進(jìn)口油漿過濾系統(tǒng)故障原因分析及快速修復(fù)工藝

毛慶興

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島 266061

1 工程概況

哈薩克斯坦某煉油廠新建200 萬t/a 重油催化裂化裝置（RFCC） 的油漿過濾系統(tǒng)采用由意大利FILTREX S.r.l 公司生產(chǎn)并整體供貨的連續(xù)過濾系統(tǒng)（以下簡稱ACR 油漿過濾系統(tǒng)），型號Automatic Counter-wash Refining，由6 臺油漿過濾器并聯(lián)組成。ACR 油漿過濾系統(tǒng)采用燒結(jié)金屬絲網(wǎng)過濾，將油漿中的雜質(zhì)進(jìn)行分離，這是哈薩克斯坦首次使用這種油漿過濾系統(tǒng)，我國煉油廠也未曾有使用過，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中哈兩國煉油廠均無清理的經(jīng)驗可供借鑒。過濾系統(tǒng)投用3 個月后，發(fā)現(xiàn)油漿過濾器頂部電機下方旋轉(zhuǎn)軸滲油，過濾器進(jìn)出口壓差較大。廠家建議將6 臺過濾器返廠進(jìn)行處理，但是設(shè)備返廠運輸周期長，修復(fù)成本高，同時嚴(yán)重影響裝置油漿產(chǎn)品的質(zhì)量。在保證裝置不停工的前提下，急需快速對過濾系統(tǒng)的故障進(jìn)行排查并進(jìn)行修復(fù)。

2 ACR油漿過濾系統(tǒng)連續(xù)過濾原理[1-2]

目前催化裝置中油漿的催化劑細(xì)粉脫除技術(shù)主要有沉降法、靜電分離法、過濾法。ACR 油漿過濾系統(tǒng)是工業(yè)化應(yīng)用比較成熟的過濾技術(shù)，濾芯采用的是燒結(jié)金屬絲網(wǎng)作為過濾絲網(wǎng)，金屬絲網(wǎng)布置呈星型，有過濾面積大、效率高的優(yōu)點，而且沖洗液的用量很少。

過濾時，過濾器中間的旋轉(zhuǎn)軸是不動的，油漿進(jìn)入過濾器是由內(nèi)向外的錯流過濾，通過星型的濾網(wǎng)，將大顆粒的雜質(zhì)過濾掉，過濾示意見圖1（a）。沖洗時（幾十秒），油漿出、入口閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，過濾器中間有旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，帶動“反沖洗嘴”一同沿濾網(wǎng)壁旋轉(zhuǎn)，在反沖洗嘴處形成壓差，反沖洗嘴向內(nèi)吸濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)濾餅，在吸濾餅的同時沖洗油從油漿出口進(jìn)入對濾芯進(jìn)行沖洗，清洗未吸凈的濾餅。反沖洗示意見圖1（b）。

圖1 油漿過濾及反沖洗示意

3 油漿過濾系統(tǒng)故障位置確定

3.1 初步分析發(fā)生故障的部位

ACR 油漿過濾系統(tǒng)投用3 個月，發(fā)現(xiàn)過濾器頂部的電機與法蘭蓋連接的旋轉(zhuǎn)軸處一直向外滲油，緊固連接螺栓后只能維持2 d 時間，2 d 后又開始滲油，差壓變送器顯示過濾器進(jìn)出口壓差較大，說明過濾系統(tǒng)的局部出現(xiàn)故障。

產(chǎn)品油漿取樣檢驗顯示固含量嚴(yán)重超標(biāo)，且進(jìn)、出口的壓差較大。分析認(rèn)為可能是過濾器濾網(wǎng)上濾餅面積較大，導(dǎo)致過濾系統(tǒng)的設(shè)備或管道出現(xiàn)堵塞。過濾系統(tǒng)產(chǎn)生故障的位置可能在如下兩處：

（1） 與油漿過濾器反沖洗嘴相連的管道發(fā)生堵塞，沖洗時無法將過濾網(wǎng)表面的濾餅清理掉。

（2） 過濾器殼體內(nèi)的渣漿沉淀并積累大量的污泥（主要為催化劑細(xì)粉），堵塞殼體底部的排污管，造成渣漿不能排出設(shè)備。

3.2 測溫法分析故障發(fā)生準(zhǔn)確位置

過濾器在過濾和沖洗兩種操作工況下，分別測量與中心軸底部相連的電動排污閥（A 點） 和與過濾器殼體底部相連的手動排污閥（B 點） 的閥體表面溫度，通過油漿溫度測量（見圖2） 來分析故障發(fā)生的準(zhǔn)確位置。

（1） 過濾過程中：測量A、B 兩點的溫度，結(jié)果顯示A、B 點溫度接近環(huán)境溫度。由于過濾過程中，這兩個閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門與過濾器相連的管段屬于盲端，暫無法判斷A、B 兩點出現(xiàn)故障的準(zhǔn)確位置。

圖2 油漿溫度測量示意

（2） 沖洗過程中：測量A、B 兩點的溫度，A點溫度升高明顯，但是B 點溫度無變化，可進(jìn)一步說明電動排污閥相連的管道及閥門未堵塞。

（3） 延長沖洗時間繼續(xù)沖洗的過程中：逐漸打開手動排污閥直至全開，測量B 點的溫度，結(jié)果顯示溫度無變化，可確定底部手動排污閥門相連管道已堵塞。

要準(zhǔn)確判斷過濾系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因，只有隔離該油漿過濾器，拆開過濾器進(jìn)行檢查、清理，才能分析準(zhǔn)確原因。

4 過濾器的清理

4.1 準(zhǔn)備工作

（1） 對照設(shè)備廠家的到貨清單提前核查過濾器的備品、備件，并詳細(xì)記錄清點的數(shù)量、規(guī)格型號，以防拆卸過程中出現(xiàn)螺栓擰斷、墊片損壞等的現(xiàn)象，而無法找到匹配的材料。

（2） 過濾器頂部旋轉(zhuǎn)電機相連接的電源斷開，保證施工安全。

（3） 過濾器進(jìn)、出口油漿切斷閥關(guān)閉，同時過濾器頂部的放空閥門打開，從放空閥向過濾器內(nèi)充蒸汽，打開底部法蘭盡可能地排凈殼體內(nèi)的油漿。

（4） 在油漿的進(jìn)、出口，底部2 個排污口，側(cè)壁的安全閥放空口共5 處安裝上盲板，將過濾器完全隔離開。

（5） 過濾器清理的場地用防水帆布鋪好，防止清理的油漿污染地面。

4.2 過濾器頂部法蘭的拆卸及濾芯吊裝

4.2.1 螺栓拆除

（1） 根據(jù)螺栓的材質(zhì)查詢其抗拉強度，計算拆除過濾器頂部大法蘭連接螺栓所需的力矩值。

（2） 螺栓拆除前半天，將過濾器大法蘭連接螺栓涂上螺栓松動劑，降低螺栓拆卸時咬絲的風(fēng)險。

（3） 拆卸時兩臺液壓扳手同時對稱進(jìn)行拆卸，提高螺栓拆卸的效率。

4.2.2 濾芯吊裝

用液壓扳手按照計算出的力矩將過濾器頂部的法蘭蓋螺栓全部拆除，并且在過濾器上下法蘭連接處的0°、90°、180°、270°處分別做上標(biāo)記。由于廠家提供的設(shè)備資料對過濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹不詳，第一次拆除濾芯時，先進(jìn)行試吊，發(fā)現(xiàn)被試吊的質(zhì)量比廠家給定的單臺設(shè)備總質(zhì)量（3.7 t） 還要大，停止吊裝，讓吊車起重質(zhì)量保持在4 t，然后用大錘對稱敲擊頂部法蘭蓋邊緣。使濾芯松動后，緩慢增加起重質(zhì)量，再緩慢將濾芯吊出。

4.3 殼體清理

4.3.1 殼體內(nèi)液體油漿的清理

過濾器周圍五個接口盲板隔離后，過濾器筒體內(nèi)還有一部分油漿，用小桶慢慢舀出來，將液體渣漿逐步清理出設(shè)備外。清理過程中，過濾系統(tǒng)伴熱的蒸汽介質(zhì)不能停供，以防止其他油漿管道因伴熱驟停造成油漿凝固，處理比較困難。清理出的渣漿送到業(yè)主指定位置存放，不能就地排放。

4.3.2 殼體及管道內(nèi)污泥清理

（1） 殼體內(nèi)污泥清理。液體油漿清理后，底層大約有30 cm 厚的固體污泥，用鏟子一點點將含固態(tài)的雜質(zhì)的污泥鏟除，每次鏟去的厚度不要太厚，分層逐步清理。過濾器內(nèi)部有中心旋轉(zhuǎn)軸接觸密封面、濾芯骨架支撐密封面等兩大重要密封面，這些密封面的墊片比較特殊，廠家未配相應(yīng)備件。密封面的清理選用柔軟材料清理，不得劃傷密封面，確?；匮b時的安裝精度。污泥清除后，再用濕抹布將整個殼體內(nèi)部清理干凈。過濾器殼體清理后的照片如圖3 所示。

圖3 過濾器殼體清理后的照片

（2） 管道內(nèi)污泥清理。從過濾器底部拆除的管道堵塞情況來看分為兩種類型：第一類是固態(tài)雜質(zhì)堵塞，管道內(nèi)雜質(zhì)主要是干燥的催化劑細(xì)粉及油污，此雜質(zhì)結(jié)構(gòu)致密、硬度較大，管道全部被堵塞。用磨光機將管道鋸成兩段，然后用電動鉆頭對兩段管道的內(nèi)部分別進(jìn)行清理，管壁上難以清理的雜質(zhì)采用拋丸法處理，內(nèi)部處理干凈后再將兩段管道進(jìn)行組對、焊接。第二類是膠體狀雜質(zhì)堵塞，這類堵塞是油漿和催化劑細(xì)粉的膠狀混合物，管道內(nèi)大部分已經(jīng)被堵塞。這類堵塞處理相對簡單，用鋼棒手動將內(nèi)部的膠體雜質(zhì)清理下來，然后向這段管道內(nèi)部通1.0 MPa蒸汽進(jìn)行吹掃，將管道內(nèi)部清理干凈即可。

4.4 濾芯的清理及回裝

濾芯吊至地面如圖4（a）所示的清理位置后濾芯側(cè)放地面，濾芯小端用方木墊起，并且用木制三角楔將濾芯固定好，不能讓其能隨意滾動。利用竹質(zhì)刮刀對濾芯的底部骨架、外部骨架、內(nèi)部骨架分別進(jìn)行刮污處理，過程中不得傷及濾網(wǎng)。清理完后用抹布將各骨架的表面逐一擦拭干凈。然后，用1.0 MPa 蒸汽從濾芯外表面向內(nèi)進(jìn)行吹掃，保證骨架上的渣漿能被吹掉，同時濾網(wǎng)上的部分濾餅也會被吹掉。最后，用抹布將內(nèi)、外部骨架的表面清理干凈，如圖4（b） 所示。經(jīng)業(yè)主及開工公司共同確認(rèn)清理合格后，再用吊車進(jìn)行濾芯的回裝，要按照拆除時標(biāo)記的方位進(jìn)行回裝，保證殼體內(nèi)密封面的密封質(zhì)量。

圖4 油漿過濾器清理前后狀況

回裝以后，用221℃的輕柴油浸泡過濾器濾芯1 d，然后用輕柴油沖洗0.5 h，保證吸附在濾網(wǎng)表面的剩余濾餅中的催化劑細(xì)粉較快分離[3-5]。浸泡后，將底部排污閥打開，排出浸泡液的混合物，然后再引入介質(zhì)油漿。

5 過濾系統(tǒng)發(fā)生故障的準(zhǔn)確原因

ACR 油漿過濾系統(tǒng)正常運行時，過濾器底部管道的連接閥門處于常關(guān)狀態(tài)。由于試運行階段裝置不太穩(wěn)定，油漿中固含量較高（主要是催化劑細(xì)粉），造成短時間內(nèi)過濾器內(nèi)及底部管道沉淀了大量含催化劑細(xì)粉的雜質(zhì)。底部手動排污閥門一周僅開一次，造成渣漿較長時間存留在管道及過濾器內(nèi)，而過濾系統(tǒng)的蒸汽伴熱系統(tǒng)一直運行，這些油漿及催化劑細(xì)粉在高溫下會變干，沿著管道內(nèi)壁結(jié)垢，長時間運行時會逐漸堵塞排污管道和過濾器。

6 油漿過濾系統(tǒng)操作工藝優(yōu)化

6.1 建立巡檢測溫控制點

將過濾器底部的排污閥門溫度測量作為一個巡查必檢點，每天的巡檢人員必須對油漿過濾器底部兩閥門閥體溫度進(jìn)行測量，并且每次巡檢人員做好詳細(xì)記錄。通過底部排污管道上閥門的溫度值來判斷閥門及管道內(nèi)部運行情況。

6.2 優(yōu)化油漿過濾系統(tǒng)的沖洗頻率

過濾器殼體底部手動排污閥門原每周打開一次，現(xiàn)優(yōu)化為底部排污閥門每天打開一次，保證過濾器殼體底部沉淀的催化劑細(xì)粉能夠及時排出。沖洗的頻率由原來每運行30 min 反沖洗15 s，優(yōu)化為每運行30 min 反沖洗40 s，通過延長沖洗時間保證濾芯沖洗徹底。具體過濾及沖洗流程見圖5。

圖5 油漿過濾系統(tǒng)的過濾及沖洗流程

7 實施效果

6 臺過濾器清理后已經(jīng)運行半年，按照優(yōu)化后的工藝進(jìn)行操作油漿過濾系統(tǒng)未出現(xiàn)故障。測溫分析故障法為ACR 型油漿連續(xù)過濾系統(tǒng)故障原因分析提供參考，同時快速修復(fù)的工藝也為以后撬裝進(jìn)口油漿過濾設(shè)備的檢、維修提供借鑒，優(yōu)化的操作工藝可為催化裂化裝置油漿產(chǎn)品的質(zhì)量控制與調(diào)試提供極大幫助。每臺過濾器清理的工期僅為3.5 d，人工4 人，清理時間比返廠維修所需運輸時間還短，大幅度節(jié)省了修復(fù)成本。

8 結(jié)束語

通過對過濾器底部排污閥溫度的測量判斷出過濾系統(tǒng)發(fā)送故障的部位，并且通過快速的清理工藝對過濾系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，優(yōu)化操作工藝使現(xiàn)場操作人員能很好掌握過濾系統(tǒng)的運行狀況，達(dá)到過濾系統(tǒng)正常運行。但是采用此工藝需要注意以下方面：

（1） 此類過濾系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格昂貴，清理的過程中保護好濾網(wǎng)不受損壞，內(nèi)、外骨架間的濾網(wǎng)只能用蒸汽吹掃的方法清理。

（2） 過濾器內(nèi)部密封面要求較高，清理過程中需保護密封面，回裝時密封面安裝要求高。