周健

（中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001）

1 簡述

150萬噸/年加氫裂化裝置2012年11月開始建設(shè)，2014年5月30日工程中交，由中油一建承建。其基礎(chǔ)設(shè)計部分由洛陽設(shè)計院完成。2020年7月開始對加氫裂化裝置進行全面改造，基礎(chǔ)設(shè)計部分由中石油華東設(shè)計院完成，中油一建承建，2020年12月改造后一次開車成功。該裝置設(shè)計處理南常減壓裝置的常三線、減一和減二線油；北常減壓裝置的常三線和減三線油；以及焦化蠟油、催化柴油的混合油。加氫裂化裝置具有高溫高壓臨氫特點，配置加氫反應(yīng)器、循環(huán)氫壓縮機、新氫壓縮機、加氫進料泵等關(guān)鍵設(shè)備。

在固定床催化劑反應(yīng)器中，如二氧化硅、金屬氧化物、有機物、無機物等顆粒沉積在反應(yīng)器和催化物上。這些雜質(zhì)會引起堵塞并導致反應(yīng)器催化劑床層壓差升高，降低了催化劑的活性，這會導致反應(yīng)器的非正常停工，影響裝置長周期運行。加氫裂化裝置的原料過濾器為自動反沖洗過濾器，采用了圓筒式設(shè)計，原料油過濾器工藝編號為FI-102，過濾器設(shè)計為4組，每組6套過濾單元，承擔150萬噸/年的蠟油加氫裂化裝置原料油的過濾，以保證加氫裂化裝置的進料質(zhì)量。

2 自動反沖洗過濾器的組成、工藝參數(shù)、工作原理

2.1 自動反沖洗過濾器的組成

圓通式反沖洗式原料過濾器采用機械分離原理，使用進口的金屬鍥形纏繞絲網(wǎng)濾芯將原料油中雜質(zhì)分離出來。通過反沖洗將產(chǎn)生的污油儲存在污油罐中，達到一定容積后由污油泵排出。該系統(tǒng)主要由原料油過濾器、污油罐、污油泵、冷卻器及管路、儀表和控制系統(tǒng)等組成。其中原料油過濾器由4組共24套并聯(lián)的過濾單元組成，當其中任意1組在反沖洗時，其余3組過濾單元均處于正常過濾狀態(tài)，可實現(xiàn)全天無間隙運行。

圖1 自動反沖洗過濾器示意圖

2.2 自動反沖洗過濾器的工藝參數(shù)

表1

2.3 自動反沖洗過濾器的工作原理

在正常過濾過程中，未經(jīng)過濾的原料進入進料口總管，并均勻地分布到每個過濾站。進料從每個過濾管的外面過濾到里面。清潔油通過出口歧管流出并被輸送至下游工序。在過濾周期中，微粒會聚集在濾芯面，從而導致過濾器的壓差增大。當壓差達到大約10-15psi時，就形成了一個約400微米厚的微粒濾餅。

反沖洗時，分流器彎頭旋轉(zhuǎn)至站1，同時從工藝進口流出將其關(guān)閉。接下來，將反沖洗出口閥門打開約5秒。打開此閥門會在工藝出口和反沖洗出口之間的濾芯上產(chǎn)生一個壓降。清潔的工藝流體從濾芯內(nèi)部流出，從而清除濾網(wǎng)外部的污染物，并將其從反沖洗出口連接處沖洗出去。隨后，反沖洗出口閥門關(guān)閉，分流器彎頭旋轉(zhuǎn)至站2，對剩余的5個站重復反沖洗流程。該組過濾單元反洗完成，自動投入正常運行狀態(tài)，下組過濾單元開始進行反沖洗，直到4組全部沖洗完畢，過濾器進入正常運行狀態(tài)，等待下一次反沖洗信號的到來。

該過濾器設(shè)有定時清潔、手動激活清潔、系統(tǒng)壓差達到不可接受水平后清潔三種清潔方式，自動化程度高，設(shè)備的進出口壓差變化等參數(shù)可以在DCS控制系統(tǒng)內(nèi)直接顯示。

3 運行中出現(xiàn)的故障分析

3.1 運行中出現(xiàn)的故障

加氫裂化裝置自2014年12月開工以來，生產(chǎn)原料組成為處理南常減壓裝置的常三線、減一和減二線油；北常減壓裝置的常三線和減三線油；以及焦化蠟油、催化柴油的混合油。由于生產(chǎn)方案調(diào)整相對頻繁，原料組成頻繁變化，運行中由于進料量變化、冷柴油量加大或原料性質(zhì)變化等誘因，使過濾器設(shè)計組數(shù)偏低問題暴露較為突出，導致過濾器沖洗頻繁，污油量過大，經(jīng)常出現(xiàn)由于過濾器更換濾芯而切除一組過濾器的工況，如果打開過濾器副線，會將大分子雜質(zhì)帶進高壓換熱器，而加氫裂化裝置高壓換熱器采用纏繞管式，無法進行檢修，因此，為避免大分子雜質(zhì)進入高壓換熱器甚至反應(yīng)器，確保自動反沖洗過濾器安全運行顯得特別重要。

在實際生產(chǎn)過程中，由于過濾器經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)閥卡澀、濾芯堵塞等故障，造成過濾器進行切除檢修，特別是在裝置處理量加大、原料性質(zhì)變化的情況下，過濾器沖洗周期明顯縮短，曾經(jīng)發(fā)生沖洗時間長達三個小時不停的狀況，過濾效果不佳，嚴重影響了正常生產(chǎn)。

3.2 故障分析

3.2.1 原料性質(zhì)變化的影響

原設(shè)計進料為減壓蠟油、焦化蠟油、催化柴油的混合油。在實際加工過程中經(jīng)常會摻煉其他原料，特別是冷柴油較多時，原料中大分子顆粒增多，在檢修濾芯中多次發(fā)現(xiàn)濾芯表面黑色油污多為重油混合物、油泥等，只能將濾芯拆除后運至專業(yè)清洗公司進行化學清洗，清洗后進行回裝，過濾器壓差明顯降低，建議原料性質(zhì)進行優(yōu)化，降低冷柴油處理量，改變后情況明顯好轉(zhuǎn)。

3.2.2 原料過濾器過濾能力不足

在裝置大負荷長周期生產(chǎn)過程，當一組過濾器需要檢修時，其他三組按正常設(shè)計只能承擔75%的過濾要求，處于嚴重超負荷狀況；再加之自身濾芯表面的堵塞，使很大一部分粒徑原設(shè)計可通過濾芯的微細顆粒，由于濾芯表面雜質(zhì)的堵塞而不能通過，使過濾器差壓上升，反沖洗間隔時間持續(xù)縮短，而為解決此問題，需要將過濾器切除更換濾芯，切除過濾器后，壓差會持續(xù)增高，形成惡性循環(huán)。

3.2.3 在線處理不及時

在運行過程中，當發(fā)生過濾器卡澀等影響過濾器正常運行的故障時，由于處理不及時，從而使其運行工況進一步惡化，造成過濾器壓差升高，特別是夜班期間較為普遍。另外，過濾器部分儀表元件故障頻繁，特別是轉(zhuǎn)閥填料泄漏、球閥密封面磨損等故障發(fā)生時，需要在線將該組過濾器隔離吹掃后處理，時間較長，會造成過濾器壓差升高。

4 實施對策

4.1 增上兩組原料油過濾器

在2020年7月裝置大檢修期間，為解決過濾器過濾能力不足的問題，增加了兩組同類型原料油過濾器與現(xiàn)有的四組原料油過濾器并聯(lián)工作，共同承擔150萬噸/年加氫裂化裝置原料油的處理，從而延長了過濾器的反沖洗周期。新增兩組原料油過濾器與現(xiàn)有的原料油過濾器組合后，就相當于一套6組過濾單元組成的過濾系統(tǒng)，即當其中1組在反沖洗時，另5組過濾單元在正常過濾，原料過濾器的過濾能力得到保障，即使需要一組過濾器切除檢修時，其他5組過濾器也能保證裝置平穩(wěn)運行。

4.2 及時清洗濾芯、適時更換濾芯

濾芯是過濾器的關(guān)鍵部件，只有保持濾芯的清潔，才能提供最佳的過濾器去除效率，故必須加強濾芯清洗。特別在原料性質(zhì)變重、處理雜質(zhì)含量較高的原料等不良工況下，更須加強清洗。當過濾器反沖洗周期太短，反沖洗也無法解決時，可切除停運其中1組過濾器進行清洗，如表面油污難以清洗，可更換1組濾芯備件。更換濾芯備件后，將該組過濾器并入系統(tǒng)，待投運正常后，可將其他幾組過濾器濾芯進行更換，維持過濾器壓差達到較好狀態(tài)。

4.3 及時維護儀表元件

自動反沖洗過濾器的儀表配件較多，轉(zhuǎn)閥、變送器、球閥等元件故障率較高，加氫裂化裝置曾發(fā)生過兩次轉(zhuǎn)閥填料泄漏，切除過濾器后對其填料密封進行更換，同時對易泄漏的排污球閥進行檢查，發(fā)現(xiàn)密封面磨損后，及時進行更換球閥。根據(jù)廠家給出的儀表各元件的使用壽命，制定合理的檢修更換周期，防止因配件損壞造成設(shè)備故障檢修，保證裝置長周期平穩(wěn)運行。

4.4 改造控制系統(tǒng)

利用裝置大檢修的機會，對自動反沖洗過濾器儀表控制系統(tǒng)進行了改造：將PLC控制改為DCS控制。由于PLC控制器只能放在現(xiàn)場進行控制，不方便操作員工進行操作，且PLC控制系統(tǒng)故障率偏高，經(jīng)常需要儀表維護班進行維護。在2020年大檢修期間，將PLC控制改為DCS控制后，系統(tǒng)故障率明顯降低，員工可在操作室對過濾器進行沖洗操作，極大地提高了員工的工作效率。

圖2 自動反沖洗過濾器操作畫面

4.5 加強原料性質(zhì)控制

由于過濾器濾芯的過濾精度為23μm，冷柴油含有較多的油泥顆粒，容易堵塞過濾器濾芯，建議加強控制冷柴油進料量，防止含雜質(zhì)較高的油品進入裝置。在此基礎(chǔ)上，操作人員須加強原料質(zhì)量及工藝參數(shù)的監(jiān)控，對原料的各項指標具有高度的敏感性，及時進行采樣分析、操作調(diào)整等優(yōu)化作業(yè)。

4.6 優(yōu)化在線控制

為確保裝置長周期運行，在線控制是關(guān)鍵。在線控制應(yīng)把握四個方面：（1）保持原料罐液位穩(wěn)定，控制在60%～80%；（2）保持反沖洗差壓的穩(wěn)定；（3）加強原料過濾器的維護，確保各組件運行良好；（4）做好易損元件和濾芯備件儲備，及時更換各類元件。

5 結(jié)語

（1）經(jīng)過上述優(yōu)化措施，投用后實現(xiàn)了一年無檢修的穩(wěn)定運行，大顆粒分子過濾較徹底，有效減少了后路換熱器雜質(zhì)堆積和結(jié)垢，保證了換熱效率，提高了換熱器使用壽命；使循環(huán)氫壓縮機、原料泵、新氫壓縮機的出口壓力在相對較低的情況下運行；同時拆除的濾芯及儀表組件作為正常配件使用，大大減少了重新采購新配件的成本，提高了裝置的安全系數(shù)，延長了蠟油加氫裂化裝置安全平穩(wěn)運行周期。

（2）自動反沖洗過濾器，根據(jù)在運行中過濾器暴露出的各類問題，通過仔細查找原因、認真分析，找到了問題所在，經(jīng)過合理化的改造及優(yōu)化，通過一年多的生產(chǎn)運行，證明上述實施對策是成功的，保證了裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。