李飛宇 陳星星

陜西未來能源化工有限公司 陜西 榆林 719000

1 實(shí)施背景

陜西未來能源化工有限公司煤制油項(xiàng)目是國內(nèi)首套百萬噸級(jí)煤間接液化示范項(xiàng)目，于2015年8月23日一次投料試車成功并生產(chǎn)出合格油品，采用自主研發(fā)的低溫費(fèi)托合成技術(shù)，利用豐富的煤炭資源轉(zhuǎn)化為液體燃料，對(duì)保障我國能源安全，促進(jìn)煤炭清潔高效利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

2015年8月23日，一期100萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目打通全流程，產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)油品。一期煤制油項(xiàng)目的核心裝置是費(fèi)托合成，費(fèi)托合成產(chǎn)生的高溫冷凝物和石蠟產(chǎn)品需經(jīng)過濾去除催化劑顆粒后，和低溫冷凝物一并送往油品加工得到合格的油品。一期費(fèi)托合成裝置共有11套過濾設(shè)備，全部引進(jìn)南非SLFC公司的產(chǎn)品。一、二級(jí)廢催化劑過濾機(jī)采用壓力式過濾器，通過5um的濾布進(jìn)行液固分離。由于石蠟漿液中催化劑含量較高（33%）且小顆粒較多，采用壓濾方式過濾時(shí)，小顆粒催化劑容易透濾，一次過濾很難得到合格的產(chǎn)品。廢催化劑過濾機(jī)自開車運(yùn)行以來一直未能得到合格的產(chǎn)品，需進(jìn)行改進(jìn)。在催化劑正常更新及系統(tǒng)波動(dòng)需要排放時(shí)，含催化劑的漿液無法進(jìn)行回收，直接排放至粗蠟排放池。排放池中的催化劑漿液雖然可以作為粗蠟直接銷售，但相對(duì)于合格的石蠟產(chǎn)品價(jià)格較低，而且排放的石蠟煙氣較大，容易造成污染，露天排放還存在安全隱患，易引發(fā)安全事故。

2 內(nèi)涵和主要做法

2.1 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1.1 石蠟漿液存儲(chǔ)超大容量設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新

費(fèi)托合成反應(yīng)器高固含量石蠟漿液長(zhǎng)距離輸送及儲(chǔ)存是反應(yīng)器漿液能否高效再處理的重要因素，本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)費(fèi)托合成反應(yīng)器漿液（濃度約33%）可遠(yuǎn)距離安全穩(wěn)定輸送，防止管道堵塞，設(shè)計(jì)超大容量?jī)?chǔ)罐，該儲(chǔ)罐頂部設(shè)計(jì)攪拌器，錐底設(shè)置鼓泡裝置，實(shí)現(xiàn)高固含量反應(yīng)器漿液儲(chǔ)存。

2.1.2 石蠟漿液過濾圓盤過濾器的技術(shù)創(chuàng)新

該項(xiàng)目采用分級(jí)過濾技術(shù)對(duì)費(fèi)托合成反應(yīng)器石蠟漿液進(jìn)行過濾回收，一級(jí)過濾采用水平圓盤式過濾器對(duì)費(fèi)托合成反應(yīng)器石蠟漿液進(jìn)行一級(jí)過濾，實(shí)現(xiàn)催化劑漿液與液體石蠟的簡(jiǎn)單分離。

2.1.3 石蠟漿液過濾豎直葉片式過濾器的技術(shù)創(chuàng)新

該項(xiàng)目二級(jí)過濾創(chuàng)新使用豎直葉片式過濾器對(duì)一級(jí)濾后產(chǎn)品進(jìn)行過濾，二級(jí)過濾為新增豎直葉片預(yù)涂式過濾器，采用硅藻土預(yù)涂及助劑添加的方式，利用微孔結(jié)構(gòu)的硅藻土形成過濾涂層，對(duì)一級(jí)后濾液進(jìn)行循環(huán)過濾，得到約固含量100ppm的石蠟液體。

2.1.4 石蠟漿液過濾保安過濾器的技術(shù)創(chuàng)新

該項(xiàng)目三級(jí)過濾創(chuàng)新使用新增豎直葉片預(yù)涂式過濾器和保安過濾器，采用硅藻土預(yù)涂及助劑添加的方式，處理二級(jí)后濾液，且三級(jí)過濾系統(tǒng)內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)串、并聯(lián)操作，最終得到固含量20ppm以下的合格石蠟產(chǎn)品。

2.1.5 過濾器系統(tǒng)控制程序的技術(shù)創(chuàng)新

該項(xiàng)目對(duì)國內(nèi)外石蠟過濾系統(tǒng)的邏輯控制研究，學(xué)習(xí)當(dāng)前國內(nèi)外頂尖的石蠟過濾系統(tǒng)的控制水平和有關(guān)技術(shù)，設(shè)定并不斷優(yōu)化了一套適應(yīng)陜西未來能源有限公司的石蠟過濾系統(tǒng)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，分散了危險(xiǎn)性，解決了目前國內(nèi)豎直葉片式過濾器DCS邏輯控制系統(tǒng)不穩(wěn)定性等問題。

2.1.6 石蠟漿液過濾自動(dòng)排查系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新

本項(xiàng)目費(fèi)托合成過濾排渣系統(tǒng)創(chuàng)新采用一套自動(dòng)輸送機(jī)：埋刮板輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)了過濾器排渣機(jī)械化升級(jí)優(yōu)化，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，將過濾系統(tǒng)排放的高溫催化劑濾渣輸送至界區(qū)外，創(chuàng)造良好舒適工作環(huán)境。

2.2 創(chuàng)新成果內(nèi)涵

本技術(shù)方案中創(chuàng)新成果，提供一種費(fèi)托合成烴類產(chǎn)品過濾分離的方法，建立一套烴類產(chǎn)品過濾分離裝置，解決了費(fèi)托合成烴類產(chǎn)品固液過濾分離技術(shù)中存在的難題。本方案為費(fèi)托合成烴類產(chǎn)品過濾分離技術(shù)：設(shè)計(jì)多臺(tái)超大容量?jī)?chǔ)罐存儲(chǔ)費(fèi)托合成反應(yīng)器漿液，首先采用圓盤過濾器對(duì)費(fèi)托合成漿液產(chǎn)品進(jìn)行粗分，其次通過豎直葉片式過濾器采用硅藻土預(yù)涂、助濾劑進(jìn)行精細(xì)過濾，最后通過保安過濾器進(jìn)行過濾，除去費(fèi)托合成烴類產(chǎn)品中的催化劑，得到合格烴類產(chǎn)品。

2.3 創(chuàng)新成果主要做法

2.3.1 設(shè)計(jì)費(fèi)托合成反應(yīng)器漿液超大儲(chǔ)罐

本項(xiàng)目是費(fèi)托合成反應(yīng)器漿液分離過濾工業(yè)化項(xiàng)目，主要是處理費(fèi)托合成反應(yīng)器內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)后催化劑破碎產(chǎn)生的漿液，以及催化劑活性置換時(shí)排出的石蠟漿液。

設(shè)計(jì)超大儲(chǔ)存儲(chǔ)費(fèi)托合成反應(yīng)器漿液，超大儲(chǔ)罐規(guī)格型號(hào)為：Φ6800×H7000 mm，攪拌器攪拌槳直徑Φ2900mm，介質(zhì)：粗蠟漿液（固含量10%～33%），針對(duì)罐體高徑比較大，因固含量較高，固體顆粒為催化劑，對(duì)機(jī)封要求太苛刻，攪拌器及底支撐耐磨材料采用噴涂司太立合金，超大儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)置頂攪拌器，設(shè)備錐底部及底部出料口管線設(shè)置了氮?dú)夤呐菅b置，防止高固含量漿液（濃度約33%）的催化劑在儲(chǔ)槽內(nèi)部及管線中沉積。使高固含量反應(yīng)器漿液（濃度約33%）攪拌充分、分布均勻，采用8臺(tái)超大儲(chǔ)罐可一次性存儲(chǔ)約2400m3反應(yīng)器漿液。

2.3.2 費(fèi)托合成石蠟漿液分離過濾系統(tǒng)

本項(xiàng)目采用三級(jí)過濾去除石蠟漿液中的催化劑顆粒，得到合格的石蠟產(chǎn)品。

過濾是將懸浮在液體或氣體中的固體顆粒分離出來的工藝。其基本原理是:在壓力差的作用下，懸浮液中的石蠟液透過可滲性介質(zhì)（催化劑濾餅、硅藻土濾餅），固體顆粒被可滲性介質(zhì)所截留，從而實(shí)現(xiàn)液體和固體的分離。

一級(jí)過濾主要利用新增加的水平圓盤式過濾器對(duì)合成反應(yīng)器排放的石蠟漿液進(jìn)行過濾，采用水平圓盤式過濾機(jī)，過濾后濾液的固含量約2000ppm。

二級(jí)過濾為新增豎直葉片預(yù)涂式過濾器，采用硅藻土預(yù)涂及助劑添加的方式，利用微孔結(jié)構(gòu)的硅藻土形成過濾涂層，對(duì)一級(jí)后濾液進(jìn)行循環(huán)過濾，得到約固含量100ppm的石蠟液體。

三級(jí)過濾為新增豎直葉片預(yù)涂式過濾器和保安過濾器，采用硅藻土預(yù)涂及助劑添加的方式，處理二級(jí)后濾液，系統(tǒng)內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)操作，最終得到固含量15ppm以下的合格石蠟產(chǎn)品，輸送至油品精制車間深加工處理。

2.3.3 過濾系統(tǒng)邏輯控制系統(tǒng)研究

過濾器邏輯控制詳見附圖1，主要包括以下幾方面：

附圖1 石蠟過濾裝置的邏輯控制圖

（1）過濾器閥門調(diào)試及準(zhǔn)備；

（2）系統(tǒng)氣密；

（3）葉片清洗；

（4）預(yù)涂液和助劑液配制；

（5）過濾器系統(tǒng)預(yù)涂；。

（6）過濾器循環(huán)過濾；

（7）循環(huán)過濾與合格石蠟外送切換；

（8）過濾器退殘液；

（9）濾餅失活處置：干燥、鈍化、冷卻；

（10）過濾器系統(tǒng)卸渣處置；

此邏輯控制圖基本囊括了在石蠟過濾過程中，可能出現(xiàn)和已經(jīng)出現(xiàn)的問題設(shè)置了邏輯控制程序，提高了系統(tǒng)的可靠性，分散了危險(xiǎn)性，并且設(shè)定了適應(yīng)公司的石蠟過濾系統(tǒng)，解決了目前國內(nèi)豎直葉片式過濾DCS系統(tǒng)缺失問題。

通過對(duì)石蠟過濾系統(tǒng)的邏輯控制研究，對(duì)反應(yīng)器外部過濾單元設(shè)定包括：預(yù)涂罐系統(tǒng)、助劑罐系統(tǒng)、主過濾器系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、濾液緩沖罐系統(tǒng)、預(yù)涂和助劑加料系統(tǒng)等。學(xué)習(xí)當(dāng)前國內(nèi)外頂尖的石蠟過濾系統(tǒng)的控制水平和有關(guān)技術(shù)，設(shè)定并不斷優(yōu)化了一套適應(yīng)陜西未來能源有限公司的石蠟過濾系統(tǒng)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，分散了危險(xiǎn)性，解決了目前國內(nèi)豎直葉片式過濾器DCS邏輯控制系統(tǒng)缺失問題。

2.4 過濾系統(tǒng)濾渣自動(dòng)化處置

一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)過濾器設(shè)計(jì)排料筒與下方的埋刮板輸送機(jī)（詳見附圖8）連接，排出的廢渣落入埋刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)將濾渣輸送至機(jī)頭料倉，最終排放至運(yùn)渣車上完成自動(dòng)化卸渣。實(shí)現(xiàn)了過濾器排渣機(jī)械化升級(jí)優(yōu)化，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了人工卸渣操作中的安全隱患及環(huán)境影響，有利于過濾器卸渣操作，創(chuàng)造良好舒適工作環(huán)境。

埋刮板輸送機(jī)主要由封閉矩形斷面的殼體（機(jī)槽）、刮板鏈條，驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置及安全保護(hù)裝置等部件組成，刮板鏈條在電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的傳動(dòng)下，助于運(yùn)動(dòng)著的刮板鏈條帶動(dòng)刮板連續(xù)輸送散狀物料的運(yùn)輸設(shè)備。

本設(shè)備型號(hào)為RMSM80，埋刮板輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)詳見附表2，設(shè)有卸料口，卸料口直徑600mm，輸送機(jī)槽寬為800mm，主要輸送物料為固含量60%～70%固含量（其余成分主要為水份及石蠟介質(zhì)）的鐵劑催化劑散狀物料，封閉式輸送，可改善工人的勞動(dòng)條件，防止環(huán)境污染。

過濾器研究與應(yīng)用主要是通過過濾器國產(chǎn)化研究，設(shè)計(jì)一套石蠟漿液過濾工業(yè)化試驗(yàn)裝置，以處理反應(yīng)器內(nèi)部催化劑正常更新及系統(tǒng)波動(dòng)需要排放的石蠟漿液，以及當(dāng)系統(tǒng)波動(dòng)、合成系統(tǒng)出現(xiàn)異常或大修停車，石蠟產(chǎn)品不合格時(shí)，將部分不合格石蠟輸送到新增石蠟過濾工業(yè)化試驗(yàn)裝置進(jìn)行處理，得到合格的石蠟產(chǎn)品。

3 實(shí)施效果

通過對(duì)本項(xiàng)目技術(shù)的研究，2018年5月建成石蠟過濾技改裝置并順利投產(chǎn)，解決石蠟漿液過濾困難問題，為后續(xù)項(xiàng)目提供技術(shù)保障，且相關(guān)技術(shù)得到廣泛推廣應(yīng)用。

該技術(shù)成果填補(bǔ)了國內(nèi)低溫費(fèi)托合成反應(yīng)器漿液分離技術(shù)的空白，該項(xiàng)目生產(chǎn)的超硬蠟和潔凈費(fèi)托蠟產(chǎn)品質(zhì)量與與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，可完全替代進(jìn)口產(chǎn)品。同時(shí)費(fèi)托合成反應(yīng)器過濾裝置自動(dòng)化水平提高，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)石蠟過濾邏輯控制技術(shù)、石蠟漿液過濾技術(shù)、三級(jí)過濾分離設(shè)備、自動(dòng)運(yùn)輸催化劑濾渣等設(shè)備的國產(chǎn)化，為響應(yīng)國家煤化工總體布局和陜北能源化工基地及榆橫煤化工基地整體規(guī)劃，我公司大力推動(dòng)發(fā)展創(chuàng)新應(yīng)用煤制油費(fèi)托合成技術(shù)，促進(jìn)煤炭行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，為有力推動(dòng)煤炭深加工以及潔凈化利用技術(shù)的發(fā)展起到示范作用。