潞安费托合成分离系统运行中存在问题及整改措施

刘新伟， 赵 梦

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046000）

引 言

潞安100万t／a煤制油项目采用的是中科合成油公司核心技术，该项目是山西省重点转型煤化工项目，对于山西省目前制定的“争当全国能源革命排头兵”计划具有重大的示范意义。费托合成反应作为该项目的核心技术，其分离系统的平稳运行对整个项目的长周期稳定运行影响深远。

费托合成反应分离系统主要包括：反应器中部的过滤管、反应器顶部的悬液分离器、循环换热分离器、轻质油分离器、压缩机入口分液罐、油水分离器、汽提塔等。分离系统目前存在的问题有：反应器中部过滤管堵塞及破损、反应器顶部悬液分离器带出催化剂、循环换热分离器包边撕裂、油水分离器破乳效果差及油侧容积设计较小、汽提塔中部稳定重质油温度较低。

1 反应器中部过滤管堵塞及破损问题

1.1 反应器中部过滤管堵塞

反应器中部过滤管作用是将反应生产的蜡和反应器内部的催化剂进行分离，过滤完成后通过顺控程序实现浸泡－反吹－过滤的可逆性周期操作。过滤管堵塞后，会导致重蜡产品无法正常分离，进而导致反应器液位持续上涨。

过滤管堵塞主要原因：1）反应器过滤压差、反吹压差、反吹时间等参数控制不严格，造成过滤管不可逆性破坏；2）反应器中部温度控制过高造成过滤管结炭。

整改措施：1）系统停车后，对品质较好的旧过滤管冲洗后重新回装；2）対破坏较为严重的过滤管进行更换；3）初始投用过滤组，参数设置如下，过滤压差1KPa、反吹压差300KPa、反吹时间10s，系统负荷变化后可微量调整参数；4）严格控制反应器温度，严禁反应器飞温。

1.2 反应器中部过滤管破损

过滤管破损后会导致重蜡产品中带出催化剂，重蜡中铁含量超标，进而会导致蜡过滤单元过滤器压差升高，甚至会造成过滤器瘫痪。

过滤管破损主要原因：反吹压差和反吹时间控制不严格。

整改措施：1）停车后更换破损过滤管；2）严格控制反吹压差和反吹时间［1］。

2 反应器顶部悬液分离器带出催化剂

悬液分离器的作用是将反应器顶部的高温油气和催化剂颗粒进行分离，高温油气分离后通过顶部管线进入后系统，催化剂颗粒经过分离后经过降液管回落至反应器中部。悬液分离器带出催化剂后会导致后系统产品带黑，进而堵塞设备和管线。

悬液分离器带出催化剂的原因：1）反应器液位控制过高；2）悬液分离器分离效果较差。

整改措施：1）严格控制反应器液位，PDI00203控制16KPa～18KPa，严禁反应器液位过高；2）系统停车后，将反应器原来的10个大悬液分离器更换为40个小型悬液分离器，提高分离效果。

3 循环换热分离器包边撕裂

3.1 循环换热分离器包边撕裂后果

循环换热分离器上端部分为换热功能模块，下端部分为分离模块，换热模块、分离模块在两个压力容器圆壳内。整体设备将换热功能、高温油气气液分离功能融为一体。

循环换热分离器包边撕裂后，造成气体走短路致使换热效果变差。造成的后果主要有：1）换热器出口低温油气温度比设计值高出25℃左右；2）油气夹带催化剂进入换热器底部，造成底部分离器堵塞。

3.2 整改措施

3.2.1 正常运行期间

当系统不具备停车检修时机时，为了防止循环换热分离器底部黑料直接进入汽提塔，造成汽提塔油蜡产品不合格，可以在循环换热分离器底部管线至油水分离器前增加一条临时跨线，进而可以使黑料进入合成水中进行稀释，可保证系统在短期内平稳运行。

3.2.2 系统大修期间

系统停车大修期间，对循环换热分离器进行隔离、置换后，对分离器内部包边进行补焊，从根本上解决了这个设备隐患。

4 油水分离器破乳效果差及油侧容积设计较小

4.1 油水分离器破乳效果差

油水分离器的作用主要是将来自轻质油分离器及其他单元的轻质油水进行油水气三相分离，气相通过顶部分离后进入后系统，经过破乳后分离出的轻质油和合成水分别进入后系统。

油水分离器破乳效果差会造成合成水中油含量超标，要改善破乳效果，需要更改破乳板型号及尺寸，此问题需设计院进一步论证后进行处理。

4.2 油侧容积设计较小

系统满负荷运行后，启动轻质单台泵运行，经过反复修改轻质油液位控制单回路PID参数，均无法保证轻质油测液位稳定，最后轻质油双台泵运行后，液位趋于稳定。目前轻质油双台泵运行，没有备用设备，系统风险较大。造成此问题的主要原因是轻质油测设计容积较小，液位回路控制稳态性差，此问题需设计院进一步论证后处理。

5 汽提塔中部重质油温度较低

轻质油、重质油、重质蜡、重质蜡释放气分别从上、中、下部位进入气提塔进行分离，分离后的轻质油气从顶部排出经空冷冷却后送至气提塔顶分液罐，稳定重质油从中部排出送至油品加工，稳定蜡从底部排出送至蜡过滤单元。

费托合成1系列、2系列满负荷运行后，汽提塔中部稳定重质油温度一直处于120℃左右，距离设计值149℃～169℃有一定差距，从稳定重质油取样检测结果看，产品水含量超标，给下游分离工段带来一定风险。

为解决这一问题，本项目做出来如下整改措施：1）重质油加热器由原来的1台增加为2台，均由5.0MPa饱和蒸汽作为加热介质，进而增大了换热效率；2）由轻质油加热器进口前至第1台重质油加热器进口增加1条跨线，从而使汽提塔中部组分比热容减小，更有利于温度提升。

6 结语

经过以上技术改造，目前费托1系列、2系列满负荷平稳运行，分离系统未发现中间产品被催化剂带黑现象，循环换热分离器出口低温油气温度稳定在125℃左右，汽提塔中部已达到155℃左右，各项工艺指标均已达到设计值范围。

这些技术改造在潞安100万t／a煤制油项目得到了良好地应用，对同行业煤制油项目设备技改有一定的指导意义。