略說過濾器在石油中的運(yùn)用

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1金屬濾芯工作原理

ME101的濾芯采用金屬或合金粉末通過壓制、高溫?zé)Y(jié)、固化成型并經(jīng)焊接等后處理工藝制成，為燭式濾芯，一端封死，另一端開口，與管板相連。過濾時(shí)攜帶吸附劑的氣體從濾芯外部進(jìn)入濾芯內(nèi)部，凈化后的氣體從濾芯開口端排出，吸附劑絕大部分被攔截在濾芯外表面，從而完成氣體與吸附劑的分離。當(dāng)濾芯過濾壓差達(dá)到設(shè)定值或過濾一段時(shí)間后，從濾芯出口反向引入高壓氫氣，反吹氫氣高速進(jìn)入濾芯內(nèi)部進(jìn)行爆破，吹掉濾芯外表面的吸附劑，恢復(fù)濾芯孔隙特性。因反吹時(shí)間很短，只能吹掉過濾器表面的大顆粒，而小顆粒牢固附著在濾芯外表面，形成新的過濾層，過濾時(shí)能把更細(xì)小的顆粒過濾下來，而過濾器差壓保持恒定，達(dá)到一個(gè)新的平衡。國產(chǎn)ME101在燕山石化公司SZorb裝置上的應(yīng)用燕山石化公司SZorb裝置2010年3月2日轉(zhuǎn)入第4周期運(yùn)行，同年5月4日ME101與反應(yīng)器連接法蘭處油氣泄漏著火，5月8日搶修時(shí)將ME101更換為安泰科技開發(fā)的國產(chǎn)ME101。同年10月5日，ME101連接法蘭處再次泄漏著火，該裝置停工搶修后于2010年10月8日投料運(yùn)行。到2011年4月12日SZorb裝置按計(jì)劃停工檢修，國產(chǎn)ME101累計(jì)運(yùn)行了11個(gè)月。列出了SZorb裝置應(yīng)用國產(chǎn)ME101期間反應(yīng)系統(tǒng)主要操作條件。

2國產(chǎn)ME101在燕山石化公司SZorb裝置上的應(yīng)用

國產(chǎn)ME101投用初期（0~120h），濾芯的濾餅處于形成和不斷增厚階段，隨著處理量的提高，反應(yīng)器循環(huán)氫和還原氣等流量增大，ME101負(fù)荷增大，其壓差迅速升高（短時(shí)間超過45kPa）。國產(chǎn)ME101投用120~450h，過濾壓差基本在30~45kPa，且波動(dòng)較大。分析其原因，2010年5月裝置搶修時(shí)反應(yīng)器未卸平衡劑，吸附劑用熱氮?dú)獯祾邥r(shí)間較短，吸附劑外表面包裹著冷凝油品，裝置開車后含油吸附劑隨油氣上升黏附在國產(chǎn)ME101濾芯的外表面。國產(chǎn)ME101投用450h后，濾芯上黏附的帶油吸附劑因汽油高溫?fù)]發(fā)而脫落，在濾芯表面形成了穩(wěn)定的濾餅層，過濾器壓差下降并穩(wěn)定在30~35kPa。SZorb裝置2010年10月8日搶修開車后，10月10日將ME101反吹周期由12min調(diào)整到18min后，在處理量為120~140t/h時(shí)，國產(chǎn)ME101壓差維持在37～45kPa，平均為40kPa左右，該裝置總體運(yùn)行平穩(wěn)。

3技術(shù)分析

國產(chǎn)ME101于2011年4月13日從反應(yīng)器中取出，發(fā)現(xiàn)濾芯整體平直，無變形或彎曲現(xiàn)象；焊縫平整，未出現(xiàn)開裂或脫落現(xiàn)象；定位銷位置無變化；濾芯組件拉桿也未變形。將國產(chǎn)ME101濾芯取下，其外表面均勻附著厚為1～2mm的濾餅；定位花板有很多吸附劑。刮取反應(yīng)器過濾器用后濾芯表面及花板上的吸附劑試樣，采用馬爾文激光粒度分析儀分析其粒徑。看出，國產(chǎn)濾芯表面的吸附劑顆粒十分細(xì)小，被濾芯攔截的吸附劑平均粒徑為2.70使用前濾芯的外表面為金屬粉末燒結(jié)形態(tài)，顆粒之間相互粘結(jié)，孔隙較為均勻；使用后濾芯的外表面吸附劑難以清洗干凈，使其外表面的孔隙基本被吸附劑堵塞，導(dǎo)致其孔隙率μm，粒徑小于0.41μm的顆粒占10%；進(jìn)口濾芯攔截的吸附劑平均粒徑為4.60μm，這表明國產(chǎn)濾芯過濾精度好于進(jìn)口濾芯的水平?；ò迳系奈絼┦菑臑V芯表面反吹下來的大顆粒，平均粒徑為15.47μm。將使用后的國產(chǎn)濾芯試樣在超聲波清洗器中用酒精清洗1h，分別按照測定該試樣的孔隙特性、滲透率和壓潰強(qiáng)度。，國產(chǎn)濾芯使用后，表面與孔隙內(nèi)部的吸附劑難以清洗干凈，其孔徑、孔隙率明顯減小，滲透性顯著變差，但使用過程對(duì)其強(qiáng)度影響不大。國產(chǎn)濾芯使用前后的微觀形貌比較采用掃描電子顯微鏡觀察使用后國產(chǎn)濾芯的內(nèi)外表面的微觀形貌，并與使用前濾芯的內(nèi)外表面形貌進(jìn)行了對(duì)比使用后的國產(chǎn)濾芯內(nèi)表面很干凈，與使用前濾芯的內(nèi)表面微觀形貌很相似，這表明吸附劑顆粒均被攔截在濾芯的外表面，濾芯具有很高的過濾效率。平衡吸附劑細(xì)粉含量對(duì)國產(chǎn)濾芯使用性能的影響燕山石化公司SZorb裝置第5周期運(yùn)行期間，因國產(chǎn)濾芯壓差超過50kPa報(bào)警值，處理量僅為100～125t/h，遠(yuǎn)低于142.9t/h的設(shè)計(jì)值，京標(biāo)汽油產(chǎn)量隨著SZorb汽油的減量而急劇下降。為此，收集了該裝置自投產(chǎn)后待生吸附劑的篩分組成新鮮吸附劑中<40μm的細(xì)粉含量低于15%，其中<20μm的篩分低于3%?？梢姡琒Zorb裝置平衡吸附劑的細(xì)粉含量呈快速增長的趨勢。分析吸附劑細(xì)化的主要原因是該裝置反應(yīng)器頂部采用了精密過濾器，再生器上部安裝了高效旋風(fēng)分離器，吸附劑自然跑損很少，每噸原料補(bǔ)充新鮮吸附劑僅為54g，隨著該裝置運(yùn)行周期延長，平衡吸附劑中細(xì)粉逐漸積累增加，ME101過濾負(fù)荷相應(yīng)增大，進(jìn)而影響到裝置的處理能力。為此，SZorb裝置于2011年12月4—9日停工檢修，將系統(tǒng)中的平衡吸附劑全部更換為國產(chǎn)新鮮吸附劑，裝置開工后平衡劑篩分組成恢復(fù)正常，從2013年1月開始按超低硫汽油生產(chǎn)方案運(yùn)行，處理量長期穩(wěn)定在約135t/h，保證了京標(biāo)汽油產(chǎn)量。

4推廣應(yīng)用前景

國產(chǎn)ME101比同類進(jìn)口產(chǎn)品每臺(tái)至少節(jié)省200萬元，且供貨周期比同類進(jìn)口產(chǎn)品至少縮短兩個(gè)月，有明顯的競爭優(yōu)勢。國內(nèi)目前有10套SZorb裝置運(yùn)行，近年還將有15套SZorb裝置陸續(xù)建成投產(chǎn)。國產(chǎn)過濾器的推廣應(yīng)用，可打破國外技術(shù)壟斷，擺脫對(duì)國外產(chǎn)品的依賴，并可取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

作者：宋以常李輝楊軍軍王凡房立海高春陽單位：中國石油化工股份有限公司