脫氫尾氣壓縮機(jī)出口聚合物減少的分析

孫賀龍

(中海油東方石化有限責(zé)任公司， 海南 東方 572600)

脫氫尾氣壓縮機(jī)出口聚合物減少的分析

孫賀龍

(中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南東方572600)

針對苯乙烯裝置尾氣壓縮機(jī)出口生成聚合物頻繁造成過濾器及管線堵塞的情況，提出了對壓縮機(jī)進(jìn)口管線進(jìn)行保冷處理，降低壓縮機(jī)出口排氣溫度，降低壓縮機(jī)出口壓力，壓縮機(jī)入口加注乙苯，壓縮機(jī)入口加注阻聚劑等措施，并將壓縮機(jī)入口加入阻聚劑前后的情況進(jìn)行對比。加注阻聚劑后過濾器基本不再需要清理，聚合物幾乎不再生成。壓縮機(jī)進(jìn)口加注阻聚劑的措施大大減小了苯乙烯裝置平穩(wěn)、安全運行的風(fēng)險，減輕了操作工的負(fù)擔(dān)，減少了設(shè)備的損耗。對同類裝置壓縮機(jī)出口聚合堵塞問題具有一定的借鑒意義。

苯乙烯；阻聚劑；螺桿壓縮機(jī)；增壓機(jī)；汽輪機(jī)；油水分離罐

苯乙烯是一種非常重要的基本有機(jī)化工原料。作為合成橡膠和朔料的單體，用來生產(chǎn)丁苯橡膠、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯；也用于與其它單體共聚制造多種不同用途的工程朔料。如與丙烯腈、丁二烯共聚制得ABS樹脂，廣泛用于各種家用電器及工業(yè)上；與丙烯腈共聚制得的SAN是耐沖擊、色澤光亮的樹脂；與丁二烯共聚制得的SBS是一種熱朔性橡膠，廣泛用作聚氯乙烯、聚丙烯的改性劑等。苯乙烯主要用于生產(chǎn)苯乙烯系列樹脂及丁苯橡膠，也是生產(chǎn)離子交換樹脂及醫(yī)藥品的原料之一，此外，苯乙烯還可用于制藥、染料、農(nóng)藥以及選礦等行業(yè)。

中海油東方石化有限責(zé)任公司12萬t/a苯乙烯裝置采用中國石化的乙苯絕熱負(fù)壓脫氫制苯乙烯技術(shù)，包括脫氫反應(yīng)、油水分離、凝液處理、尾氣壓縮、洗滌、增壓和苯乙烯精餾等。尾氣壓縮機(jī)C3001是為脫氫反應(yīng)提供負(fù)壓的唯一設(shè)備，是脫氫反應(yīng)單元的核心設(shè)備。尾氣壓縮機(jī)C3001將脫氫反應(yīng)過程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)洗滌后輸送給增壓機(jī)，增壓機(jī)加壓后送至PSA。C3001機(jī)組陰陽轉(zhuǎn)子采用除鹽水噴淋降溫，除鹽水以及升壓后冷凝的液體在C3001出口積液包處收集，最終以凝液的形式經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制排至油水分離罐。該處堵塞將使凝液排出不暢，積液包液位過高將導(dǎo)致壓縮機(jī)出口氣體輸送受阻，壓縮機(jī)出口壓力升高至聯(lián)鎖值時將使機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致整個脫氫反應(yīng)單元停車。本裝置尾氣壓縮機(jī)組采用中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所的LG448/0.028-0.163尾氣螺桿壓縮機(jī)組，由汽輪機(jī)(943kW)通過減速齒輪箱驅(qū)動螺桿壓縮機(jī)。設(shè)計入口壓力0.028MPaA,出口壓力0.163 MPaA，入口溫度38℃，出口溫度≤85℃，噴淋水≥600kg/h，出口壓力0.190 MPaA聯(lián)鎖停機(jī)。

1 尾氣壓縮機(jī)在使用中出現(xiàn)的問題

尾氣壓縮機(jī)C3001在平穩(wěn)運行一年之久以后，慢慢的開始出現(xiàn)壓縮機(jī)出口積液包液位不穩(wěn)定，液位過高，調(diào)節(jié)閥排水不暢的現(xiàn)象，同時壓縮機(jī)出口壓力也開始出現(xiàn)波動，壓力呈緩慢上漲趨勢。液位突然的失控經(jīng)常導(dǎo)致壓縮機(jī)出口壓力快速上漲接近聯(lián)鎖停機(jī)值。在查找原因的過程中該排液管線完全堵塞，該管線經(jīng)除鹽水沖壓、乙苯?jīng)_壓浸泡無效后宣告該管線堵死，重新配管。在新配置的管線上加裝了過濾器，新管線投用之后扔然頻繁出現(xiàn)排液不暢的現(xiàn)象，每次清理過濾器都有部分聚合物堵在過濾網(wǎng)處，嚴(yán)重時平均每兩小時清理一次過濾器，頻繁的清理大大加大了操作人員的負(fù)擔(dān)，也加大了維保人員的工作量。數(shù)日之后到6月6日時壓縮機(jī)出口壓力已由0.163MPaA上漲至0.180MPaA，并且壓力頻繁跳動仍有上漲的趨勢。推測壓縮機(jī)出口積液包以及出口管線管壁很大可能聚積有大量聚合物，于是，在當(dāng)日21時緊急停脫氫反應(yīng)單元，停工檢修壓縮機(jī)積液包和壓縮機(jī)出口管線。拆開積液包和出口管線法蘭后清理出大量聚合物，緊急清理、沖洗、吹掃之后準(zhǔn)備開車，整個清理過程歷時13h。6月7日11時壓縮機(jī)啟動，啟動后壓縮機(jī)出口壓力波動更加劇烈，出口壓力多次超出聯(lián)鎖值，并且出現(xiàn)壓力居高不下的現(xiàn)象，此時壓縮機(jī)出口尾氣分液罐液位也出現(xiàn)大幅波動，排液不暢的現(xiàn)象，于是再次停機(jī)檢修尾氣冷卻器和尾氣分液罐。在搶修尾氣冷卻器的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)根換熱器管束堵塞，尾氣分液罐中也清理出大量聚合物。經(jīng)過32個小時的搶修基本完成了換熱器和分液罐的清理工作，尾氣壓縮機(jī)于6月9日1時再次啟動。此次啟動運行后噴淋水量、出口壓力均下降，在同等出口溫度條件下噴淋水量有所減少，出口壓力也下降至正常運行值，但過濾器清理頻次依然在每日1～2次左右。

2 解決辦法分析

2.1 進(jìn)氣溫度

日常運行中雖然尾氣壓縮機(jī)進(jìn)口進(jìn)氣溫度一直低于設(shè)計值38℃，但是考慮到海南省東方市白天陽光較強(qiáng)、氣溫較高，晝夜溫差較大，進(jìn)氣溫度晝夜規(guī)律波動，決定對其進(jìn)氣管線進(jìn)行保冷處理。

2.2 出口溫度

該尾氣壓縮機(jī)設(shè)計的出口溫度為≤85℃，聯(lián)鎖溫度90℃?？紤]到溫度對苯乙烯聚合的影響決定降低壓縮機(jī)出口的溫度。壓縮機(jī)出口的溫度是由轉(zhuǎn)子上噴淋水的量決定的，因此需要增加其噴淋水量。

2.3 出口壓力

東方石化12萬t/a苯乙烯裝置尾氣增壓機(jī)采用固耐重工有限公司4M16-60.6/0.4-27.3型尾氣增壓機(jī)，該機(jī)是四列對稱平衡型四級往復(fù)活塞水冷式增壓機(jī)，設(shè)計進(jìn)氣壓力0.038 MpaG-0.048 MPaG，進(jìn)氣壓力要求范圍較寬?？紤]到苯乙烯在較高壓力下更容易發(fā)生聚合的特性，決定將尾氣壓縮機(jī)出口壓力由設(shè)計的0.163 MPaA緩慢降至0.145 MPaA。當(dāng)尾氣壓縮機(jī)出口壓力在0.145 MPaA時增壓機(jī)進(jìn)口緩沖罐的壓力為0.038 MPaG即0.138 MPaA，此時恰好達(dá)到增壓機(jī)正常運行的最低允許進(jìn)氣壓力值。尾氣壓縮機(jī)出口壓力的降低在同等操作條件下將在一定程度上減少汽輪機(jī)的蒸氣用量，相應(yīng)的減少綜合能耗。

2.4 壓縮機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)子啟用乙苯?jīng)_洗

壓縮機(jī)進(jìn)口轉(zhuǎn)子處的乙苯噴淋其設(shè)計目的是在壓縮機(jī)停機(jī)時注入乙苯，沖洗殘余在機(jī)組腔內(nèi)的苯乙烯，防止在陰陽轉(zhuǎn)子表面聚合。壓縮機(jī)進(jìn)口轉(zhuǎn)子處加注乙苯將實時沖洗壓縮機(jī)的陰陽轉(zhuǎn)子及出口管線，乙苯在一定程度上能溶解部分聚合物，使部分聚合物變軟進(jìn)而隨凝液排至油水分離罐，達(dá)到實時清洗轉(zhuǎn)子及出口管線的作用。但是大量的乙苯注入會增加壓縮機(jī)的負(fù)荷，更重要的是會使脫氫液中苯乙烯收率降低，降低脫氫液中苯乙烯的百分比。脫氫液中苯乙烯含量的降低勢必加大苯乙烯精餾單元的負(fù)荷，因此應(yīng)嚴(yán)格控制乙苯的注入量。

2.5 壓縮機(jī)進(jìn)口加入阻聚劑

考慮到聚合自然而然就想到了阻聚劑，在經(jīng)過對防苯乙烯聚合阻聚劑的對比、篩選后決定試用50阻聚劑?？紤]到加入方式、加入量和成本的限制，經(jīng)綜合考慮，準(zhǔn)備采取阻聚劑與乙苯混合注入的方式加入。

3 過程實施

根據(jù)要求對尾氣壓縮機(jī)進(jìn)口部分管線進(jìn)行了保冷處理，加上保溫后壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度由之前的34℃左右降至26℃，經(jīng)過數(shù)日的對比發(fā)現(xiàn)進(jìn)口溫度降低并沒有改變壓縮機(jī)出口過濾器的清理頻次；在加大壓縮機(jī)進(jìn)口脫鹽水的噴水量之后，壓縮機(jī)出口溫度緩慢下降，由之前的74℃降至65℃，但是經(jīng)過運行對比發(fā)現(xiàn)過濾網(wǎng)清理頻次沒有明顯減少的趨勢，繼續(xù)加大噴淋水量后壓縮機(jī)出口溫度降低，但是過濾器清理頻次短期內(nèi)依然沒有減少，噴淋水的大量加入在一定程度上增加了壓縮機(jī)的負(fù)荷，致使汽輪機(jī)蒸汽用量有所增加，因此決定將壓縮機(jī)出口溫度控在64℃，；壓縮機(jī)出口壓力的降低使汽輪機(jī)蒸汽量有了略微的減少，但是對壓縮機(jī)出口過濾器的清理頻次沒有影響；壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子處乙苯的注入也沒有改變壓縮機(jī)出口過濾器的清理頻次；最后在乙苯?jīng)_洗中加注阻聚劑的情況下壓縮機(jī)出口過濾器清理頻次明顯減少，聚合物生成量驟減，過濾器清理頻次由一天1～2次，直至幾星期、數(shù)月清理一次。

4 加注阻聚劑前后效果對比

4.1 加入阻聚劑前過濾器清理頻次圖

圖1 加入阻聚劑前過濾器清理頻次圖

4.2 加入阻聚劑后過濾器清理頻次圖

圖2 加入阻聚劑后過濾器清理頻次圖

4.3 整個處理過程圖表

圖3 整個處理過程圖

圖中所示上線為壓縮機(jī)出口調(diào)節(jié)閥開度，下線為壓縮機(jī)出口積液包液位。過濾器慢慢被聚合物堵塞時調(diào)節(jié)閥持續(xù)開大直至全開，此時液位仍上漲則需清理過濾器。清理過濾器時需要將凝液短暫的切至現(xiàn)場排放，液位將波動即下線波動，過濾器清理后需用積液包凝液沖洗調(diào)節(jié)閥至過濾器間管線以及調(diào)節(jié)閥副線，調(diào)節(jié)閥控制沖洗，上線0～100范圍內(nèi)波動。加入阻聚劑前的圖表6月2～7日為壓縮機(jī)出口頻繁清理過濾器的狀態(tài)，7～9日為壓縮機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)。加入阻聚劑前依次進(jìn)行了壓縮機(jī)進(jìn)口管線進(jìn)行保冷處理，降低壓縮機(jī)出口排氣溫度，降低壓縮機(jī)出口壓力，壓縮機(jī)入口加注乙苯等措施。

5 結(jié)論

前期頻繁的清理過濾器是壓縮機(jī)長期運行以來聚合物積累到一定程度然后脫落所造成的。壓縮機(jī)出口積液包、出口管線、冷凝器及分液罐徹底清理之后再對尾氣壓縮機(jī)出口聚合堵塞問題解決辦法逐一實施，明確了加入阻聚劑才是解決聚合問題的根本。從加入阻聚劑后長期的運行情況來看，阻聚劑的加入大大減少了壓縮機(jī)出口聚合物的生成?，F(xiàn)今幾個月都不再清理過濾器，定期檢查過濾網(wǎng)也沒有明顯的聚合物，可見壓縮機(jī)出口聚合堵塞問題得到了徹底的解決。阻聚劑的加入大大減少了聚合物的生產(chǎn)，減少了壓縮機(jī)出口積液包、出口管線、出口冷凝器及尾氣分液罐處產(chǎn)生聚合物的幾率，排除了堵塞引起壓縮機(jī)出口壓力聯(lián)鎖停機(jī)的隱患，為壓縮機(jī)安全、平穩(wěn)運行提供了保證，更為脫氫反應(yīng)單元安穩(wěn)長滿優(yōu)的運行奠定了基礎(chǔ)。

[1] 王春曉.脫氫尾氣壓縮機(jī)存在的問題分析及改造[J].廣州化工， 2013 , 41 (3) :112-113.

[2] 邢子文.螺桿壓縮機(jī)-理論、設(shè)計及應(yīng)用[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

(本文文獻(xiàn)格式：孫賀龍.脫氫尾氣壓縮機(jī)出口聚合物減少的分析[J].山東化工，2017，46(16)：100-101，104.)

TH45

：A

：1008-021X(2017)16-0100-02

2017-06-13

孫賀龍(1989—)，河南省西平縣人，助理工程師，主要從事化工操作方面。