液環(huán)真空泵在常減壓蒸餾裝置中的應(yīng)用

2009-08-19 李琳北京燕化正邦設(shè)備檢修有限公司

　　國內(nèi)外常減壓蒸餾裝置減壓塔塔頂抽真空系統(tǒng)一般采用水蒸氣抽真空, 因水蒸氣抽真空系統(tǒng)維護(hù)工作量小, 可靠性高, 從20世紀(jì)70年代開始, 國外部分常減壓裝置開始嘗試用機(jī)械抽真空系統(tǒng)代替最后一級(jí)蒸汽噴射泵。1976年首臺(tái)液環(huán)真空泵在休斯頓ARCO石油公司得到應(yīng)用, 并取得較好的效果, 以后眾多石油公司如聯(lián)合油、阿莫科、德士古、�？松づ频燃娂妼�(duì)常減壓蒸餾裝置真空系統(tǒng)進(jìn)行改造, 均收到很好的效益, 一般不足一年即可收回投資。

1、液環(huán)真空泵工作原理

　　液環(huán)真空泵工作原理見圖1。泵體中裝有適量的水作為工作液, 當(dāng)葉輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí), 水被葉輪拋向四周, 在離心力作用下, 形成一個(gè)等厚度的封閉圓水環(huán)。水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面與葉輪輪毅相切, 上部?jī)?nèi)表面與葉片頂端接觸。此時(shí)葉輪輪毅與水環(huán)形成一個(gè)月牙形空間, 該空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。當(dāng)以葉輪的下部0^o為起點(diǎn), 葉輪在旋轉(zhuǎn)前時(shí)180^o小腔的容積由小變大, 且與端面上的吸氣口相通, 此時(shí)氣體被吸人, 當(dāng)吸氣結(jié)束小腔則與吸氣口隔絕當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn), 小腔的容積由大變小, 氣體被壓縮當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí), 氣體便被排出泵外。

　　由于葉輪相對(duì)于旋轉(zhuǎn)液環(huán)是偏心的, 液體在葉片之間空間內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng), 對(duì)泵送介質(zhì)產(chǎn)生抽吸和壓縮的作用。在吸氣階段, 液環(huán)逐漸遠(yuǎn)離輪毅,將泵送介質(zhì)沿軸向從吸氣口吸人在排氣階段, 液環(huán)逐漸逼近輪毅, 將泵送介質(zhì)沿軸向從排氣口排出, 連續(xù)不斷地抽吸液體, 便達(dá)到抽真空的目的。

2、液環(huán)真空泵工藝流程及控制要求

2.1、液環(huán)真空泵工藝流程簡(jiǎn)介

　　液環(huán)真空泵成套設(shè)備主要由液環(huán)真空泵、電機(jī)、冷卻器、氣水分離罐及氣、水管路及控制儀表元件等組成, 液環(huán)真空泵原則流程示意見圖2。

　　減壓塔塔頂?shù)谌?jí)油氣經(jīng)液環(huán)真空泵人口吸人后, 在液環(huán)真空泵的作用下排人氣液分離罐, 在氣液分離罐中實(shí)現(xiàn)水、氣分離, 其中油氣在微正壓作用下進(jìn)人低壓瓦斯系統(tǒng), 水則經(jīng)氣水分離罐進(jìn)人工作液冷卻器, 運(yùn)行產(chǎn)生的熱量由冷卻水通過換熱器帶走, 冷后工作液經(jīng)流量控制系統(tǒng)進(jìn)人液環(huán)真空泵循環(huán)利用。氣水分離罐設(shè)置三個(gè)液位開關(guān), 當(dāng)氣水分離罐中水位低于設(shè)定值時(shí), 補(bǔ)水液位開關(guān)電磁閥打開向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)水高于設(shè)定值時(shí), 水液位開關(guān)電磁閥打開向系統(tǒng)外排水, 而中間液位開關(guān)則對(duì)補(bǔ)水及排水起終止控制作用。

2.2、液環(huán)真空泵的控制要求

　　為確保液環(huán)真空泵及其后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),對(duì)真空泵出口排氣壓力、吸人口壓力及工作液循環(huán)流量等均需進(jìn)行合理控制。液環(huán)真空泵主要的工藝控制項(xiàng)目及指標(biāo)見表1。

　　對(duì)于以上各項(xiàng)目進(jìn)行控制是基于以下方面的考慮

　　1)液環(huán)真空泵出口的減壓塔頂油氣與常壓塔塔頂油氣共同并入裝置輕烴回收系統(tǒng), 而常壓塔頂回流罐正常操作壓力為0.03MPa(表), 為確保常、減壓塔頂瓦斯在同等壓力等級(jí)下并人壓縮機(jī)人口, 故要求液環(huán)真空泵出口壓力不得大于0.04MPa(表), 以避免對(duì)常壓塔及輕烴回收系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。

　　2)為確保減壓塔頂真空度穩(wěn)定, 該液環(huán)真空泵設(shè)置氣相出口返人口流程, 當(dāng)系統(tǒng)真空度過高,絕壓達(dá)到0.015MPa以下時(shí), 通過壓力變送器反饋到控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度, 從而使系統(tǒng)保持一定范圍的真空度, 同時(shí)也避免真空度過高而導(dǎo)致的機(jī)體振動(dòng)過大。

　　3)如果液環(huán)真空泵工作液過少及工作液溫度過高將出現(xiàn)吸氣量及真空度明顯下降問題, 因此要控制適當(dāng)?shù)墓ぷ饕貉h(huán)流量以確保真空泵正常運(yùn)行。

　　另外, 要向機(jī)械密封的熱虹吸罐中供應(yīng)足夠的冷卻水, 并注意檢查熱虹吸罐中液位保持在要求的液位高度, 嚴(yán)禁機(jī)械密封干運(yùn)轉(zhuǎn)。

3、液環(huán)真空泵的應(yīng)用情況

3.1、液環(huán)真空泵使用工況

　　中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司煉油廠簡(jiǎn)稱燕化公司煉油廠新建8.0Mt/a常減壓蒸餾裝置減壓塔采用三級(jí)抽真空設(shè)計(jì), 其中一、二級(jí)為高效噴射式蒸汽泵, 第三級(jí)為液環(huán)真空泵,為降低電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)裝置操作的影響, 第三級(jí)還并聯(lián)一組噴射式蒸汽泵作為備用抽真空設(shè)施。該裝置于2007年6月建成投產(chǎn), 減壓塔塔頂真空度保持在1.6KPa絕以下, 且運(yùn)行平穩(wěn)。液環(huán)真空泵運(yùn)行主要物流物性數(shù)據(jù)見表2。

3.2、液環(huán)真空泵公用工程消耗情況

　　液環(huán)真空泵需要的公用工程介質(zhì)主要是電和水。液環(huán)真空泵電機(jī)功率為185KW, 冷卻器冷卻用水50t/h, 其所消耗公用工程情況及使用要求見表3。

3.3、減壓塔頂?shù)谌?jí)抽真空系統(tǒng)使用情況對(duì)比

　　燕化公司煉油廠8.0Mt/a常減壓蒸餾裝置開工以來, 通過對(duì)減壓塔塔頂?shù)谌?jí)抽真空系統(tǒng)兩種不同運(yùn)行方式進(jìn)行操作比較, 在達(dá)到同樣的減壓塔頂真空度的情況下, 采用高效噴射式蒸汽抽真空系統(tǒng)與液環(huán)真空泵組合工藝, 較采用全部水蒸氣噴射式抽真空系統(tǒng)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)、合理, 并可能發(fā)揮各自特長(zhǎng), 節(jié)能效果顯著。第三級(jí)抽真空系統(tǒng)兩種不同運(yùn)行方式數(shù)據(jù)對(duì)比見表4。

　　由表4可以看出, 采用組合抽真空系統(tǒng)比全部水蒸氣抽真空系統(tǒng)降低能耗0.415kg/t, 節(jié)能效果顯著。

4、液環(huán)真空泵系統(tǒng)效益計(jì)算

　　液環(huán)真空泵系統(tǒng)投資建設(shè)費(fèi)用360萬元, 按水蒸氣單價(jià)160元/t, 循環(huán)水0.3元/t, 軟化水8元/t,, 電0.587元/(KW.H)·計(jì), 經(jīng)過計(jì)算, 組合抽真空方案每年運(yùn)行操作費(fèi)用較全部水蒸氣抽真空方案少691萬元, 投資費(fèi)用回收期只需0.52年, 其長(zhǎng)周期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

5、結(jié)論

　　液環(huán)真空泵具有運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能效果顯著的特點(diǎn)。高效噴射式蒸汽抽真空與機(jī)械抽真空組合抽真空系統(tǒng), 可發(fā)揮各自特長(zhǎng), 以較小的操作費(fèi)用滿足工藝要求, 特別是對(duì)于大型裝置, 液環(huán)真空泵愈發(fā)顯出其經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn), 節(jié)能降耗效果顯著, 具有良好的應(yīng)用前景。