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减压蒸馏装置真空度影响因素分析冯涛(中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂，山东淄博 255400)摘要:真空度为减压系统操作的关键参数，生产上通常作为减压塔及抽空器优化操作的依据。真空表作为减压系统真空度的测量仪表，影响因素很多，其中大气压的影响往往被忽略。通过分析减压蒸馏装置真空度的影响因素，提出改进建议。关键词:减压塔真空度问题影响因素分析中图分类号:TE624.2文献标识码:A文章编号:1009 9859(2016)04 0321 05真空度是减压蒸馏的关键参数，减压塔顶、减压塔进料闪蒸段及抽真空系统均用真空度来表征压力。在相同减压拔出率下，塔进料闪蒸段残压越低(真空度越高)，减压炉负荷和出口温度越低，减压炉炉管结焦的风险降低。在减压塔的操作中，减压塔进料温度(减压炉出口温度)和减压塔闪蒸段的油气分压是影响减压塔拔出率的决定因素。减压塔闪蒸段的油气分压受减压塔顶的残压影响最大，减顶抽真空系统的能力及塔顶至闪蒸段的压降决定了减压塔闪蒸段的总压，减压塔进料性质和吹汽量(汽提蒸汽量和炉管注汽量)决定了闪蒸段的油气分压。闪蒸段油气分压越低，在炉出口温度一定的情况下，进料的气化率越高，减压塔的拔出率也就越高。中国石化洛阳工程公司的研究结果表明:在2.7 4.0 kPa 压力下，减压塔闪蒸段压力下降0.133 kPa，汽化率增加 0.4%0.6%;2.7 kPa 压力以下，减压塔闪蒸段压力下降 0.133 kPa，汽化率增加 0.5%0.7%;4.0 kPa 压力以上，减压塔闪蒸段压力下降0.133 kPa，汽化率增加0.35%0.45%。可见，压力变化对减压拔出率的影响很大1。在实际生产中，通常认为真空度高就说明减顶抽真空系统运行好，真空度低就说明减顶抽真空系统运行效果差，并用真空度作为切换或增开、停运抽空器的依据。影响真空度变化的因素很多，导致真空度波动的原因不容易查明，一定程度上影响减压系统的操作优化和节能降耗。操作调整时，如增加炉管注汽量和塔底汽提蒸汽量，超出抽空器的抽空能力，造成减压塔闪蒸段残压大幅上升，则可能出现能耗增加而拔出率反而降低的状况。本文从真空度的概念和影响因素入手，深入分析大气压对真空度的影响，指出真空度作为压力指示存在的问题，提出改进建议。1减压系统真空度的影响因素分析1.1减压操作模式和工况对真空度的影响减压操作模式分为干式减压蒸馏、微湿式减压蒸馏、湿式减压蒸馏。根据对减压拔出率和侧线分离精度的要求，又可以分为减压深拔和不减压深拔两种工况。采取不同的操作模式和工况，对真空度影响很大。采用干式减压蒸馏及不进行减压深拔时，减顶气相负荷最小，负荷较低时开单列抽空器，也可以保持较高的塔内残压，实现高真空度;当进行减压深拔时，为防止炉管结焦，普遍会采用微湿式和湿式减压蒸馏，炉管和塔底大量注汽，塔顶的气相负荷大幅增加，当不凝气、油气、蒸汽量超过抽空器的抽空能力时，塔内残压就会大幅上升，从而造成真空度下降2。1.2采用抽空器的组合不同影响真空度减压蒸馏装置一般设计有不同负荷的抽空收稿日期:2016 05 23;修回日期:2016 11 09。作者简介:冯涛(1976)，男，高级工程师。2008 年 1月毕业于中国石油大学(华东)，现在中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂从事常减压装置工艺管理工作。电话:[phone]。专论与综述齐鲁石油化工，2016，44(4):321 325QILUPETOCHEMICALTECHNOLOGY322器，如 60%和 40%组合;50%和 50%组合;30%、30%和 40%组合等等，可根据采用的减压操作模式、加工负荷选取合理的抽空器组合方式，达到节能的目的。当塔顶气相负荷超出投用抽空器的抽空能力时，塔顶残压上升，塔顶真空度下降。中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂第四常减压装置(简称四常装置)抽空器组合方式及能量消耗情况如表 1。表 1四常装置抽空器组合方式及能耗负荷，%一级抽空器二级抽空器蒸汽耗量/(th1)循环水耗量/(th1)含硫污水量/(th1)65EJ 101AEJ 102A9.87309.840EJ 101BEJ 102B5.94505.9105EJ 101A、BEJ 102A、B15.71 18015.7从表 1 可以看出，增开及停开一列抽空器对蒸汽、循环水消耗影响很大，同步会增加或减少含硫污水产生量。1.3装置加工负荷及常压拔出率不同影响真空度装置加工负荷较大及常压拔出率较低的时候，减压塔内的瓦斯气和气液相负荷将大幅提高，势必造成床层压降增大，导致进料闪蒸段残压上升，真空度下降。在这种工况下，如抽空器匹配不合理，势必会对装置能耗和减压拔出率造成很大的影响。1.4公用工程对抽真空系统的影响循环水的压力、温度不能满足抽空器后水冷器的冷却要求时，就会造成水冷器冷后温度升高，势必造成下一级抽空器吸入负荷大幅提高，从而影响每一级抽空器及水环泵的正常运行，造成塔顶残压上升，真空度下降。抽真空蒸汽压力低于设计最低压力时，抽空器会无法正常运行，进而导致真空度大幅降低。1.5减压炉出口温度的变化影响真空度减压炉出口温度升高的时候，减压塔进料的气化率也升高，带入减压塔的热量将上升，同时裂解的瓦斯气增加，必然导致减压塔气液相负荷大幅增加，造成减顶和进料段残压上升，相应的真空度下降。1.6减顶瓦斯后续系统背压升高影响真空度减顶瓦斯一般是经脱硫后至加热炉作燃料或送至后续系统吸收稳定系统，当后部系统流程不畅时，会造成抽真空系统无法正常运行，导致塔内残压大幅上升，真空度降低。1.7床层压降对真空度的影响减压塔顶至减压塔进料闪蒸段安装多段填料，这些填料分别存在一定的压降，若填料存在损坏或结焦的情况，填料的压降会大幅升高，从而对塔内残压造成影响，进而影响真空度。这种情况下，即使塔顶控制较低的残压，进料段也无法获得相应的残压，对拔出率影响很大。1.8其他因素对真空度的影响如漏入系统的空气量、注氨水对水环泵的影响等，均会影响塔顶真空度，进而影响闪蒸段真空度。2真空度的概念及大气压影响因素分析上述是对日常生产中经常遇到的真空度影响因素分析，下面从真空度的概念入手，分析大气压对真空度的影响。2.1真空度的概念当被测设备内的绝压小于当地(外界)大气压时，使用真空表进行测量时真空表上的读数为真空度。真空度表示绝压比外界大气压小了多少，即:真空度=(外界)大气压 绝压。在这种条件下真空度值相当于负的表压值。炼油生产过程中高于大气压操作的设备，其操作压力通常用表压表示，表压等于设备内实际操作压力(绝压)减去当地大气压。低于大气压操作的设备，其操作压力通常用真空度表示。各种炼油工具书或设计院进行塔器设计计算时，都是采用绝压作为设计计算的压力依据，很少用真空度或表压进行计算。在将表压和真空度换算为绝压时，因无测量大气压的仪表，习惯用表压和真空度与标准大气压(101.325 kPa)进行换算。表压、绝压、大气压、真空度关系如图 1 所示3。齐鲁石油化工QILU PETOCHEMICAL TECHNOLOGY2016 年第 44 卷323图 1表压、绝压、大气压、真空度关系2.2大气压的概念及影响因素分析从图 1 可以看出，真空度除了与上述影响因素有关外，还与大气压有关。大气压是指地球表面上的空气柱重量对地面或物体产生的压力。关于大气压的计算无经验公式，其影响因素有气温、湿度、当地海拔高度及仪表安装位置等。气温越低，空气密度越大;相反气温升高，空气膨胀，密度降低。故气温的的变化是影响大气压变化的重要因素之一。空气的湿度变化，即空气中的水汽比例增加或减少会对空气密度产生较大的影响。原因为相同质量的水汽体积大于空气，故空气中的水汽量增大时，会造成空气密度降低，这也是空气湿度大时气压低的原因所在。当地的海拔高度是影响大气压的关键因素。海拔高度每上升 10 m，大气压强约下降 0.1 kPa。我国的海拔高度呈现北高南低，西高东低的变化趋势。故南方低海拔地区的大气压远远高于北方高海拔地区的大气压。山东三维工程公司提供的四常装置所在地大气压数值见表 2。表 2四常装置所在地大气压数值kPa项目月平均气压极端气压最高(冬季)102.12103.97最低(夏季)99.7898.13差值2.345.84注:年平均气压 101.09 kPa。通过表 2 可以看出，当地的大气压变化较大，冬季和夏季气压差值在 2 kPa 以上，遇到极冷和极热天气，气压差值会达到 5 kPa 以上。装置实际生产中，在减顶抽空器和加工负荷相当情况下，在夏季气温较高时，减顶真空度经常低于 97 kPa;而在冬季气温较低时，减顶真空度最高时超过100 kPa，冬夏季真空度的差值确实达到 3 kPa 以上。四常装置在 2013 年 2 月将闪蒸段的真空表更换为残压表后，受各种因素影响全年闪蒸段的残压在 3.5 4.5 kPa 波动，闪蒸段的残压波动低于 1 kPa，而塔顶真空度的波动却在 5 kPa 左右。另外，大气压强还受仪表安装位置等因素的影响。从上述分析可知，影响减压塔顶残压的因素很多，影响大气压变化的因素也很多，而减顶真空度是用大气压与塔顶残压进行比较得出。可见，在日常生产中，需要甄别出减顶真空度的变化，是因塔内残压变化引起，还是大气压变化引起的，而这就是用真空度表示操作压力的弊端所在。2.3膜盒气压表对四常装置所在位置大气压的监测(1)减压塔地面与减压塔顶的大气压差在0.7 kPa 左右，减压塔的高度约 70 m，折算大约 10m 高度为 0.1 kPa。(2)白天和夜间气温温差较大时，白天和夜间大气压差波动 1 kPa 以上属于正常波动。(3)冬季塔顶真空度在 100 kPa 左右属于正常值，夏季大气压在 97 kPa 左右属于正常值，并不能真实反映抽真空系统的运行状况。(4)同地区常减压装置的大气压偏差较小，考虑减压塔所在位置和高度不同，在塔内绝压相同条件下，同地区真空度差值很小。3日常生产操作中存在的问题3.1将真空度作为一个关键指标对常减压装置进行排名不科学用真空度作为系统内所有装置的减压塔操作情况好坏的一个指标，根据真空度高低进行排名，结果高海拔地区减压塔的真空度永远靠后，低海拔地区减压塔的真空度大多排名靠前;北方地区受冬夏季气温影响，真空度波动较大，冬季排名靠前，夏季排名靠后。3.2用真空度评价塔顶抽空器运行情况不客观冬季真空度高时，将真空度高归结为减顶抽空器运行效果好，将抽空器由负荷较高的系列切换至负荷较低的系列，结果真空度仍比夏天高，而且每小时可以节约 4 5 t 蒸汽，实现节能的目的。第 4 期冯涛.减压蒸馏装置真空度影响因素分析324夏季真空度低，将负荷低抽空器切换至负荷高抽空器，或者将两个系列抽空器同时开启，结果真空度仍未升高，这时将真空度低原因归结为循环水温度高，冷却效果差等等，与客观情况不符。3.3用汞柱板直接测量塔内残压用汞柱板测量设备内残压时，测量原理和真空表一样，汞柱板的一端连接设备，一端连接大气压。如果用测得的液位差值直接与标准大气压做比较，则得出的绝压将会存在很大的误差，不能反映所测设备的真实压力。正确的做法是同时用测大气压的仪表测量大气压，将测得的液位差值与测得的大气压做比较，才能反映设备内真实压力。3.4使用真空表测量减压塔真空度的弊端(1)无法准确分析减顶真空度波动的原因，不利于及时调整操作在减顶真空度变化较大时，是抽空器能力、气压，还是其他因素造成，不能进行准确判断，容易造成操作调整方向错误。如在大负荷减压深拔的工况下，冬季根据真空度的变化进行抽空器的切换，停运抽空器或将抽空器换至负荷较低的系列运行，仍能保持较高的真空度，但此时塔内的残压大幅升高，势必大幅降低装置的拔出率。(2)用真空度指导抽空器切换，是在节能和拔出率之间进行取舍在装置不进行减压深拔及负荷较低时，减压塔气相负荷较低，完全可以开单列或使用负荷较低的抽空器，既保证了较低的塔内残压，又能达到节能的目的。而用真空表则可能在气温较高的季节误导操作人员使用大抽空器或增开抽空器，其结果是塔内残压下降较小，装置能耗大幅上升。在装置进行减压深拔时，需要塔内残压越低越好。炉管注汽及塔底吹汽增大了减压塔内的气相负荷，这时如果不能增开抽空器，会造成减压塔的残压大幅上升，影响减压拔出率，若大幅提高炉温，会增加减压炉炉管结焦的风险。四常装置 A、B 系列抽空器负荷分别是 65%和 40%，开 A 系列可以比 B 系列多节约 4 t/h 蒸汽，但对减顶残压的影响在 0.6 0.7 kPa，相应会降低减压塔闪蒸段残压 0.6 0.7 kPa，即影响减压塔汽化率 2%3%。节约 4 t/h 蒸汽和减压塔减少 10 t/h 渣油的效益是无法比拟的。(3)用真空表无法准确监测闪蒸段残压变化，不利于减压塔的优化运行闪蒸段残压的影响因素远远多于减顶残压，闪蒸段真空度波动受减顶真空度、大气压、常压塔操作状况、减压炉炉管注汽、塔底吹汽、填料压降大等因素影响，采用真空表的情况下，判断难度远远超过减顶残压。1)闪蒸段和减顶均使用真空表，无法准确推测减压塔塔段之间的压差，对塔段压降是否存在问题无法进行判断;2)不利于分析常压塔的操作状况，常压塔的拔出率对减压塔闪蒸段的残压影响较大，间接可以判断常压塔的操作好坏，指导常压塔的操作调整;3)在减压深拔情况下，炉管注汽量大，会造成闪蒸段残压大幅上升，这时如果不调整抽空器，会造成减压炉出口温度提高，而拔出率降低的情况。这是因为闪蒸段残压上升后，减压炉分支出口至闪蒸段的汽化率降低，在减压炉分支出口温度不变的情况下，减压炉总出口温度已经提高，造成的假象是深拔了，其结果是既增加了能耗，反而减压塔的拔出率未提高。减压深拔一定要同时关注闪蒸段残压和减压炉分支出口温度的变化，而不是仅仅看炉出口温度提高了就深拔了。4减压塔压力测量仪表改进建议从图 1 可以看出，真空度是设备内绝压与外界大气压的差值，为相对真空，该数值受到塔内绝压和大气压的双重影响，不能真实反映塔内的真实情况。若用塔内残压和绝对零压进行比较，得出的真空为绝对真空，也就是塔内的真实压力。故减压塔的真空分为相对真空和绝对真空两种，相应的测压仪表分别为真空表和绝压表。(1)将真空表改为绝压表进行测量，排除大气压对压强测量的影响。作为减压塔来说，减压塔顶的残压和闪蒸段的残压两个值最重要，对这两个部位的测压仪表建议更换为绝压表。(2)若不更换真空表，可以考虑在地面安装测大气压的仪表，用大气压表与真空表进行比较，不同安装位置的真空表考虑高度因素，可以间接得出各部位的残压。(3)采用绝压表有利于判断塔顶至闪蒸段床层压降变化情况，及时发现床层填料是否存在问题。齐鲁石油化工QILU PETOCHEMICAL TECHNOLOGY2016 年第 44 卷325(4)以塔顶绝压为基准，并结合闪蒸段绝压作为切换减顶抽空器的标准更合理。5结论与建议(1)采用真空表测量得出的真空度，受多种因素影响，不能表征减压塔内部的真实压力。(2)冬、夏季大气压变化较大，使用减顶真空度作为抽空器运行好坏和切换的标准不科学，不利于节能或提高拔出率。减压深拔工况下，建议全开抽空器，炉管注汽或塔底汽提蒸汽的调整以抽空器能力为基准，气相负荷达到或超过抽空器能力时，塔内残压特别是闪蒸段残压将大幅升高，会出现能耗上升而拔出率反而降低的情况。(3)建议采用减压塔顶残压作为系统内各减压塔压力的排名依据，更科学，更利于督促企业提高减压塔的运行水平。(4)检修前用绝压表对减压塔床层压降进行测量，根据测量结果有针对性的检查和更换填料。(5)建议常减压装置淘汰真空表，广泛使用绝压表。参考文献 1 李和杰.常减压蒸馏装置减压深拔(2009)2016 05 16.http:/ 385775477074.html.2 李志强.减压抽真空工艺与设备原油蒸馏工艺与工程 M.北京:中国石化出版社，2010:485.3 陆美娟.流体静力学 M/化工原理上册.北京:化学工业出版社，1995:19.ANALYSIS ON INFLUENCE FACTOS OF VACUUM INVACUUM DISTILLATION DEVICEFeng Tao(Shengli efinery of Qilu Branch Co，SINOPEC，Zibo Shandong 255434)Abstract:The vacuum degree is the key parameter for the decompression system operation，which is usually as base for optimization on vacuum distillation tower and vacuum steam extrac-tor Many factors can influence on the vacuum gauge，which is the measuring instrument forvacuum degree of the decompression system，but effect of the atmospheric pressure is normallyto be ignored Modified measures were given by analyzing influence factors on the vacuum de-gree of the vacuum distillation deviceKey words:vacuum distillation tower;vacuum degree;problem;influence factors;analy-櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒sis(上接第 308 页)OPTIMIZATION ON UNNING OF EVESE PENETATION UINTFO NO.2 ECYCLE WATE DEVICE IN QILUWATE SUPPLY AND DAINAGE PLANTLiu Junping(Water Supply and Drainage Plant of Qilu Branch Co.，SINOPEC，Zibo Shandong 255411)Abstract:Optimization and analysis on running of the reverse penetration membrane weremade basing on data scourse from the No.2 recycle water device in the sewage treatment field forethylene unit of Qilu Water Supply and Drainage Plant Notice items on operation and manage-ment of the reverse peneration membrane for treatment of the recycle water were summarized ba-sing on pollution analysis and treatment measures of the reverse penetration membrane.Key words:reverse penetration film;pollution of membrane;clean of membrane第 4 期冯涛.减压蒸馏装置真空度影响因素分析