不凝氣分離設(shè)備在酮苯脫蠟脫油裝置上的應(yīng)用

任峰，王靈鳳，孔繁蘅

(1.中國(guó)石化濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101；2.山東聯(lián)友石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101；3.中國(guó)石油大連石化公司，遼寧 大連 116032)

0 引言

中國(guó)石化濟(jì)南分公司280 kt/a酮苯脫蠟脫油裝置是該公司重質(zhì)基礎(chǔ)油光亮油生產(chǎn)基地的重要組成部分，利用丁酮-甲苯二元混合溶劑對(duì)油、蠟具有不同的溶解度和油蠟熔點(diǎn)差的特點(diǎn)，通過(guò)降溫、稀釋、結(jié)晶和過(guò)濾等方法，實(shí)現(xiàn)油蠟的分離，主要產(chǎn)品有脫蠟油、蠟下油和全精煉石蠟。

裝置由結(jié)晶、過(guò)濾、冷凍、干燥和安全氣等5個(gè)系統(tǒng)組成，其中冷凍系統(tǒng)負(fù)責(zé)為生產(chǎn)運(yùn)行提供冷量。

1 冷凍系統(tǒng)

1.1 工作原理及系統(tǒng)組成

280 kt/a酮苯脫蠟脫油裝置冷凍系統(tǒng)以氨為制冷劑，利用氨沸點(diǎn)低、在低溫下即可汽化，汽化時(shí)又吸收大量熱量的性質(zhì)，降低物料的溫度。系統(tǒng)主要設(shè)備有氨壓機(jī)、氨冷套管(器)、氨罐和蒸發(fā)冷凝器，含液氨50 t左右。

1.2 影響制冷能力的因素

影響系統(tǒng)制冷能力的因素有很多，如環(huán)境溫度、空氣濕度、系統(tǒng)內(nèi)的液氨量、過(guò)冷溫度、蒸發(fā)情況和冷凍機(jī)的吸入狀態(tài)等。

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)高壓壓力是重要的影響因素之一，每降低0.2 MPa，制冷能力可提高3%～5%；反之，隨著高壓壓力的增加，制冷能力會(huì)相應(yīng)降低。影響高壓壓力的因素有后冷能力和系統(tǒng)內(nèi)不凝氣的含量等。

圖1是2016年冷凍高壓壓力全年變化的趨勢(shì)，從圖1可以明顯看出：峰值超過(guò)1.30 MPa，接近安全閥定壓值，均值在1.0 MPa上下。

圖1 2016年全年冷凍高壓壓力變化趨勢(shì)

1.3 不凝氣貢獻(xiàn)值

空氣和氮?dú)獾炔荒龤馐窃斐筛邏簤毫Υ蟮闹饕蛩刂?，選取典型數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單核算。

2017年5月初，冷凍系統(tǒng)平均冷凝溫度為24 ℃，絕對(duì)壓力為1.36 MPa，由氨制冷劑熱力性質(zhì)表查得此溫度對(duì)應(yīng)壓力為1.01 MPa，說(shuō)明由不凝氣引起的壓力上升值為0.35 MPa。

2 不凝氣來(lái)源及影響

2.1 來(lái)源

裝置檢修后抽真空不徹底、設(shè)備維修后置換不干凈或更換濾芯等配件等都可能會(huì)造成空氣或氮?dú)鈿埓嬖谙到y(tǒng)內(nèi)，積聚于蒸發(fā)冷凝器和氨罐等處，由于這些介質(zhì)不可被壓縮，會(huì)造成高壓壓力的上升。

2.2 影響

導(dǎo)致系統(tǒng)制冷能力下降，增加能耗，不僅在炎熱、高溫的夏季如此，在涼爽的夜間以及寒冷的冬季也不例外。只有排除系統(tǒng)中的空氣，才能降低系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

常規(guī)操作中，一般采用到設(shè)備高處后手動(dòng)排放的方式，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)造成制冷劑的泄漏和環(huán)境污染。2017年，中國(guó)石化濟(jì)南分公司酮苯脫蠟脫油裝置利用檢修機(jī)會(huì)增上了氨不凝氣分離設(shè)備(簡(jiǎn)稱RPS設(shè)備)，是在石油化工行業(yè)的首次應(yīng)用。

3 RPS設(shè)備簡(jiǎn)介

3.1 設(shè)備構(gòu)成

設(shè)備由控制系統(tǒng)、管路、分離器、蒸發(fā)室、浮球室和電磁閥等部分組成。采用全中文人機(jī)操作界面和西門(mén)子PLC處理器，安裝了具有高抗污染能力的傳感系統(tǒng)，以適應(yīng)較為復(fù)雜的工作環(huán)境；運(yùn)行溫度、壓力等操作參數(shù)和排氣次數(shù)及電磁閥動(dòng)作情況等均在屏幕上有所顯示。

3.2 工作原理

RPS設(shè)備流程如圖2所示，與主裝置相連的管路共采氣管、供液管、回液管、回氣管和不凝氣排放管五條，均安裝有電磁閥以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。設(shè)備啟用后，采氣點(diǎn)電磁閥關(guān)閉，含不凝氣的混合介質(zhì)(高壓氨氣)通過(guò)采氣管進(jìn)入氣液分離器，下部液相隨回液管送出設(shè)備，上部的氣相進(jìn)入蒸發(fā)室內(nèi)的盤(pán)管中；制冷劑(低壓液氨)經(jīng)供液管進(jìn)入設(shè)備，流動(dòng)過(guò)程中閃發(fā)的氣體在氣液分離器內(nèi)分離，上部氣相隨回氣管送出設(shè)備，液相進(jìn)入蒸發(fā)室內(nèi)盤(pán)管外，內(nèi)盤(pán)管內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行熱交換；不凝氣逐步在浮球室內(nèi)聚集，依靠液位的變化和程序的控制實(shí)現(xiàn)間斷外排，經(jīng)水吸收罐后送至低壓瓦斯系統(tǒng)，完成一次排氣；排氣頻率隨系統(tǒng)中不凝氣含量的降低而減少，直至降為零。

圖2 RPS設(shè)備簡(jiǎn)易流程

4 使用情況

4.1 投用前后數(shù)值變化情況

2017年裝置開(kāi)工后，5月份對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在原料性質(zhì)及加工量穩(wěn)定的前提下，高壓壓力的區(qū)間范圍為1.18～1.38 MPa，對(duì)應(yīng)其中一臺(tái)冷凍機(jī)的電流區(qū)間范圍為72～89 A。

5月下旬對(duì)RPS設(shè)備進(jìn)行了調(diào)試和投用，投用后高壓壓力逐步降低，投用前10天設(shè)備運(yùn)行530次，冷凍系統(tǒng)高壓壓力(表壓)變化趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 RPS設(shè)備投用初期高壓壓力變化趨勢(shì)

2017年6～8月份，最為濕熱的外部環(huán)境下，冷凍系統(tǒng)高壓壓力區(qū)間范圍為0.90～1.05 MPa，較設(shè)備投用前降低0.28～0.33 MPa，對(duì)應(yīng)一臺(tái)冷凍機(jī)的電流降低8.1～12.7 A。

4.2 效益估算

高壓壓力穩(wěn)定后，RPS設(shè)備即可停運(yùn)，其操作費(fèi)用基本可忽略不計(jì)；以每臺(tái)冷凍機(jī)電流降低10 A、電費(fèi)0.64元/千瓦時(shí)來(lái)計(jì)算，兩臺(tái)冷凍機(jī)每小時(shí)節(jié)約電費(fèi)：

1.732×6000×20×0.87/1000×0.64=115.7元/小時(shí)

全年節(jié)省費(fèi)用97.2萬(wàn)元，當(dāng)年即可收回投資。

5 小結(jié)

(1)RPS設(shè)備自動(dòng)化程度高，操作方便，可適應(yīng)酮苯脫蠟脫油裝置復(fù)雜的工藝環(huán)境。

(2)設(shè)備投用后，冷凍系統(tǒng)高壓壓力降低0.30 MPa左右，節(jié)能效果明顯，資產(chǎn)回報(bào)率高，取得了預(yù)期效果。