略说过滤器在石油中的运用

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1金属滤芯工作原理

ME101的滤芯采用金属或合金粉末通过压制、高温烧结、固化成型并经焊接等后处理工艺制成，为烛式滤芯，一端封死，另一端开口，与管板相连。过滤时携带吸附剂的气体从滤芯外部进入滤芯内部，净化后的气体从滤芯开口端排出，吸附剂绝大部分被拦截在滤芯外表面，从而完成气体与吸附剂的分离。当滤芯过滤压差达到设定值或过滤一段时间后，从滤芯出口反向引入高压氢气，反吹氢气高速进入滤芯内部进行爆破，吹掉滤芯外表面的吸附剂，恢复滤芯孔隙特性。因反吹时间很短，只能吹掉过滤器表面的大颗粒，而小颗粒牢固附着在滤芯外表面，形成新的过滤层，过滤时能把更细小的颗粒过滤下来，而过滤器差压保持恒定，达到一个新的平衡。国产ME101在燕山石化公司SZorb装置上的应用燕山石化公司SZorb装置2010年3月2日转入第4周期运行，同年5月4日ME101与反应器连接法兰处油气泄漏着火，5月8日抢修时将ME101更换为安泰科技开发的国产ME101。同年10月5日，ME101连接法兰处再次泄漏着火，该装置停工抢修后于2010年10月8日投料运行。到2011年4月12日SZorb装置按计划停工检修，国产ME101累计运行了11个月。列出了SZorb装置应用国产ME101期间反应系统主要操作条件。

2国产ME101在燕山石化公司SZorb装置上的应用

国产ME101投用初期（0~120h），滤芯的滤饼处于形成和不断增厚阶段，随着处理量的提高，反应器循环氢和还原气等流量增大，ME101负荷增大，其压差迅速升高（短时间超过45kPa）。国产ME101投用120~450h，过滤压差基本在30~45kPa，且波动较大。分析其原因，2010年5月装置抢修时反应器未卸平衡剂，吸附剂用热氮气吹扫时间较短，吸附剂外表面包裹着冷凝油品，装置开车后含油吸附剂随油气上升黏附在国产ME101滤芯的外表面。国产ME101投用450h后，滤芯上黏附的带油吸附剂因汽油高温挥发而脱落，在滤芯表面形成了稳定的滤饼层，过滤器压差下降并稳定在30~35kPa。SZorb装置2010年10月8日抢修开车后，10月10日将ME101反吹周期由12min调整到18min后，在处理量为120~140t/h时，国产ME101压差维持在37～45kPa，平均为40kPa左右，该装置总体运行平稳。

3技术分析

国产ME101于2011年4月13日从反应器中取出，发现滤芯整体平直，无变形或弯曲现象；焊缝平整，未出现开裂或脱落现象；定位销位置无变化；滤芯组件拉杆也未变形。将国产ME101滤芯取下，其外表面均匀附着厚为1～2mm的滤饼；定位花板有很多吸附剂。刮取反应器过滤器用后滤芯表面及花板上的吸附剂试样，采用马尔文激光粒度分析仪分析其粒径。看出，国产滤芯表面的吸附剂颗粒十分细小，被滤芯拦截的吸附剂平均粒径为2.70使用前滤芯的外表面为金属粉末烧结形态，颗粒之间相互粘结，孔隙较为均匀；使用后滤芯的外表面吸附剂难以清洗干净，使其外表面的孔隙基本被吸附剂堵塞，导致其孔隙率μm，粒径小于0.41μm的颗粒占10%；进口滤芯拦截的吸附剂平均粒径为4.60μm，这表明国产滤芯过滤精度好于进口滤芯的水平。花板上的吸附剂是从滤芯表面反吹下来的大颗粒，平均粒径为15.47μm。将使用后的国产滤芯试样在超声波清洗器中用酒精清洗1h，分别按照测定该试样的孔隙特性、渗透率和压溃强度。，国产滤芯使用后，表面与孔隙内部的吸附剂难以清洗干净，其孔径、孔隙率明显减小，渗透性显著变差，但使用过程对其强度影响不大。国产滤芯使用前后的微观形貌比较采用扫描电子显微镜观察使用后国产滤芯的内外表面的微观形貌，并与使用前滤芯的内外表面形貌进行了对比使用后的国产滤芯内表面很干净，与使用前滤芯的内表面微观形貌很相似，这表明吸附剂颗粒均被拦截在滤芯的外表面，滤芯具有很高的过滤效率。平衡吸附剂细粉含量对国产滤芯使用性能的影响燕山石化公司SZorb装置第5周期运行期间，因国产滤芯压差超过50kPa报警值，处理量仅为100～125t/h，远低于142.9t/h的设计值，京标汽油产量随着SZorb汽油的减量而急剧下降。为此，收集了该装置自投产后待生吸附剂的筛分组成新鲜吸附剂中<40μm的细粉含量低于15%，其中<20μm的筛分低于3%。可见，SZorb装置平衡吸附剂的细粉含量呈快速增长的趋势。分析吸附剂细化的主要原因是该装置反应器顶部采用了精密过滤器，再生器上部安装了高效旋风分离器，吸附剂自然跑损很少，每吨原料补充新鲜吸附剂仅为54g，随着该装置运行周期延长，平衡吸附剂中细粉逐渐积累增加，ME101过滤负荷相应增大，进而影响到装置的处理能力。为此，SZorb装置于2011年12月4—9日停工检修，将系统中的平衡吸附剂全部更换为国产新鲜吸附剂，装置开工后平衡剂筛分组成恢复正常，从2013年1月开始按超低硫汽油生产方案运行，处理量长期稳定在约135t/h，保证了京标汽油产量。

4推广应用前景

国产ME101比同类进口产品每台至少节省200万元，且供货周期比同类进口产品至少缩短两个月，有明显的竞争优势。国内目前有10套SZorb装置运行，近年还将有15套SZorb装置陆续建成投产。国产过滤器的推广应用，可打破国外技术垄断，摆脱对国外产品的依赖，并可取得明显的经济效益。

作者：宋以常李辉杨军军王凡房立海高春阳单位：中国石油化工股份有限公司