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1、焦化蜡油过滤器的工业应用分析中国石化镇海炼油化工股份有限公司 杨云峰一、前言由于焦化蜡油具有硫含量高、焦粉携带量大等特点，一般焦化蜡油只能作为催化裂化原料。随着镇海炼化公司炼油规模的不断扩大，各装置已基本达到满负荷运行，焦化装置也不例外，从而使焦化蜡油产量增加。同时由于焦化蜡油硫含量高，油性差，为了确保催化裂化的满负荷生产，催化原料中掺炼焦化蜡油量受到制约。1999年，随着镇海炼化加氢裂化220万吨/年加氢裂化缓和裂化装置扩能改造的成功，如将焦化蜡油送至加氢裂化处理改性后，再作为催化裂化原料，将确保焦化、加氢裂化、催化裂化的装置负荷，改善“三化”装置的原料结构，为公司产生巨大的经济效益。但其中
2、最为关键的一环便是控制焦化蜡油中的焦粉含量，防止焦粉在加氢精制催化剂表面沉积，而使催化剂床层压降升高，催化剂发生架桥、偏流等现象，最终导致催化剂失活。鉴于此，1999年5月，镇海炼化公司从美国波尔公司引进一套焦化蜡油过滤器及其反吹系统，该系统由二台过滤器、一台污油回收罐及其过滤控制系统组成，采用自动程序切换操作。当第一只过滤器投入运行，过滤器滤芯表面布满焦粉达到一定压差后，切至第二只过滤器运行，第一只过滤器自动引入反吹干气，吹走过滤器内残存蜡油，然后引柴油浸泡粘附于滤芯表面的蜡油及焦粉，再引入反吹干气，吹尽过滤器内存油。污油先压至与蜡油过滤器配套的污油贮罐，污油达一定液位后，再引干气将携带焦粉
3、的污油压至焦化污油大罐回炼。蜡油及污油系统带伴热，进出过滤器各阀采用气缸阀，各阀开关控制面板集中自动控制。蜡油过滤器的具体流程示意图如下： 因此，投用好焦化蜡油过滤器，对于整个炼厂的物料平衡，改善各装置间的原料性质，提高装置的加工负荷以及经济效益的提高都具有十分重要的作用。二、过滤器设备规格及操作工况（一） 设备规格1、过滤器筒体41682949 筒体容积 0.3 m3 材质 16MnR 设计压力 1.5MPa 温度 2502、过滤器滤芯 型号TEC4889956R 参数：70根滤芯/过滤器 过滤面积：每根滤芯0.1m23、反冲污油接收罐： 容积：0.85m3（相当于3个过滤器容积）4、反冲瓦
4、斯过滤器滤芯 型号：PFY1J200J5、净化水过滤器滤芯 型号：PFY1J100J（二） 操作工况1、介质： 100%CGO（焦化蜡油）密度： 931Kg/m3（20）860 Kg/m3（160）粘度：20.48mm2/S（50）3 mm2/S（160）流量：37.5t/h2、操作温度： 1402003、操作压力： 0.81.2Mpa4、焦化干气： 温度：高瓦温度压力：0.71.0Mpa5、仪表水：温度：40压力：0.40.7Mpa6、蒸气：温度：180230压力：1.0Mpa三、投用情况： 蜡油过滤器自99年5月安装完成以后，一直没有投用，99年9月，根据公司安排会同波尔公司技术人员对过滤
5、器进行了调试，99年9月18日，过滤器正式投入运行，过滤器循环切换时间设定为120分钟，正常运行20天。99年10月上旬，由于公司原料结构变化，过滤器暂停使用。2000年6月上旬，根据公司要求，重新投用焦化蜡油过滤器，但投运后，蜡油过滤器一直运行不正常，其主要问题有以下几点： 过滤器压差上升快。过滤器进出口压差常常在五分钟内达到0.4MPa，过滤器自动停运，切换至付线。这一现象说明过滤器滤芯表面粘附有大量焦粉等固体颗粒，我们通过对过滤器进行连续的浸泡反冲，并将过滤器浸泡反冲次数由每二次循环一次改为每次循环浸泡反冲一次，增加浸泡反冲次数，这样过滤器逐渐运行正常，循环运行时间达到设定的100分钟。
6、 过滤器安全阀频繁起跳。根据设计，过滤器安全阀起跳介质应为干气，安全阀出口排往低压瓦斯系统，但在运行中发现，安全阀起跳后，大量蜡油倒入低压瓦斯系统，特别是2000年7月23日晚，发现装置边界的低压瓦斯分液罐竟然装满蜡油，且期间发现蜡油过滤器安全阀频繁起跳。经原因分析，我们认为造成过滤器安全阀起跳并最终将蜡油倒入低压瓦斯系统的根本原因在于蜡油过滤器进口压力较设计压力高，实际操作中，过滤器蜡油进口压力1 .21.4MPa, 而过滤器设计压力1.5MPa，安全阀定压1.47MPa,当过滤器压差达到0.3 MPa时，过滤器进口压力将达到1.5 MPa以上，因此，在过滤器压差上升时，安全阀必定频繁起跳，
7、并且此时过滤器充满蜡油，在安全阀起跳后，大量蜡油将倒入低压瓦斯系统。找出原因以后，在确认过滤器不能提压的情况下，我们通过计算核准，切削了蜡油泵叶轮，将过滤器进口蜡油压力降至0.9 MPa，基本解决了过滤器安全阀起跳问题。 过滤器切换对蜡油系统压力、流量影响大，蜡油泵电流超高。分析其主要原因为：过滤器切换前，备用过滤器为空罐，压力基本为常压，并且过滤器所有进出口阀门为二位阀（全开或全关），切换时，备用过滤器进出口阀全开，瞬间大量1.2MPa蜡油涌入常压的备用过滤器，瞬间流量较正常大45倍，引起蜡油系统压力、流量波动，同时，瞬间蜡油泵电流超高。出现这一情况后，我们在波尔公司技术人员配合下，对过滤器
8、控制程序进行了修改，即在过滤器切换前，先将备用过滤器充满柴油，这样基本做到了过滤器的平稳切换。 过滤器循环切换时间不断缩短。自2000年7月开始，过滤器循环时间日益变短，由原来的100分钟减至30分钟，甚至只有5分钟，至9月12日过滤器干脆不能投用，12日以后，过滤器处于停用状态。期间为防止过滤器自动停用，切至付线运行，大量带焦粉蜡油进入加氢裂化，我们将过滤器差压及报警信号接入操作室，发现过滤器停用后，操作人员可立即赶赴现场处理，9月23日，经与波尔公司专家研讨，确诊过滤器滤芯堵塞严重后，9月26日，抽出过滤器滤芯送至齐鲁石化公司进行焚烧处理。 蜡油过滤器投用过程主要汇总见表-1：表-1 蜡油
9、过滤器运行情况分析表阶段起至日期循环时间 min流量t/h停运期间保存方式出现问题解决方法备注11999.51999.9下旬停运无介质停运21999.9下旬1999.10上旬12020-28正常试运行31999.10上旬2000.6上旬焦化柴油浸泡（停运前滤芯未反冲干净）停运42000.6.上旬2000.7下旬10018-30 开始压差上升快； 安全阀频繁起跳； 过滤器切换时瞬间流量大，影响蜡油系统压力流量。 反复反冲过滤器。 切削蜡油泵叶轮。 备用过滤器投用前，先充满柴油。运行52000.7下旬2000.9上旬30(5-100）18-30切换频繁，循环时间短。 调整工艺参数，减少焦粉携带。
10、引过滤器差压信号至操作室。运行62000.9.12.2000.9.305焦化柴油浸泡循环时间太短，无法正常运行。抽出过滤器滤芯，焚烧处理。运行四、过滤效果 1999年9月28日波尔公司北京科学技术部对焦化蜡油过滤器过滤前后油品进行了采样分析，样品颗粒分布及固体污染物含量分析结果如下： 表-2过滤器A进口样品中固体污染物颗粒计数尺寸 m总颗粒数记数百分比 %质量百分比 %100250.0412.4250100940.1519.69255010271.6926.90152532655.3712.975155642092.7528.025m颗粒总数60831100.0099.9925m颗粒总数113
11、61.8859.01 表-3过滤器A出口样品中固体污染物颗粒度分布尺寸 m总颗粒数记数百分比 %质量百分比 %10000.000.0050100150.0714.5825501260.5915.31152512946.0123.855152008893.3346.275m颗粒总数21523100.00100.0125m颗粒总数1410.6629.89 表-4过滤器B进口样品中固体污染物颗粒计数尺寸 m总颗粒数记数百分比 %质量百分比 %100250.039.3250100850.0913.37255015501.5630.47152539633.9811.825159399294.3635.0
12、35m颗粒总数99615100.02100.0125m颗粒总数16601.6753.16 表-5过滤器B出口样品中固体污染物颗粒度分布尺寸 m总颗粒数记数百分比 %质量百分比 %10000.000.0050100180.048.2325504410.8925.21152517253.4614.965154761695.6151.615m颗粒总数49800100.00100.0125m颗粒总数4590.9233.44 表-6 过滤器进出口样品的固体污染物含量样品名称固体污染物总量过滤器A进口样品76.0g/g过滤器A出口样品42.4g/g过滤器B进口样品83.7g/g过滤器B出口样品46.1g/
13、g 表-7 过滤器固体污染物脱除率过滤器总固体污染物脱除率过滤器A44.2 wt %过滤器B44.9 wt % 从过滤器前后样品分析结果可以看出，过滤器进料中大于25m的固体颗粒污染物，虽然其在总颗粒数中所占的比例不大，但其质量百分比都超过50%，并且经蜡油过滤器过滤后，总固体颗粒显著减少，尤其大于25m的固体颗粒减少更多，固体脱除率都在44%以上，说明过滤器对脱除焦粉等固体颗粒效果较好。五、原因分析及对策 从蜡油过滤器近一年的运行情况来看，我们认为引起蜡油过滤器运行不正常的主要原因在于过滤器滤芯堵塞，运行中过滤器压差上升快。而根据过滤器压差波希定律：P=8QI/r4=8QI/2r4=8QI/A2=常数/A2其中：Q 蜡油流量 I 过滤器滤芯长度 蜡油密度 蜡油粘度 r 过滤器滤孔半径 A 过滤器滤孔面积 根据波希压差定律，过滤器压差跟过滤器滤孔面积也即过滤面积成反比，实际操作中，过滤器刚投用时，压差上升缓慢，但当达到一定压差后（P=0.2MPa），过滤器压差上升很快，0.2 MPa上升至0.4 MPa只需90秒，符合波希压差定律，因此，可以认为引起过滤器压差上升快、过滤器频繁切换的主要原因为： 蜡油瞬间携带焦粉量大。实际操作中，我们发现正常操作中，过滤器切换时间正常，但在焦炭塔切
