超声辅助反冲洗过滤器的设计与研究

摘要

重油催化裂化、焦化、固定床加氢处理是原油生产过程中应用最普遍的方法，这些方法中以焦化工艺的应用最为普遍，而延迟焦化工艺是焦化工艺最受青睐的一种。延迟焦化工艺是我国炼油工业中最常用的一种方式，但是延迟焦化过程中会产生大量焦粉，焦粉的积累会对后面的工艺过程和设备产生很大的危害。目前主要通过过滤法清除焦化馏分油的焦粉，用到的过滤器主要是反冲洗过滤器。在国内焦化油中焦粉的清除过程中，过滤精度普遍介于20～25μm之间，基本能满足正常的使用要求。但这种方法也存在着很大的问题:在用自动反冲洗过滤器过滤时，油中的焦粉粘接在过滤元件上造成反冲不彻底，过滤元件的再生效果差，从而使反冲洗过滤器工作中经常切换，导致其使用年限降低;系统常常因过滤压差过大而自动停工，影响单元操作的连续性;自动反冲洗过滤器的维护成本比较高。超声辅助反冲洗法是在反冲洗方法的基础上，增加了超声清洗作用而设计的一种方法，利用超声波强劲的清洗作用对过滤器进行有效清洗，以克服现有反冲洗过滤器反冲效果不佳的问题。本文的主要工作如下:
　　(1)运用ANSYS软件对频率为28KHz、功率密度为1.6W/cm2的超声波过滤器内声场进行模拟，分析过滤器内声压的大小和分布，特别是滤芯附近的声压大小和分布。从理论上说明焦化柴油具备发生超声空化的条件，能产生超声清洗。
　　(2)设计了一台小型的超声辅助反冲洗过滤器，包括过滤元件的材料选型、结构设定和尺寸计算，超声波振盒的结构设计、尺寸计算以及超声波发生器功率和频率的确定等。
　　(3)试验验证超声辅助反冲洗过滤器内滤芯的反冲洗效果。配制一定浓度的含A1粉尘的焦化柴油悬浮液，分别以超声功率密度、超声清洗时间、反冲时间、反冲流量等参数为变量，通过多组试验，得出试验所用滤芯的反冲洗效果随各参数的变化情况，可以得出反冲时间、超声波功率密度和超声时间与滤芯的反冲洗效果有密切的关系。与仅靠液体反冲作用相比，超声辅助反冲洗的方法能明显提高过滤器滤芯的反冲洗效果。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 自清洗过滤器简介

1．2．1 自动反冲洗过滤器

1．2．2 刷式自清洗过滤器

1．2．3 吸污式自清洗过滤嚣

1．3．1 超声清洗技术筒介

1．3．2 超声清洗技术发展现状

1．4 本文研究的内容

第二章 过滤和超声清洗机理

2．1 过滤机理

2．1．1 筛滤

2．1．2 深层过滤

2．1．3 滤饼过滤

2．2 超声清洗机理

2．3 影响超声空化的因素

2．3．1 清洗液相关物理参数的影响

2．3．2 声场参数的影响

第三章 过滤器声场模拟

3．1 ANSYS简介

3．1．1 ANSYS简介

3．1．2 谐响应分析

3．2 声场分析求解方程

3．2．1 控制方程

3．2．2 声波的有限元方程

3．2．3 声波方程的矩阵表述

3．3 过滤器声场模拟

第四章 试验设计

4．1 试验系统及装置

4．1．1 试验系统

4．1．2 超声波振盒

4．1．3 超声波发生器

4．1．4 试验滤芯

4．1．5 过滤器筒体及试验台

4．1．6 试验用的料液

4．2 试验条件

4．3 试验步骤的制定

4．3．1 流量-压差曲线的测量

4．3．2 污油的配制

4．3．3 过滤过程

4．3．4 滤芯反冲洗过程

4．3．5 试验参数

4．4 试验注意事项

第五章 试验数据分析

5．1 洁净滤芯的流量-压差

5．2 反冲时间对滤芯反冲洗的影响

5．2．1 不加超声时反冲时间对滤芯压差的影响

5．2．2 加超声时反冲时间对滤芯压差的影响

5．3 超声时间对滤芯清洗的影响

5．4 功率密度对滤芯清洗的影响

5．5 超声和反冲洗同时作用

第六章 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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