乙烯制冷壓縮機冷箱流道堵塞原因分析及處理

鄒玉軍，白林，張志飛，王金柱，羅劍成

（獨山子石化公司乙烯廠乙烯二聯合車間，新疆 獨山子 833600）

1 乙烯制冷壓縮機工藝流程

乙烯制冷系統為工藝精制過程提供制冷介質以滿足低溫冷量的要求，制冷溫度一般為－101℃、－75℃和－65℃，制冷劑為本裝置生產的聚合級乙烯產品。各段冷劑用戶汽化的氣體通過壓縮機分三段壓縮至大約2.629MPaG，氣體先用10-E-601中的冷卻水冷卻，然后再用10-E-602中的丙烯冷劑冷卻，最后在乙烯精餾塔側線再沸器10-E-603中冷凝成液相乙烯，液體乙烯收集在乙烯冷劑收集器10-V-604中。部分液體在4#尾氣換熱器10-E-315X中復迭制冷至約－38℃后作為乙烯精餾塔尾氣冷凝器10-E-436的冷劑。在12#尾氣換熱器10-E-350X中復迭制冷到－38℃的液體為1#預切割塔冷凝器10-E-362提供冷劑。從10-E-350X來的部分物流在流量控制下進入三段吸入罐10-V-603。由10-V-603出來的物流，進入2#脫甲烷塔進料激冷器10-E-308X，剩余的物流閃蒸進入二段吸入罐10-V-602。10-E-315X和10-E-350X的剩余冷劑進一步復迭制冷到－70℃。該復迭制冷后的液體在壓力控制下經過10-E-315X，在流量控制下經過10-E-350X與來自三段吸入罐的－64℃的冷劑混合后在液位控制下閃蒸進入二段吸入罐10-V-602。10-V-602向脫甲烷塔3#進料激冷器(10-E-309X)提供－75℃的冷劑。10-V-602中剩余的液體在液位控制下閃蒸進入一段吸入罐10-V-601。來自三段用戶的氣體進入三段吸入罐，氣液相進行分離。來自三段吸入罐的頂部氣體作為三段進料進入乙烯制冷壓縮機。來自3#脫甲烷塔10-E-309X進料激冷器的氣體進入二段吸入罐。二段吸入罐頂部氣體直接進入壓縮機二段入口。10-V-601中的液體冷劑為脫甲烷塔進料頂部冷凝器10-E-310X提供進料。來自10-E-310X的氣體進入10-V-601然后進入一段入口。

2 大檢修后開車異常現象及原因分析

10-K-601出口壓力、溫度高，乙烯收集罐10-V-604罐液位和壓力高，初步判斷有不凝氣，通過排不凝氣后效果不明顯，且壓力持續上漲，為防止損壞機組及安全閥起跳，需要通過放火炬維持；乙烯收集罐10-V-604罐液位居高不降，而10-V-603罐在進罐控制閥100%開度下仍然不進液，液位只能靠補乙烯閥及現場旁路閥來維持，各用戶換熱效果較差；由于10-V-603罐無法進液，液位持續降低，導致10-V-601和10-V-602液位空。

通過以上幾點，初步判斷10-E-603至10-V-604，10-V-604至10-V-603之間流道不暢。

分析為以下幾點原因造成此異常現象：開車前氮氣置換時，系統露點取樣分析不合格，檢查發現公用工程氮氣露點不合格，進而造成系統露點不合格，開車后系統溫度低，水份凝結造成系統凍堵；系統換熱器水壓試驗，由于換熱器較大，吹掃時存在死點，導致干燥不徹底，開車后系統溫度低，水份凝結造成系統凍堵；為了趕開工進度，系統干燥不徹底有部分位置露點不合格，經評估，當系統實氣乙烯置換時應該可以露點合格。

3 凍堵部位的分析及處理

3.1 10-E-603處管線及流道凍堵分析及處理

10-E-603乙烯精餾塔側線進料線孔板凍堵，導致冷凝效果下降，致使乙烯制冷壓縮機側乙烯冷不下來；10-K-601出口壓力和溫度高，由于10-K-601出口乙烯在乙烯精餾塔側線再沸器10-E-603中可以冷凝至－19.2℃，所以該換熱器管線或者流道凍堵，會導致10-K-601出口壓力和溫度升高。

首先對乙烯精餾塔側線進料線孔板蒸汽加熱，效果不明顯。通過全開全關FV14021，升壓降壓，將流道打通，效果亦不明顯。通過打壓泵，在10-E-602進10-E-603原甲醇注入線倒淋處注入甲醇，順流程甲醇沖洗凍堵部位，如圖1所示。在注甲醇時，首先10-V-603、10-E-362升高液位，通知分離裝置系統做相應調整；DCS控制畫面上將L16602、F16617、F16004、F16005、P16001A/B關 閉，10-V-603、10-E-362升高液位。通知分離裝置系統做相應調整。

圖1 10-E-603甲醇沖洗注入點

3.2 10-E-350X處管線及流道凍堵分析及處理

F16617流量顯示逐漸下降，調節閥開至100%時，流量顯示在1000kg/h以下，波動最低時0kg/h，與正常操作時的3700kg/h相差較大；10-V-604進10-E-350管線現場安裝壓力表顯示2.6Mpa，出10-E-350X管線，FV16617控制閥前現場安裝壓力表顯示0.7Mpa，如圖2所示，壓差很大，說明流道不暢通，有節流；FV16004全開流量顯示偏低，現場開旁路后，流量才能達到要求，說明該流道亦不暢；10-E-362液位控制閥開度較大，且換熱效果較差，說明流道不暢通，有節流。

圖2 10-E-350X接壓力表及甲醇沖洗注入點

首先升高10-V-603、10-E-362液位，通知分離裝置系統做相應調整，然后現場在10-V-604進10-E-350X倒淋處通過打壓泵注入甲醇，同時在DCS控 制 畫 面 上 將 L16602、F16617、F16004、F16005、P16001A/B關閉，讓甲醇充分溶解。全開調節閥F16617，流量上升至7300Kg/h左右，兩壓力表壓差降至100Kpa以內，說明流道暢通，如反應不明顯，繼續注入甲醇解凍。

3.3 10-E-315X處管線及流道凍堵分析及處理

開工時10-E-315X后溫度高，PV16001B閥開，全開此閥10-V-603液位變化不大；現場強制P16001A閥全開，10-V-602罐液位變化不大，且去10-V-602罐溫度顯示T16519在-65℃左右，比正常溫度低很多，說明流道不暢通；全開10-E-436控制閥FV16005流量低于800kg/h，相當于正常時40%閥開度流量，說明該流道亦不暢；

圖3 10-E-315X接壓力表及甲醇沖洗注入點

首先升高10-V-603、10-E-362液位，通知分離裝置系統做相應調整，然后在10-V-604進10-E-315X罐線倒淋處注入甲醇，如圖3所示，在 DCS控 制 畫 面 上 將 L16602、F16617、F16004、F16005、P16001A/B關閉，讓甲醇充分溶解；將P16001A/B開大或關小，10-V-603/602罐液位變化明顯。去10-V-602罐溫度顯示 T16519有明顯的上升趨勢，升高至-43℃左右，如反應不明顯，繼續注入甲醇解凍。

4 處理措施

4.1 壓縮操作處理

在 10-V-603、10-E-308，10-V-602、10-E-309、10-V-601、10-E-310、10-E-362、10-E-358LD排放甲醇；由于排放，各罐液位降低，防止10-K-601喘振，F16002開18-22%開度左右，確保一段吸入量F16002在7500Kg/h以上，F16001開25%開度左右，確保三段出口量F16001B在30000Kg/h以上；10-V-601罐溫度不低于-95℃，防止溫度低于-98℃，甲醇凍堵。

4.2 分離操作處理

在甲醇注入及排放時，分離乙烯冷劑用戶的冷凝效果較差，10-V-352罐液位下降，脫甲烷塔（10-C-301）頂溫上升，冷箱溫度上升；在甲醇注入和排放前，升高10-V-352罐液位，以便注甲醇時，關閉冷凝器10-E-362液位控制閥LV16602，不會出現10-V-352罐液位過低；同時，適當減小10-C-350塔的回流量，緩解液位下降幅度；如液位過低，及時聯系壓縮停止甲醇注入和排放，開大L16602建立10-E-362液位；由于受10-E-310/315的影響，注意10-K-302出口壓力，及時調整防止超壓。脫甲烷塔（10-C-301）頂溫上升至120℃時，聯系調度停止乙二醇的甲烷外送，停止再生氮氣；冷箱溫度上升，F13010、T13002和T13302做適當調整，注意10-R-301溫度變化，及時調整入口溫度。根據反應器的床層溫度適當調整配氣量。

4.3 操作管理

由于10-K-601一段吸入溫度較低，正常應在-101℃，注入甲醇后，極易造成該罐假液位，因此要求每班當班班組對10-V-601、10-E-358做標準管試驗，檢查是否通暢；目前10-K-601段間罐液位聯鎖開關摘除，各班組嚴格執行聯鎖開關預案，避免壓縮機進液損壞機組；同時根據乙烯中甲醇含量，對液位聯鎖開關進行排放，以免造成誤判；當班期間對10-V-601、10-E-310、10-E-358LD排放甲醇并取樣，分析乙烯中甲醇含量，根據分析結果，減少排放時間及頻次；內操、外操認真核對段間罐液位，檢查強制伴熱的運行情況，注意各參數變化，及時發現問題、及時處理。

5 應用效果

通過注入甲醇，實現了在線解凍，效果非常明顯，雖然甲醇注入時及注入后，乙烯有排LD，但每次乙烯排放量都很小，且隨著排放，乙烯中甲醇含量逐漸減少，相應的排放亦減少；乙烯制冷壓縮機乙烯正常后，脫甲烷塔頂及冷箱乙烯損失降低，同時，不停機解凍，避免了全裝置非計劃停工，乃至全廠停工，大大減少了損失。