烯烴分離裝置丙烯制冷壓縮機運行負荷研究

摘要：丙烯壓縮機的正常運轉與否，一定程度上決定了乙烯裝置運行周期的長短。丙烯制冷壓縮機是烯烴分離裝置的核心設備，如果其運行狀況較差，會降低烯烴分離的可靠性與穩定性。作為丙烯制冷系統當中的重要設備，采用離心式壓縮機比較多。因為離心式壓縮機具備各等級間壓力變化范圍比較小、能量利用效率特別高、操作規范性強、排氣均勻等特點，在化工生產中具有良好的應用效果。本文就烯烴分離裝置丙烯制冷壓縮機運行負荷展開探討。

關鍵詞：烯烴分離；丙烯制冷；壓縮機；運行負荷

引言

乙烯裝置在裂解氣分離過程中，需將裂解氣溫度最低降至-170℃左右。乙烯裝置通過循環水冷卻丙烯，丙烯冷卻乙烯，乙烯冷卻甲烷的復迭制冷流程，為整個工藝流程提供不同溫度等級的冷劑，最終將物料冷卻至工藝所需溫度。

1丙烯制冷壓縮機流程概述

丙烯制冷壓縮機（K621）經透平驅動，將系統內氣相丙烯壓縮至1.6MPa。氣相丙烯通過與循環水換熱，冷凝為液相丙烯；液相丙烯經調節閥節流膨脹，與物料換熱，液相丙烯吸收物料熱量，氣化后進入壓縮機吸入罐，氣液分離后氣相進入壓縮機。通過壓縮—冷凝—膨脹—蒸發四個循環步驟，丙烯制冷壓縮機為乙烯裝置提供三個溫度等級的冷劑。

2烯烴分離裝置丙烯制冷壓縮機運行負荷影響因素分析

2.1冷劑用戶負荷

運行中隨著冷凝用戶負荷的增加，冷劑蒸發量會增加，壓縮機吸入量的增加導致功率增加，也就是說壓縮機負荷將增加。冷劑用戶負荷的大小取決于其工藝側負荷，即工藝側的流量、壓力、溫度和組成。故塔的進料量、進料溫度、回流比等因素將直接影響其冷劑用戶負荷：塔進料量增加，即塔的處理量增加，則塔頂凝液量增加，冷凝的負荷也隨之增加；塔進料溫度升高，塔壓也升高，為了保持塔壓，就必須提高冷凝器的負荷；在進料和采出量不變的情況下，回流比增大意味著回流量增大，同時塔頂冷凝液量也增大，冷凝器負荷將提高。

2.2烯烴分離裝置開工時脫乙烷塔操作對丙烯機的影響

在開工時脫乙烷塔進料調整過程中，塔頂冷劑用戶投用，塔底再沸過大，而導致二段冷劑用戶冷劑汽化量過大時，此時二段防喘調整不及時，壓縮機二段無法將汽化丙烯全部吸入進入下一段壓縮，導致二段吸入壓力升高。此時經過一段壓縮的氣相丙烯進入二段吸入時就像撞到了“石墻”一樣，機組會發生振動，這種現象被稱為“石墻現象”。通過打開石墻線將二段吸入的一部分氣相丙烯排出，返回至一段吸入，從而避免出現“石墻現象”，同時及時調整乙烷塔再沸及塔頂冷劑用量，使丙烯機二段吸入量正常。

3降低運行負荷的具體操作方式

3.1正常運行工況分析

在分離單元當中，丙烯制冷壓縮機能夠為各精餾塔提供不同冷介質，故通過提升丙烯制冷壓縮機的穩定性，能夠保證分離單元操作更為科學。（1）工況特點：由于制冷壓縮機提供的不同等級的冷量是由其在不同壓力下氣化的溫度所決定的，由此，根據不同壓力的壓縮機吸入罐，我們將其分為一段（壓力最低）、二段（壓力次之）、三段（壓力最高），以便后述。正常工況下，我們需要確保三段吸入罐有一定量的液位，以便為后二段換熱器提供致冷液，同時為二段、一段吸入罐提供急冷液，控制丙烯機二段、一段吸入的溫度。同樣，二段吸入罐也同樣需要一定的存液，為一段換熱器提供致冷液。（2）控制方式：正常運行工況下，各段壓力的控制：丙烯機一段吸入罐壓力一般與壓縮機轉速投自動控制；二段吸入罐、三段吸入罐壓力一般由該級各換熱器氣化量（包括返回線閥的開度）與轉速共同控制，因此，二段吸入罐、三段吸入罐壓力在運行中，若需要調整，可以從以上兩個方面加以控制。例：二段級壓力偏高，可以手動關小返回線開度（該過程需要考慮壓縮機的喘振）、或者提高壓縮機轉速來控制及可以打開石墻線來降低二段吸入壓力。正常運行工況下，各段溫度的控制：由于各換熱器正常運行，氣化溫度與各吸入罐壓力有關，因此，溫度一般隨著壓力的變化而變化。壓縮機排出溫度的控制，由出口冷卻水換熱器與壓縮機各段吸入溫度、轉速共同控制，但由于各吸入罐壓力、溫度相對穩定，因此，壓縮機排出溫度主要由出口冷卻水換熱器來控制。壓縮機排出壓力的控制，由各段吸入量、排出溫度、壓縮機轉速等控制。（3）注意事項：正常工況下，壓縮機的調整遵循微調的原則，由于壓縮機內部的變化較小，主要影響壓縮機運行干擾因素來自外接管路的變化，如：冷卻水溫度變化、流量變化從而引發的，因此，調整過程需要注意。正常工況下，建議壓縮機防喘振系統、轉速系統均投自動，以防突發事件對壓縮機造成的損害。

3.2壓縮機關鍵部件分析

壓縮機是單吸雙支持結構，電動機經膜片聯軸器驅動齒輪箱，由齒輪箱經膜片聯軸器驅動壓縮機。從電機端看壓縮機是順時針旋轉。壓縮機由機殼、轉子、隔板、密封、軸承等組成。①機殼采用耐低溫材料，水平剖分形式。安裝時，在中分面上涂上密封膠，通過M48的中分面螺釘進行緊固，保證內部丙烯氣體不通過中分面泄露到大氣中。②轉子由葉輪、主軸、軸套、平衡盤、推力盤組成。葉輪采用銑制+焊接的方式制造。主軸是鍛鋼主軸。葉輪與主軸采用過盈連接。葉輪制造好后要進行低速動平衡試驗，葉輪熱套到主軸后，轉子組整體進行低速動平衡。當低速動平衡完成后，進行整體高速動平衡，保證轉子組可靠性。③密封機組采用串聯式干氣密封，有效將丙烯與使用環境隔離。使丙烯在使用環境零泄漏。干氣密封使用密封氣進行密封，包括一級密封氣、一級泄漏氣、二級密封氣、二級泄漏氣、隔離氣等。級間密封采用梳齒密封，材料是5083鍛鋁，減少葉輪出口到葉輪出口的回流損失。④軸承機組用徑向軸承通常用可傾瓦軸承，一般為4瓦或5瓦，瓦塊可承受轉子的載荷，其余瓦塊可保持軸承的穩定性。工作中，瓦塊可隨轉速、載荷及軸承油溫的變化自由擺動，自動調整到形成油楔的最佳位置，穩定性好，有較大的承載能力，有耗功小和能承受各個方向上的徑向載荷等優點。機組推力軸承采用雙面可傾瓦、水平剖分形式。力平衡部件一般至于轉子組末端，消除轉子組運行過程中的軸向推力?？蓛A瓦軸承適應變工況能力強，水平剖分形式易檢修。

結語

丙烯壓縮機是烯烴分離關鍵設備，要用優秀設計、可靠制造工藝，以保證整個裝置的長周期運行。在壓縮機運轉過程中需做好壓縮機的維護工作，及時解決生產過程中出現的問題，保證壓縮機安全、穩定、長周期的運行。

參考文獻

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[2]劉建榮，梁中超，張秀龍.甲醇制烯烴項目烯烴分離裝置機組國產化研究[J].山東化工，2016，45（10）：72-75.

作者簡介：李東陽，男，198909，漢，陜西省西安市臨潼區，助理工程師，研究方向化工工藝，

（作者單位：陜西延長石油延安能源化工有限責任公司）