馬 軍

（國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司，寧夏 銀川 750409）

神華寧煤煤制油2006 年8 月投產(chǎn)，費(fèi)托合成技術(shù)采用中科合成油技術(shù)有限公司的高溫漿態(tài)床F-T 合成工藝，催化劑選用鐵基催化劑，費(fèi)托反應(yīng)器主產(chǎn)物為蠟[1]。F-T 反應(yīng)部分分A 線和B 線，共8 臺(tái)費(fèi)托反應(yīng)器，每個(gè)F-T 反應(yīng)線對(duì)應(yīng)一個(gè)蠟過(guò)濾裝置。正常運(yùn)行中費(fèi)托反應(yīng)器內(nèi)的蠟通過(guò)內(nèi)置過(guò)濾管排至汽提塔，經(jīng)過(guò)汽提分離，塔底產(chǎn)物穩(wěn)定蠟（fe+3＜100mg/kg）送入穩(wěn)定蠟原料罐，再進(jìn)行過(guò)濾，穩(wěn)定蠟原料罐內(nèi)的穩(wěn)定蠟經(jīng)過(guò)預(yù)涂循環(huán)過(guò)濾后成為合格蠟，合格蠟送至加氫單元進(jìn)行裂化成為柴油。隨著費(fèi)托反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，催化劑活性降低，需定期更換催化劑，每4.5d 從費(fèi)托反應(yīng)器卸料口卸出約6t 大量攜帶催化劑的蠟——渣蠟，渣蠟壓到渣蠟減壓罐，渣蠟減壓罐內(nèi)的渣蠟經(jīng)過(guò)減壓、降溫后再經(jīng)過(guò)預(yù)過(guò)濾循環(huán)后成為穩(wěn)定蠟。費(fèi)托出蠟及蠟過(guò)濾工藝流程示意見(jiàn)圖1。

圖1 費(fèi)托出蠟及蠟過(guò)濾工藝流程示意圖

1 蠟過(guò)濾原理

神華寧煤蠟過(guò)濾器采用水平托盤(pán)過(guò)濾機(jī)。水平托盤(pán)過(guò)濾機(jī)由許多濾盤(pán)組成，每個(gè)濾盤(pán)是由不銹鋼沖壓形成，內(nèi)有空間，外包濾布，將濾盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上，裝入圓形密閉的機(jī)殼內(nèi)。濾盤(pán)由蠟浸沒(méi)。過(guò)濾機(jī)中的蠟液在泵壓作用下穿過(guò)濾布進(jìn)入濾盤(pán)內(nèi)部，成為濾液后從轉(zhuǎn)軸孔進(jìn)入空心軸從另外一端流出。由于渣蠟中含有大量鐵基催化劑，穿過(guò)濾布時(shí)大量鐵離子會(huì)被攔截，留在濾布上，使蠟得以過(guò)濾。然而穩(wěn)定蠟中鐵離子相對(duì)較少，需借助預(yù)涂介質(zhì)[2]（白土和硅藻土）進(jìn)行過(guò)濾，白土和硅藻土經(jīng)過(guò)預(yù)涂均勻分布在濾布上，形成濾餅層，濾餅層除了攔截功能外還能吸附鐵離子，從而達(dá)到過(guò)濾穩(wěn)定蠟的目的。

2 運(yùn)行中存在的問(wèn)題

2.1 蠟中帶水

費(fèi)托反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物水，水隨蠟進(jìn)入汽提塔進(jìn)行分離，汽提塔底通入2.3MPa 過(guò)熱蒸汽（實(shí)際溫度300℃左右）作為加熱源，同時(shí)汽提凝液進(jìn)入塔內(nèi)，導(dǎo)致塔內(nèi)水量增多。當(dāng)塔底溫降至220℃左右時(shí)，蠟油中的水無(wú)法從塔頂蒸出，就會(huì)凝結(jié)成水沉入塔底，隨高溫蠟進(jìn)入穩(wěn)定蠟泵，導(dǎo)致泵發(fā)生汽蝕，攜帶大量水的進(jìn)入原料罐，發(fā)生突沸，導(dǎo)致蠟冒罐、蠟罐撕裂事故[3]。水對(duì)白土吸附鐵離子也有不利影響，因此蠟中不能帶水。表1 為蠟帶水情況。

表1 為蠟攜帶水情況（工作記錄）

2.2 蠟罐設(shè)計(jì)不合理

原料罐設(shè)計(jì)為常壓罐，當(dāng)塔底溫度低于220℃時(shí)，攜帶水的蠟進(jìn)入原料罐發(fā)生突沸，罐內(nèi)氣體膨脹，蠟罐超壓，造成蠟罐平底翹起，嚴(yán)重時(shí)造成蠟罐撕裂，攜帶催化劑的蠟從罐頂噴出，進(jìn)入保溫棉后遇伴熱可能發(fā)生著火事故。

2.3 白土、硅藻土消耗量大，工作強(qiáng)度高

穩(wěn)定蠟過(guò)濾前先利用白土和硅藻土進(jìn)行預(yù)涂，目的是形成一層合格的濾餅層，攜帶鐵離子的蠟通過(guò)預(yù)涂合格的濾餅層時(shí)，利用濾餅層的攔截功能攔截掉一些大的雜質(zhì)，利用白土的吸附能力吸附掉蠟中的鐵離子，從而得到合格的蠟液[4]。白土和硅藻土設(shè)計(jì)使用量為白土：300kg、硅藻土：37.5kg。初期投用后預(yù)涂完畢壓差接近報(bào)警值，過(guò)濾不久，就需排渣，工作量大、白土消耗高、蠟合格率不高，后期不得不降低白土和硅藻土用量。

2.4 渣蠟處理能力不足

由于渣蠟中鐵離子含量高，加之渣蠟裝置處理能力不足，每天過(guò)濾后并入原料罐的渣蠟量需嚴(yán)格控制，否則會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定蠟原料罐內(nèi)鐵離子含量上升，從而導(dǎo)致合格蠟中鐵離子含量上升。每天并入穩(wěn)定蠟原料罐的渣蠟量嚴(yán)格控制在40m3左右，其余渣蠟外賣。

3 工藝及操作改進(jìn)

3.1 改變汽提工藝

停止向塔內(nèi)通入2.3MPa 過(guò)熱蒸汽，增加重質(zhì)油加熱器、輕質(zhì)油加熱器面積。有效避免了過(guò)多水進(jìn)入蠟中，同時(shí)也防止了塔底溫度低于220℃，使塔底穩(wěn)定蠟中水及輕組分含量大幅降低，有效避免了泵氣蝕、蠟突沸等事故發(fā)生。

3.2 更換承壓蠟罐

改變汽提工藝后蠟帶水情況見(jiàn)表2。

表2 改變汽提工藝后蠟帶水情況（工作記錄）

將裝置區(qū)內(nèi)所有常壓罐更換為承壓罐，新更換承壓原料罐，新原料罐設(shè)計(jì)壓力0.6MPa。即使蠟中帶水，進(jìn)入原料罐發(fā)生突沸，也難以發(fā)生罐體撕裂或者冒罐，從而有效避免了一系列事故的發(fā)生。

3.3 優(yōu)化穩(wěn)定蠟過(guò)濾操作

開(kāi)車至今，白土和硅藻土用量進(jìn)行過(guò)多次調(diào)整，具體用量如表3 所列。

表3 不同白土和硅藻土用量對(duì)過(guò)濾的影響

由表3 可知，白土和硅藻土用量逐漸減少，排渣次數(shù)減少，工作強(qiáng)度大大降低，合格蠟中鐵離子含量降低。

3.4 新增渣蠟預(yù)處理裝置

新增加6 個(gè)渣蠟減壓罐，8 個(gè)渣蠟預(yù)過(guò)濾機(jī)，增加渣蠟預(yù)處理量，將原有的4 個(gè)渣蠟預(yù)過(guò)濾機(jī)改為渣蠟預(yù)涂過(guò)濾。這將大大提高蠟過(guò)濾裝置處理能力。

4 結(jié)論

1）通過(guò)增加換熱器面積代替2.3MPa 過(guò)熱蒸汽汽提的方法，大幅降低了蠟中水含量，有效避免了穩(wěn)定蠟原料罐、中間灌區(qū)蠟罐突沸事故的發(fā)生。

2）更換承壓原料罐、灌區(qū)儲(chǔ)罐后再也沒(méi)有發(fā)生過(guò)蠟突沸、冒罐事故。

3）白土加入量為280kg，硅藻土加入量為65kg 時(shí)，白土、硅藻土使用量明顯減少，排渣次數(shù)減少，單臺(tái)過(guò)濾機(jī)使用時(shí)間增長(zhǎng)，且蠟中鐵含量合格，滿足下游生產(chǎn)需要。但是白土及白土硅藻土最佳使用量及配比，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

4）新增蠟過(guò)濾裝置暫時(shí)未投入使用，效果有待進(jìn)一步評(píng)估。