木合塔爾·買買提，潘從錦，張興明，于宏偉

（中國石油克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

潤滑油白土精制裝置是利用活性白土具有良好的選擇性吸附的特點(diǎn)，在較高的溫度下與油品充分混合，吸附油品中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等不理想組分，從而改善油品顏色、殘?zhí)?、抗氧化安定性、抗腐蝕性、抗乳化性，提高其使用性能。潤滑油白土精制裝置是潤滑油生產(chǎn)過程中提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵裝置。中國石油克拉瑪依石化分公司潤滑油白土精制裝置分為兩套，其中Ⅰ套是1987年5月試車成功，設(shè)計(jì)處理能力為100kt／a；Ⅱ套是1995年9月試車成功，設(shè)計(jì)處理能力為150kt／a。目前因大量固體顆粒白土的加入，使裝置的處理能力降低、收率降低、濾機(jī)濾布使用壽命縮短、消耗較多；設(shè)備方面，蒸發(fā)塔塔頂真空系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，板框式壓濾機(jī)、白土加料器、水環(huán)式真空泵、脫氣塔塔底泵等設(shè)備故障率高，影響著裝置的平穩(wěn)安全運(yùn)行。本文主要對中國石油克拉瑪依石化分公司潤滑油白土精制裝置存在的問題進(jìn)行分析并提出技術(shù)改造的措施。

1 裝置技術(shù)特點(diǎn)

1.1 裝置工藝流程

白土精制工藝是將粉狀白土和原料油攪拌混合成懸浮液，經(jīng)加熱爐加熱到一定溫度，進(jìn)入蒸發(fā)塔中保持一定時(shí)間，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行過濾，除去廢白土便得到精制油。主要包括原料油與白土的混合、加熱精制、過濾分離等3個(gè)主要工藝過程。工藝原則流程示意見圖1。原料油自上道工序進(jìn)入潤滑油白土精制裝置原料罐區(qū)，由原料泵抽出，進(jìn)入混合罐，白土由白土儲(chǔ)罐經(jīng)白土加料器系統(tǒng)按比例加入混合罐內(nèi)與油品混合，混合罐內(nèi)白土與油的混合物用爐進(jìn)料泵抽出，經(jīng)換熱器與塔底油換熱后，進(jìn)入加熱爐加熱到工藝要求的溫度后，進(jìn)入蒸發(fā)汽提塔。油品與白土在塔內(nèi)保持一定的接觸時(shí)間，利用抽真空系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)壓，蒸發(fā)出油品和白土混合物中的水分和輕組分，蒸出的輕組分和水分經(jīng)塔頂冷卻器冷卻至45℃以下，流至真空分液罐進(jìn)行油水沉降分離。真空分液罐上部不凝氣用真空泵抽出，維持系統(tǒng)真空度。真空分液罐下面的油和水分流入油水分離罐，利用油品和水的密度差使油和水分分離，脫水后油流入污油罐定期送出裝置。經(jīng)過汽提后的塔底油用泵抽出，經(jīng)換熱器與原料換熱，經(jīng)冷卻器冷卻后，再到一級(jí)板式過濾機(jī)進(jìn)行一次過濾，過濾掉油漿中的大部分白土。一次過濾后的油漿進(jìn)入過渡油罐，由泵抽送至二級(jí)過濾機(jī)進(jìn)行二次過濾，過濾掉油中殘留的白土或其它雜質(zhì)，進(jìn)入半成品罐，再用泵抽出經(jīng)冷卻器冷卻至60～70℃后送出裝置。

1.2 工藝技術(shù)特點(diǎn)

（1）白土采用負(fù)壓吸入方式，即用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓，將白土從倉庫直接吸入料斗，避免正壓操作造成粉塵飛場，改善加料的工作環(huán)境。

圖1 白土精制裝置工藝原則流程示意

（2）為了保證產(chǎn)品的機(jī)械雜質(zhì)含量合格，過濾系統(tǒng)采用兩級(jí)過濾。一級(jí)過濾使用板框壓濾機(jī)，這種過濾機(jī)使用濾布過濾，大部分白土在一級(jí)過濾時(shí)被過濾出來，但還不能將油中的白土含量降到規(guī)定的指標(biāo)，為保證油的質(zhì)量，還需用濾紙作為過濾介質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步過濾，即二級(jí)過濾。

（3）白土加料計(jì)量系統(tǒng)采用傳感式稱重加料器，采用PLC可編程程序控制器自動(dòng)控制，稱重系統(tǒng)選用精密氣動(dòng)稱量技術(shù)，使得加料器計(jì)量準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定可靠，操作簡便，使用安全。

2 存在的問題

2.1 板框式壓濾機(jī)故障率高

過濾系統(tǒng)采用兩級(jí)過濾形式，一級(jí)為自動(dòng)板框式壓濾機(jī)，二級(jí)為手動(dòng)板框式壓濾機(jī)。主要存在的問題是該裝置壓濾機(jī)設(shè)備均為20世紀(jì)70—80年代產(chǎn)品，設(shè)備老化、陳舊，濾機(jī)配件少、機(jī)件密封效果差，導(dǎo)致濾機(jī)泄漏率、故障率越來越高。其次，由于裝置濾機(jī)設(shè)備陳舊、過濾不密閉，正常過濾時(shí)漏油，造成地面油污多，液壓站系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)故障多而導(dǎo)致維護(hù)工作量大、難度高等問題，不能夠確保裝置長周期安全運(yùn)行。

2.2 白土加料器老化嚴(yán)重

白土加料計(jì)量使用時(shí)間較長，設(shè)備老化，故障率一直居高不下，在使用中存在以下缺陷：①白土加入量與白土原料流量計(jì)測得的流量的自動(dòng)化關(guān)聯(lián)程度低，需要人工換算，不適合生產(chǎn)發(fā)展的需要：②氣缸電磁閥因長周期頻繁工作，容易燒壞：③柔性軟管的白土泄漏量大，加料房白土粉塵較多。

2.3 脫氣塔塔底泵體沖刷腐蝕嚴(yán)重

脫氣塔塔底調(diào)節(jié)閥選型過大，生產(chǎn)中不能進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)，操作裝置需要手動(dòng)控制閥門開度，不利于安全生產(chǎn)。其次由于調(diào)節(jié)閥不能有效控制流量，選型過大的油漿泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)對泵體沖刷腐蝕嚴(yán)重，渦殼和葉輪更換周期大大縮短，僅2010年2臺(tái)泵共更換渦殼2套、葉輪3套。由于油漿泵磨損，導(dǎo)致出口排量和壓力降低，影響裝置加工能力。

2.4 水環(huán)式真空泵泵體易結(jié)垢

水環(huán)式真空泵的工作液為新鮮水，存在的問題是泵體易結(jié)垢，造成泵頻繁發(fā)生超負(fù)荷跳閘，平均每2個(gè)月就需拆泵清垢，增加了生產(chǎn)成本。

2.5 蒸發(fā)汽提塔塔頂真空系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重

在生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)汽提塔塔頂真空系統(tǒng)腐蝕極為嚴(yán)重（圖1中紅色部分為塔頂真空系統(tǒng)流程），其中蒸發(fā)塔塔頂冷卻器的殼體因腐蝕嚴(yán)重，于2002年10月更換碳鋼殼體、管束更換為1Cr18Ni9Ti不銹鋼芯子。2003年11月該冷卻器殼體出現(xiàn)腐蝕穿孔，將殼體進(jìn)行修復(fù)后，對內(nèi)壁進(jìn)行了鎳磷鍍防腐處理。2004年不銹鋼管束前后出現(xiàn)腐蝕穿孔13次，堵管12根。2006年檢修冷卻器管束時(shí)進(jìn)行了熱固化涂料防腐。真空分液罐在停工檢修期間對其內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重，腐蝕區(qū)域集中在油液流經(jīng)線上，對真空分液罐內(nèi)壁底部封頭進(jìn)行了貼補(bǔ)不銹鋼板的防腐措施。

為了找出腐蝕產(chǎn)生的原因，取油水分離罐冷凝液做水質(zhì)分析，結(jié)果為pH值3.19、氯離子質(zhì)量濃度155.2mg／L、鐵離子質(zhì)量濃度120.3mg／L。表明裝置的酸性介質(zhì)腐蝕十分嚴(yán)重，而酸性物質(zhì)來源于活性白土和上游糠醛精制裝置來的原料。

從白土中的腐蝕介質(zhì)提取試驗(yàn)結(jié)果來看，白土本身呈酸性，且含有硫酸根、氯離子等雜質(zhì)，這些物質(zhì)在白土精制過程中，會(huì)由加工處理的油品帶出，并溶于水中，形成低濃度的硫酸、鹽酸的混合水溶液，對裝置造成腐蝕。從腐蝕速率監(jiān)測及常用材料的耐蝕性能評(píng)價(jià)來看，僅采取材料升級(jí)來解決該部位腐蝕問題的方法是行不通的，要最終徹底解決該部位的嚴(yán)重腐蝕問題，應(yīng)考慮采取工藝防腐措施［1］。

2.6 白土消耗量大，精制油收率低

潤滑油白土補(bǔ)充精制工藝能有效地脫除油品中殘余溶劑及含硫、氮、氧的極性化合物，對提高油品的抗氧化安定性和改善油品顏色起著非常重要的作用，其缺點(diǎn)是白土用量大，精制油損失大，環(huán)保問題突出。目前Ⅱ套白土精制裝置的白土加入量為5%，所產(chǎn)生的廢白土中油含量一般在35%～40%。因大量固體顆粒白土的加入，使裝置的處理能力降低、消耗升高、收率降低、濾機(jī)過濾布使用壽命縮短、工人勞動(dòng)強(qiáng)度增加。

3 技術(shù)改造措施

3.1 優(yōu)化流程，停用原料油泵

Ⅱ套糠醛精制裝置以加工20號(hào)變壓器油的半成品為主，經(jīng)過換熱器、冷卻器冷卻到50℃左右，送到半成品罐。Ⅱ套白土精制裝置加工20號(hào)變壓器油時(shí)，用原料泵抽取10號(hào)罐區(qū)的半成品油。采用熱聯(lián)合的方法，優(yōu)化工藝流程，停止使用白土裝置18.5kW的原料泵，由Ⅱ套糠醛精制裝置將半成品油直接送入白土精制裝置，達(dá)到降低電耗的目的。

3.2 增設(shè)原料脫氣塔

白土精制過程中，由于白土在與油品混合過程中攜帶一定量的空氣，在高溫條件下，易造成氧化，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，混合罐出來的油漿進(jìn)加熱爐前增加一臺(tái)脫氣塔及抽脫氣塔泵，使混合液進(jìn)入加熱爐前脫去白土油中的空氣。

3.3 采取設(shè)備與工藝的防腐措施，解決塔頂真空系統(tǒng)的腐蝕問題

3.3.1 設(shè)備防腐蝕措施 采取了以下設(shè)備防腐蝕措施：①冷卻器管束采用熱固化涂料防腐。但是冷卻器檢修后的安裝過程中若對涂層造成損傷，則會(huì)形成“大陰極、小陽極”而加速腐蝕。②對冷卻器殼體內(nèi)壁采用鎳磷鍍防腐處理，與管束的熱固化涂料防腐效果相當(dāng)，但是使用1年后檢修發(fā)現(xiàn)局部地方開始出現(xiàn)起層剝離現(xiàn)象，而且管束抽裝對殼體內(nèi)壁的鍍層損傷也嚴(yán)重。③對真空分液罐采取貼補(bǔ)不銹鋼復(fù)合鋼板防腐蝕措施，在真空分液罐油液進(jìn)口管下貼補(bǔ)600mm的不銹鋼板，沿縱向中心線彎曲，以使油液引向封頭而不往兩邊漫流。④塔頂管線更換為不銹鋼材質(zhì)（18－8），塔頂管線伸入塔內(nèi)100 mm，避免凝液接觸塔壁與管線的焊口而加劇腐蝕。

3.3.2 工藝防腐蝕措施 單靠設(shè)備防腐、材質(zhì)升級(jí)難以解決該系統(tǒng)的嚴(yán)重腐蝕問題，且費(fèi)用較高，因此采取了以下工藝防腐措施：①對冷卻器的管程、殼程走向進(jìn)行調(diào)整，循環(huán)水改為走殼程，蒸發(fā)塔塔頂油氣改為走管程，降低殼體的腐蝕，腐蝕范圍縮小到管束和管箱，避免殼體腐蝕。②檢修期間在蒸發(fā)塔塔頂餾出線到冷卻器進(jìn)口前增加注劑流程，加注點(diǎn)定在蒸發(fā)塔頂部，采取隔膜計(jì)量泵連續(xù)注中和緩蝕劑，并嚴(yán)格控制注劑量，使脫水罐凝液的pH值在7左右。

3.4 利用絡(luò)合脫氮工藝減少白土用量

為了減少潤滑油白土精制裝置的白土用量，達(dá)到節(jié)能減排的目的，通過增設(shè)液相脫氮工藝過程來降低白土用量，提高精制油收率。

3.4.1 絡(luò)合脫氮工藝流程 采用絡(luò)合脫氮精制工藝，需對原有白土補(bǔ)充精制裝置進(jìn)行以下改造：①增加Ⅰ套以電精制沉降為主的絡(luò)合脫氮精制設(shè)備，主要包括靜態(tài)混合反應(yīng)器組、電精制沉降罐、廢渣油儲(chǔ)罐、脫氮?jiǎng)﹥?chǔ)罐、計(jì)量標(biāo)定罐、脫氮?jiǎng)┯?jì)量泵、脫氮?jiǎng)┘皬U渣油輸送泵等。②增加1臺(tái)加熱器，使原料溫度能夠滿足絡(luò)合脫氮工藝的進(jìn)料要求。

液相絡(luò)合脫氮精制工藝流程示意見圖2。原料由糠醛精制裝置或罐區(qū)來，經(jīng)基礎(chǔ)油加熱器（管程）加熱到80～90℃后與脫氮?jiǎng)┗旌?，?jīng)靜態(tài)混合器充分混合反應(yīng)后，進(jìn)入電精制沉降罐進(jìn)行電沉降分離。脫氮?jiǎng)┡c潤滑油中的非理想組分形成絡(luò)合物，在電場的作用下，密度大的絡(luò)合物及未充分反應(yīng)的脫氮?jiǎng)┏两抵岭娋乒薜?，?jīng)罐底排至廢渣油儲(chǔ)罐，脫氮精制后的潤滑油由電精制罐頂部排出，經(jīng)脫氮油過濾罐送至白土精制裝置混合罐進(jìn)行后繼白土補(bǔ)充精制。廢渣油自電精制沉降罐底經(jīng)氣動(dòng)閥多次少量地排入廢渣油儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，經(jīng)脫氮?jiǎng)┘皬U渣油輸送泵抽出裝入槽車運(yùn)至脫氮?jiǎng)┥a(chǎn)廠處理。

圖2 液相絡(luò)合脫氮工藝原則流程示意

3.4.2 絡(luò)合脫氮工藝應(yīng)用效果 液相絡(luò)合脫氮－白土補(bǔ)充精制組合工藝的白土加入量（w）為2.5%，與單純采用白土精制工藝相比可以減少50%的白土用量，精制油收率提高0.8%～1.2%，不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)具有很大的環(huán)境效益。應(yīng)用液相絡(luò)合脫氮－白土補(bǔ)充精制組合工藝后，裝置生產(chǎn)狀態(tài)良好，運(yùn)行平穩(wěn)。組合工藝與單純白土精制工藝相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)泵磨損相對較輕，減少了機(jī)泵維修次數(shù)；減少了過濾機(jī)的過濾負(fù)荷及排渣次數(shù)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；延長了過濾機(jī)濾布的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本；減少了白土的輸送量，固體顆粒白土和廢白土對環(huán)境的污染降低，保護(hù)了環(huán)境。

3.5 設(shè)備的改造

3.5.1 壓濾機(jī)的升級(jí)改造 針對壓濾機(jī)存在的問題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)過多次考察和論證，決定一級(jí)過濾選用XAZ120／1000－3DFFBT型全自動(dòng)板框式壓濾機(jī)，二級(jí)過濾選用 BAYZ70／870－FF－1型全自動(dòng)板框式壓濾機(jī)。該新型板框式自動(dòng)保壓型壓濾機(jī)，使壓濾機(jī)濾板夾緊、松開、取板、拉板、過濾、保壓等均采用自動(dòng)程序完成，降低了操作的危險(xiǎn)和勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了設(shè)備的運(yùn)行安全。更換電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要元件選用進(jìn)口歐姆龍PLC機(jī)，電器元件選用施耐德產(chǎn)品。配置人機(jī)界面終端（HMI），適時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)［2］。更換液壓控制系統(tǒng)，壓濾機(jī)液壓系統(tǒng)的主要控制元件選用意大利ATOS公司的產(chǎn)品，該液壓元件密封性能好，不漏油，動(dòng)作靈敏可靠，使用壽命長。

3.5.2 解決水環(huán)式真空泵泵體易結(jié)垢問題 用軟化水替代新鮮水作工作液，防止水垢。將原水環(huán)式真空泵使用的工作新鮮水改為軟化水，更換了水環(huán)式真空泵的工作介質(zhì)、降低水的硬度，以降低發(fā)生結(jié)垢的幾率。用軟化水作為工作液后，提高了工作效率，改善了泵內(nèi)的工作環(huán)境，避免了真空泵結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，保證了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.5.3 脫氣塔塔底泵增加變頻器 脫氣塔塔底泵加裝變頻器，調(diào)節(jié)泵的出口壓力和流量，從而達(dá)到降低用電量的目的。投用后，機(jī)泵葉輪和蝸殼的使用壽命由6個(gè)月提高到3年以上，大大降低了白土油漿泵的維修費(fèi)用，減少了裝置的危險(xiǎn)作業(yè)次數(shù)。

3.5.4 更換白土加料器 針對白土加料器使用中存在的缺陷，2012年將加料器更換為沖擊式固體流量計(jì)。它是一種可用于在線連續(xù)測量自由落下的粉粒狀介質(zhì)的固體流量計(jì)，較好地實(shí)現(xiàn)了白土下料中的連續(xù)、均勻以及精確計(jì)量控制。

3.6 技術(shù)改造后的經(jīng)濟(jì)效益估算

（1）停止使用Ⅱ套白土精制裝置18.5kW的原料泵后，每年節(jié)電157.62MW·h，相當(dāng)于每年節(jié)約6.5萬元。

（2）更換板框式壓濾機(jī)后，故障率大幅降低，故障維修頻次由改造前的102次／a降到5次／a，濾機(jī)配件更換和人工維修成本節(jié)約70萬元／a，挽回濾機(jī)停機(jī)導(dǎo)致的效益損失為108萬元／a。濾機(jī)改造后的總經(jīng)濟(jì)效益為178萬元／a。

（3）水環(huán)式真空泵用新鮮水和軟化水作為工作液時(shí)，能耗費(fèi)用相當(dāng)。但是用軟化水作為工作液后，提高了工作效率，減少了維修費(fèi)用。

（4）液相絡(luò)合脫氮－白土補(bǔ)充精制組合工藝可節(jié)省50% 的白土用量，油品綜合收率可提高1百分點(diǎn)以上，產(chǎn)品平均價(jià)格按8000元／t計(jì)算，則提高油品收率帶來的收益可高達(dá)1200萬元／a。該組合工藝不僅可創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還可節(jié)省含油廢白土的環(huán)保排污費(fèi)用。

技術(shù)改造后的總經(jīng)濟(jì)效益為1384.5萬元／a。

4 目前存在的問題及解決方案

4.1 真空系統(tǒng)的腐蝕問題及解決方案

（1）塔頂真空系統(tǒng)防腐蝕措施中，因?yàn)榇嬖诼入x子腐蝕環(huán)境，采用1Cr18Ni9Ti材質(zhì)作冷卻器管束不能徹底解決腐蝕問題，應(yīng)采用2205雙向不銹鋼制作管束和容器內(nèi)襯。

（2）冷卻器的管程、殼程走向調(diào)整后，換熱器的管箱短接也曾經(jīng)出現(xiàn)腐蝕情況，因此建議管箱材質(zhì)升級(jí)為不銹鋼，減少腐蝕。

（3）為了更好地控制脫水罐的pH值，建議在脫水罐安裝pH值在線監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整緩蝕劑加注量。

4.2 白土倒裝過程存在的問題及解決方案

目前，白土倒裝過程是采取人工卸車、人工拆袋、人工加料的方式向白土儲(chǔ)罐裝料，輸送方式為真空吸入。倒裝過程中存在白土袋破損白土漏出、倒白土?xí)r敞開散倒、白土粉塵到處飄的問題。長期沿用此種裝料方式，人員近距離接觸白土，影響到裝料人員的身體健康，也會(huì)對周圍環(huán)境造成不良影響，工作現(xiàn)場環(huán)境污染嚴(yán)重，不適應(yīng)當(dāng)前的清潔生產(chǎn)。建議對裝置的白土運(yùn)輸由袋裝改為罐裝，用工業(yè)風(fēng)將罐裝車上的白土壓到裝置內(nèi)的白土儲(chǔ)罐，以防止白土粉塵污染。

5 結(jié)束語

采用熱聯(lián)合的方法，優(yōu)化了工藝流程；利用絡(luò)合脫氮工藝，減少白土用量，提高了精制油收率；對壓濾機(jī)的升級(jí)改造，保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性；用軟化水替代新鮮水作工作液，解決了水環(huán)式真空泵泵體易結(jié)垢問題；脫氣塔塔底泵增加變頻器，解決了泵體沖刷腐蝕問題。通過這些工藝優(yōu)化和設(shè)備改造措施，提高了潤滑油白土精制裝置運(yùn)行的技術(shù)水平，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是在裝置的長周期運(yùn)行方面還存在一些問題，如蒸發(fā)塔塔頂真空系統(tǒng)的腐蝕問題和白土倒裝過程的環(huán)境污染問題等。

［1］孔朝輝，越立新，翟金山，等.白土裝置蒸發(fā)汽提塔頂冷凝系統(tǒng)的防腐蝕研究［J］.全面腐蝕控制，2005，19（5）：27－32

［2］張德康，秦榮斌.白土裝置濾機(jī)控制系統(tǒng)升級(jí)改造及故障處理分析［J］.煉化科技，2011（3）：39－41