SIHIdry H400 型干式真空泵效益性分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国石油锦西石化分公司 作者:陈 龙

  介绍了锦西石化分公司芳烃抽提装置抽真空系统改造的内容,介绍了蒸汽抽真空器及干式真空的原理及特点,通过对二者的比较,干式真空泵自动化程度高、环保等优点得意彰显;通过对干式真空泵进行的经济效益性分析,证明新技术、新科技在生产实际中的应用取得了良好的收益。

1、前言

  锦西石化分公司芳烃抽提装置采用环丁砜抽提工艺,根据抽提和抽提蒸馏的原理将重整生成油分离开,获得混合芳烃和抽余油。为了减少溶剂损失,提高溶剂的利用率,采用水洗法回收抽余油中的溶剂,利用减压蒸馏原理将芳烃和溶剂加以分离,并用再生塔将使用中的溶剂进行部分再生。

  环丁砜的分解温度为193℃,为了从富溶剂中完全蒸出芳烃,以免带入来抽提塔而损失芳烃,操作在较高温度下进行,这样会造成环丁砜的分解。减压可降低芳烃和环丁砜的沸点;通过蒸汽可以降低环丁砜和芳烃的分压,使其在较低温度就可以汽化。因此设置了回收塔,以回收溶剂。

2、蒸汽抽真空泵原理及特点

  2.1、蒸汽抽真空泵原理

  图1 为原用抽真空喷射器的结构示意和工作原理。压力为p0、速度为ω 0 的工作蒸汽流经拉瓦尔喷嘴(见拉瓦尔喷管),在喷嘴出口处射流的速度上升到超音速ω 1,而压力下降为p1,因而将被抽气体吸入,与高速蒸汽流碰撞、混合和交换能量、并流向扩散器。在扩散器收缩段蒸汽和被抽气体进一步混合,成为均匀混合气体。在这一过程中混合气体的速度开始连续下降,而压力连续上升,在扩散器喉段附近产生正激波。混合气体速度由超音速急剧降为亚音速,而压力则随之急剧升高。在扩散器出口处,压力上升到大气压力或后一级喷射器的进口压力时,混合气体即排出。

  2.2、蒸汽抽真空泵特点

  2.2.1、蒸汽抽真空泵优点

  喷射泵具有:启动快、工作压力范围宽、抽气量大、能直接排入大气、结构简单等特点,因无运动构件而运行可靠,使用期长。这种泵很适于抽除含尘、可凝性、腐蚀性和易燃易爆气体。

  2.2.2、蒸汽抽真空泵缺点

  但这种泵的蒸汽和水耗量较大,利用率较低,因而适用于有廉价的副产蒸汽或可利用的余汽、废汽的场合。

原用抽真空喷射器原理图

图1 原用抽真空喷射器原理图

3、SIHIdry H400 干式真空泵原理及特点

  3.1、SIHIdry H400 干式真空泵原理

  锦西石化使用的是矩形螺旋式真空泵。原理如图2 所示,矩形断面的右螺旋和左螺旋的一对转子相啮合,在同步齿轮带动实现非接触式的高速运转,气体由上侧进入,在泵腔内压缩由转子下端排出,转子旋转一周排气一次。转子和泵体表面形成一种螺旋密封结构,矩形断面间隙泄露较少,故可得到较高的压缩比,泵的压缩比和抽速与转子的螺旋导角、转子和泵体的间隙、螺旋的啮合率、螺旋圈数、转子直径和旋转速度等因素有关。SIHIdry H400型干式真空泵的两个螺杆端配备的是两台5KW三相异步电动机驱动,电动机的转向相反。

矩形螺旋式真空泵的抽气原理

图2 矩形螺旋式真空泵的抽气原理

  3.2、SIHIdry H400 干式真空泵的特点

  SIHIdry H400 型干式真空泵与原有的抽真空泵相比,具有一定的先进性,主要表现在以下几个方面:

  1)泵体和螺杆可简单拆除,允许现场的快速维修;由于该机泵零部件较少,安装及维护方便;

  2)两根矩形螺杆互相不接触,因此无磨损现象,延长了泵的寿命,同时减少了维护;

  3)最优化的螺杆外形,最大限度的节能;

  4) 没有机械密封,无磨损部件,减少了泵的泄露;

  5) 驱动部件为两根螺杆,中间没有变速箱,现场无噪音;

  6) 没有油或工作液,意味着没有处理费用;

  7)可以根据生产的要求,通过对塔压的控制改变真空的转速,达到改变真空度的目的,调节方便,可靠;

  8)自动化程度高,该机泵在达到开机条件以后,系统在自动模式下操作,自动检测转子的情况、自动升温、自动控制转数,启动后,在未达到抽真空状态时,机泵可以空载运行;入口的控制阀动作由PLC 控制;

  9)免维护操作,节省人力资源。该机泵设置有自动冲洗模式,在安装集成的模块后,机泵可以按照设置的条件进行自动清洗。

4、干式真空泵效益性分析

  4.1、经济效益分析

  4.1.1、直接节约蒸汽费用

  回收塔抽原有抽真空系统用1.0MPa 蒸汽,每小时使用蒸汽量为1T,装置设计按照每年开工8400h 计算, 年使用蒸汽量为8400T/a。

  干式真空泵设备采用两台5KW 主电机,另外一台0.37KW 为真空泵泵壳提供冷却液的小型电机。直接经济效益核算如下:

  节省费用=年蒸汽费用-年总用电费用

  按照锦西石化能耗月计划,蒸汽计划费用为166.5 元/T,工业用电计划费用为0.4KW·h,计算得实际节约的蒸汽费用为:

  节省费用=8400×166.5-8400×10×0.4

  节省费用=136.5 万元

  由此可见,使用该干式抽真空泵具有可观的实际经济效应。

  4.1.2、间接节约燃料气费用

  该真空泵投用以后,由于真空度提高,改变了回收塔内的气体分压,可以降低塔底温度,未投用前,回收塔塔底温度控制在160℃~165℃之间,塔内真空度在0.09 MPa~0.08MPa之间,在投用后,回收塔塔底温度控制在145℃~155℃之间,塔内的真空度在0.078 MPa~0.063MPa;回收塔底采用的是塔底重沸器,利用载体进行加热,干式真空泵投用后,可以降低重沸器的温度,进而降低了载体循环量,达到节省燃料气的目的。

  4.1.3、节约循环水用量

  干式真空泵与原有的抽真空泵一起并联使用(见图3),E-609 为抽真空后冷器,对抽空器抽出的不凝气体及液体进行冷却,最后将含有污水排经过D-604 水封槽,排至地下污水系统。在投用干式真空泵后,原有抽真空系统全部停掉,E-609 的冷却水也随之关闭,减少了对循环水的使用量。干式真空泵冷却液及出口冷却器使用冷却水量非常小,与投用E-609相比节约大量的循环水。

  4.2、环保效益分析

  原有抽真空系统采用的是1.0MPa 介质,从容器内抽出的不凝气体与蒸汽一起经过E-609 冷凝后排放到D-604 中,大量的含油污水排放至污水系统,同时,不凝气体自水封槽周围逸出;干式真空泵投用后,由于E-609 停用,减少了含油污水的排放,同时,真空泵出口增加放空,直接将不凝气体排放至火炬系统,减少了对环境的污染,达到了环保的效果。

系统改造后抽真空原理图

图3 系统改造后抽真空原理图

5、结束语

  干式真空泵优良的抽真空效果上看,对芳烃装置的溶剂回收及产品质量提高有明显的作用,同时也大大减轻了员工的劳动负荷及设备的维护费用,降低了能耗,节约了成本,也达到了环保的目的。

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