循環(huán)氫壓縮機(jī)在加氫精制過程中存在的問題及解決方法

張文舉

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046200)

化機(jī)與設(shè)備

循環(huán)氫壓縮機(jī)在加氫精制過程中存在的問題及解決方法

張文舉

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046200)

循環(huán)氫壓縮機(jī)在加氫精制工藝中屬于核心設(shè)備，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，要求循環(huán)氫壓縮機(jī)可以長時(shí)間無故障運(yùn)行。但在裝置開工階段，工況并不穩(wěn)定，循環(huán)氫壓縮機(jī)易受多種因素影響，出現(xiàn)多種設(shè)備運(yùn)行問題，從而影響開工進(jìn)度。從其應(yīng)用實(shí)例出發(fā)，對(duì)其在開工中存在的問題進(jìn)行深入探討，并提出了問題的解決方法。

循環(huán)氫壓縮機(jī)；加氫精制；開工；問題；解決方法

加氫精制是煉油廠常見的工藝環(huán)節(jié)，也是石油產(chǎn)品最重要的精制方法之一，通過加氫精制可有效除去油品中的有害雜質(zhì)，優(yōu)化油品質(zhì)量。循環(huán)氫壓縮機(jī)在加氫精制過程中，起到維持反應(yīng)系統(tǒng)氫分壓、帶走系統(tǒng)反應(yīng)熱以及控制反應(yīng)器床層溫度的重要作用。循環(huán)氫壓縮機(jī)正常運(yùn)行是加氫精制反應(yīng)順利進(jìn)行的基本條件，但在實(shí)際開工過程中，由于工況尚未穩(wěn)定，循環(huán)氫壓縮機(jī)易出現(xiàn)多種運(yùn)行問題，不僅拖慢了開工進(jìn)度，還阻礙了加氫精制反應(yīng)的順利進(jìn)行。因此，如何消除循環(huán)氫壓縮機(jī)在開工中可能出現(xiàn)的問題，成為各石化單位共同研究的重要課題。

1 循環(huán)氫壓縮機(jī)機(jī)組簡(jiǎn)介

循環(huán)氫壓縮機(jī)作為加氫精制工藝核心裝備，隨著現(xiàn)代化工不斷發(fā)展，其設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)大，就現(xiàn)階段循環(huán)氫壓縮機(jī)而言，多為離心式結(jié)構(gòu)。離心式循環(huán)氫壓縮機(jī)具有流量大、轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，相比較于往復(fù)式循環(huán)氫壓縮機(jī)更適合化工操作使用[1]。

離心式循環(huán)氫壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，由汽輪機(jī)提供動(dòng)力，其工作原理大致與離心泵相同。當(dāng)循環(huán)氫壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)葉輪帶動(dòng)氣體旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，并在離心力作用下，使氣體獲得動(dòng)能甩向葉輪出口，從而在內(nèi)部形成低壓區(qū)，最終在壓差和離心力作用下，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的連續(xù)工作[2-3]。

雖然循環(huán)氫壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單，但其設(shè)計(jì)工藝要求相對(duì)較高，如，某石化廠所用循環(huán)氫壓縮機(jī)，依據(jù)實(shí)際工藝需求，其進(jìn)、出口設(shè)計(jì)壓力分別為6.40 MPa和8.20 MPa，進(jìn)、出口設(shè)計(jì)溫度分別為40.0 ℃和72.5 ℃，額定工作轉(zhuǎn)速11 950 r/min，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下額定體積流量150 000.0 m3/h，透平額定功率為1 450 W，密封系統(tǒng)使用干氣密封。

2 循環(huán)氫壓縮機(jī)在實(shí)際開工過程中出現(xiàn)的問題及解決方法

2.1 開工時(shí)無法滿足壓縮機(jī)干氣密封條件

2.1.1 干氣密封流程概述

干氣密封是壓縮機(jī)的重要組成部分，其一級(jí)密封相關(guān)流程為：機(jī)組出口氣中的固體顆粒和較大液滴經(jīng)由分液罐去除，隨后，由過濾器將其過濾到精度為1 μ，再借助氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥將其壓力始終控制于平衡管壓力0.20 MPa上。然后，這股出口氣進(jìn)入高、低壓端一級(jí)密封室，由相應(yīng)的流量控制閥控制其流量至400.0 m3/h。如，平衡管與密封氣壓差低于0.050 MPa，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)增壓泵，并打開相應(yīng)閥門，使密封氣壓力上漲，當(dāng)密封氣恢復(fù)正常壓力時(shí)，增壓泵停止工作。壓縮機(jī)增壓系統(tǒng)僅在裝置開車、停車等工況啟動(dòng)。此外，絕大部分一級(jí)密封氣體將通過機(jī)組迷宮返回機(jī)組內(nèi)部，以防止氣體外泄污染。

二級(jí)密封氣相關(guān)流程：0.40 MPa～0.70 MPa氮?dú)饨?jīng)由過濾器過濾后，分成4股分別進(jìn)入壓縮機(jī)，其中，2股經(jīng)由孔板流量計(jì)控制其流量為8.0 m3/h，進(jìn)入二級(jí)密封腔，作為二級(jí)密封氣。多數(shù)二級(jí)密封氣通過中間迷宮與一級(jí)密封氣泄露部分混合后，由火炬排出。另外2股分別作為高壓端和低壓端的隔離氣使用。

2.1.2 干氣密封開機(jī)條件

干氣密封的開機(jī)條件主要有3點(diǎn)：第一，平衡管與一級(jí)密封氣壓差不得小于0.060 MPa；第二，高壓端一級(jí)密封氣放火炬流量不得低于6.0 m3/h；第三，低壓端一級(jí)密封氣放火炬流量不得低于6.0 m3/h。只有同時(shí)滿足以上條件，才允許干氣密封投用[4]。

在實(shí)際開工操作中，如，在氮?dú)夤r下，壓縮機(jī)干氣密封的開機(jī)條件相對(duì)容易滿足，可順利開啟循環(huán)機(jī)，但無法長時(shí)間保持開機(jī)條件，系統(tǒng)建立壓差困難。調(diào)整設(shè)備工藝參數(shù)，亦無法有效解決問題。隨后，與技術(shù)人員協(xié)商決定，暫時(shí)取消系統(tǒng)連鎖再進(jìn)行開車。

2.2 汽輪機(jī)氣封冷卻器自身負(fù)壓過大

汽輪機(jī)氣封冷卻器亦是壓縮機(jī)的重要組成部分之一，其主要作用是通過自身冷卻作用，將由汽輪機(jī)氣封溢出的蒸汽冷卻成液體并排放掉，以減少設(shè)備蒸汽對(duì)大氣的排放量。

裝置開工時(shí)，如要投用汽輪機(jī)氣封冷卻器，第1步，應(yīng)稍開氣封抽蒸汽與抽氣間的放空閥，稍開抽汽工序第2道線，并暖管抽汽線；第2步，待抽汽線中冷凝液排凈之后，打開抽汽線動(dòng)力蒸汽閥，并關(guān)閉相應(yīng)排凝閥；第3步，將冷卻水進(jìn)口閥全部打開，稍開系統(tǒng)出口閥，并控制出口閥開度，使汽封系統(tǒng)壓力抽至-0.030 MPa，汽封系統(tǒng)調(diào)控正常。

在實(shí)際開工過程中，如依據(jù)廠家說明對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)無效，出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行問題，如，在運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)氣封冷卻器相應(yīng)一級(jí)疏水口壓力變?yōu)樨?fù)值，并向冷卻器中抽汽，應(yīng)進(jìn)一步確定設(shè)備工藝條件，并依據(jù)廠家說明書進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，如仍沒有任何效果，應(yīng)與廠家技術(shù)人員進(jìn)行問題協(xié)商，尋找設(shè)備設(shè)計(jì)問題，針對(duì)實(shí)例問題。可通過增加一級(jí)疏水口的U型管高度，解決設(shè)備負(fù)壓?jiǎn)栴}。

2.3 汽輪機(jī)氣封漏氣

汽輪機(jī)氣封漏氣問題，是循環(huán)氫壓縮機(jī)開工中常見問題之一。例如，某石化廠加氫精制裝置開工時(shí)，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行防喘振標(biāo)定，當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速提高至9 000 r/min時(shí)，汽輪機(jī)開始出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，隨后，將其轉(zhuǎn)速調(diào)整至8 000 r/min，發(fā)現(xiàn)其漏氣量逐步減少[5]。

針對(duì)汽輪機(jī)漏氣問題，應(yīng)結(jié)合實(shí)際開工情況分析其漏氣原因，一般來說，受設(shè)備安裝因素影響較大。汽輪機(jī)一般是由廠家運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體組裝完成，在運(yùn)輸途中或現(xiàn)場(chǎng)整體組裝過程中，易受環(huán)境因素或人為因素影響，出現(xiàn)設(shè)備或零件輕微磨損現(xiàn)象，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)組裝不嚴(yán)，出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。此外，在開車階段，受干氣密封開機(jī)影響，致使汽輪機(jī)預(yù)熱時(shí)間過長，則可能因其受熱不均，使設(shè)備出現(xiàn)輕微變形，出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。針對(duì)汽輪機(jī)漏氣問題，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系廠家維修人員，對(duì)受損部位進(jìn)行維修，保證其完整性，以滿足設(shè)備實(shí)際密封要求。

3 結(jié)語

加氫精制作為油品精制的重要環(huán)節(jié)，起到去除油品雜質(zhì)、提升油品質(zhì)量的重要作用，其開工順利程度將對(duì)其所在單位正常生產(chǎn)產(chǎn)生巨大影響。循環(huán)氫壓縮機(jī)作為石油化工企業(yè)加氫精制單元的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接決定著加氫精制裝置的運(yùn)行狀態(tài)，尤其在開工階段，更加突顯出循環(huán)氫壓縮機(jī)順利開機(jī)的重要性。因此，相關(guān)單位應(yīng)充分重視循環(huán)氫壓縮機(jī)的開工操作，從其設(shè)備選型、廠家設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)組裝、設(shè)備調(diào)試、設(shè)備開車等各個(gè)開工環(huán)節(jié)入手，圍繞循環(huán)氫壓縮機(jī)開車制定周密的開車計(jì)劃，積極參考同行業(yè)開工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)開工中可能出現(xiàn)的干氣密封開機(jī)故障、汽輪機(jī)氣封冷卻器壓力故障以及汽輪機(jī)設(shè)備漏氣故障，采取相應(yīng)的預(yù)防和解決措施，并嚴(yán)格要求操作人員行為規(guī)范，以實(shí)際提高加氫精制開工操作質(zhì)量，提升開工效率，從而在循環(huán)氫壓縮機(jī)順利開機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步保障壓縮機(jī)在較長使用周期內(nèi)保持優(yōu)良的使用性能。

[1] 王樹術(shù)，劉春艷，王鳳學(xué)，等.循環(huán)氫壓縮機(jī)在加氫精制開工中存在的問題及解決方法[J].風(fēng)機(jī)技術(shù),2012(1)：71-73.

[2] 李梅.350萬t/a柴油加氫精制裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)檢修開停工處理方法[J].中國化工貿(mào)易,2015(34)：35-38.

[3] 王存智.新氫壓縮機(jī)與循環(huán)氫壓縮機(jī)合并機(jī)組在加氫裝置中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù),2004(6)：34-36.

[4] 王存智.循環(huán)氫壓縮機(jī)的選型分析[J].石油化工設(shè)備技術(shù),2005(5)：28-30.

[5] 楊惠霞，張瑞祥，郝峰，等.高壓干氣密封數(shù)值模擬及其在加氫精制循環(huán)氫壓縮機(jī)中的應(yīng)用[J].通用機(jī)械,2009(2)：48-51.

Problems and solutions of circulating hydrogen compressor in the process of hydrogen refining

ZHANG Wenju

(Shanxi Lu’an Coa-based Clean Energy Co., Ltd., Changzhi Shanxi 046200, China)

The circulating hydrogen compressor is the core equipment in the process of hydrogenation refining. Under the normal operation condition, the circulating hydrogen compressor can be operated for a long time without fault. But in operating stage of the device, the working condition is not stable.And the circulating hydrogen compressor is easily affected by many factors. There are many kinds of equipment operation problems, which may affect the progress of the project.Starting from the application examples, this paper discusses the problems in the begining of construction in depth, and puts forward solution for the problem.

circulating hydrogen compressor; hydrogenation refining; begin construction; problem; solution

2016-10-10

張文舉，男，1985年出生，2010年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，本科，助理工程師，從事化工生產(chǎn)方面工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.29

TQ051.2

A

1004-7050(2017)01-0089-02