自動反沖洗洗過濾器*新研究探討

1 自動反沖洗過濾器
   1．1 自動反沖洗過濾器的結構
    PALL公司自動過濾系統由2個過濾罐組成，并聯使用，當一個過濾罐除去液體進料中的固體懸浮顆粒時，另一個過濾罐可處于反沖洗或備用狀態，準備切換使用。
   自動反沖洗過濾系統每臺過濾罐有247個末端為金屬箍的過濾單元，每個過濾器的過濾面積為26．4 m ，濾芯是由金屬絲燒結的多層濾網。該濾網采用4層結構，第1層為保護層，由較粗金屬絲形成較大網孔，僅起表面保護作用；第2層為起過濾作用的精細燒結網，網孔尺寸穩定，達到攔截一定規格顆粒的目的；第3層稱為排放層，使得較小顆粒能夠迅速通過濾材進入下游；第4層為由很粗金屬絲燒結成的具有很大網孔的支撐層，使濾材達到整體上的機械強度要求。這樣的濾芯機械強度高，容污能力強[1]。
    1．2 自動反沖洗過濾器的工作原理
    自動反沖洗過濾系統是利用固定于其中的圓筒型過濾單元的表面收集固體顆粒的，當液體進料通過過濾器時，過濾單元表面上沉淀和富集的顆粒會形成一個顆粒層，當該顆粒層厚到一定程度時，液體流動阻力即壓差變大，大到預先設定的壓差時，由壓差變換器檢測到信號后，該顆粒層被逆向氣體(反沖洗氣)從過濾單元表面上除去。除下的顆粒懸浮于罐內液體中，通過過濾罐的排放管線排放掉。反沖洗時，關閉過濾罐的進出口閥，引氣體到罐子頂部加壓，迅速打開過濾罐的排放閥，使罐子壓力降到大氣壓力。
    1．3 自動反沖洗過濾器的優點
    當自動反沖洗過濾器進出口壓差超過程序設定值時，反沖洗程序自動啟動。由于反沖洗排放管較粗，與進口原料管一樣都為25．4 cm(10英寸)，每根濾芯的目數從外至里逐漸增大，網孔逐漸變小，反沖洗時利用氣體膨脹和排放閥門瞬時開啟的聯合效果，產生的沖擊能量將濾餅完全卸除并排出濾殼外。反沖洗過程1 min可完成，從而達到較好的反沖洗效果。反沖洗采用氮氣，因催化裂化裝置用的原料油允許含有雜質，故吹出的廢油送至催化裂化裝置加以利用，且由于該系統是密閉排放，使得裝置現場環境大為改善，環保合格率提高到95％以上。與原來手動切換的過濾器相比，過濾精度大大提高，使得精制反應器催化劑床層壓差上升趨勢得以延緩[1]。
    2 存在的主要問題及原因分析
    2．1 存在的主要問題
    a) 隨著芳烴廠加氫裂化裝置運行時間的延長，自動反沖洗過濾系統出現進出口壓差上升較快，運行周期縮短，嚴重時2 min過濾器就要切換1次，并隨著工藝條件的變化而變化，不能滿足裝置的進料負荷。
    b) 自動反沖洗過濾系統切換頻繁，使得過濾器產生大量污油，增加了芳烴廠加氫裂化裝置的加工損失率，影響了裝置的經濟性。另外，產生的污油量超出了污油罐設計的排污能力，導致過濾罐中大量的污油無法帶走，影響了反沖洗效果，造成惡性循環，導致過濾周期越來越短，并對污油系統造成沖擊，現場環境差且環保合格率降低，不能滿足環保達標要求。再者，自動反沖洗過濾系統的頻繁切換，使得濾芯需經常抽出進行煤油清洗，大大增加了保運人員的勞動強度。
    2．2 原因分析
    自動反沖洗過濾系統過濾周期縮短后，在送往PALL公司原料樣品中發現有膠狀物質，由于膠狀物質是由各種不同結構的非烴化合物所構成的多分散復雜混合物體系，流動和擴散性能差。為了確定是否由于膠狀物質包裹原料中的機械雜質形成濾餅，從而堵塞濾芯孔隙結構造成的，技術人員多次使用航空煤油清洗過濾器，但過濾周期并未延長，這說明膠狀物質的存在并不是造成FD一101A／B過濾周期縮短的主要原因。分析自動反沖洗過濾系統濾芯的結構，知道每根濾芯是由金屬絲燒結的4層結構濾網緊密結合在一起而構成的，且每層濾網之間錯開一定的位置，以達到一定的過濾精度。隨著自動反沖洗過濾系統使用周期的延長，濾芯在不斷變化的壓力作用下，各濾網層之間產生細微的變形，部分固體顆粒被嵌在濾網層間，無法隨著反沖洗液排出過濾罐，進而堵塞濾芯孔隙結構，導致單臺過濾器過濾面積減小，從而縮短過濾器運行周期。進一步分析原料品質，發現芳烴廠加氫裂化裝置原設計加工勝利油田的輕質油品，但在實際生產中還使用了大量的來自沙特、伊朗等中東地區進口油，此進口油大都為含硫或高硫原油，且殘炭、重金屬含量等比較高，使芳烴廠加氫裂化裝置加工的油品呈現劣質化趨勢，原料粘度越來越高，*高時是設計值的5．4倍，而過濾周期與原料粘度成反比。
    3 濾芯清洗
    基于以上分析，2004年芳烴聯合裝置停車檢修期間，將FD一101A／B濾芯進行器外清洗及檢測。2004年6月30日，2臺FD一101A／B共494根濾芯拆出、封箱，送往清洗。
    3．1 預處理
    為了防止待處理濾芯含有的垢油在焙燒程序中燃燒，使焙燒爐飛溫，損傷濾芯的力學性能或引起晶間腐蝕，在清洗前先采用熱的輕質油(柴油或煤油)浸泡濾芯，并用蒸汽吹掃，以減少濾芯附著的垢油。
    3．2 清洗程序
    3．2．1 焙燒
    將經過預處理的濾芯放入焙燒爐內，按照圖1曲線升溫。為防止出現飛溫，每15 min記錄1次焙燒爐設定溫度和實際溫度。

    3．2．2 水洗
    待濾芯冷卻到常溫后，用10～15 MPa高壓水槍先從濾芯外表面沖洗，接著從管內反向沖洗。
    3．2．3 堿洗
    在容槽中用去離子水配制15 ～20 的純堿溶液，接著將濾芯放入溶液中加熱到接近沸騰，保持1．0～1．5 h，根據需要補加水。
    3．2．4 水洗
    從容槽中取出濾芯，用10～15 MPa高壓水槍先從濾芯外表面沖洗，接著從管內反向沖洗。
    3．2．5 酸洗
    將濾芯放人15 ～ 20 的硝酸溶液容槽中，加熱至60~70℃ ，保持1．0～1．5 h。
    3．2．6 水洗
    從容槽中取出濾芯，用去離子水清洗濾芯，然后用10～15 MPa的高壓水槍先從濾芯外表面沖洗，接著從管內反向沖洗。然后讓濾芯在空氣中晾干。
    3．2．7 檢測
    按照圖2流程進行濾芯空氣通透性測定。將B閥關閉，由A 閥控制通人一定流量的儀表風，使濾芯的空氣由內向外流動，測定濾芯壓差。先檢測1根新的同標準型號濾芯壓差，記下壓差。然后測定處理后的濾芯壓差，并作記錄。每測1根前都要觀察轉子流量計流量，調節流量并始終維持同一流量大小通過濾芯，使用40倍的放大鏡觀察濾芯樣品外表面的污染物。如果被測的濾芯壓差與標準濾芯的壓差相差過大或沒有洗干凈，可重復清洗步驟。

    4 濾芯清洗前后效果對比
    4．1 延長了過濾周期
    表1顯示了濾芯清洗前后，在流通量基本相同的情況下，FD-101A／B過濾周期大幅提高，平均運行時間是原來的6倍，且壓降升高較慢，保證了連續4 h的過濾周期，達到了清洗目的。

    4．2 恢復了過濾質量
   表2列出了新的Rigimesh型R級濾芯以及清洗后的濾芯出口固體顆粒度分布。從表2可以看出，過濾器出口顆�？倲迪喈�，這說明與新濾芯相比，濾芯清洗后起過濾作用的精細燒結網的網孔尺寸得到了有效的恢復。

   4．3 提高了環保合格率
    清洗后未發生FD一101A／B切換過頻的現象，減少了對污油系統造成的沖擊，重污油管線很少出現正壓的情況，環保合格率由原來的84．6 提高到97．4 。
    4．4 提高了裝置經濟性
    由于清洗前FD一101A／B切換過頻，排放污油多達60 t／d，不僅浪費了大量的氮氣，而且頻頻造成過濾器切換故障，裝置進料中斷，嚴重影響了裝置的加工能力及安全運行，而清洗后排放的污油僅8 t／d，裝置的加工損失率大大下降，提高了裝置的經濟性。同時，由于不再需要經常抽出濾芯進行清洗，減輕了保運人員的勞動強度。
    5 結語
    通過對自動反沖洗系統濾芯清洗前后的對比分析可以看出，清洗后FD一101A／B過濾質量及效率得以恢復，延長了過濾周期，達到了每4 h切換1次的目標；由于濾芯清洗后未發生過濾器切換過頻的現象，減少了對污油系統造成的沖擊，裝置環保合格率大大提高；濾芯清洗投用后，操作人員與檢修人員勞動強度大為減輕，提高了裝置的經濟性，保證了裝置的達標及高負荷運轉。