裂解氣壓縮機三段出口超壓原因分析

趙燚 代廣平 宋友文（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

裂解氣壓縮機三段出口超壓原因分析

趙燚 代廣平 宋友文（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

裂解氣壓縮機在運行過程中，三段出口壓力持續(xù)偏高，影響機組的穩(wěn)定運行，我們對壓縮機三段、四段之間的各臺設備、壓縮機高壓缸轉(zhuǎn)子、氣封進、密封圈行拆裝檢查清理，分析查找超壓原因，并采取措施解決機組超壓的問題。

壓縮機；出口超壓；高壓缸；換熱器管束

1 引言

裂解氣壓縮機是乙烯生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵機組，機組運行狀態(tài)的好壞，直接決定著整個乙烯裝置的安全、穩(wěn)定和長周期運行。其主要作用是將40KPa的裂解氣壓縮至3.6MPa后送至后續(xù)系統(tǒng)進行深冷分離。中國石油蘭州石化公司16萬噸∕年乙烯裂解裝置的裂解氣壓縮機（GB-201）為意大利新比隆公司生產(chǎn)的兩缸四段壓縮機，為蒸汽透平驅(qū)動。

2 裂解氣壓縮機工藝流程簡介

乙烯裂解裝置中經(jīng)初分餾單元預處理的40KPa裂解氣，經(jīng)氣液分離后氣相進壓縮機一段壓縮。壓縮后的裂解氣經(jīng)換熱器冷卻至37.8℃后進入二段吸入罐。氣相經(jīng)二段壓縮機后冷卻至35℃進入吸入罐。氣相經(jīng)過三段壓縮再冷卻至37.8℃進入堿洗∕水洗塔（DA-203）堿洗，經(jīng)過堿洗后脫除酸性氣體的裂解氣進入四段壓縮，增壓至3.6MPa、35℃后送分離系統(tǒng)。

3 壓縮機三段出口超壓情況及分析

2014年裝置開車投油負荷58t∕h（總負荷可達64t∕h），GB-201三段出口、四段入口超壓達到1.82～1.88 MPa（設計為1.746MPa），壓縮機三段裂解氣安全閥起跳。而壓縮機四段出口壓力低至3.28MPa，較正常值低0.3MPa。工藝通過關(guān)小四返四循環(huán)閥和提高壓縮機轉(zhuǎn)速，將三段出口壓力控制在1.718MPa，投油負荷被迫受限在55 t∕h以下（負荷85%）。通過對三段、四段各設備現(xiàn)場壓力表檢查，發(fā)現(xiàn)無明顯壓力降，即說明該段管路系統(tǒng)設備堵塞。

4 壓縮機三段出口超壓原因分析

4.1 壓縮機三段至四段間換熱器檢查清理

對裂解氣流經(jīng)的各臺設備包括換熱器EA-205、EA-223、EA-209、堿洗塔DA-203、吸入罐FA-205。經(jīng)查各換熱器管束外和FA-205內(nèi)有少量焦粉，不存在堵塞問題，不會導致三段超壓。

4.2 四段吸入罐和堿洗塔塔檢查清理

我們將堿洗塔的三段填料及頂段的泡罩塔盤進行拆裝檢查清理，塔填料表面附著較少的黑色疏松結(jié)焦物；塔頂部的除沫網(wǎng)及泡罩塔盤也基本干凈，未出現(xiàn)脫落卡澀堵塞現(xiàn)象，也不會導致三段超壓。

4.3 壓縮機高壓缸氣封及內(nèi)缸體密封面檢查

4.3.1 壓縮機高壓缸氣封檢查

GB-201裂解氣壓縮機為兩缸四段壓縮機，高壓缸三、四兩段十四級葉輪，我們對高壓缸進行解體抽缸檢查。在高壓缸解體檢修過程中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)缸體與外缸體的三道段間隔離密封圈不同程度斷裂、老化無彈性，同時發(fā)現(xiàn)三段葉輪內(nèi)、外壁、流道有不同程度的結(jié)焦；另外，三段第三、四級兩個葉輪的前后口環(huán)氣封存在不同程度的沖刷腐蝕，經(jīng)實際測量，三段第一、二兩級葉輪后口環(huán)徑向間隙達到1.2mm，嚴重超過間隙要求值。

壓縮機轉(zhuǎn)子與缸體隔板的密封型式為迷宮密封，由于三段第一、二兩級葉輪后口環(huán)徑向間隙超標嚴重，氣封沖刷腐蝕和徑向間隙偏大，就會導致葉輪前后口環(huán)密封間隙增大，裂解氣會由高壓級泄漏竄至低壓級，導致低級葉輪入口處壓力上升。因此，三段第一、二兩級葉輪后口環(huán)徑向間隙超標及第三、四級兩個葉輪的前后口環(huán)氣封的沖刷腐蝕是壓縮機三段出口壓力超高的一個主要原因。

4.3.2 壓縮機高壓缸內(nèi)缸體密封面檢查

裂解氣壓縮機高壓缸型為垂直剖分筒型壓縮機，由內(nèi)、外缸體組成。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)缸體與外缸體的三道段間隔離密封圈出現(xiàn)斷裂、老化，結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。這三道材質(zhì)為氟橡膠的段間密封圈的主要作用就是防止三、四段進出口裂解氣相互竄氣，另外四段內(nèi)缸體中存在沖刷腐蝕現(xiàn)象。沖刷腐蝕長度沿軸向約有400mm，深度最深約為0.7mm，呈蜂窩不規(guī)則形狀分布，這主要是四段各級葉輪出口注水降溫水長期沖刷所引起。上下缸體內(nèi)表面的沖刷腐蝕必然引起內(nèi)缸體內(nèi)的氣體外漏至內(nèi)外缸體之間，導致四段出口的高壓氣氣體沿腐蝕面泄漏至四段入口，從而引起三段處背壓升高，高于壓縮機的設計壓力。

圖1 高壓缸內(nèi)剛體簡圖

1四段入口2級間隔板3四段出口4段間隔板5三段出口6三段入口7內(nèi)缸體8外缸體9段間密封膠條

4.4 解決措施

經(jīng)過上述分析，引起壓縮機三段超壓的主要原因為三段第一、二兩級葉輪后口環(huán)徑向間隙超標及第三、四級兩個葉輪的前后口環(huán)氣封的沖刷腐蝕；次要原因為高壓缸內(nèi)缸體與外缸體的三道段間隔離密封圈出現(xiàn)斷裂、老化，高壓缸四段出口的區(qū)域內(nèi)缸體上下配合面的沖刷腐蝕導致四段出口氣體沿腐蝕面泄漏至四段入口。我們對高壓缸機體轉(zhuǎn)子與各隔板間的氣封進行了更換，對三道密封膠條進行了更換，同時，對高壓缸內(nèi)沖刷腐蝕區(qū)域進行修復。

5 結(jié)論

綜合上述分析，我們對壓縮機三、四段裂解氣所流經(jīng)的換熱設備、塔設備及段間緩沖罐均進行拆裝檢查清理，同時，對壓縮機高壓缸體內(nèi)缸體與外缸體的密封圈、轉(zhuǎn)子與隔板的氣封進行更換，并對內(nèi)缸體配合的密封面進行修復。采取這些措施使裝置復工開車后，壓縮機性能得到改善，各段間出入口參數(shù)均在設計范圍內(nèi)，三段出口壓力超壓問題得到解決，裝置可持續(xù)高負荷生產(chǎn)。

趙燚，男，1999年畢業(yè)于北京化工大學化學工程專業(yè)，大專，主要從事乙烯化工管理工作。