王莹波

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳　471012)



•生产与实践•

柴油加氢装置原料过滤器生产过程中存在的问题及对策

王莹波

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳471012)

摘要：在对列管式自动反吹式过滤器工作原理、操作条件及技术参数进行介绍的基础上，针对这些运行中存在的问题进行了分析和诊断。在实际生产过程中通过采取增上SR3400原料过滤器、优化设计、加强在线吹扫、加强原料油性质的监控和调整、优化在线控制等具体有效的措施，在生产中收到了较好效果，保障了直柴装置原料过滤器的稳定运行，为洛阳分公司260万t/a直柴加氢精制装置安稳优生产创造了良好的条件。

关键词：自动反冲洗过滤器 ； 直柴加氢精制装置 ； PLC控制系统

0前言

260万t/a直柴加氢精制装置是中石化洛阳分公司油品质量升级改造二期工程的重点工程，实际处理能力为240.27万t/a，操作弹性60%～105%，年开工时数8 400 h。由中国石化集团公司洛阳石化工程公司负责设计，中石化第二建筑公司建设施工，该装置由反应、分馏、压缩机、一套公用工程系统组成，以常压柴油、焦化柴油和焦化汽油的混合油为原料，设计比例为79.17%、13.68%和7.15%，混合油硫含量0.45%。催化剂FH-UDS采用氧硫化态，开工过程不需要对催化剂进行预硫化操作。产品精制柴油满足国Ⅲ柴油质量标准，控制硫含量(质量分数)≤0.035，并副产少量的石脑油和含硫干气。该装置的原料过滤器为自动反吹式过滤器，采用了列管式设计，原料油过滤器工艺编号为SR-3401，过滤器设计为3列，每列5组过滤单元，承担260万t/a的柴油加氢精制原料油的过滤，以保证直柴装置的进料质量。

1列管式反冲洗式原料过滤器

1.1工作原理

列管式反冲洗式原料过滤器采用机械分离原理，使用进口的金属锲形缠绕丝网滤芯将原料油中杂质分离出来。通过反冲洗将产生的污油储存在污油罐中，达到一定容积后由污油泵抽出。该系统主要由原料油过滤器、污油罐、管道过滤器、污油泵、冷却器及管路、仪表和控制系统等组成。其中原料油过滤器由3列共15组并联的过滤单元组成，当其中任意1组在反冲洗时，其余14组过滤单元均处于正常过滤状态，可实现全天无间隙运行。

具体工作过程：当原料油流经装有滤芯的过滤容器时，颗粒物逐渐沉积并聚集在滤芯外表面形成滤饼。随着滤饼厚度的增加，液流穿过滤芯的阻力增大，压差上升，当压差或时间达到预先的设定值时，PLC控制系统将依次对各组过滤单元进行反冲洗。反冲洗时，依次关闭该组的原料油进口阀和出口阀，快速打开冲洗油进口阀和排污阀，利用外接柴油从过滤器顶部到过滤器底部，形成一个压迫流，通过流体的冲刷，使滤芯表面的滤饼脱落，随反冲洗介质一起排入污油罐。

该组过滤单元反洗完成，自动投入到正常运行状态，下组过滤单元开始进行反洗，直到15组全部冲洗完毕，过滤器进入正常运行状态，等待下一次反洗信号的到来。该过滤器设有自动、手动、蒸汽反吹三种清洗方式，自动化程度高，设备的进出口压差变化、反洗频率等参数可以在DCS控制系统内直接显示。

1.2技术参数

原料油过滤器技术参数如表1、表2所示。

表1　原料油过滤器操作条件(SR-3401)

表2　原料油过滤器(SR-3401) 技术要求

2运行中出现的问题及分析

2.1运行中出现的问题

直柴加氢精制装置自2010年10月16日开工以来，在2011年和2012年由于国Ⅲ柴油市场需求不多，大部分仍以生产普通柴油为主。生产原料组成为常压柴油、一催化柴油、二催化柴油、焦化柴油、焦化汽油，其中二催化柴油作为油气回收的吸收油经过油气回收后存在罐区，作为冷料间断进入装置回炼。由于生产方案调整相对频繁，负荷调整较大，经常在60%～105%之间运行，运行中由于进料量变化、冷料量加大或原料性质变化等诱因，使过滤器设计压差偏小问题暴露较为突出，导致过滤器反吹频繁，污油量过大，使原料油过滤器不能正常投用，经常出现由于过滤器检修而切副线操作的工况，把原料中的部分大分子杂质带进了高压换热器及反应器床层，影响了换热器的换热效果及催化剂活性的正常发挥，使反应器床层压降上升，而且由于过滤器反冲洗使用精制柴油，造成不必要的浪费，导致了装置能耗上升。加之高压换热器是螺纹锁紧式换热器，到目前为止还没有检修队伍能够正常检修，因此避免大分子杂质进入高压换热器，确保其安全运行也显得特别重要。在实际生产过程中，由于过滤器故障曾经多次导致采取装置大幅度降量，部分改循环等应急措施，特别是在2011年上半年期间，装置在处理量加大、原料性质变化、冷料加大的情况下，反吹周期明显缩短，曾经发生反吹时间长达三个小时不停的状况，现场采用蒸汽多次吹扫等措施，效果不佳，严重影响了生产，特别是在其中一列隔离清洗滤芯的工况下，装置不得不大幅度降量，甚至须改副线生产。

2.2问题分析

2.2.1原料性质变化的影响

原设计进料为常压柴油、焦化柴油和焦化汽油的混合油，无催化柴油。在实际加工过程中由于催化柴油较多，使原料密度加大，原料中大分子颗粒增多，在检修滤芯中多次发现滤芯表面黑色油污多为重油混合物、焦粉等，该滤芯油污经柴油清洗后，油污能溶解脱落。此外原料水含量高对过滤器影响也很大，装置多次发生由于原料带水引发的过滤器频繁冲洗现象，经加强脱水后，情况明显好转。

2.2.2原料过滤器过滤能力不足

在装置大负荷长周期生产过程，当一列过滤器需要检修时，其它两列按正常设计只能承担66%的过滤要求，处于严重超负荷状况;再加之自身滤芯表面的堵塞，使很大一部分粒径原设计可通过滤芯的微细颗粒，由于滤芯表面杂质的堵塞而不能通过，使过滤器差压上升，反吹间隔时间持续缩短，形成恶性循环，甚至导致过滤器不能运行，以致改循环或走副线生产，使原料中的部分大分子杂质带进了高压换热器及反应器床层，影响了换热器的换热效果及催化剂活性的正常发挥，使反应器床层压降上升，严重增加了装置能耗。

2.2.3部分设计不合理

反冲洗油原设计来自装置产品精制柴油，由于精柴压力低(0.3～0.4 MPa)，导致反吹压差低，致使反吹不彻底；压差小的另一个隐患是当原料罐压力意外升高时易引发原料油窜入精柴中，导致产品质量不合格。而且精制柴油作为反冲洗油，造成了不必要的浪费。特别是连续反冲洗时，大量的精制柴油进入污油系统，造成了装置能耗的增加。此外原料过滤器后原设计无压力调节阀，无法控制过滤器背压，也影响了反冲洗效果。

2.2.4在线处理不及时

在运行过程中，当发生反吹时间缩短等影响过滤器正常运行的现象，处理不及时，从而使其运行工况进一步恶化，造成生产波动，特别是夜班期间更为普遍。另外仪表故障频繁，特别是球阀经常泄漏，需要在线将该列隔离吹扫后处理，时间较长，经常引发恶性循环。

3解决及优化措施

3.1增上SR3400原料过滤器

在2011年9月大检修期间，增上了原料油过滤器Ⅱ(SR-3400)与现有的原料油过滤器(SR-3401)可并联工作，也可单独过滤，共同承担260万t/a的柴油加氢精制原料油的处理，从而延长过滤器的反洗周期；由于增加原料油过滤器Ⅱ(SR-3400)，整套过滤系统每次反洗时所产生的污油量将增加，按原有控制逻辑原有的反冲洗污油罐(0215-V-3413)的容积偏小，通过改变泵的启动液位及泵的开启数量和改变每组的反洗间隔时间解决了反冲洗污油罐(0215-V-3413)的容积偏小问题。新增原料油过滤器Ⅱ(SR-3400)与现有的原料油过滤器(SR-3401)组合后，就相当于一套7列35组过滤单元组成的过滤系统，即当其中1组在反冲洗时，另34组过滤单元在正常过滤，使原料过滤器设计过滤能力不足问题彻底解决。

3.2及时清洗滤芯、适时更换滤芯及球阀等组件

滤芯是过滤器的关键部件，只有保持滤芯的清洁，才能提供最佳的过滤器去除效率，故必须加强在线清洗。特别在原料性质变重、水含量较高等不良工况下，更须加强清洗。一般在系统大修后，或反洗周期太短时，可用低压蒸汽对过滤器进行反吹，以恢复滤芯的清洁，延长整套设备的使用寿命；当过滤器反洗周期太短，反冲洗也无法解决时，可停运检修进行清洗，如表面油污难以清洗，可更换滤芯。实际生产中通过隔离处理及检修，组织更换了一批滤芯，同时对部分易泄漏球阀也进行了更换，联系仪表等单位对过滤器控制系统进行了消除，消除了运行隐患。

3.3改造反冲洗污油等系统

利用检修机会，还对反冲洗污油系统进行了改造：将反冲洗油由精制柴油改为过滤后原料油，增上反冲洗污油至精制蜡油线跨线，使反冲洗污油随精制蜡油送至二催回炼，实现了污油的零排放。同时增上了原料过滤器后路压力调节阀，实现了过滤器背压的有效控制，通过提高滤后反冲洗油的压力，增加反冲洗的压差，提高了过滤效果。

3.4加强原料性质控制，特别是水含量

直柴进料中焦化汽柴油含有焦粉颗粒，容易堵塞过滤器滤芯，建议加强控制，特别是控制含焦粉最多的焦化汽油的掺炼量；罐区冷料是经过油气回收后二催化柴油，建议在罐区加强脱水，同时控制好掺炼量。在此基础上，操作人员须加强原料质量及工艺参数的监控，及时进行现场脱水等优化作业。

3.5优化在线控制

为确保装置长周期运行，在线控制是关键。在线控制应把握三个方面：①保持原料罐液位稳定，控制在40%～60%；②保持反冲洗差压的稳定；③加强原料过滤器的维护，确保各组件运行良好。同时加强对突发反冲洗频繁现象的优化处理：①当原料罐液位由于反冲洗过于频繁下降较多时，改部分精柴循环保持液位稳定；②通过过滤器后压控阀适当提高反冲洗油差压，提高过滤效果；③通过蒸汽反冲洗线接口，及时隔离被堵塞过滤单元，手动进行蒸汽反吹。

4效果及后续优化建议

4.1优化效果

经过上述优化措施，投用后实现了一年无检修的稳定运行，大颗粒分子过滤较彻底，有效减少了换热器杂质堆积和结垢，保证了换热效率、提高了换热器使用寿命；使循环氢压缩机、原料泵、新氢压缩机的出口压力在相对较低的情况下运行，加之将反冲洗油由精制柴油改为滤后原料油等措施，有效降低了装置的能耗；同时拆除的程控阀及组件作为正常配件使用，大大减少了重新采购新阀的成本，提高了装置的安全系数，延长了柴油加氢装置安全平稳运行周期。

4.2存在的问题及建议

①在线检修过程中经常发生部分柴油泄漏，污染地面环境问题。建议加强蒸汽反吹，尽可能吹尽残油。同时加强现场管理，实现清洁检修。②在生产中发现有部分参数设置不尽合理。在实际生产中，发现在低处理量、按差压反吹设置的工况下，反吹间隔可达24 h等情况，建议进一步优化参数设置，适当调整差压或根据实际调整反吹方式，如差压设定反吹调整为时间设定反吹等。③建议加强对过滤器冲洗时间间隔、冲洗时间长短与投用过滤器数量的多少的监控和对比，找到它们之间的最佳组合，进一步优化参数，从而保证过滤器安全平稳运行，创造出最大效益。

中图分类号：TQ050.7

文献标识码：B

文章编号：1003-3467(2016)02-0036-03

作者简介：王莹波(1971-)，男，助理工程师，国家注册安全工程师， 从事重整及加氢装置的生产工作，电话：13526988636。

收稿日期：2015-12-21