新技術(shù)在常減壓蒸餾裝置中的應(yīng)用—液體抽空器

梁澤濤，王雪蓮，謝國宏，韓 冰

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司，山東 青島 266071）

工藝與裝備

新技術(shù)在常減壓蒸餾裝置中的應(yīng)用—液體抽空器

梁澤濤，王雪蓮，謝國宏，韓 冰

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司，山東 青島 266071）

傳統(tǒng)減頂抽空器采用蒸汽噴射系統(tǒng)，消耗大量蒸汽，能耗較高，而且產(chǎn)生酸性水，需進(jìn)一步處理。本文對液體抽空器的工作原理、特點及應(yīng)用情況等進(jìn)行了論述。液體噴射抽真空技術(shù)的應(yīng)用，對常減壓蒸餾裝置的節(jié)能、降耗、減排，有著非常重要的意義。

減壓蒸餾； 液體抽真空系統(tǒng)； 節(jié)能減排

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，石油產(chǎn)品的需求量也迅速增長。然而伴隨著原油價格的不斷提高，以及原油重質(zhì)化和劣質(zhì)化日趨嚴(yán)重，煉油企業(yè)如何保持自身的盈利性就成為一個越來越嚴(yán)峻的問題。另外，隨著燃油標(biāo)準(zhǔn)和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，對煉廠提出了更高的要求。為了提高盈利性和滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，煉廠節(jié)能減排已經(jīng)成為首要之舉。對常減壓裝置而言，蒸汽是除燃料油或燃料氣之外最大的能耗，而減頂抽真空系統(tǒng)是減壓蒸餾過程中蒸汽耗量最大的設(shè)備，降低這部分消耗，意義重大。

1 蒸汽噴射抽空器

目前國內(nèi)煉油廠的絕大部分減壓塔抽空系統(tǒng)普遍采用的是蒸汽抽真空系統(tǒng)或蒸汽加機械組合抽真空技術(shù)，蒸汽噴射器結(jié)構(gòu)圖及流程圖如圖1,2所示。

蒸汽抽真空的原理是，利用一定壓力的水蒸氣，通過一個拉法爾噴嘴，蒸汽體積迅速膨脹，一般出口處的蒸汽體積是進(jìn)入噴嘴前的幾百倍，在噴嘴出口處產(chǎn)生超音速汽流。蒸汽在此進(jìn)行了一次能量轉(zhuǎn)換，由壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽咚倨髟趪娮烊肟谔幮纬傻蛪籂顟B(tài)，由于高速汽流的引射作用，使與噴射器相連的減壓塔形成負(fù)壓，達(dá)到抽真空作用。

圖1 蒸汽抽空器結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of steam vacuum ejector

蒸汽抽空器需要消耗大量的蒸汽作為抽空介質(zhì)，同時又產(chǎn)生了大量的酸性水。面對日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，煉油廠需要對這些排放物進(jìn)行清潔處理或燒掉。為了節(jié)約蒸汽，降低成本，國外越來越多的煉油廠選擇不需要工作流體的干式真空泵或液環(huán)式真空泵，但也存在故障率高、維修費用高等問題[1-3]。

2 液體噴射抽空器

新型液體噴射技術(shù)的核心噴射器用可備選的各種液體作動力介質(zhì)，能穩(wěn)定可靠地提供系統(tǒng)真空，并可大幅度節(jié)省操作費用，而且?guī)缀鯖]有酸性水排放[2]。

圖2 燃料型減壓塔頂蒸汽抽空系統(tǒng)流程圖Fig.2 Flow chart of steam vacuum system

在青海油田格爾木煉油廠改造項目中，減壓塔抽空系統(tǒng)采用了Hi-jet液體噴射技術(shù)，以文丘里原理為設(shè)計基礎(chǔ)，高速循環(huán)液體從噴嘴處高速噴出,高分散液體向氣體傳遞，形成超聲速的氣—液兩相流，在噴嘴下方形成負(fù)壓區(qū)域，將減壓塔頂氣體抽入噴射器的混合室，繼而達(dá)到抽真空目的，在整個過程中，液體的動能轉(zhuǎn)化為壓縮氣體的勢能。循環(huán)液從分離器的底部用泵抽出，經(jīng)冷卻后輸送到噴射器的噴嘴,形成噴射循環(huán)。在液體循環(huán)和氣體升壓過程產(chǎn)生的熱量以及氣體帶入的熱量被循環(huán)溶液攜帶，通過冷卻器移出系統(tǒng)。其原理如圖3所示。

圖3 液體抽空器結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of liquid vacuum ejector

格爾木煉油廠常減壓裝置的減頂抽空系統(tǒng)采用二級液體抽空技術(shù)，用裝置內(nèi)生產(chǎn)的常二線油或常三線油作為動力介質(zhì)。根據(jù)裝置的生產(chǎn)方案不同，液體抽空系統(tǒng)分兩種工況設(shè)計：塔頂殘壓分別可達(dá)到15 mmHg(a)和40 mmHg(a)。流程圖如圖4所示。

減頂油氣從減壓塔頂出來后，經(jīng)過一級噴射抽空器后進(jìn)入一級抽空分液罐進(jìn)行氣液分離，未凝氣體進(jìn)二級噴射抽空器，液相經(jīng)一級循環(huán)液水冷器冷卻后由一級循環(huán)泵抽出，升壓后作為動力液體循環(huán)至一級噴射抽空器；一級不凝氣經(jīng)二級噴射抽空器進(jìn)入二級抽空分液罐進(jìn)行氣液分離，二級不凝氣至下游進(jìn)一步處理。二級循環(huán)液經(jīng)二級循環(huán)液水冷器冷卻后由二級循環(huán)泵抽出，升壓后作為動力液體循環(huán)至二級噴射抽空器。補充工作液自常二線油（常三線油）出裝置管線引至抽空系統(tǒng)，經(jīng)補充工作液水冷器冷卻后分別進(jìn)入一、二級抽空分液罐，再分別由一級抽出泵和二級抽出泵抽出返回至常二線油（常三線油）出裝置管線。

圖4 減壓塔頂液體抽空系統(tǒng)流程圖Fig.4 Flow chart of liquid vacuum system

3 液體噴射器優(yōu)點

格爾木常減壓蒸餾裝置于2009年10月一次性開成成功，減壓塔頂液體抽真空系統(tǒng)至今運行平穩(wěn)，滿足塔頂真空度要求。液體抽真空系統(tǒng)同常規(guī)蒸汽抽真空系統(tǒng)相比，有以下特點：

（1）能耗大幅度降低，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，標(biāo)定數(shù)據(jù)列于下表1。

表1 蒸汽抽真空與液體抽真空對比[3]Table 1 Comparison of steam and liquid vacuum system

由于蒸汽噴射器抽真空系統(tǒng)僅僅利用了蒸汽的動能，而熱能（占蒸汽能量的95%以上）幾乎全被浪費，同時消耗了大量冷卻水，是高能耗設(shè)備。

通過對比，在達(dá)到相同減壓塔真空度前提下，采用蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)時，蒸汽消耗為3.85 t/h。而采用液體噴射器系統(tǒng)時，兩級循環(huán)泵的電力消耗總和為671 kW/h，能耗降低42%左右。如果考慮冷卻系統(tǒng)的能耗，總能耗降低47%左右。

（2）操作靈活，工藝包供應(yīng)商在談判過程中提出，通過調(diào)節(jié)，單開一級抽空器可以實現(xiàn)減壓塔頂真空度40 mmHg(a)，開兩級抽空器時，減壓塔頂真空度達(dá)到15 mmHg(a)。格爾木煉油廠在實際試運行中分別進(jìn)行了考察，在抽真空負(fù)荷低于設(shè)計負(fù)荷時，單獨運行其中一級噴射器，即能夠滿足減壓塔真空度的要求。同時，一級和二級噴射器氣體排放出口的壓力都可以高于設(shè)計壓力，為不凝氣排放出路的選擇增加了靈活性。如果將兩級液體噴射器同時運行，真空度能迅速穩(wěn)定的達(dá)到設(shè)計要求，為減壓塔的穩(wěn)定操作提供了良好的基礎(chǔ)，并降低了調(diào)整操作的難度。

（3）環(huán)境友好，由于格爾木煉廠減壓塔采用干式操作，而抽空介質(zhì)是常二線或常三線油，使得抽真空系統(tǒng)沒有任何污水排放，也沒有減頂柴油的乳化問題。相比減壓塔頂采用蒸汽的抽空系統(tǒng)，污水排放量大大降低，柴油乳化問題也迎刃而解。

4 結(jié) 論

液體噴射抽空器同蒸汽噴射抽空器相比，不僅可以大大降低能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。而且由于此項技術(shù)沒有酸性水排放，也降低了酸性水排放處理的成本，是一項節(jié)能減排的良好技術(shù)。

［1］漢光機械廠水暖三結(jié)合小組. 蒸汽噴射器計算[M]. 第一版.國防工業(yè)出版社，1974.

［2］張樂平，陳勃. 蒸汽噴射式抽空器變工況性能及Yong分析[J].化工機械, 2001，28(4):203-206.

［3］洪厚勝，謝玉健，王亞利. 減壓蒸餾裝置多級抽空器數(shù)值模擬[J].石油化工設(shè)備, 2009，38(2):35-39.

［4］韓冰，李洪洋，王雪蓮. 兩級液體噴射器及其應(yīng)用[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2010, 40(5):39-41.

［5］王進(jìn)剛. 液體噴射器在常減壓蒸餾裝置抽空系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2006, 36(8):35-37.

Application of a New Technology in Crude Distillation Unit—Liquid Evacuation System

LIANG Ze-tao，WANG Xue-lian，XIE Guo-hong，HAN Bing
（CPECC East-China Design Branch，Shandong Qingdao 266071，China）

Traditional evacuation system is steam ejector, it consumes a great deal of steam and sour water is generated. In this paper, working principle, characteristics and application condition of the liquid evacuation system were introduced. The application of liquid evacuation system has great meaning for energy saving and emission reduction of the crude distillation unit.

Vacuum distillation; Liquid evacuation; Energy saving and emission reduction

TQ 028.3+1

A

1671-0460（2011）12-1283-03

2011-08-22

梁澤濤（1982-），男，山東省青島市人，工程師，碩士，2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工藝專業(yè)，從事煉油設(shè)計工作。E-mail：liangzetao@cnpccei.cn，電話：0532-80950762。