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延迟焦化装置除焦水过滤器的改造及应用

                                     延迟焦化装置除焦水过滤器的改造及应用
                                                          黄树武
                      ( 中国石油化工股份有限公司天津分公司,天津市300271)
    摘要: 中国石油化工股份有限公司天津分公司2. 3 Mt /a 延迟焦化装置使用的石英砂除焦水过滤器使用效果一直不太理想,针对该过滤器长期运行后过滤效果越来越差及过滤器跑料等问题,利用现有设备对其进行技术改造。改造后设备滤芯采用316L 楔形滤网,焦粉过滤精度为250 μm,大大高于设计要求( 300 μm) ,实现了除焦水的有效过滤,减少了过滤器的反冲次数,并利用过滤后洁净的除焦水、装置工业风等对滤芯进行反冲再生,水力除焦系统设备故障率及维修费用也大幅下降,完全满足下游设备运行需要,且没有带来任何新问题,设备整体运行良好。
    关键词: 延迟焦化 除焦水 过滤器 改造 反冲
    延迟焦化装置中的水力除焦是炼油装置中特有的一套系统,其运行直接影响着该装置的平稳生产,除焦水质又直接影响着水力除焦系统的平稳运行。中国石油化工股份有限公司天津分公司( 天津石化) 2. 3 Mt /a 延迟焦化装置中使用的石英砂除焦水过滤器( 过滤器) 自2009 年装置开车以来使用效果一直不太理想,故需对其进行技术改造。
    1 ·过滤器改造前状况
    1. 1 除焦水循环流程
    图1 为除焦水循环流程简图。
    
    由图1 可知,过滤提升泵( P-802) 将除焦水从除焦水沉淀池送至过滤器( SR-801) ,过滤后进入高位水罐( D-901) ,并经其进入高压水泵( P-901) ,经高压水泵后压力达30 MPa,然后除焦水依次通过除焦控制阀、单向阀、泵出口阀、塔顶球阀、高压胶管、风动水龙头进入除焦钻杆,通过安装在钻杆下部的水马达和切焦器后从切焦器的喷嘴喷出,实现对焦炭塔内焦炭的切割,之后除焦水随焦炭进入储焦池,流入除焦水沉淀池,实现除焦水的循环使用。除焦水在流经水马达时,其中有极少量高压水被分流,以推动水马达转动并带动最下端的除焦器一起旋转进行除焦。
    1. 2 过滤器运行状况
    图2 为过滤器内部结构简图。由图2 可知,该过滤器腔体经隔板分为上下两部分。在隔板上安装有排水帽,并在其上面填装一定高度的鹅卵石和石英砂。由过滤提升泵来的除焦水自进口管进入石英砂上部腔体,通过石英砂、鹅卵石、排水帽流至过滤器下部腔体,再经设备出口管流出。在设备进行反冲时,除焦水自出口管进入到设备下部腔体,经排水帽、鹅卵石、石英砂后将残存在滤料中的焦粉冲洗出来,并经设备内部管线和设备进口管流出设备,并通过排污管线排放到储焦池。
    
    该设备在长期运行中暴露出两个主要问题:
    ( 1) 过滤效果越来越差。在新设备投用初期,过滤器需10 d 左右反冲洗一次,经过3 个月运行后,一般就要4 ~ 5 d 反冲洗一次,设备运行半年后基本上1 d 反冲洗一次,而且过滤效果越来越差。该设备经使用1 a 后,基本没起到任何过滤作用。( 2) 过滤器跑料,造成下游设备损坏严重。当过滤器正常工作时,会有少量极细小砂粒随除焦水进入下游设备。在装置运行后期,因排水帽老化损坏造成大量石英砂泄漏,且大部分石英砂经高位水罐被带入到下游设备。最终从高位水罐底部排放出来近10 t 石英砂,设备从此处于切除状态。该装置在2012 年大修时,花费近20 × 104RMB ¥将3 台设备内部的排水帽、鹅卵石及石英砂全部更新,但设备运行不到半年,又出现了大量石英砂泄漏现象,设备不得不再次切除。
    1. 3 设备失效带来的问题及影响
    自装置建成投产以来,该过滤器过滤失效和除焦水携带石英砂给除焦系统设备的运行造成很多问题: ( 1) 高位水罐底部排污管线堵塞。大量焦粉进入下游设备时淤积在高位水罐罐底,使设备排污管线堵塞,需每天对其进行排污以保证排污管线畅通。( 2) 高压水泵入口过滤器堵塞,导致高压水泵抽空。过滤器失效造成大量焦粉和石英砂进入泵入口过滤器,如不及时清理就会使机泵入口流量减少,导致机泵抽空,不但对机泵有很大损伤,而且严重影响除焦时间。( 3) 高压水泵磨损严重,泵扬程及效率下降。除焦水中携带的石英砂对机泵内部造成磨损,使得机泵口环间隙增大,泵的出口压力和机泵效率逐渐下降。( 4)高压球阀磨损严重,故障率较高。除焦系统共有6 台DN200 高压球阀和1 台DN25 高压球阀,每年因泄漏要维修3 ~ 4 台; 其中出现最严重的一次故障是,由于石英砂的冲刷致DN25 高压球阀阀体穿孔。装置自开工以来,因高压球阀内漏造成水马达损坏3 台,切焦器损坏1 台。( 5) 除焦控制阀故障率高。除焦控制阀使用周期较短,一般需半年左右检修一次,每次检修都会发现其阀座被冲刷磨蚀。为保证出现故障的除焦控制阀能够及时更换,不得不花费1 500 × 104 RMB ¥又采购1 台备阀。( 6) 水马达内部磨损严重,使用周期短。在设备运行时最严重的一次水马达突然失效,导致出现卡钻和埋钻现象,2010 年8 月最严重的一次埋钻迫使装置不得不进行分炉生产。( 7) 切焦器故障频发。因焦粉和石英砂淤积造成切焦器无法自动换向,同时石英砂会冲刷喷嘴,使得喷嘴直径增大,除焦水压力下降。以上问题不仅增加了设备维护费用及工作量,严重影响装置的生产周期。
    2 ·过滤器改造
    过滤器切除停用后,由于除焦水未进行过滤,仍然存在很多系统问题,如高压水泵入口过滤器清理频率高、切焦器经常无法自动换向及高位水罐底部沉积焦粉较多等,故需对其进行改造。
    2. 1 改造方案
    装置现有3 台过滤器,选其中一台进行改造,且改造后仅使用此台过滤器。改造内容如下: 将设备内部填料、隔板及管线清除,重新在新隔板上安装70 根Φ133 × 550 mm 楔形滤网( 材质为316L) ,该结构有利于滤芯再生。根据设备要求,新装楔形滤网过滤精度为300 μm( 实际过滤精度为250μm) 。由于工况恶劣,为保证下游高压水泵的安全运行,滤芯设计流量为高压水泵额定流量( 285m3 /h) 的10 倍,即可处理2 850 m3 /h 除焦水。
    图3 为改造后的过滤器简图。由图3 可知,滤网安装在隔板下,介质从设备进口管线进入过滤器底部,由滤网外到内进行过滤,杂质挡在滤芯外表面形成滤饼,过滤后的除焦水进入上部腔体后从排水管引出。在设备上部人孔盖板上,新增1 个DN100 管嘴,引0. 6 MPa 工业风进入到设备的上腔体。设备滤芯在进行反冲再生时,先利用设备上腔体内存留的过滤后除焦水进行反冲,最后用工业风进行反吹。由于设备安全泄放量的增大,因此原有DN50 安全阀改为DN100 口径安全阀。将改造后的设备出入口管线,从分支管线的DN150 口径改为与原3 台过滤器出入口总管一致的DN250 口径。
    
    2. 2 设备改造后的操作
    该过滤器改造后出入口管线流程见图4。由图4 可以看出,当该设备正常工作时,阀1 和阀4处于打开状态,其余关闭。除焦水提升泵送来的除焦水由进水口经阀1 后进入设备底部下腔体,经过滤后洁净的除焦水进入上腔体在隔板上汇集至出水管,经阀4 进入下游流程; 当设备滤芯需要反冲再生时,关闭阀1,4,打开阀3,2( 闸阀) ,此时工业风进入设备上腔体给设备增压,待设备内压力与工业风持平时,打开快开球阀5,利用上腔体内过滤后的除焦水对滤芯进行快速水反冲,污水通过阀2 和快开球阀5 及排污管线回到焦池。利用上腔体存留的过滤水可反冲3 次,将设备底部和去焦池的排污管路吹扫干净为止。水反冲后,关闭快开球阀5,待设备与工业风压力持平后,打开快开球阀5,利用设备上腔体内的气体对滤网进行反吹,形成爆吹,可反复进行几次( 具体根据实际情况而定) ,由此滤芯得到再生。
     
    3· 设备改造后的效果
    改造后设备滤芯采用316L 楔形滤网,焦粉过滤精度为250 μm,大大高于设计要求( 300 μm) ,完全满足后面设备运行需要,且没有带来任何新问题,设备整体运行良好,设备维修费也大幅减少。由于设备过滤面积足够大,实际操作中仅需20 d 左右进行反冲一次,反冲后设备如同新设备一样。自过滤器改造运行后,水力除焦系统设备运行平稳,故障率大幅降低,目前已表现出来的优势有: ( 1) 高位水罐排污管线排污畅通。( 2) 高压水泵入口过滤器没有再组织清理。( 3) 除焦控制阀故障明显减少,目前使用周期已超12 个月尚未发现问题。( 4) 高压球阀故障率明显减少,目前装置平均1 a 仅需维修2 台高压球阀。( 5) 水马达使用寿命明显延长( 约9 个月) ,而且没出现卡钻和埋钻现象。( 6) 切焦器没出现自动换向困难。
    4· 结论
    水力除焦系统中的除焦水过滤器在很多延迟焦化装置中没有引起足够的重视,大部分运行效果不好,甚至有的装置中该设备长期处于切除状态,这就直接影响了整个水力除焦系统设备的正常运行,导致除焦系统设备故障频发,设备维护工作量和维修费用居高不下。从天津石化2. 3 Mt /a延迟焦化装置石英砂过滤器改造前后的运行效果来看,除焦水过滤器的运行好坏是水力除焦系统设备故障率高低的一个主要原因,因此在实际生产和设备管理中必须引起高度重视,系统运行必须选择适合该工况的过滤设备。该装置石英砂过滤器的成功改造,为国内其它延迟焦化装置提供了一个很好的借鉴。( 编辑:焦瑞)


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