新技术在常减压蒸馏装置中的应用—液体抽空器

梁泽涛，王雪莲，谢国宏，韩 冰

（中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东 青岛 266071）

工艺与装备

新技术在常减压蒸馏装置中的应用—液体抽空器

梁泽涛，王雪莲，谢国宏，韩 冰

（中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东 青岛 266071）

传统减顶抽空器采用蒸汽喷射系统，消耗大量蒸汽，能耗较高，而且产生酸性水，需进一步处理。本文对液体抽空器的工作原理、特点及应用情况等进行了论述。液体喷射抽真空技术的应用，对常减压蒸馏装置的节能、降耗、减排，有着非常重要的意义。

减压蒸馏； 液体抽真空系统； 节能减排

随着我国国民经济快速发展，石油产品的需求量也迅速增长。然而伴随着原油价格的不断提高，以及原油重质化和劣质化日趋严重，炼油企业如何保持自身的盈利性就成为一个越来越严峻的问题。另外，随着燃油标准和污染物排放标准的日趋严格，对炼厂提出了更高的要求。为了提高盈利性和满足环保标准，炼厂节能减排已经成为首要之举。对常减压装置而言，蒸汽是除燃料油或燃料气之外最大的能耗，而减顶抽真空系统是减压蒸馏过程中蒸汽耗量最大的设备，降低这部分消耗，意义重大。

1 蒸汽喷射抽空器

目前国内炼油厂的绝大部分减压塔抽空系统普遍采用的是蒸汽抽真空系统或蒸汽加机械组合抽真空技术，蒸汽喷射器结构图及流程图如图1,2所示。

蒸汽抽真空的原理是，利用一定压力的水蒸气，通过一个拉法尔喷嘴，蒸汽体积迅速膨胀，一般出口处的蒸汽体积是进入喷嘴前的几百倍，在喷嘴出口处产生超音速汽流。蒸汽在此进行了一次能量转换，由压力能转变为动能，高速汽流在喷嘴入口处形成低压状态，由于高速汽流的引射作用，使与喷射器相连的减压塔形成负压，达到抽真空作用。

图1 蒸汽抽空器结构Fig.1 Structure of steam vacuum ejector

蒸汽抽空器需要消耗大量的蒸汽作为抽空介质，同时又产生了大量的酸性水。面对日益严格的环保法规，炼油厂需要对这些排放物进行清洁处理或烧掉。为了节约蒸汽，降低成本，国外越来越多的炼油厂选择不需要工作流体的干式真空泵或液环式真空泵，但也存在故障率高、维修费用高等问题[1-3]。

2 液体喷射抽空器

新型液体喷射技术的核心喷射器用可备选的各种液体作动力介质，能稳定可靠地提供系统真空，并可大幅度节省操作费用，而且几乎没有酸性水排放[2]。

图2 燃料型减压塔顶蒸汽抽空系统流程图Fig.2 Flow chart of steam vacuum system

在青海油田格尔木炼油厂改造项目中，减压塔抽空系统采用了Hi-jet液体喷射技术，以文丘里原理为设计基础，高速循环液体从喷嘴处高速喷出,高分散液体向气体传递，形成超声速的气—液两相流，在喷嘴下方形成负压区域，将减压塔顶气体抽入喷射器的混合室，继而达到抽真空目的，在整个过程中，液体的动能转化为压缩气体的势能。循环液从分离器的底部用泵抽出，经冷却后输送到喷射器的喷嘴,形成喷射循环。在液体循环和气体升压过程产生的热量以及气体带入的热量被循环溶液携带，通过冷却器移出系统。其原理如图3所示。

图3 液体抽空器结构Fig.3 Structure of liquid vacuum ejector

格尔木炼油厂常减压装置的减顶抽空系统采用二级液体抽空技术，用装置内生产的常二线油或常三线油作为动力介质。根据装置的生产方案不同，液体抽空系统分两种工况设计：塔顶残压分别可达到15 mmHg(a)和40 mmHg(a)。流程图如图4所示。

减顶油气从减压塔顶出来后，经过一级喷射抽空器后进入一级抽空分液罐进行气液分离，未凝气体进二级喷射抽空器，液相经一级循环液水冷器冷却后由一级循环泵抽出，升压后作为动力液体循环至一级喷射抽空器；一级不凝气经二级喷射抽空器进入二级抽空分液罐进行气液分离，二级不凝气至下游进一步处理。二级循环液经二级循环液水冷器冷却后由二级循环泵抽出，升压后作为动力液体循环至二级喷射抽空器。补充工作液自常二线油（常三线油）出装置管线引至抽空系统，经补充工作液水冷器冷却后分别进入一、二级抽空分液罐，再分别由一级抽出泵和二级抽出泵抽出返回至常二线油（常三线油）出装置管线。

图4 减压塔顶液体抽空系统流程图Fig.4 Flow chart of liquid vacuum system

3 液体喷射器优点

格尔木常减压蒸馏装置于2009年10月一次性开成成功，减压塔顶液体抽真空系统至今运行平稳，满足塔顶真空度要求。液体抽真空系统同常规蒸汽抽真空系统相比，有以下特点：

（1）能耗大幅度降低，达到了节能减排的目的，标定数据列于下表1。

表1 蒸汽抽真空与液体抽真空对比[3]Table 1 Comparison of steam and liquid vacuum system

由于蒸汽喷射器抽真空系统仅仅利用了蒸汽的动能，而热能（占蒸汽能量的95%以上）几乎全被浪费，同时消耗了大量冷却水，是高能耗设备。

通过对比，在达到相同减压塔真空度前提下，采用蒸汽喷射抽真空系统时，蒸汽消耗为3.85 t/h。而采用液体喷射器系统时，两级循环泵的电力消耗总和为671 kW/h，能耗降低42%左右。如果考虑冷却系统的能耗，总能耗降低47%左右。

（2）操作灵活，工艺包供应商在谈判过程中提出，通过调节，单开一级抽空器可以实现减压塔顶真空度40 mmHg(a)，开两级抽空器时，减压塔顶真空度达到15 mmHg(a)。格尔木炼油厂在实际试运行中分别进行了考察，在抽真空负荷低于设计负荷时，单独运行其中一级喷射器，即能够满足减压塔真空度的要求。同时，一级和二级喷射器气体排放出口的压力都可以高于设计压力，为不凝气排放出路的选择增加了灵活性。如果将两级液体喷射器同时运行，真空度能迅速稳定的达到设计要求，为减压塔的稳定操作提供了良好的基础，并降低了调整操作的难度。

（3）环境友好，由于格尔木炼厂减压塔采用干式操作，而抽空介质是常二线或常三线油，使得抽真空系统没有任何污水排放，也没有减顶柴油的乳化问题。相比减压塔顶采用蒸汽的抽空系统，污水排放量大大降低，柴油乳化问题也迎刃而解。

4 结 论

液体喷射抽空器同蒸汽喷射抽空器相比，不仅可以大大降低能耗，达到节能降耗的目的。而且由于此项技术没有酸性水排放，也降低了酸性水排放处理的成本，是一项节能减排的良好技术。

［1］汉光机械厂水暖三结合小组. 蒸汽喷射器计算[M]. 第一版.国防工业出版社，1974.

［2］张乐平，陈勃. 蒸汽喷射式抽空器变工况性能及Yong分析[J].化工机械, 2001，28(4):203-206.

［3］洪厚胜，谢玉健，王亚利. 减压蒸馏装置多级抽空器数值模拟[J].石油化工设备, 2009，38(2):35-39.

［4］韩冰，李洪洋，王雪莲. 两级液体喷射器及其应用[J]. 炼油技术与工程, 2010, 40(5):39-41.

［5］王进刚. 液体喷射器在常减压蒸馏装置抽空系统的应用[J]. 炼油技术与工程, 2006, 36(8):35-37.

Application of a New Technology in Crude Distillation Unit—Liquid Evacuation System

LIANG Ze-tao，WANG Xue-lian，XIE Guo-hong，HAN Bing
（CPECC East-China Design Branch，Shandong Qingdao 266071，China）

Traditional evacuation system is steam ejector, it consumes a great deal of steam and sour water is generated. In this paper, working principle, characteristics and application condition of the liquid evacuation system were introduced. The application of liquid evacuation system has great meaning for energy saving and emission reduction of the crude distillation unit.

Vacuum distillation; Liquid evacuation; Energy saving and emission reduction

TQ 028.3+1

A

1671-0460（2011）12-1283-03

2011-08-22

梁泽涛（1982-），男，山东省青岛市人，工程师，硕士，2008年毕业于中国石油大学（华东）化学工艺专业，从事炼油设计工作。E-mail：liangzetao@cnpccei.cn，电话：0532-80950762。