的金属丝网滤芯2天多的时间才进行了反冲洗,见图1。从反冲洗后的起始压力差分析,两种形式的滤芯都可以将杂质彻底冲洗下来。实验室测定的过滤前后样品的污染物颗粒度分布结果列于表1。从表1得出:滤前样品中含有较多较大尺寸的颗粒(>50μm),过滤后显著减少,而且小尺寸颗粒也明显减少。
由于金属丝网滤芯的过滤时间明显长于原WW式滤芯,且WW式滤芯已使用多年,部分已变形,于1998年利用检修时间将A组也更换使用了金属网丝滤芯,目前运转情况良好。
3 新型过滤器在VRDS装置的应用
1999年VRDS装置由0.84 Mt/a扩建为1.50Mt/a,采用了内装金属网丝滤芯(R级)的自动过滤器。
该套系统由4台过滤器组成,流程见图2。正常操作时保持3台在线过滤,1台浸泡备用。
过滤器过滤流体为减压渣油;温度:265~280℃;压力:0.5~1.0 MPa;流量:250 t/h;密度:843 kg/m3;动力粘度:1.83~5.0 mPa·s。
3.1 运转情况
2000年1月3日新型过滤器首次投用。在柴油进料时运行正常。1月11日系统引入蜡油,过滤器压力差上升明显加快,过滤器冲洗频繁,压力差在150~180 kPa,反冲洗不下来,此时副线阀已无法全关。1月15日引渣油后,过滤器压力差在副线阀打开4~5扣的情况下仍然高达250 kPa,随后对滤芯进行化学清洗,用过滤流通能力更大的R级滤芯,又试用了5次,给生产造成较大的影响,高压进料泵发生叶轮、平衡盘等磨损,同时给反应催化剂床层带入的杂质及对床层压力降的影响更是难以估计。
1~6次的试投用证明:过滤器的M级和R级滤芯均无法满足生产需要。在第5次试投用时,将过滤器中的B、D两组更换为WW级形式滤芯。
为对比R级与WW级两种滤芯的运行效果,对PLC程序进行了修改,使过滤器在运行中2组R级滤芯和2组WW级滤芯可以分别投用,表2是此次试投用安装滤芯的性能数据,表3是典型的一组压力差对比数据。
修改后的PLC程序控制为:(1)A、C同时投用,B、D浸泡准备;(2)达到下列条件之一时,B、D同时投入运行,A、C过滤器离线。条件1:过滤时间达到120 min;条件2:压力差达到150 kPa并且过滤时间达到60 min。(3)A、C浸泡准备,等到下一轮循环;(4)如果过滤器压力差大于等于300kPa,自动控制阀副线打开。
R级与WW级分别过滤时的压力差上升趋势见图3。A和C(R级)投用过滤时压力差升高很快,在投用后仅4 min就升高至284.4 kPa,并且基本维持在此值上直至切出反洗。而B和D(WW)则可以保持稳定地使用。
3.2 解决方法
3.2.1 两种不同滤芯反吹的区别
2种滤芯的表面结构如图4所示:WW级滤芯只有一层绕丝管,过滤通道为齿缝间隙的楔形结构,反冲洗时对杂质没有阻挡力,而M级和R级等滤芯是利用多层金属丝网的孔眼和交错层叠来截留杂质,内层杂质反洗推出时受到丝网阻力,不易反洗下来,并且杂质会逐渐积累,最后造成反洗无效。
3.2.2 改进措施
(1)2000年9月11日将过滤器A、C组也更换为WW级滤芯,新更换滤芯316根,有效长度为1 134.4 mm。过滤精度:25~30μm为75%,30~35μm为25%,35~40μm为5%。
(2)采用常减压装置的直接热进料,不经过罐区储存,防止氧化自由基反应产生有机杂质。
(3)为了增加反洗脉动冲力对过滤器进行了部分改动,并联一预过滤器应急备用,恢复了置换油置换程序。
2000年9月15日再次投用,运行结果表明:WW级绕丝管过滤芯可以保持稳定的运行,投入生产使用效果较好,WW级运行压力差见图5。
由于B、D组和A、C组滤芯性能并不完全一样,因此表现出不同的反洗情况,当A、C组浸泡时,反冲洗由时间控制,当D、B组浸泡时,反冲洗由压力差控制,尤其是D组离线时,反冲洗时间间隔最短,投用安装了WW级滤芯的过滤器后,过滤器副线阀处在关闭状态,说明可以满足生产需要。
4 结 论
(1)由于减压蜡油含沥青质、胶质较少,过滤器采用WW级滤芯和金属网式R级滤芯过滤,都可以满足生产要求,反冲洗都可以将滤网表面杂质冲洗干净,但R级滤芯流通能力较高,反冲洗间隔时间长。
(2)在过滤减压渣油时,渣油含胶质沥青质较多,多层金属丝网结构的M级和R级滤芯都不能有效地把滤网杂质反冲洗掉,而且随着运行时间延长形成压力差积累,最后形成永久性滤饼,使过滤器无法继续使用。造成的危害是易损坏高压泵,降低催化剂活性,缩短装置运转周期。
(3)采用绕丝管形式的滤芯过滤减压渣油,可以将杂质较好地反冲洗掉,能够满足生产需要。
(4)WW级滤芯反冲洗利用齿缝截留杂质,表面为楔形结构,对杂质没有阻挡力,而R级滤芯的多层金属滤网结构,因为内层杂质受到多层丝网阻挡,反冲洗阻力大,并导致杂质积累最终使过滤器无法使用。
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