透平壓縮機在氯堿生產中的實用操作

蘇 敏，董紅波，朱建勇，馬龍強

（濱化集團股份有限公司，山東 濱州 256600）

濱化集團化工分公司氯堿車間44萬t/a燒堿裝置分為一期裝置和二期裝置，氯氣處理使用透平式氯氣壓縮機對氯氣進行壓縮后輸送至下游氯氣用戶。目前，共3臺不同規格型號的西門子氯氣壓縮機可用于對氯氣進行壓縮，正常運行2臺，1臺備用，其中一期A透平機氯氣處理能力為13 000 Nm3/h，出口壓力可達1.2 MPa，與本工序原使用的氯氣壓縮機相比，新的壓縮機處理能力與壓縮比都要高，現場使用PLC控制，系統更加穩定，同時通過通訊實現DCS的遠程調節。2017年將氯氣切入該壓縮機運行，目前該設備運行穩定。本文針對該氯氣壓縮機切換過程中出現的問題進行了分析與總結。

1 工藝簡介

該公司氯處理工序共2套氯氣處理及壓縮裝置，分別對應一二期電解裝置。其中一期電解裝置的氯氣經干燥后進入一期A氯氣壓縮機（設計能力13 000 Nm3/h），經四級壓縮加壓至0.85 MPa左右送至氯氣液化汽化裝置，進一步處理后送往下游四氯乙烯、氯丙烯、PO裝置；二期電解裝置的氯氣經干燥后進入二期氯氣壓縮機（設計能力8500Nm3/h），經三級壓縮至0.35 MPa左右，送至下游PO裝置；同時一期氯處理裝置還設有一臺四級氯氣壓縮機B（設計能力9 600 Nm3/h），其入口、出口與一期A透平機、二期透平機入口、出口均通過管線連通，若在用設備出現故障需維修，可將在用設備切至備用的B氯氣壓縮機，起到備用作用（見圖1），同時，由于一期A、B氯氣壓縮機設計能力不同，一二期氯氣壓縮機針對的下游用戶不同，也可根據生產負荷的變化及下游的用氯需求，使用合適的氯氣壓縮機。

2 透平機切換過程（A透平機向B透平機的切換）

（1）B氯氣壓縮機具備切入氯氣前的準備工作：啟動B透平機并進行氯氣置換

a.開啟備用透平機B并進行空運，控制B透平機入口壓力3.0 kPa，檢查確認透平機各運行參數（軸溫、震動、氯氮壓差等自身聯鎖的參數）在正常范圍內；

b.B透平機用氮氣運行至系統含水低于60×10-6，具備進氯氣條件后開始通入部分氯氣，關閉入口充氮閥對系統進行置換；

圖1 氯處理透平機工藝簡圖

c.運行1 h后在B透平機去廢氣閥處取樣分析氯氣純度，如氯氣純度大于96%，則認為氯氣置換合格；

d.氯氣置換合格后，關閉去廢氣閥，關小補氯氣閥（由于密封氣會損失少量氯氣，還需少量補充氯氣），維持B透平機自回流運行。

（2）透平機由A透平機切至B透平機的切換步驟

a.通知調度開始切換，調整B透平機入口壓力與A透平機入口壓力基本一致；

b.關注A透平機、B透平機入口壓力，現場緩慢打開一期氯處理至B透平機入口的閥門，使一期A透平機、B透平機入口閥門聯通；

c.調節A、B透平機出口壓力一致；現場緩慢打開B透平機出口閥直至全開，調節過程中保持與DCS的聯系，DCS注意觀察AB透平機系統氯氣壓力穩定；

d.緩慢開大一期A透平機防喘振閥限位，根據透平機入口壓力關小B透平機防喘振閥限位，調節過程中，注意維持2臺透平機入口及出口壓力的穩定；

e.當B透平機帶負荷后，B透平機防喘振閥關至50%后，解除A透平機的各相關聯鎖，投入B透平機的相關聯鎖；

f.當A透平機防喘振閥全開后，依次緩慢關閉A透平機進出口閥，關閉后通過適當降低一期A透平機入口壓力，使兩透平機入口出現壓差，確認閥門關嚴。開A透平機入口充氮閥，開大透平機出口取廢氣閥門，A透平機氮氣置換2 h后停機，入口充少量氮氣維持系統微正壓（10～20 kPa）。

3 切換過程中出現的問題及解決措施

3.1 氯氣切入過程容易出現氯氣壓力波動

3.1.1 原因分析

氯氣壓縮機使用氮氣開車，防喘振回流閥為全開狀態，隨著氯氣的進入，氯氣純度提高，流量達到一定值后，透平機的防喘振才會逐漸關小。在防喘振閥開始關小前的這段時間，只能夠通過透平機出口去廢氣閥門控制透平機入口壓力，由于透平機出入口壓力相差較多，且通過透平機出口去廢氣閥門控制透平機入口壓力有一定的延遲性，該過程相對較難控制，容易造成透平機入口壓力波動，影響離子膜氯氣總管的壓力。

3.1.2 解決措施

根據操作經驗，當透平機內氯氣純度提高后，防喘振閥開始關小，出口壓力升高，此時，透平機可以進入相對穩定的運行階段。為防止防喘振閥關小前的這段時間透平機入口壓力波動對系統造成影響，引氯氣管線至透平機入口，在開啟透平機入口大閥前，提前向透平機內充入氯氣置換透平機系統，待確認系統置換合格，氯氣純度大于96%后，再開始系統的切換，打開透平機入口，并入系統。將可能出現壓力波動的操作在并入系統前完成，消除了對系統的影響。

3.2 切換過程中需操作閥門較多，容易引起氯氣壓力波動

3.2.1 原因分析

透平機切換過程中涉及現場入口手動閥、出口手動閥，透平機導葉自控閥、防喘振回流閥，變量較多，且需要現場與DCS的協調與配合，一旦配合不好，操作幅度不一致，可能會造成系統壓力波動。

3.2.2 解決措施

細化操作步驟，減少同時參與操作的變量數量。切換過程中，首先調整2臺透平機入口與出口壓力一致，依次緩慢將備用透平機的出口、入口閥門并入系統，使2臺透平機并行，在通過緩慢開大備用設備的防喘振回流限位，降低在用設備的防喘振回流限位，使備用設備所帶負荷逐漸升高，在用設備所帶負荷逐漸降低，確認在用設備不帶負荷后，再依次關閉原在用設備的出口、入口閥門。每一步只操作一兩個變量，降低了多變量操作風險。

3.3 入口閥開啟后，兩臺壓縮機入口壓力不一致

2017年6月將B透平機切至A透平機時，開A透平機入口手閥前，A、B透平機入口壓力都調至3 kPa，導葉自動控制透平機入口壓力。打開A透平機入口手閥后，DCS頁面顯示的A透平機入口壓力與B透平機入口壓力相差2.5 kPa，即A透平機入口壓力設定值為3 kPa，實際值為5 kPa，B透平機入口壓力設定值為3 kPa，實際值為2.5 kPa，由于此時2臺透平機導葉自控閥均在自控狀態，兩自控閥同時向不同的方向調整，出現了短時間的壓力波動。重新調節了A、B透平機的入口壓力設定值，將A入口壓力設定值設為5.0 kPa，B設為2.5 kPa后，恢復穩定。

為避免這種情況的發生，可提前對備用透平機入口導葉控制的壓力進行校準，切換時，在初開備用透平機入口手閥時，先將備用透平機入口導葉自控閥設為手動，待入口開啟后，觀察入口壓力穩定，再將入口導葉閥設為自動，設定值與壓力穩定后壓力值相當。

3.4 切換過程中關小備用設備防喘振回流限位

在2017年9月將A透平機切至B透平機過程中，逐漸開大A透平機防喘振回流限位，關小B透平機防喘振回流閥限位。發現隨著B透平機防喘振閥回流限位的關小，B透平機入口導葉閥的開度也在同步減小，判斷B透平機所帶的負荷沒有增加，仍然是A透平機起主要的壓縮作用。對B透平機入口壓力設定值稍作調整，使B透平機入口壓力值略低于A透平機入口壓力，使氯氣更容易切至B透平機。

切換過程中可以使兩透平機入口壓力在基本一致的前提下，使備用設備的入口氯氣壓力略低于在用設備的入口氯氣壓力。

3.5 切換完成后，入口閥門關閉不嚴

2017年5月，由于二期下游氯氣用戶停車檢修，將二期透平機切至一期B透平機后送至氯氣液化汽化，切換完成時，關閉二期透平機進出口閥，二期透平機降壓停車時，一期B透平機入口壓力隨二期透平機入口壓力一同變化，對二期透平機入口閥進行進一步關緊處理后，降低二期透平機入口壓力，確認一期B透平機入口壓力不受影響。

因此，可在透平機切換完成關閉待停透平機入口手閥后，把入口壓力調低，使兩壓縮機入口壓力出現一定的壓差，確定入口手閥關嚴。

4 結語

通過對氯氣壓縮機切換操作的梳理，對切換過程中可能出現及出現過的問題進行了分析與總結，實現了透平機的穩定切換，使備用透平機切實起到備用作用，同時也可以根據生產負荷的變化及下游的用氯需求，使用合適的氯氣壓縮機，提高了裝置的操作彈性。也為同行業其他類的大型轉動設備的平穩切換提供了可借鑒的經驗。

收稿日期：2018-06-19

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