應用在高密度聚乙烯裝置中的乙烯增壓迷宮壓縮機的技術(shù)攻關(guān)

宋毅 王曉冬

（沈陽遠大壓縮機有限公司，遼寧沈陽 110027）

應用在高密度聚乙烯裝置中的乙烯增壓迷宮壓縮機的技術(shù)攻關(guān)

宋毅 王曉冬

（沈陽遠大壓縮機有限公司，遼寧沈陽 110027）

研制應用在HDPE裝置大型乙烯增壓迷宮壓縮機組，替代傳統(tǒng)臥式往復壓縮機，解決臥式往復壓縮機泄漏量大，連續(xù)運行時間短等瓶頸問題，并填補國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。完成這一技術(shù)攻關(guān)不僅能為高密度聚乙烯裝置提供一種填料使用壽命長，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機，而且還為以后用于含工藝集聚物的密封填料結(jié)構(gòu)指明了方向，同時也填補了國內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設計空白，在為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益的同時，也對促進石油化工工業(yè)裝備技術(shù)進步起到重要作用。

乙烯增壓迷宮壓縮機 填補國內(nèi)空白 研究新型密封環(huán)材料 解決機組脈動問題

1 引言

高密度聚乙烯（以下簡稱HDPE）是一種由乙烯共聚生成的熱塑性聚烯烴。雖然HDPE在1956年就已推出，但這種塑料還沒達到成熟水平。這種通用材料還在不斷開發(fā)其新的用途和市場。我國國內(nèi)高密度聚乙烯的生產(chǎn)商有中海油、中石油、中石化三大企業(yè)，截至2006年年底，完成的高密度聚乙烯裝置有4套，即蘭州石化高密度聚乙烯裝置、大慶石化高密度聚乙烯裝置、遼陽石化高密度聚乙烯裝置、吉林石化高密度聚乙烯裝置。

HDPE材料屬環(huán)保材質(zhì)，加熱達到熔點，即可回收再利用。隨著環(huán)保要求的日益增加，做為生產(chǎn)環(huán)保材料的HDPE裝置將會越建越多，而為裝置配套的乙烯增壓機的市場需求也將日益增加。

乙烯增壓機是HDPE裝置中的關(guān)鍵設備。以往采用阻塞密封的往復式乙烯壓縮機，填料工作時，由于填料環(huán)與活塞桿的摩擦作用，乙烯介質(zhì)會發(fā)生熱分解，產(chǎn)生工藝集聚物。該物質(zhì)的產(chǎn)生與工藝過程、催化劑、摩擦及聚合溫度有直接關(guān)系，此種物質(zhì)的產(chǎn)生是高密度聚乙烯生產(chǎn)中普遍存在的問題。另外高純度乙烯氣體經(jīng)壓縮后，溫度升高，也加速了該物質(zhì)的產(chǎn)生。該物質(zhì)大量粘附在活塞桿表面及填料盒內(nèi)，長時間作用下，會堆積到密封環(huán)及填料盒的縫隙內(nèi)。由于往復式壓縮機填料環(huán)為浮動環(huán)，當該物質(zhì)充滿填料盒后，填料環(huán)無法浮動，導致填料因背向壓力無法使密封環(huán)壓緊活塞桿而密封失效；同時，粘附力會增加工作表面摩擦力，加快密封環(huán)局部磨損速度，進一步降低密封環(huán)的工作壽命。

最終得出以下結(jié)論：解決乙烯壓縮機密封環(huán)壽命問題，就必須徹底解決密封環(huán)的摩擦磨損問題。因此相對于采用阻塞原理的阻塞密封結(jié)構(gòu)，采用節(jié)流原理的迷宮密封結(jié)構(gòu)對乙烯壓縮機來說，則具有得天獨厚的優(yōu)勢，但是迷宮密封形式的填料其泄漏量偏大，為解決這一問題，我們將采用迷宮密封和阻塞密封相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)延長密封環(huán)的使用壽命同時也降低填料的泄漏量。

開展本項目的技術(shù)攻關(guān)不但為HDPE裝置提供一種填料使用壽命長，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機，而且還為以后用于含工藝集聚物密封填料的結(jié)構(gòu)指明了方向，同時也填補了國內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設計空白。

2 主要目標

通過成功研制應用在HDPE裝置大型乙烯增壓迷宮壓縮機組，替代傳統(tǒng)臥式往復壓縮機，解決臥式往復壓縮機泄漏量大，連續(xù)運行時間短等瓶頸問題，并填補國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。

3 主要研究內(nèi)容

（1）研制新型組合填料密封及其密封環(huán)材料；

（2）針對工藝集聚物進行采樣分析；

（3）解決立式迷宮壓縮機組管道脈動，使機組振動值≤7.1mm/ s（JB/T8541 B級（良）標準技術(shù)目標開發(fā)滿足S Zorb工藝要求的再生煙氣循環(huán)氣迷宮壓縮機以及相應的工藝流程，實現(xiàn)再生煙氣的循環(huán)利用，整機使用壽命超過20年，主要易損件氣閥壽命超過8000小時，主軸瓦和曲軸機械密封壽命超過24000小時。

4 該項技術(shù)開發(fā)的價值

本項目研制成功，不僅為高密度聚乙烯裝置提供一種填料使用壽命長，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機，而且還為以后用于含工藝集聚物的密封填料結(jié)構(gòu)指明了方向，同時也填補了國內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設計空白，在為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益的同時，也對促進石油化工工業(yè)裝備技術(shù)進步起到重要作用。

5 關(guān)鍵技術(shù)的可行性與風險分析

5.1 關(guān)鍵技術(shù)的可行性分析

本課題項目的關(guān)鍵技術(shù)是開展對新型組合填料的技術(shù)研究的同時，還需對密封環(huán)材料進行研究，本課題在與國內(nèi)在壓縮機理論研究和技術(shù)研發(fā)方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，在與處于化學物質(zhì)鑒定和分析前沿的浙江大學合作的同時，還與設計單位中國石化工程建設公司（SEI）以及有著多年生產(chǎn)迷宮壓縮機經(jīng)驗和多項發(fā)明專利的沈陽遠大壓縮機股份有限公司合作，雖然國內(nèi)、外還沒有設計和制造應用在高密度聚乙烯（HDPE）裝置乙烯增壓迷宮壓縮機的先例，但是對于本課題研究來說，通過借鑒對國內(nèi)較小裝置已經(jīng)投入生產(chǎn)運行的迷宮壓縮機設計和制造和運行經(jīng)驗，并發(fā)揮專業(yè)院所和制造使用單位的研發(fā)和制造優(yōu)勢，不存在技術(shù)瓶頸問題。

5.2 開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的風險分析

本課題的風險主要是新型密封結(jié)構(gòu)對于必然存在的工藝集聚物的安全和長周期運行的適應性，因此在設計和制造過程中將會優(yōu)先規(guī)避該風險的存在和可能因此產(chǎn)生的次生風險，并進行試驗。所以關(guān)鍵影響因素是在設計上充分考慮新型組合密封結(jié)構(gòu)，在長周期運行過程中所產(chǎn)生的內(nèi)泄露問題上的安全和可靠性。

6 結(jié)語

本文首先對應用在高密度聚乙烯裝置中的乙烯增壓迷宮壓縮機的技術(shù)攻關(guān)的迫切性及重要性進行了分析，然后具體提出研究的路線、研究的目標及對其可行性的分析。對本項目的技術(shù)攻關(guān)不但為HDPE裝置提供一種填料使用壽命長，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機，而且還為以后用于含工藝集聚物密封填料的結(jié)構(gòu)指明了方向，同時也填補了國內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設計空白。

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