循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高的原因分析及對策

董海軍

(中國石油蘭州石化公司助劑廠，甘肅　蘭州　730060)

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生產技術

循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高的原因分析及對策

董海軍

(中國石油蘭州石化公司助劑廠，甘肅蘭州730060)

針對順酐裝置碳四加氫單元中循環(huán)氫壓縮機排氣溫度過高的現(xiàn)象，從加氫反應系統(tǒng)運行情況、循環(huán)水系統(tǒng)故障、設備機械故障、溫度檢測系統(tǒng)故障等方面進行了分析，通過降低吸氣溫度、控制吸氣壓力、控制循環(huán)水溫度、消除設備機械故障、校正測量溫度、經(jīng)常性的檢查維護和保養(yǎng)等多項措施的實施，使循環(huán)氫壓縮機排氣溫度能夠滿足機組設計要求。

循環(huán)氫壓縮機；排氣溫度；故障；措施

蘭州石化公司順酐裝置加氫單元通過混合碳四與氫氣反應，生成精制碳四作為優(yōu)質的乙烯裂解原料。循環(huán)氫壓縮機是裝置的關鍵機組，其作用是輸送循環(huán)氫氣，維持加氫反應系統(tǒng)壓力。在工業(yè)應用中，常用測定排氣溫度來判斷壓縮機的運轉情況，異常的排氣溫度說明壓縮機運轉不正常。順酐裝置兩臺循環(huán)氫壓縮機在一段時間內排氣溫度較高，影響到裝置的正常運行。壓縮機長期在高排氣溫度下運行對機組有嚴重的危害，也會縮短壓縮機零部件的使用壽命，引起排氣量下降。本文主要分析了循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高的影響因素，采取相關措施，有效降低了壓縮機的排氣溫度[1]。

1　工藝簡介

混合碳四與氫氣在鎳系催化劑作用下進行烯烴加氫反應，生產的精制碳四產品。加氫反應系統(tǒng)主要工藝參數(shù)見表1，工藝流程見圖1。

表1　反應系統(tǒng)主要工藝參數(shù)

圖1　加氫反應系統(tǒng)工藝流程

2　循環(huán)氫壓縮機運行概況

循環(huán)氫壓縮機由電動機驅動，當電動機驅動時，動力經(jīng)彈性聯(lián)軸器傳至曲軸，使曲軸旋轉，再借助連桿、十字頭和活塞桿把曲軸的旋轉運動變?yōu)榛钊耐鶑椭本€運動。

圖2　壓縮氫氣系統(tǒng)示意圖

循環(huán)氫壓縮機為固定水冷，單級臥式無潤滑往復式氫氣壓縮機，主要技術參數(shù)見表2。

表2　循環(huán)氫壓縮機主要技術參數(shù)

循環(huán)氫壓縮機投產后總體運行平穩(wěn)，然而從2011年下半年起，裝置處理量提高至7 t/h以上運行，循環(huán)氫壓縮機排氣溫度有時較難控制。

循環(huán)氫壓縮機排氣溫度≤40 ℃，報警值45 ℃，聯(lián)鎖值50 ℃。實際運行中排氣溫度常大于45 ℃，有時達到聯(lián)鎖值，造成壓縮機聯(lián)鎖停機，影響裝置正常生產,也會縮短壓縮機使用壽命。

圖3　循環(huán)氫壓縮機排氣溫度變化趨勢

3　原因分析

3.1吸氣溫度高

吸氣溫度高是造成壓縮機排氣高的主要原因。影響吸氣溫度升高的因素主要有：

3.1.1床層溫度高

當原料烯烴含量高，進料量大，床溫高，經(jīng)深冷器冷卻后的冷氫溫度高，導致循環(huán)氫入口緩沖罐的溫度升高。

3.1.2深冷器冷卻效果不佳

冬防期間，加氫深冷器由冷凍水改為循環(huán)水，當氣溫回升時，循環(huán)水冷卻效果不佳，會造成循環(huán)氫入口緩沖罐溫度升高。

3.1.3新氫壓縮機出口溫度高

新氫壓縮機出口溫度高主要有新氫壓縮機負荷增大、反應系統(tǒng)壓力太高、新氫入口緩沖罐壓力太低或是新氫壓縮機故障等因素。

表3　不同工況下壓縮機排氣溫度的變化　(℃)

表3中，當裝置滿負荷運行后，新氫壓縮機負荷由50%調至100%，新氫壓縮機出口溫度升高。系統(tǒng)壓力高或新氫入口緩沖罐壓力低，都會造成新氫壓縮比過大，導致新氫出口排氣溫度升高。增壓后新氫進入氫氣穩(wěn)壓罐，會造成氫氣穩(wěn)壓罐溫度升高，循環(huán)氫一部分返回到循環(huán)氫入口緩沖罐，循環(huán)氫入口緩沖罐溫度升高[2]。

3.1.4循環(huán)氫氣量小

當循環(huán)氫量降低時，需要提高氫氣穩(wěn)壓罐返回循環(huán)氫入口緩沖罐氫氣量，氫氣穩(wěn)壓罐溫度高，會升高循環(huán)氫入口緩沖罐溫度；同時降低深冷器出口冷氫量，循環(huán)氫入口緩沖罐溫度升高。

3.2吸氣壓力低

當新氫管網(wǎng)壓力低、系統(tǒng)排廢氫量大、耗氫量大或者泄漏都會造成系統(tǒng)壓力下降，循環(huán)氫入口緩沖罐壓力下降。當循環(huán)氫入口緩沖罐壓力降低時，循環(huán)氫壓縮機吸氣壓力低，壓縮比增大，循環(huán)氫排氣溫度升高。

3.3循環(huán)水系統(tǒng)故障

當循環(huán)水供應不足或溫度高，二反后冷卻出口溫度高，進入循環(huán)氫入口緩沖罐的冷氫溫度高，循環(huán)氫壓機排氣溫度升高。而且循環(huán)氫壓機夾套溫度升高，壓縮氣體產生的熱量不能及時帶走，導致循環(huán)氫排氣溫度升高。

3.4設備機械故障

3.4.1氣閥漏氣

壓縮機氣閥采用網(wǎng)狀閥結構，由閥座、升程限止器、閥片、彈簧等以螺栓連接組合而成。閥片靠均勻分布的彈簧壓緊在閥座密封面上，并利用氣體內外壓力差而自動啟閉。氣閥是易損件之一，往往密閉性差。吸氣閥漏氣，會減少進氣量，使氣缸溫度升高，排氣溫度升高。排氣閥漏氣，會減少排氣量和進氣量，使壓縮后氣體倒流，氣缸內溫度升高。

3.4.2活塞環(huán)密封性不好

活塞環(huán)與氣缸接觸不好，活塞環(huán)過度磨損、斷裂等原因造成活塞環(huán)密封性不好，氫氣逆流，缸體發(fā)熱，導致排氣溫度升高[3]。

3.4.3氣缸潤滑不良

油質差起不到潤滑作用，還會加劇磨損，影響活塞環(huán)密封性能，造成缸體發(fā)熱，排氣溫度升高。注油量小時，形成不了足夠的油膜，使活塞環(huán)與缸壁磨損加大，甚至干磨，嚴重發(fā)熱，破壞密封性能，一旦碎屑進入氣閥，又影響氣閥的嚴密性。注油量多時，在高溫下將產生油的分解質變，油中輕組分氣化，而重組分在高溫下形成積碳，破壞正常的潤滑，加速運動機件磨損，甚至使活塞環(huán)卡住，破壞密封性能[4]。

3.4.4氣缸夾套內壁結垢

循環(huán)氫壓機夾套內通入循環(huán)水作冷卻介質，循環(huán)水含有較多懸浮物，壓縮機運行一段時間后，夾套內會產生污垢，妨礙傳熱，降低冷卻效率，從而使循環(huán)壓縮機排氣溫度升高。

3.5溫度測量不準確

壓縮機排氣溫度采用Pt100鉑熱電阻作為測量元件，壓縮機長期運行，溫度檢測系統(tǒng)和傳送系統(tǒng)會老化、腐蝕，造成DCS顯示溫度不準確，有時測量溫度要高于實際溫度5 ℃左右。

4　降低排氣溫度的措施

4.1降低吸氣溫度

降低吸氣溫度主要是：降低深冷器出口冷氫溫度、提高冷氫量、降低氫氣穩(wěn)壓罐返回到循環(huán)氫入口緩沖罐的量。當原料烯烴含量高，床層溫度高，可適當降低碳四進料量，增加循環(huán)碳四量，同時降低冷卻水溫度；春季防凍結束后，及時將二反后冷器循環(huán)水改為冷凍水；嚴格控制循環(huán)氫返新氫的量，新氫壓縮機盡可能維持50%負荷，降低氫氣穩(wěn)壓罐溫度；在保證氫油比和空速不超指標的前提下，盡量提高循環(huán)量。

4.2控制吸氣壓力

控制吸氣壓力，將反應系統(tǒng)壓力控制在2.5～2.9 MPa。主要是控制新氫入口緩沖罐壓力和系統(tǒng)排廢氫量，根據(jù)系統(tǒng)耗氫量調節(jié)新氫補充量，對于出現(xiàn)的泄漏及時整改。

4.3控制循環(huán)水溫度及壓力

通過改變循環(huán)水空冷轉速進行調節(jié)，降低循環(huán)水供水溫度。提高循環(huán)水供水壓力，使位置較高的深冷器有足夠的循環(huán)水通過，保證對循環(huán)氫的冷卻效果。

4.4消除設備機械故障

一是加強巡檢，對于壓力、溫度、異常聲響要及時查找原因并排除。二是定期檢查氣閥、填料、活塞環(huán)的密封性能，氣閥、填料裝機前應清洗干凈，不允許有任何微粒、雜質存在。三是正確選用潤滑油的牌號，執(zhí)行三級過濾；定時分析潤滑油油質，及時更換潤滑油。四是定期對氣缸夾套進行清洗，清除污垢。[5]

4.5校正測量溫度

當DCS 顯示溫度與實際溫度相差較大，要及時校正，無法徹底處理的元件要進行更換。

5　實施效果

表4中列出了對策實施前后循環(huán)氫壓縮機運行狀況，其中工況一為對策實施前平均值，工況二為對策實施后平均值。

表4　對策實施前后循環(huán)氫壓縮機運行參數(shù)　(℃)

從表4看出，經(jīng)過工藝及設備調整后，循環(huán)氫排氣溫度在一定程度有所降低，能夠滿足機組設計要求。

6　結　論

新氫壓縮機負荷、循環(huán)氫氣量、系統(tǒng)壓力、床層溫度、新氫入口壓力、循環(huán)水溫度是影響循環(huán)氫壓縮機排氣溫度的主要因素，必須嚴格規(guī)范操作，改善加氫反應系統(tǒng)和壓縮機系統(tǒng)的運行狀況。氣閥漏氣、活塞環(huán)密封性不好、氣缸潤滑不良、氣缸夾套內壁結垢、測溫元件老化是循環(huán)氫壓縮機故障運行時常遇到的問題。必須客觀全面地分析問題，加強設備潤滑管理，經(jīng)常對壓縮機進行維護保養(yǎng)，保證換熱效果，定期檢查溫度檢測系統(tǒng)是否有異常。

[1]郁永章．容積式壓縮機技術手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000:17-19.

[2]陶武軍，何字春等．加氫裝置新氫壓縮機氣量無級調節(jié)系統(tǒng)的應用[J]．化學工程與裝備，2011(8):57-59.

[3]趙雷，張立海. 循環(huán)氫壓縮機干氣密封損壞的原因分析及應對措施[J]．中外能源，2010,15(6)：86-90.

[4]黃順德．加氫精制循環(huán)氫氫壓縮機排氣量變化分析[J]．石油化工設備技術，1999,20(4):38-40.

[5]陳兆虎，何振岐. 高壓加氫裝置循環(huán)氫壓縮機組故障診斷及原因分析[J]．潤滑與密封，2011,36(10):115-118.

Cause Analysis and Countermeasures of High Exhaust Temperature of Circulating Hydrogen Compressor

DONG Hai-jun

(Additives Plant of Lanzhou Petrochemical Company，Petrochina，Gansu Lanzhou 730060，China)

Aiming at the phenomenon of hydrogen circulation too high exhaust temperature of maleic anhydride plant carbon four hydrogenation unit, from the aspects of the operating conditions of the hydrogenation reaction system, the failure of the circulating water system, the mechanical failure of the equipment, and the failure of the temperature detection system, by reducing the suction temperature, controlling the air pressure, controlling the temperature of the circulating water, eliminating the mechanical failure of the equipment, correcting the measuring temperature, the regular inspection and maintenance, the exhaust temperature of the circulating hydrogen compressor can meet the design requirements.

circulating hydrogen compressor; exhaust temperature; trouble; measures

董海軍(1981-)，男，碩士學位，工程師，主要從事石化生產技術和體系管理工作。

TQ221.21+1

B

1001-9677(2016)01-0144-03