Металлокерамические фильтры для высокотемпературной фильтрации газов в производстве этилена

Проблемы и решения фильтрации в производстве этилена

На заводах по производству этилена высокотемпературный газ (обычно 500-800°C), выходящий из печи крекинга, несет в себе большое количество мелочи катализатора, коксового порошка и частиц оксидов металлов. Если эти примеси попадут в систему закалочного масла, компрессоры и сепарационные установки, они приведут к износу оборудования, снижению эффективности теплообмена, отравлению катализатора и снижению чистоты продукта. Традиционные керамические фильтрующие элементы, хотя и устойчивы к высоким температурам, хрупкие и имеют низкую устойчивость к тепловому удару; Тканевые фильтр-мешки, с другой стороны, вообще не выдерживают таких высоких температур.

Наш фильтр из спеченного металлического порошка с градиентной пористой структурой изготовлен из металлических порошков, таких как 316L, титан класса 0, 904L и Hastelloy, с использованием процессов изостатического прессования, высокотемпературного вакуумного спекания и сварки. Этот фильтрующий элемент имеет трехмерную взаимосвязанную пористую структуру с пористостью 35-45%, а точность фильтрации можно контролировать в диапазоне 1-80 мкм в зависимости от требований, сохраняя при этом превосходную жаропрочность и стойкость к термическому удару. В практическом применении фильтрующий элемент может стабильно работать при температуре 900°C, выдерживать изменения температуры, превышающие 100°C в час, и достигать долгосрочной стабильной работы благодаря онлайн-системе обратной промывки.

Пример применения турецкой нефтехимической компании

В 2023 году крупный нефтехимический комплекс в турецком регионе Мраморного моря модернизировал завод по производству этилена мощностью 800 000 тонн в год. В заводской системе закалочного масла из крекированного газа высокотемпературный газ (около 640°C) должен был эффективно удалить частицы кокса и катализатора перед входом в колонну закалочного масла, чтобы предотвратить засорение тарелок и теплообменников закалочного масла. Ранее использовавшиеся керамические фильтры часто ломались, что приводило к незапланированным простоям и ежегодным убыткам, превышающим 2 миллиона долларов США.

· Анализ условий труда на месте

В результате проверки на месте технической командой клиента, а также нашего общения и анализа было обнаружено, что в устройстве используется смешанный процесс крекинга нафты и сжиженного нефтяного газа. Крекинг-газ имеет высокое содержание коксового порошка (входная концентрация около 800 мг/Нм³), значительные температурные колебания (580-660°С), а также содержит следовые количества кислых компонентов. Фильтроэлемент устанавливается на главном технологическом трубопроводе перед закалочной башней с рабочим давлением 0,3-0,5 МПа и должен работать непрерывно не менее 18 месяцев.

· Индивидуальные решения

Для этого конкретного условия эксплуатации наша команда предлагает следующие решения:

1. Оптимизация материала: использование порошка нержавеющей стали 310S для улучшения стойкости к высокотемпературному окислению и коррозии.

2. Структурный дизайн: использование асимметричной градиентной пористой структуры с прецизионным слоем толщиной 10 мкм на стороне входа воздушного потока и прецизионным слоем 5 мкм на стороне выхода воздушного потока, что обеспечивает как высокую пылеемкость, так и конечную точность фильтрации.

3. Схема установки: Проектирование модульной фильтровальной установки, каждая из которых содержит 36 фильтрующих элементов (диаметр 60×1000 мм), для упрощения установки и обслуживания.

4. Вспомогательная система: интеллектуальная система управления обратной промывкой, которая автоматически регулирует частоту и интенсивность обратной промывки в зависимости от изменений перепада давления.

· Результаты внедрения

Система фильтрации введена в эксплуатацию в феврале 2024 года. Через 3 месяца мониторинга производительности результаты показали:

Эффективность фильтрации оставалась стабильной на уровне более 99,97%, а содержание пыли в отходящем газе было ниже 2 мг/Нм³.

Начальное падение давления составило всего 0,08 МПа, а через 3 месяца эксплуатации оно стабилизировалось в пределах 0,15-0,22 МПа.

Согласно последним отзывам по состоянию на декабрь 2025 года, система фильтрации работает непрерывно уже 22 месяца и по-прежнему работает в пределах проектного диапазона падения давления. Расчеты клиентов показывают, что система экономит около 1,8 миллиона долларов в год просто за счет сокращения незапланированных простоев и затрат на техническое обслуживание.

Руководство по покупке

1. Материал. Для обычных сред без сильной коррозии предпочтительным выбором является сталь 316L; для высокотемпературной среды газа крекинга, содержащей хлор и представляющей высокий риск науглероживания, следует рассмотреть сплав Инконель 625 или интерметаллические соединения железа и алюминия.

2. Точность. Для защиты компрессора следует выбирать абсолютную точность 5–10 микрон.

3. Конструкция: следует выбрать прочную конструкцию, подходящую для импульсной обратной промывки под высоким давлением и использующую уплотнение «металл по металлу».

4. Для целей проектирования: предоставьте подробные условия эксплуатации и обсудите с нами техническое решение.

Перспективы отрасли

Учитывая глобальную тенденцию к более легкому и разнообразному этиленовому сырью, а также потребность в более крупных установках, технология высокотемпературной фильтрации газа сталкивается с новыми проблемами. В настоящее время мы разработали материалы фильтрующих элементов, подходящие для более высоких температур (900 ℃) на установках крекинга этана.

Как профессиональный производитель порошковых фильтров из спеченного металла, мы твердо верим, что только глубоко понимая технологические требования и тесно интегрируясь с реалиями на месте, мы можем предложить действительно ценные решения. За каждым фильтрующим элементом стоит обязательство по обеспечению безопасной эксплуатации установки и гарантия эффективности производства наших клиентов. Мы продолжим тесно сотрудничать с мировыми производителями этилена, чтобы совместно способствовать развитию технологий высокотемпературной фильтрации и способствовать качественному развитию нефтехимической отрасли.