不凝气分离设备在酮苯脱蜡脱油装置上的应用

任峰，王灵凤，孔繁蘅

(1.中国石化济南分公司，山东 济南 250101；2.山东联友石化工程有限公司，山东 济南 250101；3.中国石油大连石化公司，辽宁 大连 116032)

0 引言

中国石化济南分公司280 kt/a酮苯脱蜡脱油装置是该公司重质基础油光亮油生产基地的重要组成部分，利用丁酮-甲苯二元混合溶剂对油、蜡具有不同的溶解度和油蜡熔点差的特点，通过降温、稀释、结晶和过滤等方法，实现油蜡的分离，主要产品有脱蜡油、蜡下油和全精炼石蜡。

装置由结晶、过滤、冷冻、干燥和安全气等5个系统组成，其中冷冻系统负责为生产运行提供冷量。

1 冷冻系统

1.1 工作原理及系统组成

280 kt/a酮苯脱蜡脱油装置冷冻系统以氨为制冷剂，利用氨沸点低、在低温下即可汽化，汽化时又吸收大量热量的性质，降低物料的温度。系统主要设备有氨压机、氨冷套管(器)、氨罐和蒸发冷凝器，含液氨50 t左右。

1.2 影响制冷能力的因素

影响系统制冷能力的因素有很多，如环境温度、空气湿度、系统内的液氨量、过冷温度、蒸发情况和冷冻机的吸入状态等。

经验数据表明，系统高压压力是重要的影响因素之一，每降低0.2 MPa，制冷能力可提高3%～5%；反之，随着高压压力的增加，制冷能力会相应降低。影响高压压力的因素有后冷能力和系统内不凝气的含量等。

图1是2016年冷冻高压压力全年变化的趋势，从图1可以明显看出：峰值超过1.30 MPa，接近安全阀定压值，均值在1.0 MPa上下。

图1 2016年全年冷冻高压压力变化趋势

1.3 不凝气贡献值

空气和氮气等不凝气是造成高压压力大的主要因素之一，选取典型数据进行简单核算。

2017年5月初，冷冻系统平均冷凝温度为24 ℃，绝对压力为1.36 MPa，由氨制冷剂热力性质表查得此温度对应压力为1.01 MPa，说明由不凝气引起的压力上升值为0.35 MPa。

2 不凝气来源及影响

2.1 来源

装置检修后抽真空不彻底、设备维修后置换不干净或更换滤芯等配件等都可能会造成空气或氮气残存在系统内，积聚于蒸发冷凝器和氨罐等处，由于这些介质不可被压缩，会造成高压压力的上升。

2.2 影响

导致系统制冷能力下降，增加能耗，不仅在炎热、高温的夏季如此，在凉爽的夜间以及寒冷的冬季也不例外。只有排除系统中的空气，才能降低系统的运行能耗。

常规操作中，一般采用到设备高处后手动排放的方式，不但费时费力，还会造成制冷剂的泄漏和环境污染。2017年，中国石化济南分公司酮苯脱蜡脱油装置利用检修机会增上了氨不凝气分离设备(简称RPS设备)，是在石油化工行业的首次应用。

3 RPS设备简介

3.1 设备构成

设备由控制系统、管路、分离器、蒸发室、浮球室和电磁阀等部分组成。采用全中文人机操作界面和西门子PLC处理器，安装了具有高抗污染能力的传感系统，以适应较为复杂的工作环境；运行温度、压力等操作参数和排气次数及电磁阀动作情况等均在屏幕上有所显示。

3.2 工作原理

RPS设备流程如图2所示，与主装置相连的管路共采气管、供液管、回液管、回气管和不凝气排放管五条，均安装有电磁阀以实现自动控制。设备启用后，采气点电磁阀关闭，含不凝气的混合介质(高压氨气)通过采气管进入气液分离器，下部液相随回液管送出设备，上部的气相进入蒸发室内的盘管中；制冷剂(低压液氨)经供液管进入设备，流动过程中闪发的气体在气液分离器内分离，上部气相随回气管送出设备，液相进入蒸发室内盘管外，内盘管内介质进行热交换；不凝气逐步在浮球室内聚集，依靠液位的变化和程序的控制实现间断外排，经水吸收罐后送至低压瓦斯系统，完成一次排气；排气频率随系统中不凝气含量的降低而减少，直至降为零。

图2 RPS设备简易流程

4 使用情况

4.1 投用前后数值变化情况

2017年装置开工后，5月份对数据进行监测，在原料性质及加工量稳定的前提下，高压压力的区间范围为1.18～1.38 MPa，对应其中一台冷冻机的电流区间范围为72～89 A。

5月下旬对RPS设备进行了调试和投用，投用后高压压力逐步降低，投用前10天设备运行530次，冷冻系统高压压力(表压)变化趋势如图3所示。

图3 RPS设备投用初期高压压力变化趋势

2017年6～8月份，最为湿热的外部环境下，冷冻系统高压压力区间范围为0.90～1.05 MPa，较设备投用前降低0.28～0.33 MPa，对应一台冷冻机的电流降低8.1～12.7 A。

4.2 效益估算

高压压力稳定后，RPS设备即可停运，其操作费用基本可忽略不计；以每台冷冻机电流降低10 A、电费0.64元/千瓦时来计算，两台冷冻机每小时节约电费：

1.732×6000×20×0.87/1000×0.64=115.7元/小时

全年节省费用97.2万元，当年即可收回投资。

5 小结

(1)RPS设备自动化程度高，操作方便，可适应酮苯脱蜡脱油装置复杂的工艺环境。

(2)设备投用后，冷冻系统高压压力降低0.30 MPa左右，节能效果明显，资产回报率高，取得了预期效果。