焦化富气过滤器的研制及应用-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

摘要　介绍了焦化富气过滤器在沧州炼油厂的研制和应用。结果表明,采用2台过滤器并联,切换使用,并采用多支折叠式大面积纳垢滤芯,可使滤芯清理周期延长至2个月以上,焦化富气中大于5μm的颗粒的去除率大于90%,使装置长周期平稳运行。
关键词:延迟焦化　富气　过滤器　工业应用
1　前　言
延迟焦化工艺是重油轻质化的有效途径之一。
随着老油田开采程度的提高以及市场对原油需求的不断增加,重质油源越来越多,焦化加工工艺受到了充分重视。焦化装置的产品中都不同程度地存在焦粉携带问题。焦化汽柴油在进入加氢装置前都设有机械过滤设施,并且过滤技术的应用已经成熟。而焦化富气中所携带的焦粉对后续装置的影响一直没有很好地解决,尤其是没有吸收稳定系统的焦化装置更加突出。中国石油化工股份有限公司沧州分公司炼油三部焦化装置设计加工能力500kt/a,没有吸收稳定系统。焦化富气中的焦粉对下游装置的正常生产运行产生了较严重的影响,主要表现为:①引起气体脱硫装置脱硫剂变脏发泡,使脱硫效果下降;堵塞旋分器液相回收管线,造成脱硫剂大量跑损;②使焦化装置加热炉瓦斯火嘴及长明灯堵塞,造成炉出口温度调节困难,严重时还可能引起炉膛闪爆事故;③堵塞干气制氢装置催化剂床层,缩短装置的开工周期;④不同程度地造成上列装置的仪表取压导管堵塞,造成信息失真,影响安全平稳操作。
随着装置运行水平要求的提高,为了延长开工周期,采用精细过滤减少事故是经济可行的措施。为此决定进行该课题的研究开发。
2　方案的确定
首先对国内同行的同类情况进行了调研,结合装置的现状和需求,提出了自己的设计思路,示意流程见图1。主要内容为:①采用2台过滤器并联,一台清理另一台正常工作,相互切换。②滤芯采用可密闭反吹清理的不锈钢材质;当过滤差压增大到24.5kPa时,实施反吹卸料操作。③反吹时,先将被反吹的过滤器的进出口阀关闭,打开撤压阀向火炬系统撤压;撤压毕,关撤压阀,突然打开反吹阀(最好是球阀),依靠过滤后瓦斯管网的压力实施反吹;压力平衡后,再撤压、再反吹,反复几次完成反吹操作。反吹最高频次按一班一次设计。④反吹或几次反吹后进行卸灰操作,卸料前先用氮气置换几次,然后由卸灰口卸灰,卸灰操作频次按最高一天一次设计。⑤焦化富气处理量按8 000m³/h(标准状态)设计,设备承压1.6MPa,操作温度45℃。⑥焦粉脱除率90%,滤芯精度由设备供货厂家确定。

经过对收集的各种方案进行比较后发现自动反吹方案虽然自动化程度高,但过滤精度的最佳设计值仅能达到10μm;而一次性纳垢滤芯过滤方案投资低,过滤精度最高可达1μm,并有空气过滤的成功经验,投资风险小。因此,决定采用纳垢型过滤方案,并在吸取多种方案优点的基础上对该方案进行了充实和完善,与厂方技术人员共同制定了新的工业设计方案。
3　工业方案及技术指标
3.1　流程及方案
采用2台过滤器并联,安装在焦化装置吸收塔后富气出装置管线上。焦化富气中不仅带有焦粉,而且还带有吸收剂的雾滴,自动反吹效果有可能受限。所以该方案采用一次性纳垢型滤芯,使用一定时间后人工清理更换新滤芯。工作流程示意图如图2。根据后续设备中有焦粉沉积的现象,过滤器选用较大外径,以降低内部气体流速,使其首先具有沉降分离的功能。富气的进出口均设在容器的下部,下支承盘结构便于滤芯更换工作。采用多支折叠式大面积纳垢型滤芯,以延长拆卸清理周期。过滤器设有出入口现场差压计,操作中可视该值的变化情况确定是否进行切换清理。因介质易燃易爆,且有毒气体H2S的含量较高,为了确保滤芯清理更换工作安全进行,设置了密闭撤压和氮气置换或蒸汽吹扫措施。因焦化富气中焦粉含量以及粒度分布缺乏数据,过滤器出入口设置等速采样设施,通过采样分析摸清底数后,再选择合适的过滤精度,既保证处理效果,又减少清理频次。

3.2　工业试用过滤器设计技术指标
采用2台型号为42BV210×1000×18C5/1.6的过滤器,每台内装18支规格为210×1000 C5的纤维滤芯,主要设计指标见表1。
4　试运行情况及改进措施
富气过滤器安装到位,吹扫试压完毕后投用。第一次投用时,为了安全副线未全关闭。试用了半个月后,未出现明显憋压情况,才将副线全部关闭。过滤器刚投用后,压差呈逐渐增加的趋势,最大时达到0.025MPa。但在投用近两个月时,压差不再增大,反而开始减小。于是,对进出口气体含尘进行检测,检测时过滤器已投用83天。在过滤器进出口分别取样5次,每次采样20 min。由于生产波动以及采样时间太短,各个数据间相差较大。但总的趋势显示:入口含尘中大于5μm的灰粒占70%~80%。平均总过滤效率为52.7%,而5μm以上的平均过滤效率为51.5%。

检测结果显示滤芯有穿透现象。于是安排车间停用,并进行了置换、排灰以及吹扫、排凝、水洗等处理。打开过滤器检查:目测滤芯外观干净,没有明显的积灰,分析认为是置换、吹扫、水洗所致;滤芯下部有约200mm高的油浸痕迹,钢支架被明显腐蚀,纤维滤材中接部分有开裂迹象,滤芯压盖喷塑层老化鼓包变形。经过分析后认为,压盖喷塑变形和滤芯中接开裂是造成过滤效率低的主要原因,并因此提出如下改进措施:①压盖改为不锈钢材质,取消喷塑防腐层;②中接粘接剂改型号,提高粘接强度和抗老化能力;③支撑架改为碳钢镀铬并加密,提高滤芯的承压能力;④从富气中焦粉粒度分布数据发现,5μm的滤芯精度不能保证总过滤效率达到90%的要求,于是进一步提高精度至3μm。
5　正式运行及标定检测结果
更换改进的滤芯后过滤器又投入正式运行,密切观察未见任何异常。表2为主要操作纪录。从表2可见差压呈逐渐攀升趋势。

投用一个多月后进行了第二次标定。此次标定采用合并采样法:出入口同时各采一个样,采样时间90min,以最大可能减少操作误差和装置波动对检测结果的影响。标定检测结果为:
(1)过滤器入口平均粉尘浓度为9.976mg/m³(标准状态),其中粒径大于5μm的质量为颗粒总质量的79.49%,因此入口粉尘中大于5μm颗粒的平均浓度为7.930mg/m³(标准状态)。
(2)过滤器出口粉尘浓度为0.996mg/m³(标准状态),其中粒径大于5μm的质量为颗粒总质量的41. 23%,即大于5μm颗粒的平均浓度为0.408mg/m³(标准状态)。
(3)用过滤器出口、入口的粉尘浓度可以计算得到过滤器的总过滤效率为90%;粒径大于5μm颗粒的过滤效率为94.85%。实现了过滤效果大于90%的目标。
焦化装置富气过滤器投用后运行平稳,未出现憋压现象。脱硫装置未再发生导淋和仪表堵塞故障,瓦斯管线也没有再出现压降升高趋势。焦化富气引入液化气回收装置后,也没发现带焦粉的迹象,切实消除了焦粉对后续装置操作的影响。说明改进设计达到了技术要求,焦化装置富气过滤器的开发取得了成功。
在运行和检测中,从过滤器的底部放出大量黑色凝液,说明过滤器不但可脱除固体颗粒,而且对富气带液也有一定的过滤去除作用。凝液中大部分是水,还有少量的柴油和焦粉。为此在过滤器底部增设排凝线,定期排入含硫污水系统。过滤器出口粉尘浓度降低到1mg/m³左右,达到了很高的净化程度,消除了焦化富气携带粉尘和柴油对后序装置的不良影响,起到了维护装置长周期平稳运行的作用。
6　结　论
工业应用结果表明:采用2台高精度、大面积、纳垢式过滤器并联,切换清理滤芯的周期可达2个月以上,焦化富气中大于5μm颗粒的去除率大于90%,过滤器出口粉尘浓度降低到1mg/m³左右,达到了很高的净化程度,消除了焦化富气携带粉尘和柴油对后序装置的不良影响,起到了维护装置长周期平稳运行的作用。

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