水環(huán)真空泵組在異構(gòu)脫蠟裝置抽真空系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　通過異構(gòu)脫蠟裝置抽真空系統(tǒng)改造的實例，介紹了水環(huán)真空泵的工作原理、改造設(shè)計方案和本單位的現(xiàn)場應(yīng)用情況。從應(yīng)用實踐中發(fā)現(xiàn)，采用蒸汽噴射+水環(huán)真空泵組合抽真空工藝，能在達(dá)到同樣抽真空效果的前提下，較常規(guī)全蒸汽抽真空工藝操作費用降低，節(jié)能效果明顯，在環(huán)保方面也有較好的收益。

1、前言

　　異構(gòu)脫蠟裝置分餾部分是利用常減壓塔進(jìn)行潤滑油產(chǎn)品的分離，異構(gòu)脫蠟裝置分餾系統(tǒng)減壓塔抽真空系統(tǒng)采用三級蒸汽噴射泵抽真空系統(tǒng)。蒸汽噴射泵雖然具有維護(hù)工作量小，可靠性高等優(yōu)點，但其缺點在于效率低，受系統(tǒng)蒸汽壓力波動影響較大，蒸汽耗量大，相應(yīng)含硫污水量也較大。

2、水環(huán)真空泵的工作原理

　　水環(huán)真空泵的葉輪在泵殼內(nèi)偏心安裝。啟動前在泵氣缸內(nèi)灌入脫氧水(工作液)。當(dāng)葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，將液體甩至泵體壁，葉輪的轉(zhuǎn)動迫使工作液沿泵殼內(nèi)壁形成一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。此時，會在兩相鄰葉片、葉輪輪轂和液環(huán)內(nèi)表面之間形成一個被工作液密閉的“氣腔”。由于葉輪在泵殼內(nèi)是偏心配置的，所以水環(huán)的內(nèi)表面與葉輪輪轂之間形成一個月牙形空間，它被葉片分成若干容積不等的小室，每個小室的容積隨葉輪轉(zhuǎn)動作周期擴(kuò)大和縮小，當(dāng)小室容積逐漸擴(kuò)大，氣體由外界吸入，當(dāng)小室容積逐漸縮小，使原先吸入的氣體被壓縮而排出。這樣，葉輪每轉(zhuǎn)一周，葉片與葉片間的小室容積改變一次。每兩葉片間的液體好像液體活塞一樣往復(fù)運動，連續(xù)不斷地抽吸氣體，達(dá)到抽真空的目的。

3、改造設(shè)計方案

　　3.1、抽真空方案選擇

　　目前，煉油化工行業(yè)生產(chǎn)裝置抽真空設(shè)備一般采用真空泵來達(dá)到抽真空的目的，常見的真空泵簡單分為變?nèi)莘e式真空泵和蒸汽噴射真空泵。

　　噴射真空泵是利用文丘里效應(yīng)的壓力降產(chǎn)生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動量傳輸泵。蒸汽噴射器是噴射真空泵的一種，因內(nèi)部沒有運行部件，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長，安裝維護(hù)方便、密封性能好、抽氣量大等優(yōu)點，因此蒸汽噴射器被廣泛地應(yīng)用于大型常減壓裝置。目前大慶煉化公司20萬噸/年異構(gòu)脫蠟裝置采用的就是蒸汽抽真空技術(shù)。

　　水環(huán)真空泵屬于變?nèi)莘e式真空泵，是靠裝在泵殼內(nèi)的帶有多葉片的偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把水拋向泵殼形成與泵殼同心的水環(huán)，水環(huán)與轉(zhuǎn)子葉片形成了容積周期變化從而將氣體吸入、壓縮并排出。它的優(yōu)點是低真空時抽氣量大，可以直接抽吸水蒸氣等可凝性氣體。

　　綜合以上分析，本項目改造采用混合機(jī)組，即用水環(huán)真空泵替代二級和三級蒸汽噴射器及冷卻器，構(gòu)成蒸汽—機(jī)械混合式抽真空系統(tǒng)，改進(jìn)后的抽空系統(tǒng)，由于蒸汽噴射泵的背壓降低，將改善泵的運行工況，提高減壓塔操作彈性，降低抽真空系統(tǒng)能耗。

　　3.2、泵組選型

　　水環(huán)真空泵組成套設(shè)備主要由水環(huán)真空泵、電機(jī)、排污離心泵、工作液冷卻器、氣液分離罐、控制儀表元件及氣、水管路等組成。由于是改造項目，受現(xiàn)場平面布置的限制，選擇真空泵的工作方式為單臺設(shè)備運行，排污離心泵的工作方式為一開一備。水環(huán)真空泵組主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 水環(huán)真空泵操作條件

　　根據(jù)表1中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算比較，采用的水環(huán)真空泵組型號為2BW5 253-0BD2-0P740，配套電機(jī)功率75KW，轉(zhuǎn)速740轉(zhuǎn)/分，工作液冷卻器冷卻水用量15m3/h。

　　3.3、工藝流程

　　異構(gòu)脫蠟裝置減壓塔頂油氣先進(jìn)入預(yù)冷器將大部分蒸汽及油氣冷凝下來，由預(yù)冷器出來的未凝油氣和蒸汽先進(jìn)入一級蒸汽噴射器再進(jìn)入一級抽空冷凝器。從一級抽空冷凝器抽出的不凝氣和水蒸汽再依次進(jìn)入二級蒸汽冷凝器和二級抽空冷凝器中，從二級抽空冷凝器抽出的不凝氣和水蒸汽再依次進(jìn)入三級蒸汽冷凝器和三級抽空冷凝器中，將大部分水蒸汽冷凝下來，不凝氣引到常壓爐做燃料，冷凝下來的凝結(jié)油和水進(jìn)入減頂分水罐中進(jìn)行油水分離。

　　減壓塔頂油氣先進(jìn)入預(yù)冷器將大部分蒸汽及油氣冷凝下來，由預(yù)冷器出來的未凝油氣和蒸汽先進(jìn)入一級蒸汽噴射器再進(jìn)入一級抽空冷凝器。從一級抽空冷凝器抽出的不凝氣和水蒸汽進(jìn)入水環(huán)真空泵進(jìn)行抽真空，通過真空泵后的不凝氣引到常壓爐做燃料，冷凝下來的凝結(jié)油和水進(jìn)入減頂分水罐中進(jìn)行油水分離。

　　3.4、工藝控制方案

　　(1)氣液分離罐界位控制。當(dāng)氣液分離罐中界位低于設(shè)定值時，補水電磁開關(guān)閥自動打開，補入工作液(脫氧水)。

　　(2)氣液分離罐液位控制。當(dāng)氣液分離罐中液位高于設(shè)定值時，多余的油污溢流到油污腔內(nèi)通過離心泵不斷的輸送到減壓塔頂油水分離罐，具體排出量根據(jù)液位變送器輸出液位信號控制排液調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)。

　　(3)水環(huán)真空泵真空度及氣液分離罐壓力控制。設(shè)置泵氣相出口返入口調(diào)節(jié)閥，以確保真空度的穩(wěn)定及控制氣液分離罐的壓力。

4、應(yīng)用情況

　　投用時間：2012年11月4日

　　投用效果：節(jié)能改造項目主要是對異構(gòu)脫蠟裝置減壓塔頂抽真空系統(tǒng)的改造，增加一臺水環(huán)真空泵，取代原二、三級抽真空器。水環(huán)真空泵投用后，裝置減壓塔頂真空度沒有變化，滿足生產(chǎn)需要，裝置經(jīng)過試驗論證，一級抽真空蒸汽也未投用，由于停用裝置一、二、三級抽真空器，現(xiàn)抽真空系統(tǒng)每小時蒸汽耗量約為0噸，比未投用水環(huán)真空泵前每小時節(jié)約蒸汽使用量1.2噸。

　　投資情況及效益分析：

　　項目投資：114萬元。

　　效益分析：直接經(jīng)濟(jì)效益：年可節(jié)約蒸汽9504噸，蒸汽按217元/噸計算，年節(jié)省206.24萬元，由于增加一臺泵，每年用電量約為200000kwh，按每kwh電價為0.68元計算，可得該項目每年的實際經(jīng)濟(jì)效益為192.64萬元，投資費用回收期只需0.59年，其長周期運行的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

5、結(jié)論

　　水環(huán)真空泵的主要特點是結(jié)構(gòu)上緊湊、運行較平穩(wěn)、節(jié)能性好，。我廠成功的改造了將水環(huán)真空泵組在異構(gòu)脫蠟裝置抽真空系統(tǒng)，改造后的系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，抗干擾能力也增加。將蒸汽噴射抽真空和機(jī)械抽真空組合抽真空系統(tǒng)充分利用，發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)點，使在同樣抽真空效果的前提下，較常規(guī)全蒸汽抽真空工藝操作費用降低，節(jié)能效益明顯，在環(huán)保方面也有較好的收益，具有良好的應(yīng)用前景。