應(yīng)用在高密度聚乙烯裝置中的乙烯增壓迷宮壓縮機(jī)的技術(shù)攻關(guān)

宋毅 王曉冬

（沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110027）

應(yīng)用在高密度聚乙烯裝置中的乙烯增壓迷宮壓縮機(jī)的技術(shù)攻關(guān)

宋毅 王曉冬

（沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110027）

研制應(yīng)用在HDPE裝置大型乙烯增壓迷宮壓縮機(jī)組，替代傳統(tǒng)臥式往復(fù)壓縮機(jī)，解決臥式往復(fù)壓縮機(jī)泄漏量大，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短等瓶頸問(wèn)題，并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。完成這一技術(shù)攻關(guān)不僅能為高密度聚乙烯裝置提供一種填料使用壽命長(zhǎng)，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機(jī)，而且還為以后用于含工藝集聚物的密封填料結(jié)構(gòu)指明了方向，同時(shí)也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)空白，在為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也對(duì)促進(jìn)石油化工工業(yè)裝備技術(shù)進(jìn)步起到重要作用。

乙烯增壓迷宮壓縮機(jī) 填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白 研究新型密封環(huán)材料 解決機(jī)組脈動(dòng)問(wèn)題

1 引言

高密度聚乙烯（以下簡(jiǎn)稱HDPE）是一種由乙烯共聚生成的熱塑性聚烯烴。雖然HDPE在1956年就已推出，但這種塑料還沒達(dá)到成熟水平。這種通用材料還在不斷開發(fā)其新的用途和市場(chǎng)。我國(guó)國(guó)內(nèi)高密度聚乙烯的生產(chǎn)商有中海油、中石油、中石化三大企業(yè)，截至2006年年底，完成的高密度聚乙烯裝置有4套，即蘭州石化高密度聚乙烯裝置、大慶石化高密度聚乙烯裝置、遼陽(yáng)石化高密度聚乙烯裝置、吉林石化高密度聚乙烯裝置。

HDPE材料屬環(huán)保材質(zhì)，加熱達(dá)到熔點(diǎn)，即可回收再利用。隨著環(huán)保要求的日益增加，做為生產(chǎn)環(huán)保材料的HDPE裝置將會(huì)越建越多，而為裝置配套的乙烯增壓機(jī)的市場(chǎng)需求也將日益增加。

乙烯增壓機(jī)是HDPE裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。以往采用阻塞密封的往復(fù)式乙烯壓縮機(jī)，填料工作時(shí)，由于填料環(huán)與活塞桿的摩擦作用，乙烯介質(zhì)會(huì)發(fā)生熱分解，產(chǎn)生工藝集聚物。該物質(zhì)的產(chǎn)生與工藝過(guò)程、催化劑、摩擦及聚合溫度有直接關(guān)系，此種物質(zhì)的產(chǎn)生是高密度聚乙烯生產(chǎn)中普遍存在的問(wèn)題。另外高純度乙烯氣體經(jīng)壓縮后，溫度升高，也加速了該物質(zhì)的產(chǎn)生。該物質(zhì)大量粘附在活塞桿表面及填料盒內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間作用下，會(huì)堆積到密封環(huán)及填料盒的縫隙內(nèi)。由于往復(fù)式壓縮機(jī)填料環(huán)為浮動(dòng)環(huán)，當(dāng)該物質(zhì)充滿填料盒后，填料環(huán)無(wú)法浮動(dòng)，導(dǎo)致填料因背向壓力無(wú)法使密封環(huán)壓緊活塞桿而密封失效；同時(shí)，粘附力會(huì)增加工作表面摩擦力，加快密封環(huán)局部磨損速度，進(jìn)一步降低密封環(huán)的工作壽命。

最終得出以下結(jié)論：解決乙烯壓縮機(jī)密封環(huán)壽命問(wèn)題，就必須徹底解決密封環(huán)的摩擦磨損問(wèn)題。因此相對(duì)于采用阻塞原理的阻塞密封結(jié)構(gòu)，采用節(jié)流原理的迷宮密封結(jié)構(gòu)對(duì)乙烯壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，則具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但是迷宮密封形式的填料其泄漏量偏大，為解決這一問(wèn)題，我們將采用迷宮密封和阻塞密封相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)密封環(huán)的使用壽命同時(shí)也降低填料的泄漏量。

開展本項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān)不但為HDPE裝置提供一種填料使用壽命長(zhǎng)，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機(jī)，而且還為以后用于含工藝集聚物密封填料的結(jié)構(gòu)指明了方向，同時(shí)也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)空白。

2 主要目標(biāo)

通過(guò)成功研制應(yīng)用在HDPE裝置大型乙烯增壓迷宮壓縮機(jī)組，替代傳統(tǒng)臥式往復(fù)壓縮機(jī)，解決臥式往復(fù)壓縮機(jī)泄漏量大，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短等瓶頸問(wèn)題，并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。

3 主要研究?jī)?nèi)容

（1）研制新型組合填料密封及其密封環(huán)材料；

（2）針對(duì)工藝集聚物進(jìn)行采樣分析；

（3）解決立式迷宮壓縮機(jī)組管道脈動(dòng)，使機(jī)組振動(dòng)值≤7.1mm/ s（JB/T8541 B級(jí)（良）標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)目標(biāo)開發(fā)滿足S Zorb工藝要求的再生煙氣循環(huán)氣迷宮壓縮機(jī)以及相應(yīng)的工藝流程，實(shí)現(xiàn)再生煙氣的循環(huán)利用，整機(jī)使用壽命超過(guò)20年，主要易損件氣閥壽命超過(guò)8000小時(shí)，主軸瓦和曲軸機(jī)械密封壽命超過(guò)24000小時(shí)。

4 該項(xiàng)技術(shù)開發(fā)的價(jià)值

本項(xiàng)目研制成功，不僅為高密度聚乙烯裝置提供一種填料使用壽命長(zhǎng)，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機(jī)，而且還為以后用于含工藝集聚物的密封填料結(jié)構(gòu)指明了方向，同時(shí)也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)空白，在為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也對(duì)促進(jìn)石油化工工業(yè)裝備技術(shù)進(jìn)步起到重要作用。

5 關(guān)鍵技術(shù)的可行性與風(fēng)險(xiǎn)分析

5.1 關(guān)鍵技術(shù)的可行性分析

本課題項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是開展對(duì)新型組合填料的技術(shù)研究的同時(shí)，還需對(duì)密封環(huán)材料進(jìn)行研究，本課題在與國(guó)內(nèi)在壓縮機(jī)理論研究和技術(shù)研發(fā)方面處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，在與處于化學(xué)物質(zhì)鑒定和分析前沿的浙江大學(xué)合作的同時(shí)，還與設(shè)計(jì)單位中國(guó)石化工程建設(shè)公司（SEI）以及有著多年生產(chǎn)迷宮壓縮機(jī)經(jīng)驗(yàn)和多項(xiàng)發(fā)明專利的沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司合作，雖然國(guó)內(nèi)、外還沒有設(shè)計(jì)和制造應(yīng)用在高密度聚乙烯（HDPE）裝置乙烯增壓迷宮壓縮機(jī)的先例，但是對(duì)于本課題研究來(lái)說(shuō)，通過(guò)借鑒對(duì)國(guó)內(nèi)較小裝置已經(jīng)投入生產(chǎn)運(yùn)行的迷宮壓縮機(jī)設(shè)計(jì)和制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)揮專業(yè)院所和制造使用單位的研發(fā)和制造優(yōu)勢(shì)，不存在技術(shù)瓶頸問(wèn)題。

5.2 開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分析

本課題的風(fēng)險(xiǎn)主要是新型密封結(jié)構(gòu)對(duì)于必然存在的工藝集聚物的安全和長(zhǎng)周期運(yùn)行的適應(yīng)性，因此在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中將會(huì)優(yōu)先規(guī)避該風(fēng)險(xiǎn)的存在和可能因此產(chǎn)生的次生風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行試驗(yàn)。所以關(guān)鍵影響因素是在設(shè)計(jì)上充分考慮新型組合密封結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)周期運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的內(nèi)泄露問(wèn)題上的安全和可靠性。

6 結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)應(yīng)用在高密度聚乙烯裝置中的乙烯增壓迷宮壓縮機(jī)的技術(shù)攻關(guān)的迫切性及重要性進(jìn)行了分析，然后具體提出研究的路線、研究的目標(biāo)及對(duì)其可行性的分析。對(duì)本項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān)不但為HDPE裝置提供一種填料使用壽命長(zhǎng)，乙烯介質(zhì)泄漏量小的新型迷宮壓縮機(jī)，而且還為以后用于含工藝集聚物密封填料的結(jié)構(gòu)指明了方向，同時(shí)也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)、外在這一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)空白。

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