煉油廠常減壓蒸餾裝置減壓系統(tǒng)一直采用蒸汽噴射泵抽真空。近年來隨著干式減壓蒸餾技術(shù)的發(fā)展和機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械式真空泵在常減壓蒸餾裝置上開始應(yīng)用并取得了一定成果。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于各項(xiàng)工藝參數(shù)沒有在線記錄，缺乏必要的評價(jià)手段和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，探索過程困難，所以有關(guān)機(jī)械式真空泵在常減壓蒸餾裝置上應(yīng)用的報(bào)道較少，影響了機(jī)械式真空泵在常減壓蒸餾裝置上的推廣應(yīng)用。中國石油蘭州石化分公司（簡稱蘭州石化公司）在500萬t/a常減壓蒸餾裝置減壓塔上采用了液環(huán)式真空泵，解決了大處理量下機(jī)械抽真空系統(tǒng)的應(yīng)用問題。
一、液環(huán)式真空泵在減壓塔上的應(yīng)用
1.1工藝流程
蘭州石化公司500萬t/a常減壓蒸餾裝置減壓塔頂采用２級抽真空工藝流程，一級抽真空采用傳統(tǒng)蒸汽抽真空，二級采用液環(huán)式機(jī)械抽真空系統(tǒng)與傳統(tǒng)蒸汽抽真空并聯(lián)使用，工藝流程如圖1所示。
1.2液環(huán)式真空泵
減壓塔頂二級抽真空系統(tǒng)采用納西姆工業(yè)（中國）有限公司液環(huán)式真空泵壓縮機(jī)（組），型號為2BW4303-OHC2，系單級液環(huán)式真空設(shè)備。該泵的工作液為新鮮水，主要用于抽輸壓力低于大氣壓的氣體和蒸汽。在運(yùn)行過程中，真空泵將來自一級抽真空后的不凝氣、空氣、水蒸氣等吸入，被抽氣體攜帶泵內(nèi)的部分液環(huán)工作液，從排氣管線排至分離器，在分離器內(nèi)進(jìn)行氣一液分離。未凝氣體被壓縮至排氣壓力，冷凝液在達(dá)到溢流液位后，分別排入減壓塔頂分液罐。在分離器中，工作液（新鮮水）被人為地控制在高低液位之間，同時(shí)工作液通過管線自分離器自流入換熱器，與循環(huán)水換熱后進(jìn)入泵體。在這一過程中，工作液不僅形成了液環(huán)，而且攜帶壓縮氣體所產(chǎn)生的熱量，同時(shí)將葉輪與圓盤之間的間隙密封。采用由蒸汽噴射泵和機(jī)械式真空泵組成的混合抽真空系統(tǒng)，可使減壓塔頂?shù)牟僮鲏毫Ρ３衷?.25kpa以下，最低可達(dá)到2.50kpa。液環(huán)式真空泵的供水方式為自吸式，水壓為-4kpa，其他性能參數(shù)如表１所示。
二、生產(chǎn)工藝分析
標(biāo)定時(shí)裝置的處理量為15.0~15.2kt/d，塔頂一級抽真空系統(tǒng)只開動(dòng)１臺蒸汽噴射真空泵，二級抽真空系統(tǒng)采用液環(huán)式真空泵。減壓塔塔頂設(shè)計(jì)操作壓力為6.25kpa，設(shè)計(jì)操作溫度為45.0℃。標(biāo)定結(jié)果顯示，塔頂實(shí)際操作壓力為4.50kpa，操作溫度為45.2℃。減壓塔塔頂抽真空系統(tǒng)進(jìn)料為不凝氣、輕柴油組分、蒸汽及少量空氣，標(biāo)定情況分別如表２和表３所示。
計(jì)算二級抽真空泵雖缺少操作數(shù)據(jù)，但可通過考察一級抽真空泵出口操作參數(shù)的變化情況間接反映二級抽真空泵進(jìn)料量的變化。由減壓塔塔頂抽真空系統(tǒng)進(jìn)料量可以看出，不凝氣、減冷油和蒸汽分別占設(shè)計(jì)量的20％，43％，70％。經(jīng)預(yù)濕空冷器冷卻后，物料達(dá)到的溫度為28℃，與設(shè)計(jì)指標(biāo)（30℃）相當(dāng)，蒸汽和油氣被冷凝成液體。在設(shè)計(jì)壓力下，一級抽真空泵的蒸汽及油氣負(fù)荷與設(shè)計(jì)指標(biāo)相當(dāng)。鑒于塔頂操作壓力比設(shè)計(jì)指標(biāo)低1.75kpa，如果將塔頂氣視為理想氣體，則可近似認(rèn)為一級抽真空泵入口處蒸汽及油氣的體積和溫度保持不變。欲維持體系壓力的穩(wěn)定，塔頂部分已冷凝的液相必然要增大揮發(fā)速率，以維持原來的壓力差。根據(jù)氣體狀態(tài)方程計(jì)算操作時(shí)油氣及蒸汽的實(shí)際流量，結(jié)果一級入口油氣流量為200.6kg/h，蒸汽流量為276.6kg/h。與設(shè)計(jì)指標(biāo)相比，實(shí)際操作時(shí)在一級抽真空泵入口，蒸汽流量增加111.3kg/h，油氣流量增加80.7kg/h，空氣流量保持不變，不凝氣流量減少150.45kg/h，物料總流量比設(shè)計(jì)指標(biāo)增加41.55kg/h。
綜上所述，減壓塔頂揮發(fā)管線物料流量減少對二級抽真空泵的負(fù)荷沒有影響。實(shí)際操作時(shí)，一級空冷器出口平均溫度比設(shè)計(jì)指標(biāo)高10℃以上，達(dá)到45℃以上，進(jìn)一步增加了二級抽真空泵的負(fù)荷。采用蒸汽噴射真空泵／蒸汽噴射真空泵一液環(huán)式真空泵系統(tǒng)，可將減壓塔塔頂壓力控制在比設(shè)計(jì)指標(biāo)低1.4kpa水平。液環(huán)式真空泵于2003年12月在蘭州石化公司500萬t/a常減壓蒸餾裝置投用，在冬季采取防凍措施的情況下，系統(tǒng)在長期運(yùn)行過程中各部位的工藝參數(shù)如表４所示。
由表４可以看出，液環(huán)式真空泵出、入口壓力幾乎沒有變化，水冷器表面溫度也沒有變化，但泵體、入口、出口、分液罐液相及氣相溫度有升高的趨勢，原因是：空冷器的冷卻效果因結(jié)垢等原因而降低，導(dǎo)致液環(huán)式真空泵入口溫度升高；工作液的溫度因冷卻器結(jié)垢而升高；泵體及分液罐排污不及時(shí)或排不干凈造成散熱效果下降；工作液置換不徹底。工作液系油與水的混合物，溫度升高時(shí)水與油之間的分離效果變差，導(dǎo)致真空泵的工作效率下降。實(shí)際操作中曾試圖通過補(bǔ)加水提高油一水界面，但短時(shí)間內(nèi)界面又回落。溫度升高使真空泵的 工作效率大幅下降，電機(jī)電流增大。
三、應(yīng)用效果評價(jià)
3.1與傳統(tǒng)工藝能耗對比
液環(huán)式真空泵二級組合抽真空系統(tǒng)與傳統(tǒng)蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)能耗對比如表５所示。
3.2經(jīng)濟(jì)效益分析
液環(huán)式真空泵二級組合抽真空系統(tǒng)與傳統(tǒng)蒸汽噴射泵抽真空系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本分析結(jié)果如表６所示。
由表6可以看出，液環(huán)式真空泵二級組合抽真空系統(tǒng)的固定投資與傳統(tǒng)蒸汽噴射泵抽真空系統(tǒng)接近，而運(yùn)行成本不足后者的1/5。
四、建議
a.使用新鮮水作工作液，給分液罐加裝液位控制系統(tǒng)。
b.操作中發(fā)現(xiàn)，一級噴射泵蒸汽壓力對二級液環(huán)式真空泵有較大影響。為一級蒸汽噴射抽真 空系統(tǒng)加裝蒸汽壓力控制閥，以穩(wěn)定蒸汽壓力，提高抽真空效果，降低能耗，減輕對環(huán)境的污染。
c.水環(huán)式真空泵的工作效率隨工作液溫度的升高而下降，水溫超過50℃后工作效率急劇下降。增大空冷器及工作液冷卻器的換熱面積，制造時(shí)為泵體加裝翅片，以便將泵體的溫度控制在35℃左右。
d.夏季可為分水罐采取噴淋降溫措施，或者為罐體包裹散熱翅片。
e.定期清理減壓塔頂瓦斯阻火器，以降低出口背壓，提高真空泵的工作效率。
f.改進(jìn)工藝：方案1，新上1臺機(jī)械式抽真空泵，取代減壓塔頂二級蒸汽噴射真空泵及二級濕空冷器，將更換下來的二級濕空冷器安裝到一級抽真空系統(tǒng)；方案2，用2級液環(huán)式真空泵或機(jī)械式抽真空機(jī)組完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸汽抽真空系統(tǒng)。已有煉油廠使用2級液環(huán)式真空泵，運(yùn)行效果良好。機(jī)械式抽真空機(jī)組的耗電量比液環(huán)式真空泵低60％-80％。
五、結(jié)論
a.液環(huán)式真空泵在蘭州石化公司500萬t/a常減壓蒸餾裝置上的應(yīng)用是成功的，值得推廣。
b.液環(huán)式真空泵比蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)節(jié)能，省去了噴淋系統(tǒng)，不產(chǎn)生含硫污水，噪音降低13.1dB。
c.使用液環(huán)式真空泵可降低裝置對外供蒸汽的依賴程度。
d.液環(huán)式真空泵的腐蝕部位僅集中在葉輪處，防腐工作只需升級葉輪材質(zhì)即可。蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)的腐蝕遍及整個(gè)空冷器，防腐工作困難且效果較差。
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