減少丙烯壓縮制冷系統丙烯損失的措施

強艷波　劉大貴

(內蒙古榮信化工有限公司　內蒙古鄂爾多斯014300)

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減少丙烯壓縮制冷系統丙烯損失的措施

強艷波劉大貴

(內蒙古榮信化工有限公司內蒙古鄂爾多斯014300)

1丙烯壓縮制冷系統工藝流程

某甲醇項目冷凍站丙烯壓縮制冷裝置使用汽輪機驅動離心式壓縮機，以丙烯為介質，通過壓縮、用水冷凝、節流降壓蒸發以達到制冷效果，提供冷量給低溫甲醇洗系統中各丙烯冷卻器，補償系統冷量損失。該裝置的核心設備為汽輪機拖動的離心式壓縮機，壓縮機一段入口設計氣量為37 556 m3/h(標態)、壓力0.02 MPa(表壓)、溫度-40 ℃、出口壓力1.8 MPa。丙烯壓縮制冷系統工藝流程見圖1。

圖1　丙烯壓縮制冷系統工藝流程

2丙烯消耗的原因分析

丙烯制冷壓縮機的一段入口溫度和二段出口壓力是主要控制指標，影響該指標的因素除了壓縮機轉速和冷凝器冷凝效果外，還有系統中的氮氣含量。

冷凍站系統原始開車前或退丙烯檢修后開車，必須先進行氣密性試驗、氮氣置換。按常規設計，氮氣置換合格后，系統引入丙烯，丙烯的引入一般采用7.0 MPa中壓氮氣壓入系統丙烯儲罐和閃蒸罐。這一系列過程使得系統中充入了大量的氮氣，丙烯壓縮機開車后，氮氣作為不凝氣存在，在向低溫甲醇洗系統供冷量前，應將氮氣排放掉，保證丙烯純度達到99.2%(體積分數)以上，故損失了大量的丙烯原料，還嚴重污染了環境。另外，按原設計，丙烯壓縮機開車前，一級密封氣也是用0.4 MPa氮氣作為氣源，通過增壓泵加壓后供一級密封氣，一級密封氣大部分進入壓縮機丙烯氣體側，并從出口排出進入系統，這也使氮氣進入丙烯介質。

3減少丙烯損失的措施

(1) 在丙烯制冷壓縮機出口增加抽真空泵。冷凍站系統開車前、氮氣氣密性試驗完成并置換合格后，啟動真空泵對系統抽真空處理，將系統大部分氮氣放空，減少系統氮氣量，也就節省了排放不凝氣的時間，減少了損失的丙烯氣。

(2) 增加丙烯充裝壓縮機。在系統原始開車前或運行一段時間后，需要補充丙烯液。引入丙烯的過程，不再采用7.0 MPa中壓氮氣給丙烯罐車加壓將丙烯液壓入丙烯儲罐的方法，而是先利用丙烯罐車自身壓力將丙烯液壓入處于真空狀態的丙烯儲罐，然后逐步引入后系統；待冷凍站的系統壓力升高至與丙烯罐車的壓力持平后，再啟動丙烯充裝壓縮機，將儲罐中丙烯氣抽出加壓后送往丙烯罐車，在丙烯儲罐和罐車之間形成壓差，從而將丙烯液壓入丙烯儲罐中。丙烯充裝壓縮機入口管道、出口管道和罐車出口至丙烯儲罐的丙烯液管道都可使用臨時軟管；丙烯充裝結束后，將軟管保存，以備下次使用。需注意的是，丙烯氣的抽出管徑應比充裝壓縮機出口管徑大，否則壓縮機入口的流量過小，會導致壓縮機出口壓力低。丙烯充裝過程中不采用中壓氮氣加壓，既避免了大量氮氣進入冷凍站系統，也避免了充裝后罐車內含氮氣的丙烯介質排放造成的浪費及對周邊環境的污染。

(3) 增加不凝氣分離器回收不凝氣中夾帶的丙烯。不凝氣分離器利用從丙烯儲罐底部抽出的小股丙烯液作為冷源，進入不凝氣分離器的殼程，將丙烯氣體換熱器、丙烯冷卻器、丙烯儲罐產生的不凝氣中的丙烯冷凝下來，然后進入丙烯儲罐再次利用，將所含氮氣等不凝氣通過火炬放空，殼程出口閃蒸后的丙烯氣進入閃蒸罐。

(4) 丙烯壓縮機一級密封氣直接用壓縮機出口的丙烯氣體作為密封介質，在壓力不足的情況下，啟動增壓泵提壓供給，避免氮氣進入機體丙烯氣體側。

4運行效果

冷凍站系統開車前通過啟動真空泵進行系統抽真空，丙烯充裝壓縮機進行丙烯充裝，丙烯氣體作為一級密封氣，避免大量氮氣進入系統，節省了壓縮機開車后需排放大量含丙烯氣、氮氣的不凝氣體以保證丙烯純度的時間，起到了減少丙烯損失和節省開車時間的作用。

該裝置冷凍站自2014年7月系統開車以來，不凝氣的累計排放時間不足0.5 h，且管徑為Ф 254 mm的放空管線閥門開度不到5%，比其他公司丙烯壓縮機開車后要排放不凝氣時間約2 h來說，大大降低了丙烯的消耗；另外，不凝氣分離器也較好地冷凝回收了不凝氣中的丙烯。該裝置目前運行穩定，丙烯消耗只有一級密封氣放空的丙烯量，約為2 m3/h(標態)。

5結語

以上幾項技改措施實施后，年減少丙烯損失約15 t，則年可節約費用15萬元。另外，每次節省開車時間約2 h，還可減少不凝氣中丙烯介質排放而造成的環境污染，避免發生安全事故。

(收稿日期2015-11-27)