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        神華寧煤煤制油蠟過濾裝置工藝及操作優(yōu)化

        2020-01-09 08:57:46
        云南化工 2019年12期

        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(chǎn),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(chǎn)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(nèi)的蠟通過內(nèi)置過濾管排至汽提塔,經(jīng)過汽提分離,塔底產(chǎn)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(nèi)的穩(wěn)定蠟經(jīng)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(nèi)的渣蠟經(jīng)過減壓、降溫后再經(jīng)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(nèi)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(nèi)。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(nèi)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(jīng)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(chǎn)生一定量的副產(chǎn)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(nèi),導致塔內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(diào)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(shù)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(shù)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(chǎn)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。

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