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)展和機械制造技術(shù)的進步，機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，在實際生產(chǎn)過程中，由于各項工藝參數(shù)沒有在線記錄，缺乏必要的評價手段和經(jīng)驗總結(jié)，探索過程困難，所以有關(guān)機械式真空泵在常減壓蒸餾裝置上應(yīng)用的報道較少，影響了機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（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)進行氣一液分離。未凝氣體被壓縮至排氣壓力，冷凝液在達到溢流液位后，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，同時將葉輪與圓盤之間的間隙密封。采用由蒸汽噴射泵和機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
標定時裝置的處理量為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)計操作壓力為6.25kpa，設(shè)計操作溫度為45.0℃。標定結(jié)果顯示，塔頂實際操作壓力為4.50kpa，操作溫度為45.2℃。減壓塔塔頂抽真空系統(tǒng)進料為不凝氣、輕柴油組分、蒸汽及少量空氣，標定情況分別如表２和表３所示。
計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料量的變化。由減壓塔塔頂抽真空系統(tǒng)進料量可以看出，不凝氣、減冷油和蒸汽分別占設(shè)計量的20％，43％，70％。經(jīng)預(yù)濕空冷器冷卻后，物料達到的溫度為28℃，與設(shè)計指標（30℃）相當，蒸汽和油氣被冷凝成液體。在設(shè)計壓力下，一級抽真空泵的蒸汽及油氣負荷與設(shè)計指標相當。鑒于塔頂操作壓力比設(shè)計指標低1.75kpa，如果將塔頂氣視為理想氣體，則可近似認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)方程計算操作時油氣及蒸汽的實際流量，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)計指標相比，實際操作時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)計指標增加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荷沒有影響。實際操作時，一級空冷器出口平均溫度比設(shè)計指標高10℃以上，達到45℃以上，進一步增加了二級抽真空泵的負荷。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)計指標低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。實際操作中曾試圖通過補加水提高油一水界面，但短時間內(nèi)界面又回落。溫度升高使真空泵的 工作效率大幅下降，電機電流增大。
三、應(yīng)用效果評價
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.改進工藝：方案1，新上1臺機械式抽真空泵，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)式真空泵或機械式抽真空機組完全代替?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，運行效果良好。機械式抽真空機組的耗電量比液環(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)的腐蝕遍及整個空冷器，防腐工作困難且效果較差。
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