神华宁煤煤制油蜡过滤装置工艺及操作优化

马 军

（国家能源集团宁夏煤业公司，宁夏 银川 750409）

神华宁煤煤制油2006 年8 月投产，费托合成技术采用中科合成油技术有限公司的高温浆态床F-T 合成工艺，催化剂选用铁基催化剂，费托反应器主产物为蜡[1]。F-T 反应部分分A 线和B 线，共8 台费托反应器，每个F-T 反应线对应一个蜡过滤装置。正常运行中费托反应器内的蜡通过内置过滤管排至汽提塔，经过汽提分离，塔底产物稳定蜡（fe+3＜100mg/kg）送入稳定蜡原料罐，再进行过滤，稳定蜡原料罐内的稳定蜡经过预涂循环过滤后成为合格蜡，合格蜡送至加氢单元进行裂化成为柴油。随着费托反应时间增长，催化剂活性降低，需定期更换催化剂，每4.5d 从费托反应器卸料口卸出约6t 大量携带催化剂的蜡——渣蜡，渣蜡压到渣蜡减压罐，渣蜡减压罐内的渣蜡经过减压、降温后再经过预过滤循环后成为稳定蜡。费托出蜡及蜡过滤工艺流程示意见图1。

图1 费托出蜡及蜡过滤工艺流程示意图

1 蜡过滤原理

神华宁煤蜡过滤器采用水平托盘过滤机。水平托盘过滤机由许多滤盘组成，每个滤盘是由不锈钢冲压形成，内有空间，外包滤布，将滤盘固定在转轴上，装入圆形密闭的机壳内。滤盘由蜡浸没。过滤机中的蜡液在泵压作用下穿过滤布进入滤盘内部，成为滤液后从转轴孔进入空心轴从另外一端流出。由于渣蜡中含有大量铁基催化剂，穿过滤布时大量铁离子会被拦截，留在滤布上，使蜡得以过滤。然而稳定蜡中铁离子相对较少，需借助预涂介质[2]（白土和硅藻土）进行过滤，白土和硅藻土经过预涂均匀分布在滤布上，形成滤饼层，滤饼层除了拦截功能外还能吸附铁离子，从而达到过滤稳定蜡的目的。

2 运行中存在的问题

2.1 蜡中带水

费托反应会产生一定量的副产物水，水随蜡进入汽提塔进行分离，汽提塔底通入2.3MPa 过热蒸汽（实际温度300℃左右）作为加热源，同时汽提凝液进入塔内，导致塔内水量增多。当塔底温降至220℃左右时，蜡油中的水无法从塔顶蒸出，就会凝结成水沉入塔底，随高温蜡进入稳定蜡泵，导致泵发生汽蚀，携带大量水的进入原料罐，发生突沸，导致蜡冒罐、蜡罐撕裂事故[3]。水对白土吸附铁离子也有不利影响，因此蜡中不能带水。表1 为蜡带水情况。

表1 为蜡携带水情况（工作记录）

2.2 蜡罐设计不合理

原料罐设计为常压罐，当塔底温度低于220℃时，携带水的蜡进入原料罐发生突沸，罐内气体膨胀，蜡罐超压，造成蜡罐平底翘起，严重时造成蜡罐撕裂，携带催化剂的蜡从罐顶喷出，进入保温棉后遇伴热可能发生着火事故。

2.3 白土、硅藻土消耗量大，工作强度高

稳定蜡过滤前先利用白土和硅藻土进行预涂，目的是形成一层合格的滤饼层，携带铁离子的蜡通过预涂合格的滤饼层时，利用滤饼层的拦截功能拦截掉一些大的杂质，利用白土的吸附能力吸附掉蜡中的铁离子，从而得到合格的蜡液[4]。白土和硅藻土设计使用量为白土：300kg、硅藻土：37.5kg。初期投用后预涂完毕压差接近报警值，过滤不久，就需排渣，工作量大、白土消耗高、蜡合格率不高，后期不得不降低白土和硅藻土用量。

2.4 渣蜡处理能力不足

由于渣蜡中铁离子含量高，加之渣蜡装置处理能力不足，每天过滤后并入原料罐的渣蜡量需严格控制，否则会导致稳定蜡原料罐内铁离子含量上升，从而导致合格蜡中铁离子含量上升。每天并入稳定蜡原料罐的渣蜡量严格控制在40m3左右，其余渣蜡外卖。

3 工艺及操作改进

3.1 改变汽提工艺

停止向塔内通入2.3MPa 过热蒸汽，增加重质油加热器、轻质油加热器面积。有效避免了过多水进入蜡中，同时也防止了塔底温度低于220℃，使塔底稳定蜡中水及轻组分含量大幅降低，有效避免了泵气蚀、蜡突沸等事故发生。

3.2 更换承压蜡罐

改变汽提工艺后蜡带水情况见表2。

表2 改变汽提工艺后蜡带水情况（工作记录）

将装置区内所有常压罐更换为承压罐，新更换承压原料罐，新原料罐设计压力0.6MPa。即使蜡中带水，进入原料罐发生突沸，也难以发生罐体撕裂或者冒罐，从而有效避免了一系列事故的发生。

3.3 优化稳定蜡过滤操作

开车至今，白土和硅藻土用量进行过多次调整，具体用量如表3 所列。

表3 不同白土和硅藻土用量对过滤的影响

由表3 可知，白土和硅藻土用量逐渐减少，排渣次数减少，工作强度大大降低，合格蜡中铁离子含量降低。

3.4 新增渣蜡预处理装置

新增加6 个渣蜡减压罐，8 个渣蜡预过滤机，增加渣蜡预处理量，将原有的4 个渣蜡预过滤机改为渣蜡预涂过滤。这将大大提高蜡过滤装置处理能力。

4 结论

1）通过增加换热器面积代替2.3MPa 过热蒸汽汽提的方法，大幅降低了蜡中水含量，有效避免了稳定蜡原料罐、中间灌区蜡罐突沸事故的发生。

2）更换承压原料罐、灌区储罐后再也没有发生过蜡突沸、冒罐事故。

3）白土加入量为280kg，硅藻土加入量为65kg 时，白土、硅藻土使用量明显减少，排渣次数减少，单台过滤机使用时间增长，且蜡中铁含量合格，满足下游生产需要。但是白土及白土硅藻土最佳使用量及配比，有待进一步实验。

4）新增蜡过滤装置暂时未投入使用，效果有待进一步评估。