減壓塔抽真空系統節能優化改造

楊正宏，王恩廷

減壓塔抽真空系統節能優化改造

楊正宏，王恩廷

（揚子石化泰州石油化工有限責任公司，江蘇 泰州 225300）

為提高減壓塔塔頂真空度，采用先進的抽真空成套設備替代原有抽真空系統的設施，并對工藝流程進行優化改造。實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，減壓側線作為高附加值的蠟系產品原料來源。因常減壓裝置減壓塔塔頂真空度低于設計值，造成減壓塔操作偏離設計指標，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，提高減壓蠟油產品收率，降低裝置能耗，對減壓塔抽真空系統進行節能優化改造，采用以水環式真空泵-二級蒸汽抽空器-高效水冷器為核心的成套設備系統取代原有的抽真空系統，并根據減壓塔塔頂氣的流量和性質對設備參數進行核算，優化工藝流程。改造后減壓抽真空系統運行平穩，減壓塔頂真空度穩定在99.5 kPa以上，達到歷史最好水平；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 減壓塔抽真空系統流程簡介

減壓塔抽真空系統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，經過一級蒸汽抽真空器后進入高效水冷器，冷凝后的液相通過高度壓差進入減頂污油罐，氣相通過二級蒸汽抽空器抽真空進去冷凝器冷凝分離，液相進入減頂污油罐，氣相進入負壓罐緩沖后，經水環式真空泵抽真空后進入正壓罐，不凝氣進入加熱爐作為燃料。與原有的已停用的抽真空系統設施相比，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機[1]；水環式真空泵出口的不凝氣壓力達到1.2 MPa，具備直接作為燃料的條件，且抽真空效率優于往復泵。

2 減壓塔抽真空系統運行中存在的問題

近年來公司對減壓塔塔盤、工藝管線及設備進行多次更新改造，但減壓抽真空系統一直未進行有效的技術革新和設備改造，經多年運行，目前抽真空系統存在的主要問題有：①減壓抽真空系統運行效果差，真空度年平均95 kPa，遠低于國內裝置平均水平；②抽真空系統采用濕式空冷，冷卻效率低，且噴淋水飛濺到平臺上，踏板及平臺腐蝕嚴重，存在安全隱患；③原有的往復真空泵屬于淘汰落后產能，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；④蒸汽增壓器的設計負荷偏高，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焦。

3 減壓抽真空系統改造方案

3.1 改造思路

經過設計單位測算，減壓塔抽真空系統存在的主要問題是往復式真空泵性能落后，減頂增壓器和抽真空器設計負荷超生產負荷30%以上，蒸汽消耗量大。空冷運行效果差，尤其是夏季，受當地氣候濕度高、溫度高、噴淋不均勻等因素的影響，短板更加明顯。通過調研，在借鑒同類裝置經驗的基礎上，綜合考慮企業現有公用工程條件，確定抽真空系統采用二級蒸汽抽真空+高效水冷器+液環泵機組的方案，替代原有的減頂增減器+一級蒸汽抽真空+濕冷+往復式真空的抽真空方式[2-3]，同時對相應的管線等進行改造，并根據減頂氣的流量和性質，進行材質選型和工藝改進，將彎頭較多的管線進行取直改造，并進行防腐。

3.2 改造內容

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）新增一臺水環真空泵，原往復式真空泵作為應急狀態下的備用泵。

3）原減頂空冷器及配套的濕冷噴淋水設施、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真空泵進出口管線重新配管。

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量。

4 生產情況分析

4.1 改造前后的實際操作條件和能耗對比

抽真空系統改造前與改造后的操作條件和設計操作條件見表1。

表1 抽真空系統改造前后的操作參數及能耗對比

從表1可知，抽真空系統改造后，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 ℃，操作上實現了的“高真空、低爐溫”的節能要求[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，優化了塔內熱量平衡。蒸汽抽真空器的選型更符合生產實際，蒸汽消耗量降低了0.29 t·h-1，相應的含硫污水同步下降，實現了系統的節能減排。改造后高效水冷器取代濕式空冷，抽真空系統電機功率降低20 kW，循環水用量增加170 t·h-1，主要原因是取消了空冷風機，降低了電耗；高效水冷器充分利用富余的循環水量作為冷卻介質，也有利于節約能源采購成本。

4.2 抽真空系統改造前后產品收率對比

減壓抽真空系統采用成套抽真空設備后，設備的運行參數與裝置實際生產條件匹配，減壓塔塔頂真空度明顯提高，有利于提高減壓蠟油產品收率，降低減壓渣油產率，提高裝置運行的經濟效益。改造前、改造后減壓蠟油、渣油的收率見表2。

表2 改造前后產品收率對比

注：產品收率=側線產量/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%。主要原因為改造前減壓塔塔頂真空度遠低于設計值，真空度提高以后，減壓塔汽化率升高，塔內氣液分布合理，有利于產品結構分割和提高減壓側線收率。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；

將數據代入式（1），可得=1.21×106kJ·h-1。

按1 kg標油折算41 800 kJ熱量計算，節約 28.95 kg EO·h-1，年節約標油243.18 t，降低裝置能耗0.55 kg EO·t-1。

由計算結果可知，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 經濟效益分析

抽真空系統改造后，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，年節約蒸汽2 600 t。蒸汽價格按每噸190元計算，節約蒸汽費用49.4萬元。

6 結束語

減壓塔抽真空系統采用成套抽真空系統設備并進行流程優化后，一次開車成功，真空度穩定在 99.5 kPa以上，在夏季高溫天氣期間仍運行平穩，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，減壓蠟油的產量和質量均達到預期要求。

1）抽真空成套設備采用推廣的二級蒸汽抽真 空+液環泵機械抽真空組合技術和高效水冷器，設備選型與裝置生產條件匹配，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，取得良好的節能減排效果。

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

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定性。

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

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

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

［4］楊茂軍，王俊美，鄧偉強，等.減壓塔頂抽真空系統影響因素分析[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年畢業于上海化學工業專科學校化工機械專業，主要從事石化設備安全運維及生產管理工作。

TE624.2

A

1004-0935（2021）01-0068-03