柴油加氫改質裝置自動反沖洗濾水器過濾器運行分析
柴油加氫改質裝置自動反沖洗濾水器過濾器運行分析，中國石油化工股份有限公司柴油加氫改質裝置采用自動反沖洗濾水器過濾器。針對該設備在實際運行中存在堵塞及反沖洗周期變短的問題，進行詳細的原因分析，并提出改善設備運行的建議和措施。
中國石化廣州分公司200萬噸/年柴油加氫改質裝置，生產石腦油以及精制柴油。該裝置的自動反沖洗濾水器過濾器采用新一代“ZFG型自動反沖洗過濾系統”產品，能自動分離過濾原料中固體雜質，有效地過濾機械雜質，提高輸出產品質量；并能在系統設備不停車的情況下對過濾元件進行自動清洗，從而避免采用固定式過濾器因雜質堆積過多壓損過大時，需要頻繁拆卸過濾器沖洗元件而帶來經濟損失。該自動反沖洗濾水器過濾器采用多組過濾單元組合的方法以達到較大流量，控制器采取分組過濾方法進行。
自動反沖洗濾水器過濾器
工作原理流程
過濾原理
過濾是分離懸浮液普遍和有效的單元操作之一，它是以某種多孔物質為分離器(濾網)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過濾網的孔道，而固體顆粒被截留在濾網的一側，從而實現固、液分離，可獲得清凈的液體或固相產品(見圖1)。實現過濾操作的外力可以是重力、壓強差或慣性離心力。在石油、化工行業中主要還是以壓強差為外動力進行過濾。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、干燥等非機械操作相比，其能量消耗比較低。
工業中的過濾操作分為兩大類：餅層過濾和深床過濾。柴油加氫改質裝置使用的自動反沖洗濾水器過濾器主要是采用餅層過濾操作技術。采用餅層過濾時，懸浮液置于濾網的一側，固體物沉積于濾網表面而形成餅層。過濾時濾網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生“架橋”現象(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，真正發揮截攔顆粒作用的主要是濾餅層而不是過濾元件。它適應于處理固體含量較高的懸浮液。
自動反沖洗濾水器過濾器是國際上比較先進的過濾形式，它能夠自動控制過濾。柴油中的焦粉顆粒、機械雜質，進入反沖洗系統進行過濾，并在系統不停車的情況下自動對過濾網進行沖洗。自動反沖洗濾水器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。
自動反沖洗濾水器過濾器工藝原理
當流體流經裝有濾芯的過濾容器時，顆粒物逐漸沉積并聚集在濾芯外表面區域形成濾餅。隨著濾餅厚度的增加，液流越來越難于穿過濾芯，壓差增大，當壓差或時間達到預先的設定值時，進入反沖洗程序。反沖洗程序按利用濾后清潔原料油反洗和利用氮氣輔助進行反沖洗二種程序可選，利用濾后清潔原料油反洗時其壓力要求達0.5MPa(G)。
自動反沖洗濾水器過濾器采用直列式結構，有5列過濾器并聯組成，每列有6組并聯過濾單元，共30組過濾單元。反沖洗過程：(1)利用氮氣輔助反沖洗工作狀態：DCS控制系統先關閉該列的所有閥，接著打開氮氣進口閥及一組的過濾閥和污油排放閥，利用輔助氣體的能量釋放實現反沖洗，接著按順序打開和關閉該列的所有過濾閥后，反沖洗程序完成，關閉氮氣進口閥及污油排放閥。(2)充入原料油并排放濾殼內殘留廢氣：打開廢氣放空口閥和原料進口閥，利用液位控制器達到廢氣排放的目的，然后打開原料出口閥，進入正常的過濾，該列一個循環反沖洗程序結束。按上述的程序DCS控制系統自動對另4列自動反沖洗濾水器過濾器進行反沖洗，沖洗程序完成后，全部投入運行。
過濾器運行狀態
反沖洗后初始壓降
FI9101和FI9102自動反沖洗濾水器過濾器反沖洗后初始壓降情況見下圖5。
由圖5可知，自動反沖洗濾水器過濾器運行反沖洗后初始壓降基本都是50kPa以下，和表1中的反沖洗后初始壓降是0.03MPa數據相差不大，說明過濾器反沖洗效果較好，可以將堆積的機械雜質吹掃干凈，滿足粗柴油過濾的要求。
反沖洗時間
表1中原料過濾器F9101反沖洗時間≥6h，氮氣消耗量為0.8m3/次；污油量1.5m3/次。而實際運行過程中比較正常時是6小時反沖洗了11次，遠遠超過原設計次數；焦化柴油過濾器FI9102反沖洗時間≥6h，污油量0.6m3/次，而實際運行過程中比較正常時是6小時反沖洗了7次，也遠遠超過原設計次數。說明進本裝置的粗柴油攜帶較多的雜質，造成過濾器頻繁反沖洗。過濾器頻繁反沖洗對裝置影響：(1)氮氣消耗量比設計增加了32m3/天；(2)產生的污油量增加了74.4m3/天。以上是比較正常工況下兩個過濾器運行情況，如果進裝置的原料中雜質較多，則原料過濾器則連續不停反沖洗，曾經反沖洗污油量達到237.7噸/天。
自動反沖洗濾水器過濾器堵塞及原因分析
由于裝置接收的原料有貯運罐區柴油、催化裂化柴油、蒸餾一常三柴油、蒸餾一減一線柴油、蒸餾三常三線柴油、焦化柴油，以上任何一路柴油波動后，都有可能將雜質攜帶到原料過濾器，導致原料過濾器反沖洗頻繁，嚴重時無法確保原料緩沖罐液位的正常，造成裝置大幅度調整。
自動反沖洗濾水器過濾器堵塞原因分析
由于重催柴油與蒸餾一柴油共用一條流程，無法直供料至本裝置，因此該股物料對原料過濾器影響未采集到相關材料。從以上情況可以看出，進柴油加氫改質裝置的柴油，不管是直餾柴油，還是二次柴油，當上游裝置生產波動進，都有可能導致柴油組分中雜質量增多，影響過濾器的運行。
從進裝置對各直供料采樣外觀上看，焦化柴油的外觀較黑，說明焦化柴油中焦粉含量較多。焦化裝置的焦粉來源是隨著焦炭積聚，焦化塔內液相料面逐漸升高，當液面過高、油氣泡沫現象嚴重時，塔內焦粉會被油氣從塔頂帶走。因此，一般在料面達到2/3的高度就停止進料，切換焦化塔，但油氣還是難免攜帶焦粉進入分餾塔；其次焦化塔蒸汽吹洗過程中，具有一定線速度的蒸汽在高料位下也會夾帶焦粉進入分餾塔。本裝置雖然有焦化柴油過濾器FI9102，但是它只能過濾掉＞40um的機械雜質，較多25~40um的機械雜質還是會影響到原料過濾器FI9101。增加焦化三柴油直供料量后兩個過濾器壓差變化也可以說明焦化柴油中雜質含量較多。
解決自動反沖洗濾水器過濾器堵塞措施及建議
直供料部分
當原料過濾器出現沖洗頻繁時，裝置及時向調度反映，并進行排查原因。當明確哪一路柴油進料導致自動反沖洗濾水器過濾器堵塞時，可以適當控制、減少甚至暫停該股來料，確保過濾器正常運行。
柴油貯罐部分
(1)用于收貯本裝置柴油原料的5個貯罐都沒有氮氣密封流程，而二次柴油氧化安定性較差，因此建議這些貯罐增加氮氣密封流程，防止因二次柴油收貯過程中氧化生成沉淀物和膠質。
(2)用于收貯反沖洗污油只有G1801一個貯罐，反沖洗污油含雜質多，雖然通過G1801罐靜置，但仍有雜質送到12號原料罐區，導致12號罐區的原料雜質含量高。建議G18#罐區增加多一個本裝置反沖洗污油接收罐，實現罐區足夠的沉降靜置時間。
(3)二次柴油儲存時間長有利于機械雜質充分沉降，卻與氧接觸容易發生縮合反應，因此，要在保證二次柴油性質不發生變化的基礎上盡量延長沉降時間
(4)罐區雜質含量多后，建議定期安排柴油貯罐進行清罐處理。
焦化柴油部分
(1)應給焦化餾分油制定嚴格的殘炭含量標準，控制焦粉含量。
(2)焦化裝置柴油出裝置流程上增加并采用脫焦效果更好的過濾器，防止焦化柴油中焦粉影響下游貯罐和生產裝置自動反沖洗濾水器過濾器運行。目前處于研究階段的脫除焦粉的微旋流分離技術，脫除效果可以達到原料油中大于30um的焦粉全部去除，大于15um的焦粉的去除率不低于90%。
檢測分析
本裝置無監測原料雜質的方法和手段，建議技術質量部與檢驗中心尋找出合適的雜質含量的分析方法，定出原料雜質指標。
自動反沖洗濾水器過濾器定期蒸汽反沖洗
混合柴油中膠質、重質輕烴粘度較高，氮氣反沖洗無法將粘附在過濾器表面的膠質等雜質吹掃脫落。采用1.0MPa蒸汽反沖洗，蒸汽高溫有利于吹掃膠質、重質輕烴，也利于氯化銨結垢的溶解。蒸汽反沖洗效果見圖。經過蒸汽反沖洗，自動反沖洗濾水器過濾器反沖洗頻次明顯減少，同時反沖洗起始壓差由100kPa降到30kPa。
