毛慶興

中國(guó)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(wàn)t/a 重油催化裂化裝置（RFCC） 的油漿過(guò)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(guò)濾系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ACR 油漿過(guò)濾系統(tǒng)），型號(hào)Automatic Counter-wash Refining，由6 臺(tái)油漿過(guò)濾器并聯(lián)組成。ACR 油漿過(guò)濾系統(tǒng)采用燒結(jié)金屬絲網(wǎng)過(guò)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(guò)濾系統(tǒng)，我國(guó)煉油廠也未曾有使用過(guò)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中哈兩國(guó)煉油廠均無(wú)清理的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。過(guò)濾系統(tǒng)投用3 個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)油漿過(guò)濾器頂部電機(jī)下方旋轉(zhuǎn)軸滲油，過(guò)濾器進(jìn)出口壓差較大。廠家建議將6 臺(tái)過(guò)濾器返廠進(jìn)行處理，但是設(shè)備返廠運(yùn)輸周期長(zhǎng)，修復(fù)成本高，同時(shí)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(duì)過(guò)濾系統(tǒng)的故障進(jìn)行排查并進(jìn)行修復(fù)。

2 ACR油漿過(guò)濾系統(tǒng)連續(xù)過(guò)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(guò)濾法。ACR 油漿過(guò)濾系統(tǒng)是工業(yè)化應(yīng)用比較成熟的過(guò)濾技術(shù)，濾芯采用的是燒結(jié)金屬絲網(wǎng)作為過(guò)濾絲網(wǎng)，金屬絲網(wǎng)布置呈星型，有過(guò)濾面積大、效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且沖洗液的用量很少。

過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾器中間的旋轉(zhuǎn)軸是不動(dòng)的，油漿進(jìn)入過(guò)濾器是由內(nèi)向外的錯(cuò)流過(guò)濾，通過(guò)星型的濾網(wǎng)，將大顆粒的雜質(zhì)過(guò)濾掉，過(guò)濾示意見(jiàn)圖1（a）。沖洗時(shí)（幾十秒），油漿出、入口閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，過(guò)濾器中間有旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)“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(shí)沖洗油從油漿出口進(jìn)入對(duì)濾芯進(jìn)行沖洗，清洗未吸凈的濾餅。反沖洗示意見(jiàn)圖1（b）。

圖1 油漿過(guò)濾及反沖洗示意

3 油漿過(guò)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(guò)濾系統(tǒng)投用3 個(gè)月，發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器頂部的電機(jī)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(shí)間，2 d 后又開(kāi)始滲油，差壓變送器顯示過(guò)濾器進(jìn)出口壓差較大，說(shuō)明過(guò)濾系統(tǒng)的局部出現(xiàn)故障。

產(chǎn)品油漿取樣檢驗(yàn)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(guò)濾器濾網(wǎng)上濾餅面積較大，導(dǎo)致過(guò)濾系統(tǒng)的設(shè)備或管道出現(xiàn)堵塞。過(guò)濾系統(tǒng)產(chǎn)生故障的位置可能在如下兩處：

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

（2） 過(guò)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(cè)溫法分析故障發(fā)生準(zhǔn)確位置

過(guò)濾器在過(guò)濾和沖洗兩種操作工況下，分別測(cè)量與中心軸底部相連的電動(dòng)排污閥（A 點(diǎn)） 和與過(guò)濾器殼體底部相連的手動(dòng)排污閥（B 點(diǎn)） 的閥體表面溫度，通過(guò)油漿溫度測(cè)量（見(jiàn)圖2） 來(lái)分析故障發(fā)生的準(zhǔn)確位置。

（1） 過(guò)濾過(guò)程中：測(cè)量A、B 兩點(diǎn)的溫度，結(jié)果顯示A、B 點(diǎn)溫度接近環(huán)境溫度。由于過(guò)濾過(guò)程中，這兩個(gè)閥門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門(mén)與過(guò)濾器相連的管段屬于盲端，暫無(wú)法判斷A、B 兩點(diǎn)出現(xiàn)故障的準(zhǔn)確位置。

圖2 油漿溫度測(cè)量示意

（2） 沖洗過(guò)程中：測(cè)量A、B 兩點(diǎn)的溫度，A點(diǎn)溫度升高明顯，但是B 點(diǎn)溫度無(wú)變化，可進(jìn)一步說(shuō)明電動(dòng)排污閥相連的管道及閥門(mén)未堵塞。

（3） 延長(zhǎng)沖洗時(shí)間繼續(xù)沖洗的過(guò)程中：逐漸打開(kāi)手動(dòng)排污閥直至全開(kāi)，測(cè)量B 點(diǎn)的溫度，結(jié)果顯示溫度無(wú)變化，可確定底部手動(dòng)排污閥門(mén)相連管道已堵塞。

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

4 過(guò)濾器的清理

4.1 準(zhǔn)備工作

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

（2） 過(guò)濾器頂部旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連接的電源斷開(kāi)，保證施工安全。

（3） 過(guò)濾器進(jìn)、出口油漿切斷閥關(guān)閉，同時(shí)過(guò)濾器頂部的放空閥門(mén)打開(kāi)，從放空閥向過(guò)濾器內(nèi)充蒸汽，打開(kāi)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(gè)排污口，側(cè)壁的安全閥放空口共5 處安裝上盲板，將過(guò)濾器完全隔離開(kāi)。

（5） 過(guò)濾器清理的場(chǎng)地用防水帆布鋪好，防止清理的油漿污染地面。

4.2 過(guò)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(qiáng)度，計(jì)算拆除過(guò)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(guò)濾器大法蘭連接螺栓涂上螺栓松動(dòng)劑，降低螺栓拆卸時(shí)咬絲的風(fēng)險(xiǎn)。

（3） 拆卸時(shí)兩臺(tái)液壓扳手同時(shí)對(duì)稱(chēng)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(jì)算出的力矩將過(guò)濾器頂部的法蘭蓋螺栓全部拆除，并且在過(guò)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(duì)過(guò)濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹不詳，第一次拆除濾芯時(shí)，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(tái)設(shè)備總質(zhì)量（3.7 t） 還要大，停止吊裝，讓吊車(chē)起重質(zhì)量保持在4 t，然后用大錘對(duì)稱(chēng)敲擊頂部法蘭蓋邊緣。使濾芯松動(dòng)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(guò)濾器周?chē)鍌€(gè)接口盲板隔離后，過(guò)濾器筒體內(nèi)還有一部分油漿，用小桶慢慢舀出來(lái)，將液體渣漿逐步清理出設(shè)備外。清理過(guò)程中，過(guò)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(diǎn)點(diǎn)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(guò)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(shí)的安裝精度。污泥清除后，再用濕抹布將整個(gè)殼體內(nèi)部清理干凈。過(guò)濾器殼體清理后的照片如圖3 所示。

圖3 過(guò)濾器殼體清理后的照片

（2） 管道內(nèi)污泥清理。從過(guò)濾器底部拆除的管道堵塞情況來(lái)看分為兩種類(lèi)型：第一類(lèi)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(jī)將管道鋸成兩段，然后用電動(dòng)鉆頭對(duì)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(duì)、焊接。第二類(lèi)是膠體狀雜質(zhì)堵塞，這類(lèi)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(lèi)堵塞處理相對(duì)簡(jiǎn)單，用鋼棒手動(dòng)將內(nèi)部的膠體雜質(zhì)清理下來(lái)，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(dòng)。利用竹質(zhì)刮刀對(duì)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(guò)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(shí)濾網(wǎng)上的部分濾餅也會(huì)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(kāi)工公司共同確認(rèn)清理合格后，再用吊車(chē)進(jìn)行濾芯的回裝，要按照拆除時(shí)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(guò)濾器清理前后狀況

回裝以后，用221℃的輕柴油浸泡過(guò)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(kāi)，排出浸泡液的混合物，然后再引入介質(zhì)油漿。

5 過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生故障的準(zhǔn)確原因

ACR 油漿過(guò)濾系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)濾器底部管道的連接閥門(mén)處于常關(guān)狀態(tài)。由于試運(yùn)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(shí)間內(nèi)過(guò)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(dòng)排污閥門(mén)一周僅開(kāi)一次，造成渣漿較長(zhǎng)時(shí)間存留在管道及過(guò)濾器內(nèi)，而過(guò)濾系統(tǒng)的蒸汽伴熱系統(tǒng)一直運(yùn)行，這些油漿及催化劑細(xì)粉在高溫下會(huì)變干，沿著管道內(nèi)壁結(jié)垢，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)會(huì)逐漸堵塞排污管道和過(guò)濾器。

6 油漿過(guò)濾系統(tǒng)操作工藝優(yōu)化

6.1 建立巡檢測(cè)溫控制點(diǎn)

將過(guò)濾器底部的排污閥門(mén)溫度測(cè)量作為一個(gè)巡查必檢點(diǎn)，每天的巡檢人員必須對(duì)油漿過(guò)濾器底部?jī)砷y門(mén)閥體溫度進(jìn)行測(cè)量，并且每次巡檢人員做好詳細(xì)記錄。通過(guò)底部排污管道上閥門(mén)的溫度值來(lái)判斷閥門(mén)及管道內(nèi)部運(yùn)行情況。

6.2 優(yōu)化油漿過(guò)濾系統(tǒng)的沖洗頻率

過(guò)濾器殼體底部手動(dòng)排污閥門(mén)原每周打開(kāi)一次，現(xiàn)優(yōu)化為底部排污閥門(mén)每天打開(kāi)一次，保證過(guò)濾器殼體底部沉淀的催化劑細(xì)粉能夠及時(shí)排出。沖洗的頻率由原來(lái)每運(yùn)行30 min 反沖洗15 s，優(yōu)化為每運(yùn)行30 min 反沖洗40 s，通過(guò)延長(zhǎng)沖洗時(shí)間保證濾芯沖洗徹底。具體過(guò)濾及沖洗流程見(jiàn)圖5。

圖5 油漿過(guò)濾系統(tǒng)的過(guò)濾及沖洗流程

7 實(shí)施效果

6 臺(tái)過(guò)濾器清理后已經(jīng)運(yùn)行半年，按照優(yōu)化后的工藝進(jìn)行操作油漿過(guò)濾系統(tǒng)未出現(xiàn)故障。測(cè)溫分析故障法為ACR 型油漿連續(xù)過(guò)濾系統(tǒng)故障原因分析提供參考，同時(shí)快速修復(fù)的工藝也為以后撬裝進(jìn)口油漿過(guò)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(tái)過(guò)濾器清理的工期僅為3.5 d，人工4 人，清理時(shí)間比返廠維修所需運(yùn)輸時(shí)間還短，大幅度節(jié)省了修復(fù)成本。

8 結(jié)束語(yǔ)

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

（1） 此類(lèi)過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，清理的過(guò)程中保護(hù)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(guò)濾器內(nèi)部密封面要求較高，清理過(guò)程中需保護(hù)密封面，回裝時(shí)密封面安裝要求高。