重油催化裂化油漿二級(jí)過濾技術(shù)的應(yīng)用

林春光，歐陽(yáng)云鳳，董 振，周 旭

（1 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)東北煉化工程有限公司錦州設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121001；2 品孚流體工業(yè)公司，北京 100022）

油漿是重油催化裂化工藝過程中所產(chǎn)生的一種性質(zhì)極為特殊的副產(chǎn)品，其相對(duì)密度大、相對(duì)分子質(zhì)量大、黏度高并含有較多的催化劑固體顆粒，油漿的性質(zhì)和組成因催化裂化原料和加工工藝的不同也有很大差別[1-2]。油漿具有重要的開發(fā)實(shí)用價(jià)值，可用來(lái)制造碳黑、石墨電極的針狀焦，也可以作為燃料重油的調(diào)和組分以及芳烴抽提生產(chǎn)橡膠的添加劑[3]。由于油漿中含有較高的固體顆粒含量（0.2%～0.6%），嚴(yán)重地影響了下游產(chǎn)品的質(zhì)量[4-8]。目前，催化裂化油漿的分離方法主要有4 種：過濾法、離心法、靜電法和沉降法[9]。這4 種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，主要的不足往往局限于設(shè)備投資過大、濾芯保護(hù)和再生不易。因此，油漿凈化分離技術(shù)的開發(fā)是迫切需要解決的問題，滿足分離去除固體顆粒，有效降低灰分 含量，達(dá)到不同產(chǎn)品的質(zhì)量需求，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)有近20 套油漿過濾系統(tǒng)，但是由于種種原因，這些系統(tǒng)目前無(wú)法正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，一般在運(yùn)轉(zhuǎn)4 個(gè)月內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生濾芯堵塞的問題。主要原因是因?yàn)閲?guó)內(nèi)的催化裝置都是重油裂化催化裝置，原料殘?jiān)雀?，油漿中含有瀝青質(zhì)成分，瀝青質(zhì)成分是造成濾芯堵塞的罪魁禍?zhǔn)?。針?duì)國(guó)內(nèi)催化油漿的特點(diǎn)，錦州設(shè)計(jì)院采用品孚公司提供的二級(jí)過濾技術(shù)設(shè)計(jì)方案，過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)為連續(xù)分批次操作，兩臺(tái)主過濾器輪流進(jìn)行。該技術(shù)已在錦州石化公司針狀焦裝置中得到了充分的檢驗(yàn)，該裝置從2010年11月開車至今，運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均正常。本次設(shè)計(jì)是在錦州石化的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化的。

1 原料主要工藝參數(shù)

原料來(lái)源于煉油二廠三催化裝置催化分餾塔底的外甩油漿，原料的主要工藝參數(shù)如表1 所示。

2 工藝流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)

該過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)為連續(xù)分批次操作，采用“預(yù)過濾在主過濾器離線時(shí)形成保護(hù)濾餅，兩臺(tái)主過濾器同時(shí)在線過濾，輪流下線反沖洗”的工作方式，油漿過濾操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)易流程如圖1 所示。自分餾塔底來(lái)的催化外甩油漿先進(jìn)入預(yù)過濾器進(jìn)行預(yù)過濾，經(jīng)過一定的時(shí)間后，預(yù)過濾器濾芯表面形成一層濾餅，此時(shí)，預(yù)過濾后的濾液再進(jìn)入主過濾器進(jìn)行過濾。在主過濾器濾芯表面形成一層濾餅后，預(yù)過 濾 器 停 止 工 作 進(jìn) 入 反 沖 洗 階段，催化外甩油漿直接進(jìn)入主過濾器進(jìn)行過濾，濾清液經(jīng)水箱冷卻后輸送出裝置。當(dāng)主過濾器濾芯差壓到達(dá)預(yù)定值或到達(dá)預(yù)定的過濾周期時(shí)，主過濾器進(jìn)入反沖洗階段，兩臺(tái)主過濾器輪流進(jìn)行。反沖洗后的殘?jiān)瓦M(jìn)入殘?jiān)?，?jīng)水箱冷卻后輸送出裝置。原料催化外甩油漿再次進(jìn)入預(yù)過濾器，開始下一輪循環(huán)。濾芯再生采用回?zé)捰徒莺蜌怏w吹掃聯(lián)合的方式，這樣設(shè)計(jì)可以更好地實(shí)現(xiàn)濾芯在線再生的要求。同時(shí)，由于油漿溫度為280～300 ℃，為了減少過濾器受熱不均，保證過濾器長(zhǎng)期使用壽命，采用回?zé)捰皖A(yù)熱和蒸汽伴熱方式，保證過濾器的溫度穩(wěn)定在油漿過濾的操作溫度范圍。

表1 原料的主要工藝參數(shù)

優(yōu)化后的過濾系統(tǒng)，預(yù)過濾器采用楔形金屬絲纏繞濾芯，主過濾器采用帶表面覆膜的金屬粉末燒結(jié)濾芯。在正常生產(chǎn)時(shí)，不僅大大延長(zhǎng)了過濾周期和運(yùn)行時(shí)間，而且濾后油漿中固體顆粒含量大大減少，過濾系統(tǒng)優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對(duì)比如表2 所示。油漿過濾系統(tǒng)的平均過濾效率達(dá)到了97%以上，可達(dá)到下游產(chǎn)品的灰分要求，油漿過濾前后數(shù)據(jù)對(duì)比如表3 所示。

圖1 過濾工藝流程

3 主要設(shè)備的操作要點(diǎn)

3.1 預(yù)過濾器

預(yù)過濾器是在要保護(hù)的過濾器即將離線反沖洗時(shí)開始工作的。油漿從過濾器的底部進(jìn)入預(yù)過濾器，油漿在壓力的作用下由濾芯的外部穿過濾芯從過濾器出口流出。大部分的固體催化劑顆粒會(huì)在濾芯外表面形成濾餅，過濾在線循環(huán)時(shí)間可以設(shè)定。當(dāng)形成預(yù)定的濾餅后，預(yù)過濾器就停止工作，用中段油進(jìn)行濾餅清洗。當(dāng)主過濾器完成反沖洗后，重新上線工作時(shí)，油漿首先會(huì)通過預(yù)過濾器，將不能穿透預(yù)過濾器上濾餅的瀝青質(zhì)和顆粒攔截下來(lái)，部分小顆粒的催化劑會(huì)進(jìn)入下游主過濾器形成濾餅層。主過濾器的濾餅形成后，預(yù)過濾器下線進(jìn)入反沖洗再生，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)過濾循環(huán)。

3.2 主過濾器

經(jīng)過預(yù)過濾器過濾后的濾液進(jìn)入主過濾器，預(yù)過濾器濾芯不能截留的小顆粒催化劑在主過濾器濾芯內(nèi)表面形成濾餅。在過濾過程中，濾餅會(huì)逐漸加厚并且流通阻力逐漸增加，通過增加濾芯的內(nèi)外壁的壓差保持設(shè)定的流量。在這種方式下，過濾不斷進(jìn)行，直到最后的濾芯壓差到了設(shè)定值或者到達(dá)設(shè)定的過濾最長(zhǎng)時(shí)間，這時(shí)就必須進(jìn)行過濾器反沖洗來(lái)沖掉濾餅。

過濾器反沖洗首先要切斷流入的液體并且隔離過濾器。在過濾器殼程中的濾清油將會(huì)被反沖洗液置換出去，反沖洗液一是用來(lái)溶解部分瀝青質(zhì)，二是用來(lái)反沖洗。之后，氣相緩沖罐中的干氣輸入過濾器，對(duì)過濾器增壓，直到設(shè)定的反沖洗壓強(qiáng)打開底部排渣閥，快速泄放的壓力和反向液流使濾芯內(nèi)壁的濾餅與濾芯剝離，從底部的排渣閥流入殘?jiān)?。反沖洗完成后，再采用特定的方式緩慢地向過濾器內(nèi)充入油漿，在形成一定厚度的薄濾餅之后，過濾器又重新進(jìn)入過濾狀態(tài)。為了保證新上線的過濾器在上線后能有一段時(shí)間內(nèi)工作在半負(fù)荷的狀態(tài)下（有利于防止濾芯堵塞），應(yīng)合理地安排兩臺(tái)過濾器輪流下線反沖洗的時(shí)間，最好把一臺(tái)過濾器的反沖洗時(shí)間安排在另一臺(tái)過濾器過濾周期的中部。

表2 過濾系統(tǒng)優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對(duì)比

表3 油漿過濾前后固體含量數(shù)據(jù)對(duì)比

3.3 殘?jiān)?/h3>

過濾器反沖洗后，殘?jiān)蘅梢蚤_始排渣。殘?jiān)薜撞颗旁芫€上通入一股反沖洗液，打開罐底出口閥片刻，利用反沖洗液的壓力反向推動(dòng)出口管線中的沉積物，防止由于固體顆粒長(zhǎng)時(shí)間的沉積造成管線堵塞。然后關(guān)閉殘?jiān)薹趴臻y，用干氣增壓，同時(shí)將反沖洗液打入殘?jiān)?，稀釋罐?nèi)的渣油，打開出口閥排放渣油。渣油排放完后，沖洗管線的反沖洗液保持繼續(xù)流動(dòng)。殘?jiān)迲?yīng)該盡快排空，以防止底部產(chǎn)生固體沉積。

4 結(jié) 論

二級(jí)油漿過濾技術(shù)具有濾芯反沖洗連續(xù)在線運(yùn)行、自動(dòng)化操作、反沖洗液及催化劑平穩(wěn)回收等特點(diǎn)，改善了操作彈性，延長(zhǎng)了工作周期，提高了固體顆粒的脫除率，濾后油漿的固體顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.01%以下，提高了油漿的利用價(jià)值，滿足下游產(chǎn)品的灰分要求，在生產(chǎn)清潔油漿領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

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