减压塔抽真空系统故障分析及对策

某公司新建润滑油高压加氢装置抽真空系统在机械试车阶段，经过正压氮气气密后，在空塔情况下进行了抽真空试验，减压塔顶压力可抽至-90 kPa（G）。

进入投料试车阶段，装置经过催化剂硫化、柴油钝化、引减二线蜡油置换系统后，开始投用减压塔抽真空系统。

投用过程中出现减压塔顶真空抽不上去且波动幅度大等一系列异常现象，影响了减压塔的正常操作和长周期运行。

下文对出现故障的原因进行了分析，并提出了解决方案。

1 减压塔抽真空系统概况1.1 减压塔抽真空系统流程
55万t/a润滑油高压加氢装置减压塔抽真空系统采用典型的蒸汽抽空器+液环泵组合抽真空系统。

由三级蒸汽抽空器、冷凝器和水环真空泵机组组成。

第一级、第二级抽真空为蒸汽喷射器，其中第一级抽真空设2组互为备用；第三级抽真空由蒸汽喷射器和水环真空泵组成，主要以液环真空泵为主，
蒸汽喷射器作为备用。

流程图如图1所示。

图1 减压塔抽真空系统工艺流程图
1.2 减压塔抽真空系统设计能力
抽真空系统各级抽空器及水环真空泵的设计抽真空能力见表1。

表1 各级设计抽真空能力
项目
一级抽空器二级抽空器三级水环泵三级抽空器吸入压力/kPa（A）5 9 31 31 排出压力/kPa（A）10 32 137 139 压缩比
2.14
3.43
4.46
4.55
减压塔顶至第一级抽空器的管路阻力降按照1kPa计，减压塔顶真空设计压力为-96 kPa（G）。

2 存在的故障
2019年10月19日开始在负荷状态下投用减压塔抽真空系统，投用和运行过程中，减压塔抽真空系统出现以下3种故障现象：1）减压塔顶压力在-90～-70kPa（G）之间波动，无法达到设计值-96 kPa （G）；2）三级抽真空水环泵入口带液严重，大气腿排液不畅，导致水环真空泵机组气液分离罐液位过高，泵电机超载停机；3）水封罐水室水包油水分离不清，含油污水明显带油。

3 原因排查与解决措施
3.1 减压塔真空抽不下来及真空波动原因分析
为查找减压塔真空抽不下及真空波动的原因，在排除操作不当的前提下，主要就以下几个方面进行了排查[1]。

3.1.1 被抽真空系统泄漏
减压塔抽真空系统故障分析及对策
苏江
中国石化荆门分公司 湖北 荆门 448002
摘要：针对某公司润滑油高压加氢装置减压塔抽真空系统故障进行了原因分析并提出了解决方案。

抽真空系统首次投用过程中出现减压塔真空度无法稳定控制且达不到设计压力-95kPa（G）、真空水封罐油水分离不清导致含油污水带油等异常现象。

采取封堵大气腿泪孔和水封罐内部油水分离溢流隔板底部排液口等措施后，减压塔塔顶真空达到设计要求并稳定控制。

关键词：减压塔 抽真空系统 问题分析 解决方案
Failure analysis and Countermeasures of vacuum tower vacuum system
Su Jiang 
China Petrochemical Co.Ltd.，Jingmen Branch ，Jingmen Hubei 448002
Abstract：For the lubricating oil high-pressure hydrogenation unit of a company，which device vacuum systerm failure cause analysis of vacuum tower and proposed solutions.During the first operation of the vacuum pumping system，abnormal phenomena such as the vacuum degree of the vacuum column could not be controlled stably and could not reach the design pressure of -95kPa （G），oil and water separation of the vacuum water seal tank was not clear，which led to the oily sewage with oil.After sealing the lacrimal hole in the air leg and the drain outlet at the bottom of the oil-water separator inside the water seal tank，the pressure at the top of the vocuun tower meets the design requirements and stability control.
Keywords：Vacuum tower；Vacuum pumping system；Problem analysis；Solution
通过对减压塔系统的相关法兰、人孔、仪表接口、连接点等密封点缠绕密封带的检查情况来看，未发现漏点；停抽空器稳压2h观察静压降，塔顶压力下降可接受；采样分析减顶不凝气，排放气中氮气、氧气含量均较低，可排除减压塔系统泄漏可能。

3.1.2 蒸汽喷嘴堵塞
投运期间，抽空器蒸汽喷嘴过量明显，但二级抽空器运行过程中有“喘啸”声。

从后期打开抽空器的检查情况来看，喷嘴喉部无异物堵塞。

3.1.3 大气腿水封破坏
对水封罐的液位进行检查，水封罐液位正常。

用小木锤敲击大气腿的方法来检查大气腿的充水状况，发现各级大气腿自上而下（由冷凝器底部至水封罐）敲击声均为清脆声响，说明大气腿未形成完整水封。

如形成水封，大气腿应充满水，敲击声音应为沉闷声响。

3.1.4 减顶不凝气排气不畅
抽真空系统减顶气的排放有3个去向：一路排入低压瓦斯气管网；一路排入常压炉F-101真空火咀焚烧；一路去装置高点放空直排大气。

投用初期，减顶气排入低压瓦斯管网，管网压力约为5kPa （G）。

为排查问题，将不凝气去向切换至常压炉焚烧和就地放空，减顶真空度无明显变化，说明减顶气排放后路通畅。

3.1.5 蒸汽质量及流量波动
减顶抽空器使用的蒸汽为系统3.5MPa中压蒸汽经汽轮机K-102透平后的1.0MPa蒸汽，温度为280℃左右。

蒸汽来源稳定，品质和流量均满足抽空器的使用要求。

3.2 三级抽真空水环泵入口管带液原因分析
怀疑二级冷凝器排液口有异物堵塞导致冷凝液排放不畅，冷凝液倒灌进入三级抽真空泵入口管，从而导致真空泵入口管线带液和泵组气液分离罐满液位引起泵超载停机。

从后期断开二级冷凝器排液口的检查情况来看，二级冷凝器排液口并未堵塞，此方面的影响因素可以予以排除。

3.3 大气水封罐水室分水包带油原因分析
水封罐水包含油污水明显带油的原因只可能有2个：一是水封罐水室设计体积偏小，在减压塔顶不凝气含油量大时，油水来不及沉降分离；二是水室和油室的隔板有裂纹，导致油室中的油串入分水包。

从设计数据和运行状况来看，可排除水封罐水室体积设计偏小及减压塔塔顶气大量带油可能。

3.4 设计原因排查
3.4.1 大气腿水封高度核算
正常情况下，水封罐D-202内气相空间压力P0、各级冷凝器/真空泵组分液罐排液口压力P i与大气腿的水封高度H i的关系应为：
P 0-P i=ρgh （1）
其中，
P
——不凝排放气后路背压取10kPa（G）；
P
i
——可近似看做抽空器/真空泵的排气压力；
ρ——大气腿水封液体的密度，实际进入大气腿
形成水封的液体应为含少量水的油水混合物，密度
取850kg/m3计算；
g——重力加速度，取9.8m/s2。

各级大气腿的实际水封高度见表2。

表2 大气腿水封高度计算表
水封　
冷凝器/真空泵
排液口压力P
i
/
kPa（G）
D-202压力与排
液口
压力差值
（p
-p
i
）/
kPa
大气腿水
封高度H
i
/m
一级水封-9110112.1 
二级水封-69799.5 
三级水封10100
查阅设计图纸可知，D-202油水分离隔板上端与
冷凝器排液口的标高差H0=13.2m。

从表2的计算结
果来看，大气腿一级水封高度为12.1m，二级水封高
度为9.5m，一级、二级大气腿的标高差满足要求。

三级为最后一级，排液口与排气口压力平衡，与
D-202压力相当。

抽真空系统的末级大气腿主要用
于排液，水封高度可近似认为等于0。

3.4.2 大气水封罐D-202内部结构设计的影响
图2为真空系统大气水封罐D-202和大气腿原始
设计的结构示意图，从图上发现各级冷凝器的大气
腿在D-202内靠近罐顶50mm处对开有2个φ6的泪
孔，且油水分离的溢流隔板底部开有R-20的排液
口。

图2 D-202内部结构示意图（设计）
大气腿上开的泪孔处于水封罐的气相空间，在
抽真空的过程中，水封罐内液体上升形成水柱的同
时，由于罐内压力大于冷凝器排液口压力，不凝气
从大气腿上的泪孔进入大气腿，形成气液混杂的复
杂状态。

在正压作用下，液体在气体的作用下产生
正压喷溅现象[2]。

大气腿无法形成有效水封，一级
与二级、二级与三级之间出现串气现象，影响抽空
（下转第41页）
度进行净化操作，据此计算，该环丁砜净化装置每小时净化量可达到12t。

因过大的净化速度会影响系统环丁砜的温度，经过现场生产调试，确定最终净化量为2t/h。

该装置自2018年初正常投用以来，一直稳定正常运行，系统环丁砜pH值在不断上升，经过约半年的运行，环丁砜pH达到8左右，并一直保持很好。

此外，系统环丁砜的颜色由深黄绿色变成了浅黄色，取系统样检测其氯离子含量也下降到1×10-6以下，芳烃抽提性能较净化前明显改善。

3 结束语 
（1）经过活性炭吸附、过滤和离子交换后能够有效脱除环丁砜中的油性物质、酸性物质和悬浮物。

（2）过高的净化温度不利于环丁砜中悬浮物和油性物质的脱除，也不利于树脂长周期的运行，环丁砜净化温度应保持在30~40℃。

（3）当环丁砜流速达到5倍柱体积时，单次环丁砜净化效果有所下降，为了更好的协同活性炭吸附、过滤和离子交换，应将环丁砜流速控制在4倍柱体积以下。

（4）Eliteru@树脂在多次重复净化环丁砜后仍然保持很好的净化效果，从工业运行结果可以看出，经过半年的运行，系统环丁砜pH上升到8.0，颜色变淡，芳烃抽提性能得到有效提升。

参考文献 
[1]袁忠勋.几种芳烃抽提工艺技术的分析对比[J].石油炼制与化工，1994，25（6）：35-41.
[2]陈利维，张天嵌.芳烃抽提技术研究进展和应用现状[J].石油化工应用，2017，36（1）：7-10.
[3]于泽，金熙俊，王云飞.SED 芳烃抽提工艺发展及应用[J].当代化工，2013，42（11）：1574～1576.
[4]顾侃英.芳烃抽提中环丁砜的劣化及其影响[J].石油学报，2000，16（4）：19-24.
[5]赵国雄.芳烃抽提装置溶剂环丁砜劣化因素探讨[J].石油炼制与化工，1994，25（5）：44-48.
[6]顾侃英，董忠杰，等.劣化环丁讽溶剂的再生[J].石油化工，2003，32：292-294.
[7]李明玉.芳烃抽提溶剂环丁砜中氯离子的净化研究[J].石化技术于应用，2012，30（5）：425-428.
作者简介
蔡镇锋，工程师，硕士，2007年毕业于中国石油大学（华东）化学工程与工艺专业，从事炼油化工工艺技术管理工作。

器的正常运行。

同时由于正压喷溅造成气液夹带大量液体自二级大气腿经二级冷凝器进入三级真空泵的吸入口管线，真空泵气液分离罐排液口来不及排液，造成水封罐液位高，真空泵超载停机。

由于D-202内油水分离溢流隔板底部揩油排液口，从隔板上端溢流进入油室的污油，再次通过底部排液口与沉降在水包内的水 “返混”，造成含油污水明显带油的现象。

3.5 解决措施
通过以上原因排查和分析，确定引起减压塔抽真空系统故障的原因为D-202内部结构设计不合理所致。

为此采取以下措施：
（1）封堵了D-202内一级、二级、三级大气腿上开设的泪孔；
（2）封堵了D-202内油水分离隔板底部的排液口；
（3）将大气腿靠近D-202罐底的末端割除了5cm，加大了大气腿末端与罐底的距离，降低D-202内杂物沉积堵塞大气腿的可能。

4 结束语
引起减压塔抽真空系统故障的原因很多，对于成熟装置，主要应从设备、工艺、操作方面进行分析排查；对于新建装置，特别是在首次投运期间出现问题时，应重点从设计原因进行排查。

此次减压塔抽真空系统故障原因通过多方面的排查，最终确定为D-202内部结构细节设计不合理造成，采取针对性的消除措施后，减压塔抽真空系统恢复正常运行。

参考文献 
[1] 钱春海.蒸汽喷射抽真空系统故障排查[J].化工管理，2016（9）：133-134.
[2] 李探微，岳秀萍.水封破坏及改进的探讨[J].给水排水，1998，24（2）：49-50.
（上接第21页）。