干式真空泵在某芳烃抽提装置抽真空系统改造中的应用

干式真空泵在某 芳烃抽提装置抽真空系统改造中的应用

高磊

盛虹炼化（连云港）有限公司 江苏 连云港 222000

摘要：某芳烃抽装置回收塔抽真空系统采用蒸汽喷射抽真空系统运行过程中出现了运行效率低下、作以及维护麻烦、生产经营成本居高不下等问题。为有效解决此问题，开展了抽真空系统技术改造，通过采用干式真空泵代替原有的蒸汽喷射抽真空系统，不但消除了装置运行多年回收塔真空系统真空度不达标的瓶颈，缓解了系统溶剂降解、老化的速度，降低了外界空气进入系统导致溶剂氧化降解生成酸性物质对设备造成腐蚀的可能性，提高了装置运行的平稳率。

关键词：芳烃抽提装置；真空系统；干式真空泵；节能减排

1装置改造前回收塔抽真空系统

该装置在技术改造之前回收塔抽真空系统采用蒸汽喷射抽真空系统。真汽喷射系统的工作原理是采用一种蒸汽喷射器，利用蒸汽以高速通过一个特殊设计的喷嘴，使喷嘴处形成低压，将吸入管中的不凝气体吸入，与蒸汽一起混合经过扩散器后派出。单级蒸汽喷射器产生的真空度有限，如果需要得到更高的真空度，必须采用多级喷射器串联使用，多级喷射器一般设 有级间冷凝器，使不凝气冷凝并排出，以利于形成真空。

蒸汽喷射抽真空系统的优点：（1）初始投资比较低；（2）无任何的运动部件，可以用任何材料制造成任何尺寸的喷射器：（3）它是传统的抽真空设备，适合大流量的抽真空需要。缺点：（1）需要消耗大量的低压蒸汽，能耗以及运行成本非常高；（2）动力蒸汽与工艺不凝气混合形成含苯污水，需要不定期排放，对员工的身体健康和工作环境都带来了极大的危害，不符合当前社会节能减排以及环境保护的要求；（3）效率较低，只有20％的能量用来抽真空，回收塔系统真空度经常达不到工艺指标的要求：（4）当工艺条件不稳定时可能导致下游排出物倒抽回来，污染上游工艺系统；（5）级间冷却水的温度会限制工艺系统的真空度；（6）蒸汽喷射器容易被腐蚀，喷嘴易磨损和堵塞；（7）蒸汽喷射器的操作弹性很小；（8）操作以及维护比较麻烦。

2干式真空泵的应用

装置回收塔抽真空系统改造采用干式真空泵代替原有的蒸汽喷射抽真空系统。干式真空泵是随着石化行业装备制造水平的不断提高以及世界各国对环境保护的要求越来越严格而产生的一种新型的干式抽真空设备。

2.1 干式真空泵的工作原理

它是一种三级压缩的反爪式叶轮结构，每一级都有两个爪式叶轮，在泵壳内互为反向地旋转。爪式叶轮之间互不接触，叶轮与泵壳之间也不接触。叶轮周边大部分是圆柱面，约有四分之一部分是一个深度凹陷的柱面和一个突出的爪子。在旋转的过程中，一个叶轮的爪子伸入另一个反向旋转叶轮韵凹陷部分。泵的进口和出口位于泵壳的轴向并靠着叶轮。当叶轮的凹陷部分对准泵的进口和出口时，不凝气体就被吸入泵内或排出泵外。转子的持续转动将不凝气包裹在泵内腔 室里并对不凝气进行压缩。每一级叶轮的压缩比约为10：1，如果排气压力(绝压)为100kPa，则真空泵所能达到的真空度(绝压)将是0.1 kPa。反爪式叶轮结构能确保不凝气体在泵内的路径最短，它使不凝气体从前一级叶轮的出口直接进入下一级叶轮的入口，不凝气体从泵顶沿轴向直接流到泵底，这个最短的路径使不凝气在流经泵内的过程中温度受到精确的控制。反爪式干式真空泵的关键就是温度控制，泵内不凝气的温度通常控制在150～200℃，这个温度高于蒸汽的凝结点并低于大部分气体和蒸汽 的自燃点或降解点，使介质始终保持在气象状态，从而避免设备腐蚀。在气体的压缩过程中会产生热量，通过泵体上的冷却液 夹套来控制泵内的温度。干式真空泵的配套设备：干式真空泵配有管壳式换热器，用于泵的间接冷却。冷却水流经管程，冷却液走壳程，冷却液有乙二醇和水组成，由热虹吸作用流经真空泵的夹套。冷却水的回路上装有温度控制阀，通过一个安装在冷却液夹套中的温度探头用机械的方式控制循环冷却水流量，从而精确控制真空泵的温度。当真空泵抽可燃性不凝气时，为了防止出现火花，在真空泵的入口和出口都安装了阻火器。真空泵和驱动电机通过一个扭矩限制脱扣器连接在一起，脱扣器的作用是在工艺波动时对真空泵起到一个第二级的保护。真空泵设有氮气管路，用氮气对真空泵高压端的密封机构进行吹扫，作用是确保工艺不凝气和润滑油之间没有交叉污染。

2.2干式真空泵的优点

1. 芳烃和溶剂等不凝气抽出物液相部分直接进入地下回收系统，气相部分去火炬系统，实现无工艺 污水排放，对环境无污染，保护员工的身心健康；(2)公用工程消耗低，只消耗少量的电、冷却水和氮气；（3）由于是完全干燥 的，不会对上游工艺造成任何的污染；（4）干式真空泵的效率非常高，可以产生较高的真空度；（5）操作和维护简单、方便，可 以从一个工艺装置转移到另一个工艺装置：（6）可以处理工艺介质中的固／液夹带而不损坏真空泵设备。唯一的缺点是：目前干式真空泵还没有实现国产化，技术由国外相关公司控制，采购成本比较高。

3装置改造前后两种抽真空技术的对比

表1 装置改造前后两种抽真空技术对比

从表1对比的情况看，干式真空泵具有如下优点： (1)效率高，能耗低；(2)无工艺污水排放，无污染，符合环保要求； (3)真空泵出口的物料可以直接回收； (4)操作、维护方便； (5)能够满足工艺要求。

此外，通过装置抽真空系统改造前、后回收塔真空度对比可以看出，回收塔系统的真空度有了很大提高。装置技术改造以前，回收塔系统的真空度接近 60kPa(A)，远远达不到设计值42 kPa的要求，说明装置蒸汽喷射抽真空系统运行效果不理想，满足不了工艺要求，而且消耗大量的蒸汽，造成大量的含苯污水排放，即危害了员工的身心健康，又污染了环境。抽真空系统改造以后，回收塔系统的真空度基本达到设计值的要求，抽出物直接进入地下回收系统，实现了无工艺污水排放。

4结束语

针对芳烃抽提装置抽真空系统改造采用先进的抽真空技术，不但消除了装置运行多年回收塔真空系统真空度不达标的瓶颈，缓解了系统溶剂降解、老化的速度，降低了外界空气进入系统导致溶剂氧化降解生成酸性物质对设备造成腐蚀的可能 性，提高了装置运行的平稳率；而且每年可以节约低压蒸汽约10000吨，减少含油污水排放10000多吨，既减少了环境污染，又改善了员工的操作环境，保护了员工的身心健康。

参考文献：

[1]鲍永忠．芳烃抽提装置回收塔真空系统的优化设计[J]石油化工设计，2007，24(1)：3～6.