氮氣對丙烯制冷壓縮機操作的影響

石好亮

摘 要：本文介紹了低溫甲醇洗中丙烯制冷壓縮機的作用、流程及主要操作參數。敘述了氮氣對制冷壓縮機的影響及其解決方法。

關鍵詞：氮氣;丙烯制冷壓縮機;安全運行

丙烯制冷壓縮機在低溫甲醇洗工藝中起著至關重要的“心臟”作用，為粗煤氣的凈化分離提供必不可少的冷劑。如果壓縮機由于各種原因而不能正常工作，那么整個凈化裝置在很短的時間內就將大范圍退氣停車而無法正常生產，造成巨大的經濟損失。而在實際的生產過程中，由于丙烯中氮氣含量的升高，造成壓縮機出口壓力、溫度升高進而聯(lián)鎖跳車，影響了裝置的穩(wěn)定運行，所以如何降低丙烯系統(tǒng)中氮氣含量就變得至關重要。

1 丙烯的物性

丙烯是一種無色略帶甜味的易燃氣體，分子式為C3H6，分子量42.08，沸點-47.7℃，熔點-185.25℃，其密度為空氣的1.46倍，臨界溫度為91.8℃，臨界壓力為4.62MPa，爆炸極限為2.0%～11%（vol），閃點為-108℃。

2 丙烯壓縮制冷的基本原理

丙烯制冷屬于液體氣化制冷，利用丙烯液體氣化時的吸熱效應實現制冷。液體在蒸發(fā)器內氣化提供冷量，為了使蒸發(fā)過程連續(xù)進行，必須不斷地從蒸發(fā)器內抽出蒸氣，再不斷地將液體補充進去。通過一定的方法把蒸氣抽出，使它冷凝后再回到蒸發(fā)器中。要使蒸氣在常溫下冷凝，則需將蒸氣的壓力提高到常溫下的飽和壓力，這就實現了制冷工質在低溫低壓下蒸發(fā)，產生制冷效應，并在高溫高壓下冷凝，向外放出熱量。因此，液體氣化制冷由氣化、升壓、冷凝、降壓四個過程組成，丙烯壓縮制冷通過循環(huán)連續(xù)為低溫甲醇洗裝置提供冷量。

3 丙烯制冷系統(tǒng)流程簡述

如圖1所示，丙烯制冷單元是一個閉路循環(huán)系統(tǒng)，根據丙烯在不同壓力下氣化吸熱為低溫甲醇洗裝置提供冷量。丙烯壓縮機為二級離心式壓縮機，過熱高壓蒸汽驅動，全凝式透平。

4 系統(tǒng)氮氣含量高的原因分析

①原始開車系統(tǒng)丙烯未置換合格。原始開車時，丙烯系統(tǒng)管線經吹掃、氣密合格后，通氮氣置換，確認丙烯系統(tǒng)露點溫度≤-50℃后，視為系統(tǒng)氮氣置換合格。打開進丙烯閥門向系統(tǒng)引丙烯開始置換，經分析化驗系統(tǒng)丙烯含量≥95%后合格。開車初期，丙烯壓縮機系統(tǒng)不可避免地帶入了氮氣，可以在開車過程中逐漸從收集罐頂部進行放火炬排放，或通過丙烯冷凝器排氣閥進行排放;②一級密封氣漏入工藝氣系統(tǒng)。丙烯壓縮機干氣密封系統(tǒng)分為一級密封氣、二級密封氣和隔離氣。一級密封氣作為機組開停車的密封氣源，采用6.6MPa高壓氮氣迷宮式密封，一級密封氣絕大部分經機組迷宮返回機內，阻止機內未經過過濾的氣體外竄污染密封，少量氣體經密封端面排放至火炬。壓縮機正常運行時，采用機組出口丙烯氣作為一級密封氣氣源，在啟機后，如果密封氣切換不及時或者閥門內漏，就會導致大量氮氣進入丙烯系統(tǒng)，造成系統(tǒng)氮氣含量升高，影響壓縮機的穩(wěn)定運行。所以，在丙烯壓縮機正常運行后，應立即將一級密封氣切換至工藝氣，從而降低丙烯系統(tǒng)氮氣含量。

5 丙烯系統(tǒng)氮氣含量高的判斷及解決方法

5.1 判斷方法

對系統(tǒng)氮氣含量升高可以從以下三個方面進行判斷：①判斷丙烯壓縮機出口壓力和溫度是否上升。離心式壓縮機結構特點及丙烯壓縮過程會使氮氣不斷地集中到壓縮機排出端和丙烯收集罐中，加之冷卻水不能使氮氣冷凝，因此丙烯壓縮機出口壓力和溫度會上升;②丙烯壓縮機出入口流量是否波動。系統(tǒng)組分的變化會導致壓縮機出入口流量發(fā)生變化;③通過采樣化驗分析，判斷系統(tǒng)氮氣含量是否升高，并找出具體泄漏的位置。

5.2 解決方法

如果發(fā)現丙烯壓縮機出口壓力和溫度迅速上升、出口冷卻水溫度和水量正常、儀表校驗無誤的情況下，那么即可判斷系統(tǒng)中漏入了氮氣，為了保持制冷壓縮機不發(fā)生超溫超壓聯(lián)鎖跳車，最有效及時的辦法是迅速打開壓縮機出口冷凝器殼程放火炬閥門或丙烯受槽放火炬閥門，以維持丙烯壓縮機的運行。此時要調整制冷壓縮機，為了防止制冷壓縮機吸入流量的減少引起的喘振，需適當調整防喘振閥門，同時調整制冷壓縮機轉速以及負荷。維持制冷壓縮機運行的同時，要對整個系統(tǒng)可能發(fā)生氮氣泄露的換熱器進行檢查，盡快查出漏點;如果泄漏不是很嚴重，可以通過調整放火炬來控制，待維持到裝置停車檢修時一并修復，保持制冷壓縮機的正常運行。如果泄漏量較大并且無法得到很好的控制的時候，就必須進行局部停車進行堵漏或者更換處理。

6 總結

在丙烯制冷壓縮機的操作中， 無論是正常運行期間還是開工初期，如果密閉循環(huán)的丙烯制冷系統(tǒng)氮氣含量高時，將對壓縮機造成較大影響。應根據具體現象進行分析和判斷，采取相應措施加以調整處理，從而為丙烯制冷壓縮機正常運行和開工操作提供安全有效的保障。

參考文獻：

[1]邵衛(wèi)增.丙烯制冷壓縮機運行負荷分析[J].乙烯工業(yè)，1998， 10（2）：25-26.