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油浆过滤技术在重油催化裂化装置上的应用

                        油浆过滤技术在重油催化裂化装置上的应用
                                      黄富 张杨 彭国峰 孟令栋
                  ( 中国石油四川石化有限责任公司,成都611930)
    摘要: 介绍了全自动油浆过滤系统在中国石油四川石化有限责任公司2. 5 Mt /a 重油催化裂化装置上的应用。结果表明: 该系统能够连续运行并进行自动化操作,催化油浆处理量达19. 4 t /h,油浆固含量( 灰分)由滤前平均2 070 μg /g 降至滤后平均120 μg /g,达到了设计指标,同时提高了油浆外卖价格,装置每年可增加收益3 250 万元,经济效益十分显著。
    关键词: 催化裂化油浆过滤器灰分
    文章编号: 1674 - 1099 ( 2015) 01 - 0035 - 04 中图分类号: TE624. 99 文献标识码: A
    催化裂化是最主要的重油轻质化过程之一。一般炼油厂催化裂化装置外甩油浆的量约占原料量的5% ,全国每年产生的催化裂化油浆超过5 Mt。催化油浆中一般含有2 000 μg /g 以上的催化剂颗粒,不管是作为燃料油出厂或作为焦化原料,还是用于制造炭黑和针状焦的原料,或是进行芳烃抽提生产橡胶添加剂等进一步加工利用或者开发高附加值产品,都需要降低油浆中的固体含量[1]。由于催化油浆密度大、黏度大、凝固点高、含有固体催化剂颗粒等不利因素,很多石化企业净化分离催化油浆的效果都不理想。一直以来,国内外石化企业和科研机构十分关注净化分离催化外甩油浆技术。中国石油四川石化有限责任公司( 以下简称四川石化) 采用一种重油催化裂化油浆全自动过滤系统,在2. 5 Mt /a 重油催化裂化装置上进行了工业应用。油浆过滤器自2014 年5 月投入运行,运行状况良好,累计处理油浆27 kt,经济效益十分显著。
    1·重油催化裂化装置及油浆过滤系统介绍
    1. 1 四川石化重油催化裂化装置介绍
    四川石化2. 5 Mt /a 重油催化裂化装置,由反应再生单元、热工单元、烟气脱硫单元、分馏单元、吸收稳定单元和产品精制单元组成,以加氢重油为原料,主要生产干气、液化气、汽油、柴油和油浆等产品。该装置采用中国石化石油化工科学研究院开发的降低催化汽油中烯烃含量的MIP - CGP新工艺,并且采用MIP 专用降烯烃催化剂,在常规的提升管反应系统基础上,增加一些有用的二次反应以改善产品质量,最大化生产异构烷烃,在降低催化汽油的烯烃含量的同时,保持汽油的辛烷值基本不变。
    在工业运行过程中,催化裂化装置原料油和生产的催化裂化油浆主要性质见表1。
     
    1. 2 油浆过滤系统工艺原理
    油浆过滤系统的核心元件是多孔金属粉末烧结滤芯。当热油浆通过过滤元件时,油浆液体可以穿过滤芯,洁净的油浆( 滤清液) 进入到下游装置,而固体催化剂颗粒则被截留在滤芯的内表面。过滤下来的固体催化剂滤饼用干气反冲洗排放到滤饼接收罐。
    在排渣过程中,快速的压力释放和滤清液的反向流动可以将滤芯内表面的固体迅速剥离,并使过滤器内部的所有介质通过排渣阀流出过滤器。投用之后,整个油浆过滤过程由可编程逻辑控制器( PLC) 程序控制预热、预膜与过滤、反冲洗、排渣、停车等过程,由PLC 程序控制的控制系统可以实现自动和手动两种操作方式,但由于油浆过滤系统有32 个程控阀控制,一般仅用自动控制运行,无需人工干预操作。
    1. 3 油浆过滤系统工艺流程
    油浆过滤系统由1 台预过滤器和2 台精过滤器,1台滤饼接收罐,1台干气稳压罐及配套仪表阀门组成( 见图1) 。
 
    催化装置的外甩油浆经过冷却,将温度降到280 ~ 300 ℃,经过预过滤器后分两路,分别进入精过滤器A 和精过滤器B,经过滤成为澄清油浆后送出装置。反冲洗干气从预过滤器、精过滤器A、精过滤器B 顶部进入,将滤饼从过滤器底部排出压送至滤饼接收罐。滤饼接收罐内的滤饼随催化回炼油用干气压送去催化裂化原料油罐进行回收利用。预过滤器、精过滤器A、精过滤器B 和滤饼接收罐气相经放空阀放空去火炬线。
    用于置换的回炼油通过反冲洗进入油浆过滤系统,分别进入预过滤器、精过滤器A、精过滤器B 和滤饼接收罐。柴油流程与回炼油流程相同,在装置长期停车时,柴油代替回炼油置换过滤系统内的油浆。置换过滤系统内油浆的回炼油则通过回炼油返塔线进入分馏塔。回炼油和柴油另一个作用是停工后的再次开工需用其对油浆过滤系统进行预热至200 ℃左右。
    2· 油浆过滤器的工业应用
    油浆过滤系统与催化裂化装置同步施工并完成吹扫、试压和油运等过程,对每个控制阀、流量计、液位计、压力计及相关的控制程序需要进行严格的测试,在催化装置开工运行平稳后投用。油浆过滤器具有以下特点: ( 1) 油浆低温黏度大,为保证油浆流动阻力小,与其中催化剂颗粒有效分离,必须在较高温度下过滤; ( 2) 高温油浆很容易自燃,对过滤器严密性的要求较高; ( 3) 程控阀和运行程序必须进行调试。
    从运行的情况来看,油浆过滤系统操作十分方便,在自动模式下系统能够自动完成全部填充、预膜、过滤、反冲洗、排渣等操作。PLC 操作系统在中控室进行独立操作,且有DCS 画面进行监控。
    油浆过滤系统停车过程中,系统不用任何人工切换,操作人员直接进行PLC“反冲洗停车”程序即可,系统将自动完成置换、反冲洗、排渣等操作程序。油浆过滤系统为独立系统,其开停工不影响重油催化裂化装置正常运转。
    表2 为油浆过滤系统典型工艺参数,表3 为过滤前后部分油浆灰分数据对比。从表3 可知:油浆灰分含量已经下降至200 μg /g( 设计指标)以下,油浆过滤系统对油浆灰分的平均脱除率达到了94. 2%,达到设计指标。
    
    油浆过滤系统设计处理量为19. 4 t /h,处理量较大,占地面积仅为10 m2 左右,过滤后的油浆经过冷却至70 ~ 90 ℃后送出装置。由于油浆过滤器压差仅为0. 02 MPa 左右,压降很小,操作压力较高,因此无需额外增加机泵升压外送,减少了投资成本。
    该油浆过滤系统达到发生如下状况时会导致连锁停车: 分程控阀回讯时间超过15 s,3 个过滤器任何一个压差超过0. 35 MPa,进料流量达到超负荷28 t /h,精过滤器A 和精过滤器B 入口阀同时关闭。停车时油浆会绕过过滤系统,此时油浆过滤器旁路阀打开,油浆进出过滤器的阀门关闭。在故障条件下,油浆过滤系统的自动联锁停车对催化裂化装置运行没有影响。
    3· 经济效益分析
    油浆过滤系统作为重油催化裂化一个撬装单元,占地面积小,投资少,加工负荷宽于催化裂化的60% ~ 110% 负荷范围,操作弹性大,全自动运行,无需操作人员干预,增加人力成本很少。四川石化2. 5 Mt /a 催化裂化装置油浆过滤系统投用以来,物料和动力消耗很少,其开停对催化裂化装置平稳运行没有影响。
    根据设计,四川石化2. 5 Mt /a 催化裂化装置每年产生的162. 5 kt 产品油浆,经计算,加装油浆过滤器过滤后的油浆价格增加200 元/t,每年可以增加经济效益3 250 万元,且节省了重油输送和存储过程中催化剂沉积所引起的管道和油罐堵塞的清理费用,经济效益十分显著。
    4· 结论
    ( 1) 油浆过滤系统利用多孔金属粉末烧结滤芯材料作为过滤组件,可实现连续运行并自动完成填充、预膜、过滤、反冲洗、排渣等过程,处理能力达到19. 40 t /h。
    ( 2) 该油浆过滤系统工业运行及数据过滤效果,外甩油浆灰分由平均2 070 μg /g 降至120 μg /g,油浆灰分脱除率达到94. 2%。
    ( 3) 过滤后油浆用途广泛,按照增加200 元/t来计算,每年可增加经济效益3 250 万元。
    ( 4) 油浆过滤系统投用后无需增加输送泵,仅用循环油浆泵即可满足油浆过滤器运行和输送需要,动力和物料消耗很少。
    ( 5) 油浆过滤系统可与催化裂化装置同步进行吹扫、试压、油运等操作,同时作为独立系统,开停工对重油催化裂化装置正常运转没有任何影响。
参考文献
[1]李锋林,韩忠祥,孙昱东. 催化裂化油浆的综合利用[J]. 山东化工,2007,36( 9) : 6 - 8.


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