不凝氣分離設備在酮苯脫蠟脫油裝置上的應用

任峰，王靈鳳，孔繁蘅

(1.中國石化濟南分公司，山東 濟南 250101；2.山東聯友石化工程有限公司，山東 濟南 250101；3.中國石油大連石化公司，遼寧 大連 116032)

0 引言

中國石化濟南分公司280 kt/a酮苯脫蠟脫油裝置是該公司重質基礎油光亮油生產基地的重要組成部分，利用丁酮-甲苯二元混合溶劑對油、蠟具有不同的溶解度和油蠟熔點差的特點，通過降溫、稀釋、結晶和過濾等方法，實現油蠟的分離，主要產品有脫蠟油、蠟下油和全精煉石蠟。

裝置由結晶、過濾、冷凍、干燥和安全氣等5個系統組成，其中冷凍系統負責為生產運行提供冷量。

1 冷凍系統

1.1 工作原理及系統組成

280 kt/a酮苯脫蠟脫油裝置冷凍系統以氨為制冷劑，利用氨沸點低、在低溫下即可汽化，汽化時又吸收大量熱量的性質，降低物料的溫度。系統主要設備有氨壓機、氨冷套管(器)、氨罐和蒸發冷凝器，含液氨50 t左右。

1.2 影響制冷能力的因素

影響系統制冷能力的因素有很多，如環境溫度、空氣濕度、系統內的液氨量、過冷溫度、蒸發情況和冷凍機的吸入狀態等。

經驗數據表明，系統高壓壓力是重要的影響因素之一，每降低0.2 MPa，制冷能力可提高3%～5%；反之，隨著高壓壓力的增加，制冷能力會相應降低。影響高壓壓力的因素有后冷能力和系統內不凝氣的含量等。

圖1是2016年冷凍高壓壓力全年變化的趨勢，從圖1可以明顯看出：峰值超過1.30 MPa，接近安全閥定壓值，均值在1.0 MPa上下。

圖1 2016年全年冷凍高壓壓力變化趨勢

1.3 不凝氣貢獻值

空氣和氮氣等不凝氣是造成高壓壓力大的主要因素之一，選取典型數據進行簡單核算。

2017年5月初，冷凍系統平均冷凝溫度為24 ℃，絕對壓力為1.36 MPa，由氨制冷劑熱力性質表查得此溫度對應壓力為1.01 MPa，說明由不凝氣引起的壓力上升值為0.35 MPa。

2 不凝氣來源及影響

2.1 來源

裝置檢修后抽真空不徹底、設備維修后置換不干凈或更換濾芯等配件等都可能會造成空氣或氮氣殘存在系統內，積聚于蒸發冷凝器和氨罐等處，由于這些介質不可被壓縮，會造成高壓壓力的上升。

2.2 影響

導致系統制冷能力下降，增加能耗，不僅在炎熱、高溫的夏季如此，在涼爽的夜間以及寒冷的冬季也不例外。只有排除系統中的空氣，才能降低系統的運行能耗。

常規操作中，一般采用到設備高處后手動排放的方式，不但費時費力，還會造成制冷劑的泄漏和環境污染。2017年，中國石化濟南分公司酮苯脫蠟脫油裝置利用檢修機會增上了氨不凝氣分離設備(簡稱RPS設備)，是在石油化工行業的首次應用。

3 RPS設備簡介

3.1 設備構成

設備由控制系統、管路、分離器、蒸發室、浮球室和電磁閥等部分組成。采用全中文人機操作界面和西門子PLC處理器，安裝了具有高抗污染能力的傳感系統，以適應較為復雜的工作環境；運行溫度、壓力等操作參數和排氣次數及電磁閥動作情況等均在屏幕上有所顯示。

3.2 工作原理

RPS設備流程如圖2所示，與主裝置相連的管路共采氣管、供液管、回液管、回氣管和不凝氣排放管五條，均安裝有電磁閥以實現自動控制。設備啟用后，采氣點電磁閥關閉，含不凝氣的混合介質(高壓氨氣)通過采氣管進入氣液分離器，下部液相隨回液管送出設備，上部的氣相進入蒸發室內的盤管中；制冷劑(低壓液氨)經供液管進入設備，流動過程中閃發的氣體在氣液分離器內分離，上部氣相隨回氣管送出設備，液相進入蒸發室內盤管外，內盤管內介質進行熱交換；不凝氣逐步在浮球室內聚集，依靠液位的變化和程序的控制實現間斷外排，經水吸收罐后送至低壓瓦斯系統，完成一次排氣；排氣頻率隨系統中不凝氣含量的降低而減少，直至降為零。

圖2 RPS設備簡易流程

4 使用情況

4.1 投用前后數值變化情況

2017年裝置開工后，5月份對數據進行監測，在原料性質及加工量穩定的前提下，高壓壓力的區間范圍為1.18～1.38 MPa，對應其中一臺冷凍機的電流區間范圍為72～89 A。

5月下旬對RPS設備進行了調試和投用，投用后高壓壓力逐步降低，投用前10天設備運行530次，冷凍系統高壓壓力(表壓)變化趨勢如圖3所示。

圖3 RPS設備投用初期高壓壓力變化趨勢

2017年6～8月份，最為濕熱的外部環境下，冷凍系統高壓壓力區間范圍為0.90～1.05 MPa，較設備投用前降低0.28～0.33 MPa，對應一臺冷凍機的電流降低8.1～12.7 A。

4.2 效益估算

高壓壓力穩定后，RPS設備即可停運，其操作費用基本可忽略不計；以每臺冷凍機電流降低10 A、電費0.64元/千瓦時來計算，兩臺冷凍機每小時節約電費：

1.732×6000×20×0.87/1000×0.64=115.7元/小時

全年節省費用97.2萬元，當年即可收回投資。

5 小結

(1)RPS設備自動化程度高，操作方便，可適應酮苯脫蠟脫油裝置復雜的工藝環境。

(2)設備投用后，冷凍系統高壓壓力降低0.30 MPa左右，節能效果明顯，資產回報率高，取得了預期效果。