魏玓巧;宗士猛;吴小琪;周晖
【摘 要】介绍了液环真空泵系统在国内某千万吨级常减压蒸馏装置的应用实例,对液环真空泵系统故障进行了分析并提出了解决方案.在启动抽真空系统前,应采取吹扫、排净乃至抽芯检查等措施,确保冷凝液在壳程内流动畅通;抽空冷凝器折流板底部通液口面积应当足够大,保证冷凝液顺利穿过折流板流至液相出口,减少冷凝器内积液;气相出口距离冷凝器底部垂直距离应当尽量大,管口最好朝上,使冷凝液不被气体夹带至气相出口;在布置抽空冷凝器、减顶分水罐、液环真空泵气液分离罐及减顶分水罐时,应留出足够的高度差;对大气腿管线以及液环真空泵气液分离罐底部排液管线,管线口径最好在计算值的基础上适当放大. 【期刊名称】《炼油技术与工程》
杀螺剂【年(卷),期】2018(048)007
【总页数】5页(P38-42)
【关键词】常减压蒸馏;抽真空系统;液环真空泵;减压塔
【作 者】魏玓巧;宗士猛;吴小琪;周晖
【作者单位】中国寰球工程有限公司北京分公司,北京市100012;中国寰球工程有限公司北京分公司,北京市100012;中国寰球工程有限公司北京分公司,北京市100012;中国寰球工程有限公司北京分公司,北京市100012
【正文语种】中 文
减压塔顶抽真空系统是常减压蒸馏装置的关键设备，其作用是将减压塔内产生的不凝气和吹入的水蒸汽连续抽走以保证减压塔的真空操作要求[1]。目前大型常减压装置采用的减压塔顶抽真空技术，主要分为三级蒸汽抽真空技术以及两级蒸汽抽真空+液环泵技术。相比三级蒸汽抽真空技术，两级蒸汽抽真空+液环真空泵技术可以减少蒸汽、循环水的耗量以及酸性水的排放量，近几年开始在大型常减压装置中得到普遍应用[2]。
本研究针对国内某新建千万吨级大型常减压蒸馏装置，该装置抽真空系统选用国外成套的两级蒸汽抽真空+液环真空泵技术。在装置开工试运转过程中，出现了液环真空泵进水量大，气液分离罐排水不及时，导致电机超载停机现象，影响了减压塔的正常操作和长周期运行。下文对出现故障的原因进行了分析，并提出了解决方案。
投票箱制作1 减顶抽真空系统工作流程及设计参数
1.1 工作流程
该常减压蒸馏装置的成套抽真空主要工艺流程如图1所示。其中一级、二级蒸汽喷射器均由3台设计负荷60%,40%,20%的喷射器并联组成，以适应不同处理量的工况。主要流程如图1所示。
来自减压塔顶的减顶油气(包括不凝气、水蒸汽以及可凝油等)被一级蒸汽喷射器吸入后，与动力蒸汽一起排入一级抽空冷凝器[3]，分出的液体通过自流管线(俗称大气腿)流入减顶分水罐；分出的气体被吸入二级蒸汽喷射器进行二级抽真空后，进入二级抽空冷凝器。二级抽空冷凝器分出的液体排入减顶分水罐，分出的气体被液环真空泵吸入压缩后，排至气液分离罐，在其中实现水、油、不凝气分离。其中水相作为工作液经冷却后返回液环真空泵，不凝气进入减顶分水罐与其余不凝气汇集一同送入下游气体增压脱硫系统；油相经液位控制阀排出至减顶分水罐，排液管线的口径为DN40，液控调节阀口径为DN25。另外，为稳定工作液在液环真空泵气液分离罐内的液位，在罐顶设置了由液位控制阀调节的补充水线。该减顶抽真空系统还配置了三级蒸汽喷射器和三级抽空冷凝器，作为液环真空泵不硅凝胶贴膜
能正常操作时的备用措施。
1.2 设计参数
抽真空系统设计参数见表1。由表1可以看出，经过一级、二级抽空冷凝器的冷凝，液环真空泵吸入口的净进水量设计值很小，约为350 kg/h。
图1 某大型常减压蒸馏装置抽真空系统组成Fig.1 Configuration of a large CDU and VDU vacuum system1—一级蒸汽喷射器；2—二级蒸汽喷射器；3—三级蒸汽喷射器；4—一级抽空冷凝器；5—二级抽空冷凝器；6—三级抽空冷凝器； 7—减顶分水罐；8—液环真空泵；9—液环真空泵气液分离罐；10—液环真空泵工作液冷凝器；11—减顶油泵；12—减顶含硫污水泵表1 减顶抽真空系统设计参数Table 1 Design parameters of vacuum system
减压塔顶温度/℃70减压塔顶压力/kPa-98.40抽真空蒸汽温度/℃290抽真空蒸汽压力/MPa0.90减顶油气流量/(kg·h-1)9 759一级蒸汽喷射器蒸汽耗量/(t·h-1)11.7一级抽空冷凝器气相进口温度/℃218一级抽空冷凝器气相出口温度/℃32二级蒸汽喷射器吸入口压力/kPa-
92.53二级蒸汽喷射器蒸汽耗量/(t·h-1)5.6二级抽空冷凝器气相进口温度/℃209二级抽空冷凝器气相出口温度/℃40减顶分水罐压力/kPa199.70减顶分水罐温度/℃40液环真空泵入口压力/kPa-66.48液环真空泵入口温度/℃40液环真空泵进气量/(kg·h-1) 不凝气1 475 可凝油气1 350 水蒸气350液环真空泵气液分离罐油侧液位,%50液环真空泵气液分离罐水侧液位,%50液环真空泵出口压力/kPa33.30
扣具
2 存在故障
2017年初该装置开始进行整个减压抽真空系统的试运转。按照抽真空系统的开工顺序，首先开启液环真空泵，此时液环真空泵运转正常，当液环真空泵入口压力达到设计值66.48 kPa时，先后投用二级抽空冷凝器以及二级蒸汽喷射器，现场很快发现液环真空泵气液分离罐内水侧、油侧液位快速上升，操作人员迅速将此分液罐排液调节阀阀门开度调至100%，同时打开调节阀副线阀门辅助排水，关闭补充水调节阀及其前后切断阀。但仍排液不及时，最终导致液环真空泵内液位过高，泵电机超载停机。整个过程历时约2 h。
3 原因分析
经过故障排查，排除液环真空泵设备本身的问题，确定了造成液环真空泵进水量大、气液分离罐排水不及时的可能原因。
3.1 二级抽空冷凝器未将蒸汽彻底冷凝
漏缝板生产线>面包炉在二级抽空冷凝器未将蒸汽彻底冷凝的情况下，大量未冷凝蒸汽通过二级抽空冷凝器气相出口进入液环真空泵吸入口，导致气液分离罐进水量较大。通过现场二级抽空冷凝器气相出口温度计，发现其读数在设计值40 ℃范围内，同时对冷凝器设计参数的校核来看，换热面积满足要求，此项原因可以基本排除。
3.2 二级抽空冷凝器内积液较多
二级抽空冷凝器内积液较多，会导致冷凝液被大量夹带至气相出口溢流入气相管线，进而流入液环真空泵。根据二级抽空冷凝器图(见图2)，此冷凝器壳程进口N1在最右侧，壳程内共有4个折流板，分别是折流板Ⅰ～Ⅳ，气相出口N2与液相出口N3分布在折流板Ⅰ,Ⅲ两侧，冷凝器壳程内所有冷凝液汇集后均从液相出口N3排出。同时发现气相出口N2位于冷凝器中心线偏下位置，根据计算，气相出口管嘴下沿距离冷凝器底部仅为175 mm，若累积一定
量的积液，积液很容易被夹带至气相出口管线,从而进入液环真空泵。通过分析，导致二级抽空冷凝器内积液较多的原因可能有如下几项：
图2 二级抽空冷凝器内部结构Fig 2 Internal structure of the 2nd stage ejector condenserN1—混合气体入口；N2—气相出口；N3—液相出口； N4—冷却水入口；N5—冷却水出口；A—折流板Ⅰ； B—折流板Ⅱ；C—折流板Ⅲ；D—折流板Ⅳ
(1)二级抽空冷凝器壳程内杂物较多，冷凝液自流受阻，流通不畅，无法及时顺利流至液相出口N3而产生积液，外加气相出口下沿距冷凝器底部较近，积液很容易进入气相出口流至液环真空泵。在此项原因需待冷凝器抽芯检查后予以证实。
(2)二级抽空冷凝器折流板底部通液口较小，冷凝液自流不畅，无法及时顺利流至液相出口N3而产生积液。查阅资料，发现气相进口温度为209 ℃，气相出口温度为40 ℃，液相出口温度为58 ℃，因此图2液相出口N3右侧的温度应在58～209 ℃，液相出口N3左侧的温度应58～40 ℃。根据该冷凝器壳程温度-未冷凝气量数据(见表2)，当气相从进口209 ℃冷却到63 ℃时，冷凝下来的液相量为2 381.1 kg/h，由于液相出口N3靠近折流板Ⅲ右侧位置，
因此该部分凝液应该能够排出壳体。气相由63 ℃冷却到40 ℃，冷凝液量为1 993.1 kg/h，该部分凝液很大比例位于折流板Ⅲ左侧，需要穿过折流板Ⅰ,Ⅲ流至液相出口N3。若按气相由58 ℃冷却到40 ℃，仍有至少861.1 kg/h的冷凝液穿过折流板Ⅰ,Ⅲ流至液相出口N3。进一步分析折流板Ⅰ,Ⅲ下部结构(见图3)，发现在外径为φ992 mm的折流板底部只开了一个很小的通液口，该通液口开口角度为90°，开口距离壳程底部的高度为25.6 mm，最大宽度为50 mm ，流通面积仅为6.46 cm2。根据折流板Ⅲ与管板间冷凝液量，在完全靠自流的情况下，冷凝液很难及时穿过折流板Ⅰ,Ⅲ下部通液口流至液相出口N3，很容易发生冷凝液流动不畅造成壳程积液。要解决此问题需对折流板Ⅰ,Ⅲ下部通液孔进行适当扩大。
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