合成氣壓縮機(jī)干氣密封出現(xiàn)的問題及解決措施

俞吉祥，楊 清，徐莎莎，樊 波

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司,青海格爾木 81600)

生產(chǎn)與應(yīng)用

合成氣壓縮機(jī)干氣密封出現(xiàn)的問題及解決措施

俞吉祥，楊 清，徐莎莎，樊 波

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司,青海格爾木 81600)

通過介紹合成氣工藝流程、干氣密封流程，分析了合成氣壓縮機(jī)干氣密封損壞的原因，確定了干氣密封由于設(shè)計(jì)缺陷、雜質(zhì)氣體反串到干氣密封等原因造成損壞。為此通過技術(shù)改造、材質(zhì)升級使干氣密封不受損壞，提高了裝置長周期運(yùn)行。

干氣密封;損壞;措施

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司年產(chǎn)300kt合成氨裝置，是以天然氣部分氧化法生產(chǎn)乙炔的副產(chǎn)尾氣為原料，經(jīng)脫硫、加氫轉(zhuǎn)化除去烯烴和炔烴、中低變換除去一氧化碳、MDEA脫碳、變壓吸附工序制得純度99.7%的氫氣，然后與中壓氮?dú)獬杀壤旌辖?jīng)甲烷化精制、合成氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)行氨合成。其中合成氣壓縮機(jī)汽輪機(jī)型號為N40/56/0，屬全凝式，進(jìn)汽為中壓過熱蒸汽，正常壓力為3.45MPaA、溫度420℃、流量52.6t/h。離心式壓縮機(jī)型號為2BCH509/A+2BCH508/A,分為2個缸、四段壓縮。壓縮機(jī)軸端采用干氣密封，低壓缸干氣密封采用FLOWSERVE公司T形槽、高壓缸干氣密封采用JohnCrane公司樅樹槽。

1 合成氣壓縮機(jī)工藝流程

來自甲烷化工序的工藝氣(2.7MPa A、38℃)經(jīng)入口分離器進(jìn)行水氣分離后，進(jìn)入低壓缸壓縮，經(jīng)段間冷卻器205E0507-1和段間分離器205S0506-1進(jìn)入二段壓縮至7.05MPa A，經(jīng)段間冷卻器205E0507-2、段間氨冷器205E0506和段間分離器205S0506-2后，工藝氣進(jìn)入分子篩系統(tǒng)除去工藝氣中水分，防止合成塔催化劑中毒。除去水分的干燥工藝氣繼續(xù)進(jìn)入三段壓縮，壓力提高到14.06MPa A，與來自合成工序冷交換器的循環(huán)氣混合進(jìn)入壓縮機(jī)四段壓縮，壓力提高到14.92MPa A、溫度為55℃送往合成塔進(jìn)行氨合成。壓縮機(jī)設(shè)計(jì)二回一、四回三和四回四3條防喘振線以保護(hù)機(jī)組,工藝流程見圖1。

圖1 合成氣壓縮機(jī)工藝流程圖

2 干氣密封流程

合成氣壓縮機(jī)干氣密封采用"帶中間迷宮密封的串聯(lián)式干氣密封結(jié)構(gòu)型式"。其中干氣密封主密封氣來自合成氣壓縮機(jī)三段出口的工藝氣，工藝氣進(jìn)入過濾器除去工藝氣中的雜質(zhì)后通過調(diào)節(jié)閥PV5451、PV5430、PV5474調(diào)節(jié)，分別進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)高低壓缸驅(qū)動端和非驅(qū)動端干氣密封，進(jìn)入干氣密封的主密封氣與軸端介質(zhì)的壓差在10kPa以上。中壓氮?dú)?2.8MPa A)作為合成氣壓縮機(jī)開機(jī)時的主密封氣氣源。干氣密封二級密封氣用低壓氮?dú)?0.65MPa)作為氣源，二級密封氣經(jīng)過濾器除去低壓氮?dú)庵械碾s質(zhì)后通過減壓閥PV5453減壓至0.1MPa-0.3MPa進(jìn)入干氣密封中。隔離氣也用低壓氮?dú)?0.65MPa)作為氣源，通過減壓閥減值15kPa左右進(jìn)入壓縮機(jī)軸端防止軸端油進(jìn)入干氣密封。干氣密封流程圖見圖2。

圖2 干氣密封流程圖

3 干氣密封損壞經(jīng)過

3.1 經(jīng)過(一)

2014年5月27日10時，化肥廠二車間合成氨裝置前系統(tǒng)生產(chǎn)正常后，合成氣壓縮機(jī)計(jì)劃開車；接到開車指令后，機(jī)組操作人員對機(jī)組進(jìn)行開機(jī)前檢查確認(rèn)， 13時機(jī)組允許啟動條件滿足，14時對合成氣壓縮機(jī)組給予891r/min暖機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速至891r/min后，進(jìn)、出口壓力2.7MPA時，壓縮機(jī)低壓缸干氣密封一級泄漏氣壓力由101kPa快速上漲至726kPa，造成合成氣壓縮機(jī)聯(lián)鎖跳車，拆檢后發(fā)現(xiàn)干氣密封損壞。

3.2 經(jīng)過(二)

2014年10月29日下午15:35分，合成氨裝置中變系統(tǒng)故障，主控按下全裝置緊急停車按鈕，壓縮工序五大機(jī)組除原料氣壓縮機(jī)外其余其它機(jī)組聯(lián)鎖跳車，操作人員對機(jī)組進(jìn)行緊急停車處理。停機(jī)過程中發(fā)現(xiàn)合成氣壓縮機(jī)高壓缸干氣密封一級泄漏氣壓力突然上升到1016kPa。

4 干氣密封損壞的原因分析

4.1 機(jī)組頻繁開、停車，造成干氣密封靜環(huán)損壞

本合成氨裝置處于原始試車階段，由于上游裝置或本裝置原因，裝置故障停車頻繁，合成氣壓縮機(jī)組頻繁進(jìn)行開、停車操作。設(shè)計(jì)合成氣壓縮機(jī)低速暖機(jī)過程中投用的主密封為中壓氮?dú)?，壓力約為2.8MPa。壓縮機(jī)啟動前，缸內(nèi)介質(zhì)壓力與壓縮機(jī)干氣密封主密封氣壓力差壓小，主密封流量低，導(dǎo)致干氣密封動、靜環(huán)摩擦損壞，存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷。

4.2 高壓缸缸體壓力高于主密封氣壓力致干氣密封損壞

壓縮機(jī)緊急停車時，為保護(hù)機(jī)組安全，防喘閥快速全開。防喘閥全開后，高壓段較高壓力的氣體通過防喘線進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)三段，高壓缸缸體壓力較高。而主密封氣由于管路長、管徑小、管件多等因素導(dǎo)致壓損大。此時將會對干氣密封造成以下影響：

(1)來自合成氣壓縮機(jī)三段出口的干氣密封主密封氣壓力低于高壓缸缸體內(nèi)壓力，致使干氣密封動靜環(huán)間氣膜變薄或消失，干氣密封動靜環(huán)硬摩擦，損壞干氣密封。

(2)高壓缸缸體內(nèi)壓力大于主密封氣的壓力，高壓缸缸體內(nèi)的工藝氣反串至干氣密封中。而壓縮機(jī)各段入口管道過濾器過濾精度低，遠(yuǎn)低于干氣密封盤站過濾器的過濾精度，氣體中攜帶的雜質(zhì)進(jìn)入干氣密封，導(dǎo)致干氣密封動、靜環(huán)摩擦，雜質(zhì)致使干氣密封靜環(huán)損壞。

(3)高壓缸缸體壓力大于主密封氣壓力，缸體內(nèi)高壓氣體通過壓縮機(jī)組腔體與干氣密封“O”型圈之間進(jìn)行泄漏，導(dǎo)致干氣密封“O”型圈損壞。

5 改造措施

(1) 合成氣壓縮機(jī)主密封管線增設(shè)增壓泵，保證合成氣壓縮機(jī)在開機(jī)過程中主密封氣與壓縮機(jī)軸端介質(zhì)的壓差始終大于10kPa，避免機(jī)組在開機(jī)過程中因主密封氣流量低使動、靜環(huán)長期摩擦而損壞。

(2)在合成氣壓縮機(jī)四段出口工藝管道上增加DN80的聯(lián)鎖放空閥，在壓縮機(jī)防喘振閥全開時，聯(lián)鎖放空閥全開泄壓，保證主密封氣壓力始終大于高壓缸軸端介質(zhì)側(cè)壓力。防止缸體內(nèi)氣體反串至干氣密封致其損壞。

(3)將原有干氣密封“O”型橡膠密封圈更換為聚合物密封圈，防止由于“O”型密封圈使密封卡滯和沒有快速減壓造成“O”型密封圈的爆裂損壞。

6 效果

合成氣壓縮機(jī)干氣密封通過技術(shù)改造、材質(zhì)升級等改善措施后，從2015年2月運(yùn)行至今，未出現(xiàn)干氣密封損壞的設(shè)備事故，取得了良好的效果，保證了裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

(本文文獻(xiàn)格式：俞吉祥，楊清，徐莎莎，等.合成氣壓縮機(jī)干氣密封出現(xiàn)的問題及解決措施[J].山東化工，2017，46(20)：86-88.)

SyngasCcompressorDryGasSealtheProblemsandSolution

YuJixiang,YangQing，XuShasha,FanBo

(Qinghai Salt Lake Industry Co., Ltd.,Chemical Branch,Geermu 81600,China)

Through the introduction of synthetic gas process, dry gas seal process, analyzed the reasons of the damage of dry gas sealing machine synthesis gas compressor, the dry gas seal due to design defects, impurity gases as to the dry gas seal damage etc.. For this reason, the dry gas seal is not damaged and the long period operation of the device is improved through technical renovation and material upgrade.

dry gas seal;damage;measures

2017-08-27

俞吉祥 ,助理工程師，2010年畢業(yè)于蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)任青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司化肥廠二期合成氨副主任。

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1008-021X(2017)20-0086-03