王志磊，余志強(qiáng)

（兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)寧273512）

高精度自動(dòng)反沖洗過濾器在可紡瀝青生產(chǎn)中的應(yīng)用

王志磊，余志強(qiáng)

（兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)寧273512）

兗礦1000t可紡煤瀝青生產(chǎn)裝置是國內(nèi)第一套以煤為原料生產(chǎn)可紡煤瀝青的裝置。過濾器為其關(guān)鍵設(shè)備，采用三級(jí)過濾設(shè)計(jì)，過濾精度達(dá)到0．1μm，經(jīng)試驗(yàn)固體顆粒直徑大于0．1μm的固體量的脫除率大于98%，完全滿足了生產(chǎn)要求。由于其有多重優(yōu)勢(shì)，值得在煉油、冶金多行業(yè)推廣使用。

可紡瀝青；過濾器；自動(dòng)反沖洗；高精度

兗礦1000t可紡煤瀝青生產(chǎn)裝置是國內(nèi)第一套以煤為原料生產(chǎn)可紡煤瀝青的裝置。以顆粒煤為原料，經(jīng)過溶劑萃取后，含有毛瀝青的混合液經(jīng)過過濾器以除去形狀較大的煤粉顆粒、機(jī)械雜質(zhì)，然后進(jìn)入加氫精制裝置，最后得到可紡瀝青。過濾器是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備，如果過濾器對(duì)原料處理不干凈，造成固體雜質(zhì)尤其是一些大顆料雜質(zhì)進(jìn)入加氫反應(yīng)器，會(huì)造成精制反應(yīng)器壓差上升和堵塞催化劑的活性空間，從而影響加氫反應(yīng)的效果和催化劑的作用壽命，另外會(huì)引起其它副反應(yīng)，影響最后的產(chǎn)品質(zhì)量。在項(xiàng)目建設(shè)初期，經(jīng)過國內(nèi)外多家煉油廠的實(shí)地考察，結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際需要，最后安裝了這套帶自動(dòng)反沖洗的高精度過濾裝置。

1 自動(dòng)反沖洗過濾器的工作原理

自動(dòng)反沖洗過濾器是利用固定于其中的圓筒形過濾單元的表面收集固體顆粒的，當(dāng)液體進(jìn)料通過過濾器時(shí)，單元表面上沉淀和富集的顆粒會(huì)形成一個(gè)顆粒層，層厚到一定程度時(shí)，液體流動(dòng)阻力即壓差變大，大到預(yù)先設(shè)定的壓差時(shí)，由壓差變換器檢測(cè)到信號(hào)后，該顆粒層被逆向液體（反洗）從過濾單元表面上除去。除下的顆粒懸浮于罐內(nèi)液體中，通過罐的排放口排放掉。反洗時(shí)，關(guān)閉罐的進(jìn)出口閥，引壓縮氣體到罐頂部，迅速打開罐的排放閥，使罐壓力降到大氣壓力［1］。

2 過濾器的結(jié)構(gòu)組成

此溶劑自動(dòng)反沖洗過濾系統(tǒng)由三級(jí)過濾器組成，一級(jí)3臺(tái)過濾器，每臺(tái)過濾器選用過濾精度3 μm的金屬燒結(jié)絲網(wǎng)濾芯220根，過濾器的工作濾芯數(shù)為440根。

二級(jí)2臺(tái)過濾器，每臺(tái)過濾器選用φ50×1000、過濾精度0．5 μm的濾芯60根，單臺(tái)（工作）過濾面積9．42 m2。三級(jí)2臺(tái)過濾器。每臺(tái)過濾器選用 φ50×1000、 過濾精度0．1 μm的濾芯75根，單臺(tái)（工作）過濾面積11．78 m2。此外還包括管道、閥門、控制系統(tǒng)等，在PLC控制下進(jìn)行過濾、反沖洗、排渣（濾餅）等作業(yè)。

3 工作過程

3．1 第一級(jí)過濾

第一級(jí)過濾器系統(tǒng)包含有3臺(tái)過濾器S401A、S401B、S401C，采用二開一備的操作方式，采用差壓和時(shí)間兩種控制方案，以先到者優(yōu)先。

S401A、S401B、S401C的單臺(tái)容積約1．6 m3。過濾器進(jìn)料壓力2．0 MPa，出口壓力1．85～2．0 MPa，過濾器壓差0～0．15 MPa。第一級(jí)過濾配置一套差壓變送器。當(dāng)壓差或設(shè)定時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，過濾器進(jìn)入反清洗過程，見圖1。

開始時(shí)S401A、S401B同時(shí)運(yùn)行，S401C處于備用狀態(tài)。

當(dāng)過濾器S401A、S401B運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，備用過濾器S401C投入運(yùn)行。同時(shí)用純凈溶劑（純凈溶劑流程在流程簡(jiǎn)圖中未表示）置換過濾器S401A的過濾介質(zhì)，再用氣體反吹再生后即投入使用。S401B經(jīng)置換、反吹再生后備用。這時(shí)S401A、S401C一起運(yùn)行。

當(dāng)過濾器S401A、S401C運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，備用過濾器S401B投入運(yùn)行。同時(shí)用純凈溶劑置換過濾器S401C的過濾介質(zhì)，再用氣體反吹再生后即投入使用。S401A經(jīng)置換、反吹再生后備用。這時(shí)S401B、S401C一起運(yùn)行。

圖1 一級(jí)過濾器工作流程

當(dāng)過濾器S401B、S401C運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，備用過濾器S401A投入運(yùn)行。同時(shí)用純凈溶劑置換過濾器S401B的過濾介質(zhì)，再用氣體反吹再生后即投入使用。S401C經(jīng)置換、反吹再生后備用。這時(shí)S401A、S401B一起運(yùn)行。

第一級(jí)過濾就這樣周而復(fù)始地運(yùn)行。

3．2 第二級(jí)過濾

第二級(jí)過濾系統(tǒng)包含有2臺(tái)過濾器S402A、S402B，采用一開一備的操作方式。采用差壓和時(shí)間兩種控制方案，以先到者優(yōu)先。

S402A、S402B的單臺(tái)容積約1．1 m3。 過濾器進(jìn)料壓力2．15～2．4MPa，出口壓力1．9～2．4 MPa，過濾器壓差0～0．25 MPa。第二級(jí)過濾配置一套差壓變送器。當(dāng)壓差或設(shè)定時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，過濾器進(jìn)入反清洗過程，見圖2。

開始時(shí)S402A運(yùn)行，S402B處于備用狀態(tài)。

當(dāng)過濾器S402A運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，備用過濾器S402B投入運(yùn)行，過濾器S402A經(jīng)置換、反吹再生后備用。當(dāng)過濾器S402B運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，備用過濾器S402A投入運(yùn)行，過濾器S402B經(jīng)置換、反吹再生后備用。第二級(jí)過濾就這樣周而復(fù)始地運(yùn)行。

圖2 二級(jí)過濾器工作流程

3．3 第三級(jí)過濾

第三級(jí)過濾系統(tǒng)包含有2臺(tái)過濾器S403A、S403B，采用一開一備的操作方式。采用差壓和時(shí)間兩種控制方案，以先到者優(yōu)先。

S403A、S403B的單臺(tái)容積約1．4 m3。過濾器進(jìn)料壓力1．9～2．4 MPa，出口壓力1．65～2．4 MPa，過濾器壓差0～0．25 MPa。第三級(jí)過濾配置一套差壓變送器。當(dāng)壓差或設(shè)定時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，過濾器進(jìn)入反清洗過程見圖3。

開始時(shí)S403A運(yùn)行，S403B處于備用狀態(tài)。

當(dāng)過濾器S403A運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，備用過濾器S403B投入運(yùn)行，過濾器S403A經(jīng)置換、反吹再生后備用。當(dāng)過濾器S403B運(yùn)行到差壓或過濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，備用過濾器S403A投入運(yùn)行，過濾器S403B經(jīng)置換、反吹再生后備用。第三級(jí)過濾就這樣周而復(fù)始地運(yùn)行。

圖三 三級(jí)過濾器工作流程

4 過濾器的使用效果

反沖洗過濾器于2009年8月投用，獲得一次成功，取得了很好的效果。固體顆粒直徑大于0．1 μm的固體量的脫除率大于98%，滿足了生產(chǎn)要求。

5 過濾器的優(yōu)勢(shì)

該過濾系統(tǒng)與使用的傳統(tǒng)過濾器相比，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）過濾效果好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。該過濾器能有效去除原料中大于0．1 μm的雜質(zhì)顆粒，避免了雜質(zhì)在催化劑床層的聚集，降低了反應(yīng)器壓降的增加速度。使用該過濾器的一年中，反應(yīng)器床層的壓降由最初的0．20 MPa升到0．35 MPa，壓降上升緩慢，延長了加氫裝置的運(yùn)行時(shí)問，避免了由于壓降增大而使裝置停工所造成的損失，減少了裝置催化劑用量，降低了生產(chǎn)成本。

（2）過濾精度高。該過濾裝置采用三級(jí)過濾，一級(jí)過濾精度為3 μm、二級(jí)過濾精度為0．5 μm、三級(jí)過濾精度更是達(dá)到了0．1 μm，精度相當(dāng)高。而且濾芯采用德國GKN公司粉末金屬燒結(jié)濾芯，高品質(zhì)的濾芯也確保了過濾的效果。

（3）高效的反沖洗過程。反沖洗過程采用氮?dú)獬鋲汉?，過濾器底部閥門迅速打開，瞬間爆破力作用可把過濾器元件表面的固體顆粒及膠質(zhì)反吹干凈。

（4）環(huán)保效果好。由于過濾和反吹都是密閉進(jìn)行的，過濾后的濾餅及溶劑在反吹過程中流到接受罐內(nèi)，可以通過閃蒸進(jìn)而對(duì)溶劑回收利用，過濾后的含有毛瀝青的濾液進(jìn)入到加氫裝置，含有溶劑的氣體經(jīng)氣相管線進(jìn)入到冷凝器回收利用，期間沒有溶劑外泄，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境空氣所帶來的污染。

（5）自動(dòng)化程度高。原來傳統(tǒng)的過濾器其切換、投用、反吹過程全部是人工操作，完成一個(gè)切換—反吹過程至少要30 min；而且由于切換過程中經(jīng)常會(huì)有少量溶劑泄漏，對(duì)操作員的健康也存在不利影響；同時(shí)手工的操作也影響裝置進(jìn)料的穩(wěn)定。自動(dòng)反沖洗過濾器在自動(dòng)模式下，其所有閥組的動(dòng)作都是由PLC程序控制設(shè)備所控制，無需人工操作，減輕了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度；而且其過濾—反沖洗銜接過程波動(dòng)小，保證了工藝介質(zhì)的連續(xù)、穩(wěn)定。

（6）可以提供多種操作模式。該自動(dòng)反沖洗過濾器能提供自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作模式，以滿足不同工作狀況下的要求，且操作簡(jiǎn)單，容易控制。

（7）使用周期長，節(jié)約生產(chǎn)成本。過濾器的主要部件濾芯采用德國GKN公司進(jìn)口粉末金屬燒結(jié)濾芯，確保了使用壽命，可以使用10年。如果反沖洗時(shí)間間隔低于30 min，說明濾芯堵塞嚴(yán)重，再進(jìn)行在線反沖洗效果不明顯，無法滿足生產(chǎn)條件，即可以進(jìn)行離線再生，再生率可達(dá)95%。

6 結(jié)論

綜合該過濾器使用一年多時(shí)間的使用情況可以看出，該過濾系統(tǒng)過濾質(zhì)量較高，效果很好，延緩了加氫反應(yīng)器壓差上升趨勢(shì)，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大為減輕，同時(shí)也為系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)進(jìn)料，從而保證了裝置的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，值得在煉油、冶金等行業(yè)進(jìn)行推廣。

［1］ 蔣曉峰、毛亞光、鄒慶浩、郭仕清．加氫裂化裝置原料過濾器的改造 ［J］．石油化工安全枝術(shù)，2002，18（2）：44-46．

Application of High Precision Automatic Backwash Filters in Spinning Pitch Production

WANG Zhi-lei
（Guohong Chemical Co．，Ltd．，Yankuang Group，Jining 273512，China）

TE 626.8+6

B

1671-9905（2011）05-0057-03

王志磊（1981-），男，山東濟(jì)寧人，助理工程師，2005年畢業(yè)于煙臺(tái)大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)，目前從事可紡煤瀝青方面的研究，Tel：13963792689，E-mail：alai1999＠163．com

2011-02-18