壓縮機頻繁堵塞原因分析及處理

劉明波，許顯坤，張旭東，王愛菊

（新疆獨山子石化煉油廠第三聯(lián)合車間，新疆 獨山子 833699）

壓縮機頻繁堵塞原因分析及處理

劉明波，許顯坤，張旭東，王愛菊

（新疆獨山子石化煉油廠第三聯(lián)合車間，新疆 獨山子 833699）

瓦斯回收裝置回收全廠低壓瓦斯后壓縮過程中管線及設備出現(xiàn)嚴重堵塞，嚴重影響壓縮機正常運行及全廠低壓瓦斯系統(tǒng)運行。為解決堵塞問題，保證設備長周期安全運行，通過與其它裝置瓦斯回收低壓瓦斯組成和對壓縮前后瓦斯組成進行分析，以及對堵塞物進行組成和色譜分析，提出解決辦法，解決壓縮機堵塞故障。

低壓瓦斯；烯烴；S1；S8

瓦斯回收裝置始建于1994年，煉油老區(qū)各裝置泄放的瓦斯通過廠內(nèi)安全線φ 500線進入20 000方氣柜，通過壓縮機，將氣柜出來的含硫瓦斯氣壓縮至1.0 MPa后，通過裝置內(nèi)就地瓦斯脫硫單元脫硫后的瓦斯送入煉油廠高壓瓦斯管網(wǎng)，最終至各裝置加熱爐作燃料。

瓦斯回收裝置往復壓縮機自2013年10月底，壓縮機出口單向閥、出口管線及中間分液罐壓液線頻繁堵塞，車間頻繁清理壓縮機出口單向閥（圖1紅線部分），清理頻次高達每周一次，頻繁斷開有毒有害介質(zhì)管線，作業(yè)風險高，施工強度大，對整個安全生產(chǎn)及設備長周期運行極為不利。

圖1　壓縮機流程簡圖

自2013年12月開始，共清理壓縮機出口單向閥、中間分液罐切液線共計57次，2013年2次，2014年21次，2015年33次，清理最集中的時間段為2014年6月以后。相同工藝狀況相同的新區(qū)二聯(lián)合瓦斯回收未出現(xiàn)壓縮機堵塞情況。

1　低壓瓦斯組成分析

由表1、圖2明顯看出老區(qū)瓦斯回收烯烴含量、C4以上組分、O2含量明顯高于新區(qū)瓦斯回收烯烴含量。老區(qū)2011年至今低壓瓦斯烯烴含量呈上升趨勢，2014年6月～2015年3月份烯烴含量最高；C4以上組分也是逐年增加，低壓瓦斯C4以上組分在2014年6月以后，開始明顯升高，2015年1～3月份含量最高；2015年老區(qū)瓦斯回收低壓瓦斯含量O2含量也要普遍高于新區(qū)瓦斯回收。

圖2　新老區(qū)低壓瓦斯中C4及C4以上組成含量

結合表1相關數(shù)據(jù)分析：低壓瓦斯中C4以上組分和烯烴含量升高以及O2含量高，可能是導致老區(qū)瓦斯回收壓縮機堵塞嚴重的誘因。

2　堵塞物情況

堵塞情況主要集中在壓縮機出口單向閥（圖3）、出口管線及壓縮機中間分液罐壓液線。2015年1月4日壓縮機出口壓力高，對壓縮機出口管線拆檢，發(fā)現(xiàn)管線內(nèi)有大量淡黃色結晶固體；2016年3月31日，對J-003一級冷卻器及出口管線拆檢，發(fā)現(xiàn)一級冷卻器出口管線有大量黃色結晶物堵塞管線（圖4）。

圖3　壓縮機出口單向閥堵塞情況正反面照

對堵塞物進行色譜分析得出以下報告（表2）。

從以上分析看出,老區(qū)瓦斯回收壓縮機出口線結垢元素組成99%是S元素，研究院提供的色譜分析結果該物質(zhì)的分子結構為S8（具體結構見圖5）。

表1　老區(qū)瓦斯回收和新區(qū)二聯(lián)合火炬回收瓦斯組成分析

表2　老區(qū)瓦斯回收壓縮機出口管線結垢數(shù)據(jù)分析

圖4　壓縮機出口堵塞物情況

圖5　S8分子結構式

形成S8的條件是S1急速降溫可形成S8。由圖1可以看出，堵塞部位為冷卻器后紅色線條部位，壓縮機一級出口正常工作溫度為107℃，經(jīng)過中間冷卻器冷卻后溫度為45℃，具備S1生成S8條件。二級出口堵塞情況類似。

3　S1形成原因分析

目前老區(qū)瓦斯回收壓縮機進出口硫化氫做分析，發(fā)現(xiàn)出口瓦斯中硫化氫含量小于進口（圖6），說明過程中硫化氫發(fā)生反應，生成單質(zhì)硫S1。

由于硫化氫具有還原性，在液相含水的環(huán)境中還原性增強，易和氧化性介質(zhì)反應生成單質(zhì)硫?；谝陨戏磻獧C理，壓縮機堵塞可能有以下幾種原因。

3.1硫化氫、水、二氧化硫反應生成單質(zhì)硫

4月6日車間對低壓瓦斯取樣，分析低壓瓦斯中二氧化硫含量，經(jīng)化驗分析二氧化硫含量為0%，所以排除此種可能。

3.2在液相含水環(huán)境中，硫化氫和鐵離子、水、氧氣反應生成單質(zhì)硫

目前有一種工藝叫做絡合鐵液相氧化脫硫工藝，是利用鐵離子在液相中將硫化氫直接氧化成單質(zhì)硫，在將硫化氫氧化為單質(zhì)硫的過程中，催化劑中的三價鐵離子被還原為二價鐵離子，而通過向催化劑溶液中鼓入空氣，利用空氣中的氧氣將二價鐵離子氧化為三價鐵離子而使失活催化劑得以再生后循環(huán)使用。該反應在常溫下即可進行。反應方程式如下：

H2S(氣)+2Fe3+→2H++S↓+2Fe2+

1/2O2(氣)+H2O+2Fe2+→2OH-+2Fe3+

在水溶液中，F(xiàn)e3+和Fe2+都是不穩(wěn)定的，可生成Fe(OH)3或FeS沉淀，導致溶液呈酸性。

目前老區(qū)瓦斯回收低壓瓦斯含水，但在以前老區(qū)瓦斯回收凝液中分析出鐵元素、氯化物（2014年4月3日分析），pH值小于7。

同時結合圖7為近期壓縮機進出口組成中氧氣含量變化，發(fā)現(xiàn)出口氧氣含量明顯減少，說明氧氣參與了單質(zhì)硫的生成反應。

圖6　壓縮機進出口瓦斯中硫化氫含量對比

圖7　壓縮機進出口氧氣含量

3.2.1 鐵離子的來源分析

2014年4月3日對老區(qū)瓦斯回收瓦斯凝液分析，其中pH至5.17，氯化物10.24 mg/L，硫化物25.22 mg/L，總鐵83.51 mg/L，氨氮91.10 mg/L。由分析可見，瓦斯凝液呈酸性，且含有氯離子，可以判斷低壓瓦斯管線內(nèi)存在H2S+HCL+H2O型腐蝕，腐蝕產(chǎn)生Fe2+，少量腐蝕產(chǎn)物隨瓦斯進入壓縮機。

3.2.2氯離子的來源分析

上游裝置氣相排入低壓火炬，因氣相中含有微量HCL，當?shù)蛪和咚构芫€產(chǎn)生積液，因HCL易溶于水并電離成CL-，造成CL-在積液中富集、增濃。

3.3S1生成機理

因老區(qū)瓦斯回收瓦斯C4及C4以上組分較多，達到20%左右。老區(qū)瓦斯回收瓦斯經(jīng)壓縮機一級壓縮后，進入冷卻器，因C4及C4以上組分較多，產(chǎn)生液相較多，液相含水、含鐵離子，硫化氫、水、氧氣通過絡合鐵液相氧化脫硫反應生成單質(zhì)硫S1。

4　結論

老區(qū)瓦斯回收瓦斯經(jīng)壓縮機一級壓縮后，進入冷卻器，C4及C4以上組分多，壓縮過程產(chǎn)生液相多，液相含水、含鐵離子，硫化氫、水、氧氣通過絡合鐵液相氧化脫硫反應生成單質(zhì)硫S1，107℃的硫單質(zhì)S1經(jīng)過壓縮機中間冷卻器降溫至45℃后生成硫單質(zhì)S8，造成煉油老區(qū)壓縮機堵塞。

通過與上游裝置溝通降低向低壓瓦斯系統(tǒng)C4及C4以上組分以及烯烴(對比表3也發(fā)現(xiàn)老區(qū)低壓瓦斯中C4及C4以上組分以及烯烴含量明顯下降)、HCL的排放，老區(qū)瓦斯回收壓縮機運行工況明顯好轉(zhuǎn)，運行至今2個月來未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。因此從生成實際也可以證實老區(qū)瓦斯回收裝置壓縮機頻繁堵塞原因為低壓瓦斯中C4及C4以上組分多及烯烴含量和HCL含量高有直接關系。

[1]尚海茹，劉有智，于永.絡合鐵法脫除硫化氫技術的發(fā)展[J].天然氣化工C1化學與化工），2010,(01).

表3　老區(qū)瓦斯回收壓縮機調(diào)整后的瓦斯組成分析

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1671-0711（2016）09（下）-0041-04