王志磊，余志強(qiáng)

（兗礦國(guó)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(guò)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(guó)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(guó)內(nèi)第一套以煤為原料生產(chǎn)可紡煤瀝青的裝置。過(guò)濾器為其關(guān)鍵設(shè)備，采用三級(jí)過(guò)濾設(shè)計(jì)，過(guò)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(mǎn)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(guò)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(guó)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(guò)溶劑萃取后，含有毛瀝青的混合液經(jīng)過(guò)過(guò)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(guò)濾器是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備，如果過(guò)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(guò)國(guó)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(guò)濾裝置。

1 自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器的工作原理

自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器是利用固定于其中的圓筒形過(guò)濾單元的表面收集固體顆粒的，當(dāng)液體進(jìn)料通過(guò)過(guò)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(guò)濾單元表面上除去。除下的顆粒懸浮于罐內(nèi)液體中，通過(guò)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(kāi)罐的排放閥，使罐壓力降到大氣壓力［1］。

2 過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)組成

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

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

3 工作過(guò)程

3．1 第一級(jí)過(guò)濾

第一級(jí)過(guò)濾器系統(tǒng)包含有3臺(tái)過(guò)濾器S401A、S401B、S401C，采用二開(kāi)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(guò)濾器進(jìn)料壓力2．0 MPa，出口壓力1．85～2．0 MPa，過(guò)濾器壓差0～0．15 MPa。第一級(jí)過(guò)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(guò)濾器進(jìn)入反清洗過(guò)程，見(jiàn)圖1。

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

當(dāng)過(guò)濾器S401A、S401B運(yùn)行到差壓或過(guò)濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，備用過(guò)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(guò)濾器S401A的過(guò)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(guò)濾器S401A、S401C運(yùn)行到差壓或過(guò)濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，備用過(guò)濾器S401B投入運(yùn)行。同時(shí)用純凈溶劑置換過(guò)濾器S401C的過(guò)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(guò)濾器工作流程

當(dāng)過(guò)濾器S401B、S401C運(yùn)行到差壓或過(guò)濾時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，備用過(guò)濾器S401A投入運(yùn)行。同時(shí)用純凈溶劑置換過(guò)濾器S401B的過(guò)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(guò)濾就這樣周而復(fù)始地運(yùn)行。

3．2 第二級(jí)過(guò)濾

第二級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)包含有2臺(tái)過(guò)濾器S402A、S402B，采用一開(kāi)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(guò)濾器進(jìn)料壓力2．15～2．4MPa，出口壓力1．9～2．4 MPa，過(guò)濾器壓差0～0．25 MPa。第二級(jí)過(guò)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(guò)濾器進(jìn)入反清洗過(guò)程，見(jiàn)圖2。

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

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

圖2 二級(jí)過(guò)濾器工作流程

3．3 第三級(jí)過(guò)濾

第三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)包含有2臺(tái)過(guò)濾器S403A、S403B，采用一開(kāi)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(guò)濾器進(jìn)料壓力1．9～2．4 MPa，出口壓力1．65～2．4 MPa，過(guò)濾器壓差0～0．25 MPa。第三級(jí)過(guò)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(guò)濾器進(jìn)入反清洗過(guò)程見(jiàn)圖3。

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

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

圖三 三級(jí)過(guò)濾器工作流程

4 過(guò)濾器的使用效果

反沖洗過(guò)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(mǎn)足了生產(chǎn)要求。

5 過(guò)濾器的優(yōu)勢(shì)

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

（1）過(guò)濾效果好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。該過(guò)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(guò)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(zhǎng)了加氫裝置的運(yùn)行時(shí)問(wèn)，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(guò)濾精度高。該過(guò)濾裝置采用三級(jí)過(guò)濾，一級(jí)過(guò)濾精度為3 μm、二級(jí)過(guò)濾精度為0．5 μm、三級(jí)過(guò)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(guó)GKN公司粉末金屬燒結(jié)濾芯，高品質(zhì)的濾芯也確保了過(guò)濾的效果。

（3）高效的反沖洗過(guò)程。反沖洗過(guò)程采用氮?dú)獬鋲汉螅^(guò)濾器底部閥門(mén)迅速打開(kāi)，瞬間爆破力作用可把過(guò)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(guò)濾和反吹都是密閉進(jìn)行的，過(guò)濾后的濾餅及溶劑在反吹過(guò)程中流到接受罐內(nèi)，可以通過(guò)閃蒸進(jìn)而對(duì)溶劑回收利用，過(guò)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(xiàn)進(jìn)入到冷凝器回收利用，期間沒(méi)有溶劑外泄，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境空氣所帶來(lái)的污染。

（5）自動(dòng)化程度高。原來(lái)傳統(tǒng)的過(guò)濾器其切換、投用、反吹過(guò)程全部是人工操作，完成一個(gè)切換—反吹過(guò)程至少要30 min；而且由于切換過(guò)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(guò)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(wú)需人工操作，減輕了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度；而且其過(guò)濾—反沖洗銜接過(guò)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(guò)濾器能提供自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作模式，以滿(mǎn)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(zhǎng)，節(jié)約生產(chǎn)成本。過(guò)濾器的主要部件濾芯采用德國(guó)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(shuō)明濾芯堵塞嚴(yán)重，再進(jìn)行在線(xiàn)反沖洗效果不明顯，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)條件，即可以進(jìn)行離線(xiàn)再生，再生率可達(dá)95%。

6 結(jié)論

綜合該過(guò)濾器使用一年多時(shí)間的使用情況可以看出，該過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)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(guò)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(zhuān)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