刘道文
（陕西未来能源化工有限公司，陕西 榆林719000）
［摘 要］陕西未来能源化工有限公司煤制油分公司气化装置（六开两备）采用多喷嘴水煤浆加压气化工艺，单套气化装置设计投煤量2 000 t/d。运行过程中，气化装置真空闪蒸系统真空度低，导致黑水温度过高等，给后续系统带来了严重的影响。结合真空闪蒸系统的工艺流程及其运行状况，分析认为真空闪蒸分离罐可操作液位的高低决定了真空闪蒸系统真空度的大小，需对真空闪蒸分离罐进行改造。据现场实际情况，通过对真空闪蒸分离罐实施改造，实现了真空闪蒸分离罐液位可操作调节范围的拓宽，提高了真空闪蒸系统的真空度，降低了黑水温度，保证了系统的安全、稳定、长周期运行，带来了良好的经济效益和社会效益。
［关键词］多喷嘴水煤浆气化装置；真空闪蒸系统；真空度低；真空闪蒸分离罐；改造；效益分析
［中图分类号］TQ546.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）03-0007-03
1 概 述
陕西未来能源化工有限公司（简称未来能化）煤制油分公司设计产能为1 150 kt/a油品（柴油790 kt/a、石脑油260 kt/a、液化石油气100 kt/a）及化工产品，年转化利用煤炭5 000 kt，主生产装置包括4套空分装置、8套多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置、3套低温甲醇洗装置、1套费托合成装置。2015年7月31日气化装置一次性投料试车成功，2015年8月23日打通全系统流程，生产出合格油品。
未来能化气化装置采用国内具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆加压气化工艺，单套气化装置设计投煤量2 000 t/d，共有8套（六开两备）。在气化装置的运行过程中，气化黑水的处理是极其重要的一环，气化炉、旋风分离器、水洗塔出来的黑水分3路经压力调节阀减压后进入闪蒸系统，经三级闪蒸——高压闪蒸、低压闪蒸和真空闪蒸，黑水中所含的固体和溶解的气体被分离出来，黑水所含的热量得以回收。
三级闪蒸中的真空闪蒸系统主要包含真空闪蒸罐、真空闪蒸冷凝器、真空闪蒸分离罐和真空泵等4种设备；真空泵是整个真空闪蒸系统真空度的来源，每4套真空闪蒸系统共用3台真空泵（两开一备）；其余3种设备均为8台，与各系统分别对应。
真空闪蒸系统工艺流程：经高压闪蒸、低压闪蒸浓缩后的黑水，进入真空闪蒸罐进行真空闪蒸，大量溶解的气体释放出来，黑水进一步浓缩（含固量增大）且温度进一步降低；从真空闪蒸罐底部出来的黑水自流进入澄清槽，出口闪蒸气经真空闪蒸冷凝器冷凝后，在真空闪蒸分离罐中进行气水分离，分离出的冷凝液依靠重力流入灰水槽，分离出的气相与真空泵相连（放空）。
2 真空闪蒸系统运行中存在的问题
真空闪蒸罐设计操作压力为-56 kPa，进口黑水温度设计为128 ℃，出口黑水温度设计为78.9 ℃，每套真空闪蒸系统黑水循环量约450 m3/h。而实际运行中，真空闪蒸罐操作压力约-38 kPa，进口黑水温度为129 ℃，出口黑水温度约84 ℃，真空闪蒸分离罐液位显示在90%左右；当真空闪蒸系统真空度继续提高时，真空闪蒸分离罐液位将达100%以上，无法实现可靠、有效的监控调节，严重时黑水带入气相，影响系统真空度，乃至使整个真空闪蒸系统失去作用，大量129 ℃的高温黑水直接进入澄清槽，造成更严重的后果。
真空闪蒸罐的操作温度决定了澄清槽黑水及灰水槽灰水的温度。澄清槽黑水温度过高时，送至真空过滤机的渣水由于温度高而蒸发出大量的水蒸气，水蒸气遇温度较低的墙体凝结成水滴渗入墙体内部，造成真空过滤机厂房外墙体墙皮脱落，冬季时尤为严重，不仅形成极大的安全隐患，而且墙体维护需大量的维修资金，同时会对真空过滤机厂房内的设备造成严重的腐蚀。灰水槽内灰水温度过高时，会造成换热器循环冷却水用量增加，生产成本增高。此外，澄清槽黑水和灰水槽内灰水温度过高，一方面碳酸盐溶解度降低，换热器容易积垢，检修清理费用会增加；另一方面灰水槽和澄清槽底部的输液离心泵极易发生汽蚀，进而影响其他子系统的正常运行。
3 改造思路与方案
3.1 改造思路
要想降低真空闪蒸罐的操作温度，工艺操作上可采取的有效、可靠措施是提高系统的真空度，而系统的真空度受制于两个方面：一是提供真空度的原动力——真空泵的能力；二是真空闪蒸罐和真空闪蒸分离罐液位的可操作高度。
首先，分析真空泵的能力。系统所用真空泵为水环式真空泵，环流液为常温脱盐水，最大气量5 300 m3/h，最小压力0.033 MPa（A）。真空泵的最小工作压力为0.033 MPa（A），而大气压约为0.1 MPa，经计算，真空泵可提供的最大真空度为-77 kPa，也就是说，真空泵所能提供的真空度远大于真空闪蒸分离罐和真空闪蒸罐的设计真空度，即真空泵的能力能够满足系统真空度提升的要求。
其次，分析真空闪蒸罐和真空闪蒸分离罐可操作的液位高度。真空闪蒸罐设备总高为14.5 m，液位显示可操作高度（液位计显示高度为真空闪蒸罐液位与黑水出口调节阀的位差）为4.5～8.5 m；真空闪蒸分离罐设备总高为4.8 m，液位显示可操作高度（液位计显示高度为真空闪蒸分离罐液位与冷凝液出口调节阀的位差）为1.0～3.5 m。由上述数据可以看出，真空闪蒸罐的可操作液位可调高，但真空闪蒸分离罐的可操作液位调高存在难度——在真空度较高的情况下，真空闪蒸分离罐无法排液，导致罐内满液，继而液体进入真空泵，影响整个真空闪蒸系统的稳定运行。
综上所述，真空闪蒸分离罐可操作液位的高低决定了真空闪蒸系统真空度的大小，只需对真空闪蒸分离罐进行改造以提高其可操作液位的高度，就可满足系统真空度提升的要求。
3.2 改造方案
更多内容详见《中氮肥》2020年第3期