蠟油自動反沖洗過濾系統(tǒng)在延遲焦化裝置的應(yīng)用

   延遲焦化是將渣油經(jīng)深度裂化轉(zhuǎn)化為氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭的熱加工工藝，多年來一直被作為一種常用的深加工手段。近年來隨著原油性質(zhì)變差，焦化能力的增長趨勢很快。延遲焦化的蠟油 fi 內(nèi)一般直接作為催化裂化的原料，但由于其含氮量高而不受催化裂化工藝的歡迎。有的延遲焦化裝置為了以最低的投入擴大生產(chǎn)能力，采用小循環(huán)比甚至零循環(huán)比來擴大生產(chǎn)能力，造成焦化蠟油數(shù)量更多、質(zhì)量更差，由此成為延遲焦化裝置的難點之一。
    中國石油化_丁股份有限公司天津分公司煉油部的延遲焦化裝置是主要渣油加工裝置，采用兩爐四塔工藝，原設(shè)計加工能力是1000kt／a，生焦周期為24h。2005年裝置進行了擴容改造，加工能力提至1 200kt／a，生焦周期為20h。隨著加工量的提高，焦炭塔油氣線速不斷地增大，油氣中的焦粉含量增高；隨之，焦化蠟油中的焦粉含量也增加了很多。焦化蠟油作為加氫裂化的原料是2005年煉油部 要技措項目之一。由于焦化蠟油攜帶了大量的焦粉，這些焦粉隨焦化蠟油進人加氫裂化裝置后，在加氫催化劑表面沉積，從而使催化劑床層壓力降升高，催化劑床層發(fā)生架橋、偏流等現(xiàn)象，最終導致催化劑失活。經(jīng)研究決定，引進溫州海米特集團有限公司生產(chǎn)的ZFG一Ⅱ型(氣體輔助)自動反沖洗過濾系統(tǒng)。
   1、反沖洗過濾系統(tǒng)簡介
   過濾是分離懸浮液最普遍和最有效的單元操作之一，它可獲得清凈的液體或固相產(chǎn)品。與沉降分離相比，過濾操作可使懸浮液的分離更迅速更徹底；與蒸發(fā)、干燥等非機械操作相比，其能量消耗比較低。過濾是以某種多孑L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)，從而實現(xiàn)[古1、液分離，見圖1。實現(xiàn)過濾操作的外力可以是重力、壓強差或慣性離心力。在石油、化工行業(yè)中主要還是以壓強差為外動力進行過濾。
          
    工業(yè)中的過濾操作分為兩大類：餅層過濾和深床過濾。焦化裝置使用的過濾器主要是采用餅層過濾操作技術(shù)。采用餅層過濾時，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。過濾時濾網(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)微孔的細小顆粒則予通過，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，此后過濾才能有效地進行?？梢娫陲瀸舆^濾中，真正發(fā)揮截攔顆粒作用的主要是濾餅層而不是過濾元件。它適應(yīng)于處理固體含量較高的懸浮液。
             
    自動反沖洗過濾是國際上比較先進的過濾形式，它能夠自動控制過濾。焦化蠟油中的焦粉顆粒、機械雜質(zhì)，進入反沖洗系統(tǒng)進行過濾，并在系統(tǒng)不停車的情況下自動對過濾網(wǎng)進行沖洗，避免了因采用固定式過濾器壓力損失大時，需頻繁清洗所造成的損失。自動反沖洗過濾器以其靈活多變、易操作和自動化程度高受到人們的青睞。
    2、自動反沖洗過濾系統(tǒng)
    2．1 蠟油自動反沖洗過濾系統(tǒng)的特點
   延遲焦化裝置蠟油自動反沖洗過濾系統(tǒng)采用的是ZFG一11型氣體輔助反沖洗過濾器。對于過程流量大或者要求連續(xù)流動、系統(tǒng)操作壓力低、流體內(nèi)固體顆粒含量較高的流體介質(zhì)，使用氣體輔助反沖洗是最優(yōu)選的過濾方法。這種反沖洗過濾技術(shù)得到了不斷地發(fā)展，有效地延長了下游裝置催化劑的使用壽命，提高裝置的轉(zhuǎn)化率。
    在氣體輔助的反沖洗中，氮氣的快速卸壓使膨脹的氣泡將液體內(nèi)粘稠物爆破后反向穿過(由內(nèi)而外)過濾元件，其速度高達正常流速的7倍，這便有效地把聚積在過濾元件上的雜物沖除，同時可大大減少所需的反沖洗液體量(即污油量)。因此，排放液內(nèi)固體含量濃度比較高。氣體輔助反沖洗技術(shù)和高容污能力相結(jié)合，使得兩次反沖洗周期之間有較長的過濾時間間隔。
    ZFG一Ⅱ型自動反沖洗過濾系統(tǒng)的特點：
    (1)延長催化劑壽命；
    (2)減少不合格產(chǎn)品的生產(chǎn)；
    (3)反沖洗液體量少，再加工和處置費用低；
    (4)閥和控制設(shè)備的維護費用低；
    (5)能適合大部分流體內(nèi)固體的過濾分離。
    2．2 蠟油自動反沖洗過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
    過濾系統(tǒng)型號為ZFG Ⅱ800／2．5—20tzm。1套過濾系統(tǒng)包含2組反沖洗過濾器、一臺污油同收罐、一臺儲氣罐及過濾控制系統(tǒng)。過濾器的過濾精度為20gm。 其LIl一組在反向沖洗或待機狀態(tài)時，另一組在 常工作。過濾器所配置的閥門全部采用氣動閥門，通過PI C進行控制。反沖洗過濾器包括以下部分：
    (1)兩組16MnR鋼過濾器濾殼及內(nèi)部36I不銹鋼的過濾元件；
    (2)閥門、執(zhí)行機構(gòu)及連接件；
    (3)過濾器安裝框架；
    (4)控制閥門披PI ；
    (5)污油罐；
    (6)氮氣緩沖罐。
    2．3 蠟油自動反沖洗過濾系統(tǒng)的工作原理
    氣體輔助自動反沖洗過濾系統(tǒng)其主要特點是可以自動反沖洗，并n．在一個過濾器反沖洗時，另一個過濾器一直處于在線工作狀態(tài)，可不問斷地過濾原料介質(zhì)。在正常工作狀態(tài)下，焦化蠟油經(jīng)過高性能密封閥進入過濾器，過濾元件將蠟油中的焦粉顆粒截獲，5』l隔在過濾元件外表并產(chǎn)生堆積，過濾系統(tǒng)的進、l1{口壓差逐步增大，當壓差增大到某一設(shè)定值時，程序控制器工作并驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，對受堵塞的過濾元件進行沖洗，在沖洗的過程中保證系統(tǒng)始終處在過濾狀態(tài)。正常工作狀態(tài)，蠟油從下而上通過過濾組件，由上部出口管輸出。反沖洗狀態(tài)，沖洗氮氣由上而下反吹過濾元件，將過濾元件外表面上的堆積物沖掉并排入污油罐 ll。工作原理見圖3。
            
　　3、自動反沖洗過濾器的運行過程
　　根據(jù)工藝條件的不同，本系統(tǒng)具有交替運行和并聯(lián)運行兩種模式可供選擇。
交替運行模式：過濾器A、B為一開一備，即當過濾器A過濾時，過濾器B處在待機狀態(tài)，當過濾器A需要反沖洗時，則過濾器B投入過濾，過濾器A進行反沖洗后進入待機狀態(tài)，過濾器A、B交替運行。并聯(lián)運行模式：過濾器A、B同時進行過濾，當濾芯受堵后，需要將過濾器A切除后反沖洗，過濾器B繼續(xù)過濾，過濾器A反沖洗完成后馬上投入過濾運行，然后將過濾器B切除后反沖洗，過濾器B反沖洗完成后投入過濾運行，過濾器A、B繼續(xù)過濾，繼續(xù)等待反沖洗條件。
    3．1 工藝操作條件
    自動反沖洗過濾器工藝操作條件見表l。
                     表1 自動反沖洗過濾器工藝操作條件
       
       
    3．2 工藝流程
    自動反沖洗過濾系統(tǒng)工藝流程如圖4所示。
    3．3 運行過程
    初始條件：
    焦化蠟油、浸泡油(柴油)、反沖氣(氮氣)、儀表風引入系統(tǒng)，各儀表投用；
    VQ01D和VQO3C閥打開，其余閥全部關(guān)閉，
    即旁路閥和污油罐排空閥打開，其余閥關(guān)閉。
    (1)交替運行模式
    選定交替運行模式后，開啟過濾系統(tǒng)，按以下步驟運行：
    1)充油排氣過程
    系統(tǒng)先關(guān)閉旁路閥VQ01D，打開過濾器A、B低排閥VQo3A、B和進料閥VI)0IA、B，讓物料進入過濾器A、B，將過濾器A、Ij中的氣體經(jīng)VQ03A、B通過低排管排入污油罐C中，再經(jīng)污油儲存容器頂放空閥VQO3C放空。
    當過濾器A、B的液位到達低部指示位置。低排閥VQ03A、B關(guān)閉，高排閥VQ04A、B打開，排出過濾器上部氣體。當過濾器1人】液位達到高部指示位置，高充排放結(jié)束。蠟油在壓力作用下開始充滿整個過濾器，充油排氣過程結(jié)束。
    
    2)過濾器A投入運行
    充油排氣過程結(jié)束后，系統(tǒng)打開過濾器A出口閥VD02A，過濾器B入口閥VD01B關(guān)閉，蠟油經(jīng)過濾器過濾后離開過濾系統(tǒng)出裝置，此時過濾器A投入運行，過濾器B處于待機狀態(tài)。
    3)反沖洗
    過濾器A正常運行。在出現(xiàn)以下任何一種情況時，過濾器A 自動切出反沖洗：
    ① 過濾系統(tǒng)差壓超設(shè)定指標。當過濾系統(tǒng)進出口壓差大于等于浸泡反沖點時產(chǎn)生浸泡標志；
    ② 反沖洗啟動設(shè)定時間到；
    ③ 按下反沖洗人工強制按扭(控制柜、現(xiàn)場、上位機)。
    4)過濾器B工作，過濾器A反沖洗
    在過濾器A需進行反沖洗時，過濾器B入口閥VD01B打開，出口閥VD02B打開，蠟油經(jīng)過過濾器B過濾后出裝置，此時過濾器B投入使用，然后過濾器A入口閥VD01A關(guān)閉，出口閥VD02A關(guān)閉，過濾器A反沖洗開始。
    過濾器A反沖洗開始后，先打開過濾器A低排閥VQ03A，然后打開過濾器A反沖洗氣(氮氣)入口閥VQ05A，進行充氣排油，污油排至污油罐中。當過濾器A上部的油排完后，過濾器A低排閥VQ03A關(guān)閉，由于氮氣壓力的作用，過濾器A上部形成一個帶壓的氣包，然后將過濾器A底排閥VQ06A迅速打開，氣包壓力得到迅速釋放，可以瞬問將過濾器A內(nèi)的污油和堆積在過濾元件表面的污物沖刷至污油罐中，然后反沖氣閥VQ05A關(guān)閉，過濾器A底排閥VQ06A關(guān)閉，反沖洗結(jié)束，反沖計數(shù)器加1。
    5)過濾器A 的充油排氣過程
    反沖洗結(jié)束后，如果系統(tǒng)產(chǎn)生過浸泡標志，過濾器A就要進行浸泡操作。若沒有產(chǎn)生過浸泡標志，則打開過濾器A低排閥VQ03A，然后打開進料閥VD01A，讓蠟油進入過濾器A，將過濾器A中的氣體經(jīng)VQ03A通過低排管排入污油罐C中，再經(jīng)污油罐頂放空閥VQO3C放空。
    當過濾器A的液位到達低部指示位置時，低排閥VQ03A關(guān)閉，高排閥VQ04A打開，排出過濾器上部氣體。當過濾器內(nèi)液位達到高位指示位置，高排閥VQ04A關(guān)閉，高充、排放結(jié)束，蠟油充滿整個過濾器，充油排氣過程結(jié)束。過濾器A入口閥VDO1A關(guān)閉，過濾器A處于待機狀態(tài)。
    6)過濾器切換操作
    當過濾器B中的差壓超過設(shè)計反沖差壓時，過濾器A開始投入運行。過濾器B切出反沖。其反沖過程與過濾器A相同。
    (2)過濾器A、B并聯(lián)運行
    選定并聯(lián)運行模式后，開啟過濾系統(tǒng)后，按以下步驟運行：
    1)充油排氣過程
    系統(tǒng)先關(guān)閉旁路閥VQ01D，打開過濾器A、B低排閥VQ03A、B和進料閥VD01A、B，讓物料進入過濾器A、B，將過濾器A、B中的氣體經(jīng)VQ03A、B通過低排管排入污油罐中，再經(jīng)污油罐頂放空閥VQ03C放空。
    當過濾器A、B的液位到達低部指示位置，低排閥VQ03A、B關(guān)閉，高排閥VQ04A、B打開，排出過濾器上部氣體。當過濾器內(nèi)液位達到高部指示位置，高充排放結(jié)束。蠟油在壓力作用下開始充滿整個過濾器，充油排氣過程結(jié)束。
    2)過濾器A、B同時投入運行
    當系統(tǒng)充油排氣過程結(jié)束后，蠟油到達高位，高排閥VQ04A、B關(guān)閉，過濾器A、B出口閥VD02A、B打開，蠟油經(jīng)過濾器過濾后離開過濾系統(tǒng)出裝置，此時過濾器A、B同時投入運行。
    3)反沖洗條件
    過濾器A正常運行。在出現(xiàn)以下任何一種情況時，過濾器A自動切出反沖洗：
    ① 當過濾系統(tǒng)進出口壓差大于等于浸泡反沖點時產(chǎn)生浸泡標志。
    ② 反沖洗啟動設(shè)定時間到。
    ③ 按下反沖洗人工強制按扭(控制柜、現(xiàn)場、上位機)。
    4)過濾器B工作，過濾器A反沖洗
    在過濾器A需進行反沖洗時，應(yīng)先關(guān)閉入口閥DV01A和出口閥VD02A。過濾器A反沖洗開始，先打開過濾器A低排閥VA03A，然后打開過濾器A反沖洗氣(氮氣)入口閥VQ05A，進行充氣排油，污油排至污油罐中。當過濾器A上部的油排完后，過濾器A低排閥VQ03A關(guān)閉，由于氮氣壓力的作用，過濾器A上部形成一個帶壓的氣包，然后將過濾器A底排閥VQ06A迅速打開，氣包壓力得到迅速釋放，可以瞬間將過濾器A內(nèi)的污油和堆積在過濾元件表面的污物沖刷至污油罐中。然后反沖氣閥VQ05A關(guān)閉，過濾器A底排閥VQ06A關(guān)閉，反沖結(jié)束。
    5)過濾器A充油排氣過程
    反沖結(jié)束后，如果系統(tǒng)產(chǎn)生過浸泡標志，過濾器A就要進行浸泡操作 若沒有產(chǎn)生過浸泡標志，則打開過濾器A低排閥VQ03A，然后打開進料閥VDO1A，讓蠟油進入過濾器A，將過濾器A中的氣體經(jīng)VQ03A通過低排管排入污油罐中，再經(jīng)污油罐頂放空閥VQO3C放空。
    當過濾器A的液位到達低部指示位置時，低排閥VQ03A關(guān)閉，高排閥VQ04A打開，排出過濾器上部氣體。當過濾器內(nèi)液位達到高位指示位置，高排閥VQO4A關(guān)閉，高充、排放結(jié)束，蠟油充滿整個過濾器，充油排氣過程結(jié)束。過濾器A出口閥VD02A打開，過濾器A投入工作，過濾器B進行反沖，其反沖流程和過濾器A相同，反沖完成后，反沖計數(shù)器加1，過濾器A、B同時投入運行。
    (3)污油排放
    隨著污油罐液位的升高，系統(tǒng)需要將罐內(nèi)的污油排除，為了可靠排除污油，本系統(tǒng)設(shè)置以高液位和反沖累計次數(shù)兩種排放污油的條件，以先到為準。
    初始條件：VQO3C閥常開，Vqo1C、VQo2C常閉。
    1)I．SHC高位開關(guān)排放
    過濾系統(tǒng)進行反沖時，過濾器內(nèi)污油排至污油罐，罐內(nèi)液面將不斷升高，當液位達到污油罐高液位，高位報警LSHC指示燈亮時，污油罐頂放空閥VQ03C關(guān)閉，污油罐充壓氣體(氮氣)入口閥VQOlC打開，底排閥VQo2C打開，在氮氣壓力的作用下，將污油罐內(nèi)的污油排除。
    2)過濾系統(tǒng)反沖7"／次后排放( 通過上位機設(shè)定)
    當過濾系統(tǒng)反沖計數(shù)器達到設(shè)定次數(shù)后，污油罐充壓氣體(氮氣)入口閥VQ01C打開，底排閥VQO2C打開，在氮氣壓力作用下，將污油罐內(nèi)的污油排除，低位報警LSLC動作時，排油結(jié)束。
    (4)過濾器A、B的浸泡
    反沖結(jié)束后，如果系統(tǒng)產(chǎn)生過浸泡標志，過濾系統(tǒng)需要分別對過濾器A、B進行浸泡操作。具體步驟為(以過濾器A為例)：首先打開過濾器A低排閥VQO3A，后打開浸泡油(柴油)進料閥VQ07Q，讓浸泡油進入過濾器A，將過濾器A 中的氣體經(jīng)VQO3A、B通過低排管排入污油罐C中，再經(jīng)污油罐頂放空閥VQo3C放空。當過濾器A液位達到低部指示位置，低排閥VQO3A關(guān)閉，浸泡油(柴油)進料閥VQOTA關(guān)閉，當過濾器處在浸泡狀態(tài)，浸泡結(jié)束或運行過濾器的差壓超過設(shè)定反沖洗差壓時，則過濾器A進行反沖洗，反沖洗完成后投入過濾，然后過濾器B進行反沖洗后再浸泡，以此類推，直到浸泡標志消失。
    4、運行分析
    隨著生產(chǎn)的進行，焦化蠟油中的焦粉顆粒、機械雜質(zhì)等不斷地在過濾元件上堆積，過濾器的反沖洗也周而復(fù)始地進行。為了檢驗蠟油自動反沖洗過濾器的效果，抽查了2006年2月27日過濾器的運行數(shù)據(jù)(過濾差壓設(shè)定為200kPa)，其差壓變化曲線如圖5所示。
          
    從圖5可以看出，由于蠟油中的焦粉雜質(zhì)含量相對較少，整個過濾周期時間較長，過濾時間長達11h，差壓達到200kPa時，過濾器A反沖洗開始。一個周期后，過濾器A 繼續(xù)投用，差壓為5kPa，說明反沖洗效果非常顯著。
    對于焦化蠟油過濾器的過濾效果，也分別檢測了2006年2月27日、28日、29日的過濾器前后的焦粉雜質(zhì)含量(過濾精度為20／~m)，其數(shù)據(jù)分析如表2所示。
              
   從表2可以看出，焦化蠟油經(jīng)過蠟油自動反沖洗過濾后，焦粉雜質(zhì)含量下降了近90 9，6。
    5、結(jié)束語
    從蠟油自動反沖洗過濾系統(tǒng)投入運行至現(xiàn)在的情況來看，該自動反沖洗系統(tǒng)的工業(yè)試驗無論是過濾單元，還是自動控制系統(tǒng)，都達到了設(shè)計標準，過濾后蠟油雜質(zhì)含量滿足了加氫裂化原料的要求，設(shè)備運行中沒有出現(xiàn)任何損壞或不正常的現(xiàn)象，為其推廣應(yīng)用提供了第一手資料，為加氫裂化裝置加工焦化蠟油發(fā)揮了極大的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
    (1)設(shè)計技術(shù)先進，安全可靠；
    (2)過濾精度高，使用效果好；
    (3)實現(xiàn)了遠程控制，且能在計算機上隨時監(jiān)測其運行狀態(tài)，自動化程度高；
    (4)操作簡單，維護方便；
    (5)節(jié)約成本，降低加工損耗。