煤焦油蒸餾中液環(huán)式真空泵的應(yīng)用

張 超

（唐山考伯斯開灤炭素化工有限公司，河北 唐山063000）

煤焦油蒸餾中液環(huán)式真空泵的應(yīng)用

張 超

（唐山考伯斯開灤炭素化工有限公司，河北 唐山063000）

報(bào)道了液環(huán)式真空泵在煤焦油常減壓蒸餾工藝中的應(yīng)用。介紹了真空泵的分類，真空泵的選型，真空系統(tǒng)及其控制參數(shù)，重點(diǎn)討論了在生產(chǎn)運(yùn)行過程中影響真空度的因素和處理辦法，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際就技術(shù)改進(jìn)提出了合理化建議。

煤焦油蒸餾；真空系統(tǒng)；真空泵

由于煤焦油采用減壓蒸餾之后，加熱爐出口溫度比常壓蒸餾時(shí)明顯偏低，降低了系統(tǒng)操作溫度，防止焦油組分加氫、分解和聚合，焦油組分穩(wěn)，同時(shí)節(jié)約煤氣；切取三混組分，萘收率明顯提高；瀝青質(zhì)量穩(wěn)定，軟化點(diǎn)變化幅度小；塔底不需要通直接蒸汽，蒸汽的用量明顯減少，同時(shí)減少了部分廢水的產(chǎn)生。所以現(xiàn)在真空泵廣泛應(yīng)用于煤焦油加工領(lǐng)域［1,2］。唐山考伯斯開灤炭素化工有限公司30萬t煤焦油加工項(xiàng)目引進(jìn)美國(guó)考伯斯公司的常減壓技術(shù)，以焦化煤焦油為原料生產(chǎn)輕油，工業(yè)萘，洗油，酚油，蒽油，重油，硬質(zhì)瀝青，炭黑油，軟瀝青，燃料油等多種產(chǎn)品，工藝所需負(fù)壓由真空系統(tǒng)提供。真空系統(tǒng)關(guān)鍵部分是真空泵。

1 真空泵的分類及選型

1.1 真空泵的分類

一.機(jī)械泵：油封機(jī)械泵（單級(jí)），油封機(jī)械泵（雙級(jí)），分子泵，羅茨泵；二.蒸汽噴射泵：水銀擴(kuò)散泵，油擴(kuò)散泵，油噴射泵；三.干式泵：濺射離子泵，鈦升華泵，吸附泵，冷凝吸附泵。

機(jī)械泵是通過機(jī)械抽氣原理抽真空的，由定子，轉(zhuǎn)子，旋片等組成，機(jī)械泵一般抽真空度較低。蒸汽噴射泵是利用加熱氣化使高速噴出的蒸汽的動(dòng)量攜帶氣體分子出來，從而抽真空的，但是一般都會(huì)有蒸汽污染。干式泵每種原理都有較大不同，優(yōu)點(diǎn)是無污染，抽真空度高，缺點(diǎn)是技術(shù)要求高，設(shè)備投資大［3,4］。

1.2 真空泵的選型

根據(jù)真空泵的性能和唐山考伯斯開灤炭素化工有限公司真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，該公司采用了液環(huán)式真空泵，根據(jù)相似相溶原理，選用我公司的產(chǎn)品洗油作為密封油，能夠滿足該公司焦油加工各塔最低5 kPa（絕壓）的操作條件要求。和其它類型的真空泵相比，液環(huán)式真空泵有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電機(jī)直聯(lián)，無需減速裝置。結(jié)構(gòu)尺寸小，占地面積也小，可以獲得大的排氣量。壓縮氣體基本上是等溫的，故可以抽除易燃，易爆的氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體，可凝性氣體和汽水混合物。吸氣均勻，平穩(wěn)可靠，操作簡(jiǎn)單，維修方便［5］。

2 真空系統(tǒng)及其控制參數(shù)

如圖1所示，焦油真空系統(tǒng)由密封油循環(huán)槽，密封油循環(huán)泵，密封油水冷器，真空泵，塔頂壓力控制調(diào)閥，密封油循環(huán)槽液位控制調(diào)閥等組成。通過密封油循環(huán)泵將密封油槽的洗油輸送到真空泵，密封油循環(huán)量控制在3 m3/h,真空泵不斷抽取塔頂?shù)臍庀辔镔|(zhì)，塔頂壓力通過DCS系統(tǒng)設(shè)置各塔工藝所需壓力，通過壓力控制調(diào)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其中氣相物質(zhì)絕大部分溶解在洗油中，被真空泵輸送到密封油循環(huán)槽，該槽液位會(huì)逐漸上升，溫度會(huì)隨之升高。密封油循環(huán)量的溫度由密封油水冷器控制，控制在 25 ℃左右。液位升高后可以通過密封油槽液位控制調(diào)閥將密封油倒至原料焦油槽，用于重新蒸餾，液位保持在50%左右。

圖1 真空系統(tǒng)Fig.1 Vacuum system

3 影響真空度的因素和處理辦法

該公司真空系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過真空度下降，抽不到最大真空的情況，有以下幾種原因：

（1）密封油溫度，密封油要控制在25 ℃左右，溫度過低或者過高都會(huì)影響氣相物質(zhì)在密封油中的溶解度，從而影響真空度，所以在夏季時(shí)由于氣溫高要關(guān)閉真空系統(tǒng)的伴熱；冬季要正常開啟，同時(shí)關(guān)小密封油水冷器的進(jìn)水口，必要時(shí)想水冷器通入少量蒸汽。

（2）密封油循環(huán)量，進(jìn)真空泵的密封油量要保持在3 m3/h左右，過高會(huì)降低真空度，過低會(huì)導(dǎo)致真空泵的設(shè)備損壞。

（3）密封油的粘度，在運(yùn)行過程中，萘油，一蒽油，二蒽油，重油會(huì)隨氣相溶解到密封油中，從而使密封油的粘度增加，密封油循環(huán)量會(huì)隨之減小，影響真空度，所以要每周定期更換洗油，保證洗油的粘度質(zhì)量。

（4）密封油的選擇，之前公司為了節(jié)約成本，采用了更為廉價(jià)的水最為密封油，但是水與焦油組分不相溶，并且水的飽和蒸汽壓小，影響了真空度，所以一定要按照相似相溶的原理，選擇飽和蒸汽壓較大的密封油。

（5）由于洗油有較強(qiáng)的腐蝕性，在使用一段時(shí)間后，對(duì)真空泵殼體，葉輪，轉(zhuǎn)子，塔頂壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，旁路閥門造成了一定腐蝕，從而造成真空泵性能下降，閥位關(guān)不嚴(yán)，影響了真空度，所以設(shè)備要定期進(jìn)行檢修［6］。

（6）真空泵泵前不通暢，可能是真空泵泵前管路不通暢，也可能是真空泵泵前氣相冷卻器堵塞造成，我們可以通過關(guān)閉水冷器的水，通入蒸汽，然后關(guān)閉真空泵進(jìn)口閥門，從真空泵進(jìn)口進(jìn)行蒸汽吹掃的辦法疏通管路，也可以從各塔的回流泵泵后進(jìn)行吹掃疏通管路。

（7）密封油槽連接煙氣總管，用于冬季天氣寒冷，煙氣總管路可能會(huì)堵塞，造成真空泵抽到密封油槽的氣體流通不暢，各塔壓力波動(dòng)較大，可以采用給煙氣總管加伴熱或者蒸汽吹掃煙氣總管的方法疏通管線。

4 技術(shù)改進(jìn)建議

（1）密封油循環(huán)量是用手閥控制，流量有波動(dòng)，操作工經(jīng)常需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，建議在以后改用調(diào)閥自動(dòng)控制，這樣更加穩(wěn)定，使真空泵高效運(yùn)行。

（2）塔頂壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍比較窄，有時(shí)需要操作工手動(dòng)調(diào)節(jié)，建議在設(shè)備改造中換大的調(diào)閥，以增加調(diào)節(jié)范圍，減少操作工的操作。

（3）建議密封油不要用水代替,雖然成本運(yùn)行成本降低了很多，但是用水做工作液,其飽和蒸汽壓小，真空泵極限吸氣壓力也越小，極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2 000~4 000 Pa；而選用油做工作液,其飽和蒸汽壓力大，真空泵的極限吸氣壓力越大,可達(dá)130 Pa［7］。

（4）隨著煤瀝青配煤技術(shù)的成熟，煤瀝青市場(chǎng)供不應(yīng)求，液環(huán)式真空泵效率偏低，一般在30%~50%，不利于我公司今后的擴(kuò)能改造，建議公司適時(shí)升級(jí)真空泵。

［1］ 肖瑞華．煉焦化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)問答[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2007．

［2］ 肖瑞華．煤焦油化工學(xué)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［3］ 姜新亮．水環(huán)式真空泵在苯胺生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 安徽化工，2009(4)：53-54．

［4］ 侯復(fù)儒，嚴(yán)沛仁，吳云鵬，馬明亮．液環(huán)式真空泵在常減壓裝置上的應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)與應(yīng)用，2006(7)：313-315．

［5］ 倪望,青閆鐵,倫陳健．液環(huán)式真空泵在大型常減壓裝置上的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，1998(1)：22-23．

［6］ 徐武．液環(huán)式真空泵轉(zhuǎn)子防腐蝕處理措施分析與探討[J].電力技術(shù)，2010(6)：90-91．

［7］ 王桂芹．液環(huán)式真空泵性能的影響因素探討[J]. 石油儀器，2003(3)：51-53．

Application of Liquid Ring Vacuum Pumps in the Coal Tar Distillation

ZHANG Chao
（ Tangshan Koppers Kailuan Carbon Chemical Co.,Ltd., Hebei Tangshan 063000, China）

Application of liquid ring vacuum pumps in the atmospheric and vacuum distillation of coal tar in our company was introduced. Classification of vacuum pumps was also introduced as well as selection of vacuum pumps in our plant, determination of the vacuum system process and control parameters of the process. Influence factors of vacuum degree in production were discussed as well as treatment measures, and then rational suggestions for the technical improvement were put forward according to the actual production.

Coal tar distillation; Vacuum system; Vacuum pump

TQ 522

A

1671-0460（2012）05-0480-02

2012-02-11

張超（1983-），男，河北唐山人，助理工程師，2008年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事煤焦油加工工作。E-mail：zhangchao00zc@126.com。