神華寧煤煤制油蠟過濾裝置工藝及操作優(yōu)化

馬 軍

（國家能源集團寧夏煤業(yè)公司，寧夏 銀川 750409）

神華寧煤煤制油2006 年8 月投產，費托合成技術采用中科合成油技術有限公司的高溫漿態(tài)床F-T 合成工藝，催化劑選用鐵基催化劑，費托反應器主產物為蠟[1]。F-T 反應部分分A 線和B 線，共8 臺費托反應器，每個F-T 反應線對應一個蠟過濾裝置。正常運行中費托反應器內的蠟通過內置過濾管排至汽提塔，經過汽提分離，塔底產物穩(wěn)定蠟（fe+3＜100mg/kg）送入穩(wěn)定蠟原料罐，再進行過濾，穩(wěn)定蠟原料罐內的穩(wěn)定蠟經過預涂循環(huán)過濾后成為合格蠟，合格蠟送至加氫單元進行裂化成為柴油。隨著費托反應時間增長，催化劑活性降低，需定期更換催化劑，每4.5d 從費托反應器卸料口卸出約6t 大量攜帶催化劑的蠟——渣蠟，渣蠟壓到渣蠟減壓罐，渣蠟減壓罐內的渣蠟經過減壓、降溫后再經過預過濾循環(huán)后成為穩(wěn)定蠟。費托出蠟及蠟過濾工藝流程示意見圖1。

圖1 費托出蠟及蠟過濾工藝流程示意圖

1 蠟過濾原理

神華寧煤蠟過濾器采用水平托盤過濾機。水平托盤過濾機由許多濾盤組成，每個濾盤是由不銹鋼沖壓形成，內有空間，外包濾布，將濾盤固定在轉軸上，裝入圓形密閉的機殼內。濾盤由蠟浸沒。過濾機中的蠟液在泵壓作用下穿過濾布進入濾盤內部，成為濾液后從轉軸孔進入空心軸從另外一端流出。由于渣蠟中含有大量鐵基催化劑，穿過濾布時大量鐵離子會被攔截，留在濾布上，使蠟得以過濾。然而穩(wěn)定蠟中鐵離子相對較少，需借助預涂介質[2]（白土和硅藻土）進行過濾，白土和硅藻土經過預涂均勻分布在濾布上，形成濾餅層，濾餅層除了攔截功能外還能吸附鐵離子，從而達到過濾穩(wěn)定蠟的目的。

2 運行中存在的問題

2.1 蠟中帶水

費托反應會產生一定量的副產物水，水隨蠟進入汽提塔進行分離，汽提塔底通入2.3MPa 過熱蒸汽（實際溫度300℃左右）作為加熱源，同時汽提凝液進入塔內，導致塔內水量增多。當塔底溫降至220℃左右時，蠟油中的水無法從塔頂蒸出，就會凝結成水沉入塔底，隨高溫蠟進入穩(wěn)定蠟泵，導致泵發(fā)生汽蝕，攜帶大量水的進入原料罐，發(fā)生突沸，導致蠟冒罐、蠟罐撕裂事故[3]。水對白土吸附鐵離子也有不利影響，因此蠟中不能帶水。表1 為蠟帶水情況。

表1 為蠟攜帶水情況（工作記錄）

2.2 蠟罐設計不合理

原料罐設計為常壓罐，當塔底溫度低于220℃時，攜帶水的蠟進入原料罐發(fā)生突沸，罐內氣體膨脹，蠟罐超壓，造成蠟罐平底翹起，嚴重時造成蠟罐撕裂，攜帶催化劑的蠟從罐頂噴出，進入保溫棉后遇伴熱可能發(fā)生著火事故。

2.3 白土、硅藻土消耗量大，工作強度高

穩(wěn)定蠟過濾前先利用白土和硅藻土進行預涂，目的是形成一層合格的濾餅層，攜帶鐵離子的蠟通過預涂合格的濾餅層時，利用濾餅層的攔截功能攔截掉一些大的雜質，利用白土的吸附能力吸附掉蠟中的鐵離子，從而得到合格的蠟液[4]。白土和硅藻土設計使用量為白土：300kg、硅藻土：37.5kg。初期投用后預涂完畢壓差接近報警值，過濾不久，就需排渣，工作量大、白土消耗高、蠟合格率不高，后期不得不降低白土和硅藻土用量。

2.4 渣蠟處理能力不足

由于渣蠟中鐵離子含量高，加之渣蠟裝置處理能力不足，每天過濾后并入原料罐的渣蠟量需嚴格控制，否則會導致穩(wěn)定蠟原料罐內鐵離子含量上升，從而導致合格蠟中鐵離子含量上升。每天并入穩(wěn)定蠟原料罐的渣蠟量嚴格控制在40m3左右，其余渣蠟外賣。

3 工藝及操作改進

3.1 改變汽提工藝

停止向塔內通入2.3MPa 過熱蒸汽，增加重質油加熱器、輕質油加熱器面積。有效避免了過多水進入蠟中，同時也防止了塔底溫度低于220℃，使塔底穩(wěn)定蠟中水及輕組分含量大幅降低，有效避免了泵氣蝕、蠟突沸等事故發(fā)生。

3.2 更換承壓蠟罐

改變汽提工藝后蠟帶水情況見表2。

表2 改變汽提工藝后蠟帶水情況（工作記錄）

將裝置區(qū)內所有常壓罐更換為承壓罐，新更換承壓原料罐，新原料罐設計壓力0.6MPa。即使蠟中帶水，進入原料罐發(fā)生突沸，也難以發(fā)生罐體撕裂或者冒罐，從而有效避免了一系列事故的發(fā)生。

3.3 優(yōu)化穩(wěn)定蠟過濾操作

開車至今，白土和硅藻土用量進行過多次調整，具體用量如表3 所列。

表3 不同白土和硅藻土用量對過濾的影響

由表3 可知，白土和硅藻土用量逐漸減少，排渣次數減少，工作強度大大降低，合格蠟中鐵離子含量降低。

3.4 新增渣蠟預處理裝置

新增加6 個渣蠟減壓罐，8 個渣蠟預過濾機，增加渣蠟預處理量，將原有的4 個渣蠟預過濾機改為渣蠟預涂過濾。這將大大提高蠟過濾裝置處理能力。

4 結論

1）通過增加換熱器面積代替2.3MPa 過熱蒸汽汽提的方法，大幅降低了蠟中水含量，有效避免了穩(wěn)定蠟原料罐、中間灌區(qū)蠟罐突沸事故的發(fā)生。

2）更換承壓原料罐、灌區(qū)儲罐后再也沒有發(fā)生過蠟突沸、冒罐事故。

3）白土加入量為280kg，硅藻土加入量為65kg 時，白土、硅藻土使用量明顯減少，排渣次數減少，單臺過濾機使用時間增長，且蠟中鐵含量合格，滿足下游生產需要。但是白土及白土硅藻土最佳使用量及配比，有待進一步實驗。

4）新增蠟過濾裝置暫時未投入使用，效果有待進一步評估。