減壓塔抽真空系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造

楊正宏，王恩廷

減壓塔抽真空系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造

楊正宏，王恩廷

（揚(yáng)子石化泰州石油化工有限責(zé)任公司，江蘇 泰州 225300）

為提高減壓塔塔頂真空度，采用先進(jìn)的抽真空成套設(shè)備替代原有抽真空系統(tǒng)的設(shè)施，并對工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改造。實(shí)施后減壓塔真空度提高4.5 kPa，減壓蠟油拔出率提高5.81%，減爐出口溫度降低13 ℃，裝置能耗降低0.55 kg EO·t-1。

真空度；拔出率；減壓蠟油；能耗

某公司常減壓裝置主要以工蘇北石蠟基原油為原料，減壓側(cè)線作為高附加值的蠟系產(chǎn)品原料來源。因常減壓裝置減壓塔塔頂真空度低于設(shè)計值，造成減壓塔操作偏離設(shè)計指標(biāo)，減爐出口溫度偏高，減壓蠟油收率偏低。為提高減壓塔真空度，提高減壓蠟油產(chǎn)品收率，降低裝置能耗，對減壓塔抽真空系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化改造，采用以水環(huán)式真空泵-二級蒸汽抽空器-高效水冷器為核心的成套設(shè)備系統(tǒng)取代原有的抽真空系統(tǒng)，并根據(jù)減壓塔塔頂氣的流量和性質(zhì)對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行核算，優(yōu)化工藝流程。改造后減壓抽真空系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，減壓塔頂真空度穩(wěn)定在99.5 kPa以上，達(dá)到歷史最好水平；減壓塔蒸汽用量明顯降低，減爐出口溫度降低13 ℃，取得良好的效果。

1 減壓塔抽真空系統(tǒng)流程簡介

減壓塔抽真空系統(tǒng)改造前后的工藝示意圖如 圖1所示。

減頂氣自減壓塔塔頂抽出口，經(jīng)過一級蒸汽抽真空器后進(jìn)入高效水冷器，冷凝后的液相通過高度壓差進(jìn)入減頂污油罐，氣相通過二級蒸汽抽空器抽真空進(jìn)去冷凝器冷凝分離，液相進(jìn)入減頂污油罐，氣相進(jìn)入負(fù)壓罐緩沖后，經(jīng)水環(huán)式真空泵抽真空后進(jìn)入正壓罐，不凝氣進(jìn)入加熱爐作為燃料。與原有的已停用的抽真空系統(tǒng)設(shè)施相比，用蒸汽抽真空器取代蒸汽增壓器，提高了抽真空的效率并減少蒸汽消耗；用高效水冷器取代濕冷和集合管，冷卻效果和氣、液相分離的效率均大幅提高，并取消了耗能的空冷風(fēng)機(jī)[1]；水環(huán)式真空泵出口的不凝氣壓力達(dá)到1.2 MPa，具備直接作為燃料的條件，且抽真空效率優(yōu)于往復(fù)泵。

2 減壓塔抽真空系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

近年來公司對減壓塔塔盤、工藝管線及設(shè)備進(jìn)行多次更新改造，但減壓抽真空系統(tǒng)一直未進(jìn)行有效的技術(shù)革新和設(shè)備改造，經(jīng)多年運(yùn)行，目前抽真空系統(tǒng)存在的主要問題有：①減壓抽真空系統(tǒng)運(yùn)行效果差，真空度年平均95 kPa，遠(yuǎn)低于國內(nèi)裝置平均水平；②抽真空系統(tǒng)采用濕式空冷，冷卻效率低，且噴淋水飛濺到平臺上，踏板及平臺腐蝕嚴(yán)重，存在安全隱患；③原有的往復(fù)真空泵屬于淘汰落后產(chǎn)能，同時泵出口的減壓瓦斯壓力低，無法有效利用，造成能源浪費(fèi)；④蒸汽增壓器的設(shè)計負(fù)荷偏高，蒸汽消耗量大；⑤減爐出口溫度偏高（400 ℃），易造成減壓塔下部結(jié)焦。

3 減壓抽真空系統(tǒng)改造方案

3.1 改造思路

經(jīng)過設(shè)計單位測算，減壓塔抽真空系統(tǒng)存在的主要問題是往復(fù)式真空泵性能落后，減頂增壓器和抽真空器設(shè)計負(fù)荷超生產(chǎn)負(fù)荷30%以上，蒸汽消耗量大?？绽溥\(yùn)行效果差，尤其是夏季，受當(dāng)?shù)貧夂驖穸雀?、溫度高、噴淋不均勻等因素的影響，短板更加明顯。通過調(diào)研，在借鑒同類裝置經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮企業(yè)現(xiàn)有公用工程條件，確定抽真空系統(tǒng)采用二級蒸汽抽真空+高效水冷器+液環(huán)泵機(jī)組的方案，替代原有的減頂增減器+一級蒸汽抽真空+濕冷+往復(fù)式真空的抽真空方式[2-3]，同時對相應(yīng)的管線等進(jìn)行改造，并根據(jù)減頂氣的流量和性質(zhì)，進(jìn)行材質(zhì)選型和工藝改進(jìn)，將彎頭較多的管線進(jìn)行取直改造，并進(jìn)行防腐。

3.2 改造內(nèi)容

1）原減頂增壓器及一級抽空器拆除，更換為一級蒸汽抽空器、二級蒸汽抽空器。

2）新增一臺水環(huán)真空泵，原往復(fù)式真空泵作為應(yīng)急狀態(tài)下的備用泵。

3）原減頂空冷器及配套的濕冷噴淋水設(shè)施、集合管等拆除，更換為高效水冷器。

4）在框架下新增減頂污油罐，縮短冷凝后的液相在管道的停留時間。

5）一級蒸汽抽空器、二級蒸汽抽空器及水環(huán)真空泵進(jìn)出口管線重新配管。

6）平面布置上充分考慮管線走向，保持大氣腿傾斜度不低于60°。

3.3 設(shè)備平面布置方案

1）原空冷器位置布置一級抽空后冷凝器。

2）原真空泵位置附近布置水環(huán)真空泵。

3）高效水冷器、冷卻器、減頂污油罐自上而下垂直布置，減少配管的長度和彎頭數(shù)量。

4 生產(chǎn)情況分析

4.1 改造前后的實(shí)際操作條件和能耗對比

抽真空系統(tǒng)改造前與改造后的操作條件和設(shè)計操作條件見表1。

表1 抽真空系統(tǒng)改造前后的操作參數(shù)及能耗對比

從表1可知，抽真空系統(tǒng)改造后，減壓塔塔頂真空度提高4.5 kPa，在同一工況下，減爐出口溫度降低13 ℃，操作上實(shí)現(xiàn)了的“高真空、低爐溫”的節(jié)能要求[4]。減壓塔塔底蒸汽吹汽量降低 0.03 t·h-1，減少了蒸汽消耗，優(yōu)化了塔內(nèi)熱量平衡。蒸汽抽真空器的選型更符合生產(chǎn)實(shí)際，蒸汽消耗量降低了0.29 t·h-1，相應(yīng)的含硫污水同步下降，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能減排。改造后高效水冷器取代濕式空冷，抽真空系統(tǒng)電機(jī)功率降低20 kW，循環(huán)水用量增加170 t·h-1，主要原因是取消了空冷風(fēng)機(jī)，降低了電耗；高效水冷器充分利用富余的循環(huán)水量作為冷卻介質(zhì)，也有利于節(jié)約能源采購成本。

4.2 抽真空系統(tǒng)改造前后產(chǎn)品收率對比

減壓抽真空系統(tǒng)采用成套抽真空設(shè)備后，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與裝置實(shí)際生產(chǎn)條件匹配，減壓塔塔頂真空度明顯提高，有利于提高減壓蠟油產(chǎn)品收率，降低減壓渣油產(chǎn)率，提高裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。改造前、改造后減壓蠟油、渣油的收率見表2。

表2 改造前后產(chǎn)品收率對比

注：產(chǎn)品收率=側(cè)線產(chǎn)量/常減壓總加工量。

由表2可知，塔頂真空度由95 kPa提高到 99.5 kPa后，減壓總拔即蠟油收率提升5.81%，減壓渣油收率由32.22%下降至26.41%。主要原因?yàn)楦脑烨皽p壓塔塔頂真空度遠(yuǎn)低于設(shè)計值，真空度提高以后，減壓塔汽化率升高，塔內(nèi)氣液分布合理，有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分割和提高減壓側(cè)線收率。減五線收率的提升更有助于減壓塔下部取熱，平衡全塔熱量分布。

5 效益分析

5.1 社會效益分析

減壓抽真空系統(tǒng)改造后，塔頂真空度提升 4.5 kPa以上，在提升減壓蠟油收率的基礎(chǔ)上，減爐出口溫度由400 ℃降低至387 ℃，通過式（1）計算減爐出口溫度降低13 ℃時節(jié)約的能耗。

其中：—熱量， kJ·h-1；

p—比熱容，取2.6 kJ·(kg·℃)-1；

—流量，取3.6×104kg·h-1；

將數(shù)據(jù)代入式（1），可得=1.21×106kJ·h-1。

按1 kg標(biāo)油折算41 800 kJ熱量計算，節(jié)約 28.95 kg EO·h-1，年節(jié)約標(biāo)油243.18 t，降低裝置能耗0.55 kg EO·t-1。

由計算結(jié)果可知，改造后減爐出口溫度下降，裝置能耗明顯降低，取得良好的社會效益。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

抽真空系統(tǒng)改造后，減壓蠟油收率提高了5.81%。按年加工原油43萬t計算，年增產(chǎn)蠟油 43萬t×5.81%=2.5萬t。渣油與蠟油價格差價約為每噸1 100元，年增加效益1 100×2.5=2 750萬元。

改造后，蒸汽消耗量降低0.31 t·h-1，年節(jié)約蒸汽2 600 t。蒸汽價格按每噸190元計算，節(jié)約蒸汽費(fèi)用49.4萬元。

6 結(jié)束語

減壓塔抽真空系統(tǒng)采用成套抽真空系統(tǒng)設(shè)備并進(jìn)行流程優(yōu)化后，一次開車成功，真空度穩(wěn)定在 99.5 kPa以上，在夏季高溫天氣期間仍運(yùn)行平穩(wěn)，真空度未見波動，一舉解決了減壓塔真空度偏低和夏季真空度波動大的難題，并降低了減爐出口溫度，減壓蠟油的產(chǎn)量和質(zhì)量均達(dá)到預(yù)期要求。

1）抽真空成套設(shè)備采用推廣的二級蒸汽抽真 空+液環(huán)泵機(jī)械抽真空組合技術(shù)和高效水冷器，設(shè)備選型與裝置生產(chǎn)條件匹配，真空度明顯提升，同時蒸汽量降低0.31 t·h-1，并減少了減頂含硫污水量，取得良好的節(jié)能減排效果。

2）減壓塔抽真空系統(tǒng)改造后，真空度由95 kPa提高至99.5 kPa，超過減壓塔設(shè)真空度計參數(shù) （98 kPa），減壓蠟油的收率提高5.81%，減壓塔具備深拔條件，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3）減爐出口溫度降低13 ℃，減少了燃料消耗，在降低裝置能耗同時提高了減爐操作的穩(wěn)定性。

［1］王雪蓮，梁澤濤，李勤.減壓塔頂抽真空系統(tǒng)改造[J].石油化工設(shè)計，2015，32（3）：5-6．

［2］王艷忠.液環(huán)式機(jī)械真空泵在常減壓裝置中的應(yīng)用[J].齊魯石油化工，2012，40（3）：253-256．

［3］高健.減壓尾氣增壓泵（水環(huán)真空泵）在常減壓裝置中的應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)，2019（8）：141-142．

［4］楊茂軍，王俊美，鄧偉強(qiáng)，等.減壓塔頂抽真空系統(tǒng)影響因素分析[J]. 山東化工，2018，47（11）：108-110．

Energy Conservation Optimization of Vacuum Pumping System in the Decompression Tower

,

(Taizhou Petrochemical-YPC Company limited, Taizhou Jiangsu 225300, China）

In order to increase the vacuum of the decompression tower, complete vacuum pumping equipment was adopted to replace the original vacuum pumping facilities,and the related process flow was optimized. After above transformation, the vacuum of the decompression tower was increased by 4.5 kPa, the outlet temperature of the furnace was decreased by 13℃, and device energy consumption was reduced by 0.55 kg EO·t-1.

Vacuum; Pull-out rate; Vacuum gas oil; Energy consumption

2020-12-28

楊正宏（1966-），男，江蘇省泰州市人，工程師，1988年畢業(yè)于上海化學(xué)工業(yè)?？茖W(xué)校化工機(jī)械專業(yè)，主要從事石化設(shè)備安全運(yùn)維及生產(chǎn)管理工作。

TE624.2

A

1004-0935（2021）01-0068-03