摘 要 天津石化公司炼油厂加氢裂化装置所用的自动反冲洗过滤器与老式过滤器相比, 具有自动化程度高、过滤精度高等优点, 在实际应用中显示出了它的优越性。
关键词 过滤 自动反冲洗过滤器 反冲洗 浸泡 加氢裂化
天津石化公司炼油厂800 k t/a 加氢裂化装置是由中国石化公司北京设计院设计, 它的投产, 提高了天津石化公司炼油厂的二次加工能力和手段, 同时也是天津石化公司200 k t/a聚脂工程的配套关键装置。
原料中含有各种杂质, 进入装置后一方面会使换热器或其它设备结垢或堵塞, 增加设备的压力降及降低换热器的换热效果。机械杂质的存在较大地影响了各机泵机械密封(装置油系统机泵均采用机械密封) 的运转寿命, 特别是进口高压多级离心泵的安全运行。更重要的是,原料油中固体颗粒及胶质等聚合物进入精制反应器, 可能污染催化剂或使催化剂结垢、生焦,降低活性, 造成反应器床层压降增大, 从而造成催化剂失效事故的发生, 耗费大量开、停工费用和催化剂费用, 影响装置的经济效益。
为避免此类事故的发生, 该装置在国内首次采用了从美国颇尔(PALL ) 公司进口的自动反冲洗过滤器。经过两年多的生产实际应用, 过滤效果显著, 确保了装置长周期安稳运行。
1 国内早期同类装置采用的过滤器形式
在国内早期引进的或自行设计的加氢裂化装置中, 对原料油的过滤主要采用如下形式的过滤器(见图1) 。
操作过程是: A 运行时, 阀门V 1、V 3 开,V 5、V 7 及B 所有进出口阀关。当需要切换时,开V 2、V 4, 关V 1、V 3, 完成切换。开V 7、V 5进行反洗, 完成反洗后关V 5、V 7。当又需要切换时, 开V 1、V 3, 关V 2、V 4, 开V 8、V 6, 再次完成切换和反冲洗后, 再关闭V 6、V 8。如此反复, 可保证过滤器工作的连续性。
这种形式的过滤器, 反冲洗油(汽) 或是采用与原料油性质相近的产品(如下游的减压塔塔底蜡油) , 或是蒸汽。上述所有操作过程均为操作工到现场开关阀门(一般为闸阀或球阀)。
2 自动反冲洗过滤器工作过程
该装置所用自动反冲洗过滤器由两个直径28in (711.2mm ) 的容器(即设备SR - 101A、SR- 101B, 见图2)、执行机构和程序控制器三部分组成。该过滤器共有15 个由压缩气体操作的蝶阀或球阀(V 1～V 15)。15 个阀接收安装在各
自阀门组合上的四通电磁阀的气动信号。每一容器有105 个过滤元件(Φ 25.4×1550) , 共有1.158m 2 的过滤面积。设计颗粒排出率为: 大于17Lm 的颗粒去除精度为98%。98% 的去除效率表示使用硬球体作为颗粒在液体中进行试验, 在液体中无滤饼过滤时的去除效率。
整个系统操作有自动模式和手动模式两种模式。控制面板直接固定在过滤器旁。控制系统中可编程逻辑控制器(PLC) 将监测所有过程的传感器, 并自动地排定所有过程阀门的关闭程序。选择器开关、按钮、指示灯固定在控制箱的门上, 操作门可监视和启动过滤器系统的所有操作功能。控制箱上还具有数字显示和整体键盘的操作员接口, 该接口可显示系统状态信息、报警信息、来自传感器的作业变量, 并且允许操作员调节作业参数和报警启动点。
操作时, 操作员将选择开关置于自动模式,按启动钮后, 所有动作将由PLC 控制。先是V 5、V 7 开, 以利原料油进入及排出容器SR -101A 内气体。当液位开关L SH - 3 发出信号后, 表明SR - 101A 内气体排尽, V 13 开, V 5关。当原料油触及与L SH- 1 相连的浮球后, 液位开关L SH- 1 发出信号, V 3 开, V 13 关, SR- 101A 投入正常的过滤操作。
随着过滤器操作的进行, 过滤器压差将增大, 当其压差达到设定值200kPa (推荐值, 可设定) 时, V 6、V 8 开。L SH- 4 发出信号后, V 14开, V 6 关, 等L SH - 2 发出信号后, V 4 开,V 14、V 7、V 3 关, 完成由SR - 101A 到SR -101B 的切换, SR - 101B 即进入过滤过程。SR- 101AöB 完成切换。随后V 1 开, 反冲洗氮气进入SR - 101A , 充压5s 后(可设定, 推荐值) ,V 11 迅速打开, 氮气将过滤容器中原料油及过滤元件表面杂物迅速反冲洗至反冲洗污油罐。反冲洗10s (推荐值, 可设定) 后,V 1、V 11 关闭,SR - 101A 处于备用状态。当SR - 101B 压差达到200kPa 时, 将切换至SR - 101A , 同时反冲洗后处于备用状态(各阀开关顺序与SR -101A 相对应)。
在原设计中, 经过N 次(可设定) 过滤后,将需要一次浸泡过程。例如: 5 次过滤后将要进行SR - 101A 浸泡, 此时, SR - 101B 已投入过滤工作。在SR - 101A 完成反冲洗后, 先是V 9、V 5 开, 浸泡油(航煤或柴油) 进入SR - 101A ,L SH - 3 发出信号后,V 9、V 5 关, SR - 101A 开始进行浸泡。达到浸泡时间后(可设定) , V 1开, 氮气进入SR - 101A , 5s (与反冲洗时充压设定时间一致) 后,V 11 迅速打开, 经过10s (与反冲洗时排放时间一致) , 浸泡油及过滤元件表面可能存在附着物被反冲洗至反冲洗污油罐。SR - 101A 处于备用状态。当SR - 101B 差压超过200kPa 时, 自动切换至SR- 101A。SR -101B 同样先是进行反冲洗, 接着完成浸泡, 再进行反冲洗。对应阀的动作与SR - 101A 一致。
虽然可以选择手动模式操作, 但这种方式可能出现过滤器压差超过200kPa, 而未能及时进行切换, 甚至压差超过400kPa 时都未能及时发现, 导致过滤器元件的损坏(在自动模式运行时, 若出现p差 > 400kPa, V 15 将自动打开,而其它所有阀都将自动关闭)。因此, 手动模式只用于维护情况和过程失常时使用。
3 反冲洗过滤器的特点
自动反冲洗过滤器与国内同类型装置采用的过滤器相比, 具有一定的先进性, 主要表现在以下几个方面:
(1) 自动化程度高
由于在自动模式下操作时, 所有阀门的动作都由PLC 控制, 同时, 报警参数的设定可保证在正常压力、温度范围内工作, 从而保证了过滤器的无人安全操作。即使是在手动模式下操作, 各阀动作仍是由控制箱面板上按钮决定开关状态, 因此大大减少了操作人员的工作量。
(2) 过滤精度高
老式过滤器的过滤效果不是很好, 而自动反冲洗过滤器的过滤精度是很高的。在运行3个月后, 我们进行了初步分析(当时装置负荷为100t/h , 即满负荷运行) , 原料中固体颗粒去除率为90% 左右。但该装置首次开工自1999 年6月12 日至9 月18 日停工, 共开工96 天, 加工原油164387t, 加氢精制反应器第一床层压差仅由0.034M Pa 上升到0.039M Pa。至2003 年4 月该反应器压差仅上升至0.17M Pa (处理量均为70t/h ) , 在同类装置中加氢精制反应器压差上升较慢, 延长了工作时间, 避免了催化剂失效事故的提前发生。
(3) 无污染的冲洗介质
自动反冲洗过滤器采用的是氮气反冲洗,这样可以避免老式过滤器采用装置下游产蜡油、柴油或蒸汽对过滤后原料的污染, 同时也避免铁锈等其它固体颗粒的带入(浸泡油虽是下游产航煤, 但因使用频率较低, 因此污染大大减少)。
(4) 高效的反冲洗过程
反冲洗过程采用氮气充压后, 过滤器底部阀门V 1 或V 2 迅速打开, 瞬间爆破力作用可把过滤器元件表面的固体颗粒及胶质反吹干净。
(5) 独特的浸泡反冲洗过程
为了防止反冲洗的效果不佳及长时间运行后过滤元件表面附着细小颗粒或胶质, 自动反冲洗过滤器还具备浸泡反冲洗过程功能(其工作过程如前所述)。这样可以进一步使过滤元件保持洁净, 从而保证过滤器的长周期正常使用。
(6) 提供多种反冲洗功能
该过滤器共提供三种反冲洗功能, 即自动反冲洗功能、定时反冲洗功能和强制反冲洗功能。
4 使用中出现的问题
在自动反冲洗过滤器调试和使用过程中也出现了一些问题, 主要有:
(1) 过滤器下排气出口与液位计上引出口为同一引出口, 导致液位虚报这种设计造成原料油进入过滤器时, 液位计中浮球上下乱窜, 各阀动作失灵, 过滤器无法正常使用。后来临时改为先由上排气排出过滤器中大部分气体后, 再由下排气排出过滤器管板下残存气体, 从而保证了自动反冲洗过滤器的按时投用。
(2) 反冲洗氮气压力控制阀性能不好按使用要求, 反冲洗氮气压力应控制在0155M Pa, 但随机带来的2 个调压阀在调试时即损坏, 随后送来的2 个减压阀则明显控制不住压力, 在过滤过程中氮气压力即慢慢上升, 使过滤器切换时间被迫大大减短(可通过控制箱上的操作员接口, 调节作业参数中的超越时间,从而使进出口差压未达到设定的200kPa 而过滤时间达到超越时间时过滤器即进行切换) , 而且这两个减压阀在使用一段时间后也先后失灵, 于是只得采用国产减压阀代替, 但同样不能控制住压力的上升。
5 结束语
自动反冲洗过滤器在我厂加氢裂化装置的使用中虽然也出现了一些问题, 但因是首次使用, 瑕不掩瑜, 排除购置费用较高的缺点, 从自动反冲洗过滤器优良的过滤性能看, 它对加氢裂化装置催化剂和设备起到了较为明显的保护作用。
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