柴油加氫裂化原料反沖洗過濾器SR-101振動大原因分析及對策

張志鍵

摘 要：柴油加氫裂化裝置反沖洗過濾器主要用于脫除液體中的固體顆粒雜質(zhì)，它采用表面過濾的方式，將大于濾孔尺寸的固體顆粒攔截在濾芯外表面。這些顆粒雜質(zhì)在過濾器在達(dá)到預(yù)定的壓力降或預(yù)定的時間后進(jìn)行在線脫除，它的正常運(yùn)行對裝置設(shè)備和催化劑起到很好的保護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：柴油加氫裂化裝置 反沖洗過濾器 探討

1 裝置概況

柴油加氫裂化裝置采用中國石化石油化工科學(xué)研究院（RIPP）的柴油加氫裂化MHUG技術(shù)，采用單段串聯(lián)和未轉(zhuǎn)化油循環(huán)的工藝流程，設(shè)計(jì)加工直餾柴油、催化柴油以及焦化柴油，經(jīng)過加氫脫硫、脫氮、芳烴飽和加氫裂化，最大量的生產(chǎn)石腦油。石腦油進(jìn)一步加工成輕石腦油、重石腦油。其中重石腦油作為連續(xù)重整裝置原料，輕石腦油一部分做乙烯原料，一部分用做汽油調(diào)和。

原料油進(jìn)入裝置界區(qū)后，首先與分餾部分的循環(huán)油混合，經(jīng)過原料脫水預(yù)過濾器、原料脫水罐，進(jìn)入原料油緩沖罐，混合油經(jīng)原料油升壓泵升壓，通過原料油過濾器（SR-101）除去雜質(zhì)，進(jìn)入濾后原料油緩沖罐。當(dāng)原料油過濾器壓差或者時間到達(dá)設(shè)定值時，自動啟動反沖洗程序進(jìn)行反沖洗，反沖洗污油進(jìn)入反沖洗污油罐，經(jīng)反沖洗污油泵升壓、經(jīng)水冷器冷卻后送至輕污油罐區(qū)。

2 工藝及設(shè)備描述

2.1概述

本套反沖洗過濾器主要用于脫除液體中的固體顆粒雜質(zhì)，它采用表面過濾的方式，將大于過濾孔尺寸的固體顆粒攔截在濾芯外表面。這些顆粒雜質(zhì)在過濾器在達(dá)到預(yù)定的壓力降或預(yù)定的時間后進(jìn)行在線脫除。

過濾器采用列管式結(jié)構(gòu)，整個過濾系統(tǒng)能夠分成多組布置，每組過濾器都由數(shù)個標(biāo)準(zhǔn)化濾筒組成。列管式過濾器布置靈活，系統(tǒng)根據(jù)所需要處理的流量來確定濾筒的數(shù)量，然后再根據(jù)現(xiàn)場尺寸進(jìn)行組合。這些濾筒平均分配流量，單個濾筒所承擔(dān)的處理小。反沖洗時僅有一個濾筒單獨(dú)反洗，反沖洗能量集中在一個濾筒上，因此反沖洗效果能得到最佳保證。

2.2工作原理

2.2.1過濾過程

液體進(jìn)入過濾器后平均分配至各個濾筒，由外向內(nèi)經(jīng)過濾芯，大于濾網(wǎng)開孔尺寸的顆粒被攔截在濾芯表面，過濾后液體在出口總管匯總后流出過濾器完成過濾過程。隨著顆粒在濾芯表面不斷堆積，過濾器差壓逐漸上升。當(dāng)差壓值達(dá)到設(shè)定值時，系統(tǒng)程序開始控制過濾器進(jìn)行反洗。

2.2.2反沖洗過程

當(dāng)系統(tǒng)壓差到達(dá)預(yù)設(shè)的設(shè)定值，控制程序即啟動反沖洗。

反沖洗程序開始時，一個濾筒被暫時性的隔離出來，并且進(jìn)料流體無法流入該濾筒，此時可根據(jù)應(yīng)用的要求對該濾筒進(jìn)行清洗作業(yè)。然后依次清洗過濾機(jī)組上的每根濾筒，從而保證全部反沖洗能量可以作用于每根獨(dú)立的濾芯。反洗結(jié)束后控制程序恢復(fù)繼續(xù)檢測系統(tǒng)壓差，過濾器恢復(fù)正常過濾狀態(tài)。

反沖洗過程中僅有1個濾筒被切出進(jìn)行反洗，其余多個濾筒正常過濾，因此可以保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。

本過濾器由DCS控制，其控制模式為自動和手動兼容方式。

a.自動控制模式：可以選擇差壓設(shè)定和時間設(shè)定;

b.手動操作模式：按動DCS上的啟動按鈕或直接在DCS系統(tǒng)上改變壓差值來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制反沖洗。

2.2.3技術(shù)要求

1.當(dāng)壓差大于150KPa時，系統(tǒng)開始反沖洗。過濾器允許清潔壓降：40KPa。要求保證合適的反沖頻次及污油量，反沖洗時間達(dá)到4小時以上。盡量減少污油量。

2.要求過濾流通率不大于2.0gpm/ft2，（過濾器反沖洗時對應(yīng)最大工藝額定流量）。過濾精度：98wt% （>25 u）。

3.關(guān)鍵零部件如電磁閥、過濾元件等采用不銹鋼（316L），濾筒材質(zhì)為碳鋼。控制閥全部采用氣動球閥，氣動球閥為金屬硬密封，ANSI V級，閥體碳鋼，閥芯316，每臺控制閥配置回訊開關(guān)。

4.各序列過濾器的反沖洗順控，由DCS控制系統(tǒng)完成。

5.過濾器為直列式自動反沖洗過濾器，濾殼的直徑不大于DN200，濾芯與花板采用螺紋密封連接，可拆卸。反沖洗介質(zhì)采用內(nèi)部的過濾后原油。每個過濾元件采用單獨(dú)氣動閥。

3故障處理：

自柴油加氫裂化裝置開工以來，原料反沖洗過濾器SR-101在沖洗過濾時，每次都引起過濾器本體和一根連接至反沖洗污油罐D(zhuǎn)-116的管徑為DN200mm，長度為40m的污油管線的強(qiáng)烈振動和液擊現(xiàn)象。

初期通過在污油管線上加多個支撐，來消減振動，但效果并不明顯。運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)支撐上的螺栓經(jīng)常松動，多個支撐焊口開裂，振動還引起了導(dǎo)流閥填料破損，導(dǎo)致原料油泄漏。

由于污油管線通過管廊到達(dá)D-116入口，反沖洗時也會引起管廊上其他的管線振動，對裝置的安全產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅，因此每次在過濾器反沖洗時，生產(chǎn)人員都需要到SR-101處觀察監(jiān)護(hù)，防止發(fā)生管線焊口及法蘭開裂和泄漏事故而導(dǎo)致的非計(jì)劃停工。

通過觀察過濾器反沖洗時的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)排污切斷閥每次開啟和關(guān)閉的時間為1秒左右，在切斷閥關(guān)閉后，會有多次強(qiáng)烈的振動。針對上述現(xiàn)象組織人員進(jìn)行了分析和探討，此條污油管線全長40m，高度12m，可以容納約1.1噸的污油，污油為80℃混合柴油。當(dāng)排污切斷閥打開時，由于閥門前后背壓較高，污油會以較大的流速進(jìn)入D-116內(nèi)，沖洗完成后，切斷閥瞬間關(guān)閉，管內(nèi)的污油還具有一定動能，一部分污油會繼續(xù)進(jìn)入D-116內(nèi)，由于氣體不會馬上進(jìn)入管線的底部，這時管線底部會形成負(fù)壓，一部分污油會在底部發(fā)生汽化，形成較大的氣泡。當(dāng)管內(nèi)的污油動能為0時，因?yàn)楣芫€較高，此時這部分污油具有較大的位能，由于重力作用，會倒流回來，而油氣此時會向管線頂部流動，管線底部由負(fù)壓短時間迅速變成正壓，油氣一部分液化，另一部分流入管線頂部，這個過程中就會產(chǎn)生嚴(yán)重的液擊。由于管線有多處彎頭，所以液體和氣體的流態(tài)較為復(fù)雜，這時就會產(chǎn)生多次液擊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致產(chǎn)生多次振動現(xiàn)象。

當(dāng)把切斷閥的關(guān)閉時間延長時，管線內(nèi)污油的流速會逐漸變小，直至為0，這時切斷閥全關(guān)，管線內(nèi)的污油全部停留在管線內(nèi)，不會繼續(xù)進(jìn)入D-116內(nèi)，這樣就不會產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。

針對以上分析，我們嘗試延長切斷閥關(guān)閉時間來嘗試消除液擊，在排污切斷閥的電磁閥處加上調(diào)節(jié)消音器，通過減小切斷閥消音器的開度，來對儀表風(fēng)的氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整閥門關(guān)閥的速度，從而使液擊振動減小（關(guān)閥時間從1秒改至4.5秒左右）。處理過后過濾器在反沖洗時，便不會產(chǎn)生液擊，振動明顯減小。

同時更換了過濾器填料，保證現(xiàn)場無漏油現(xiàn)象。

4結(jié)束語：

自動反沖洗過濾器的良好運(yùn)行對柴油加氫裂化裝置的催化劑和設(shè)備起到了較為明顯的保護(hù)作用。通過對現(xiàn)場管線的加固和閥門行程時間的調(diào)整，長期以來困擾大家的液擊問題被徹底解決，避免了因振動造成大量泄漏而非計(jì)劃停工的風(fēng)險，為裝置的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行增加了一份保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧豐.蠟油加氫裂化裝置中反沖洗過濾器的應(yīng)用研究[J].當(dāng)代化工研究，2021（02）：84-85.