丙烯制冷壓縮機干氣密封氣源存在的問題與改造措施

孫士權

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086）

在甲醇制烯烴生產過程中，需要借助于丙烯制冷壓縮機來實現產品與副產品的分離，作為整個分離工藝的核心環節，丙烯制冷壓縮機不但能夠提供必要的冷源，同時也是能源消耗最大的生產環節之一。對于生產活動而言，丙烯制冷壓縮機的穩定性就決定了生產的穩定性。近些年來，隨著行業的快速發展，丙烯制冷壓縮機也向著規模化、智能化的方向發展，但是由于丙烯制冷劑的溫度穩定性不強，經常會出現氮氣存在于丙烯制冷壓縮機內部的情況，如果不及時進行調整，就會導致丙烯損失，從而帶來嚴重的經濟損失。為了進一步探討丙烯制冷壓縮機干氣密封氣源的主要問題，就相關定義與技術特征進行了介紹。

1 丙烯制冷壓縮機干氣密封概述

1.1 干氣密封的定義與特征

化工生產過程中，機械設備的氣體密封一直是影響生產穩定性的重要限制因素。干氣密封技術作為一種非接觸密封技術，其能夠替代傳統潤滑油的技術限制，為實現密封工業的發展奠定了良好的基礎。由于本身屬于非接觸類型的密封，所以干氣密封相比于傳統潤滑密封更適應于高速高壓條件下的壓縮機運行需求。另外，其對于氣體控制系統的接觸油要求較低，所以系統構建的難度也要相應的小很多。丙烯制冷壓縮機本身屬于閉環循環控制系統，該系統能夠分三級實施制冷，在運作過程中，機組采取潤滑油站集中供油的模式來進行運作，針對軸端采取干氣密封技術，可以有效提升密封的整體效果。

1.2 丙烯壓縮機干氣密封狀態

丙烯制冷壓縮機干氣密封主要包括主密封與隔離氣密封兩個環節。其中，一級密封經過過濾器的處理后，整體密封氣體達到精度使用要求，該部分的氣體大部分都會經過內部構造循環回機內，為了避免循環體系內的氣體遭受污染，會通過少量泄漏到密封端面外的方式予以凈化處理。二級密封氣通過過濾處理后，同樣達到壓力進入密封腔當中，此時經過密封泄漏到外部排放，另外大部分則是通過循環系統進入到機內。隔離氣經過過濾后進入到隔離氣氣室，隨后通過前端與后端的混合來引入安全地點放空。丙烯制冷壓縮機干氣密封技術的實現流程如下圖1所示

圖1 丙烯制冷壓縮機干氣密封流程圖

2 丙烯制冷壓縮機干氣密封氣源存在的問題

根據丙烯制冷壓縮機開停工氣密性投用的流程要求，氮氣進入到丙烯制冷壓縮環節，丙烯制冷壓縮機通過三段排壓的方式來滿足生產實際需求，而壓力超過1.0MPa的情況下，會自動關閉氮氣，進而進入自身密封的狀態。一般來說，氮氣進入到丙烯制冷壓縮機系統后，會出現三段排出溫度較高的情況，此時各個級別的丙烯制冷劑達不到預期的設計溫度水平，進而影響到了烯烴分離的整體效果。在設計體系當中，系統的穩定性會受到破壞，將丙烯制冷壓縮機的內部凝氣問題予以處理，可以提升產品的整體質量純度。各個級別的制冷劑溫度達到一定閾值后，就不再上升，此時大量的丙烯會通過火炬系統排出到外部，從而導致丙烯材料的大量損失，具體的估算結果為3～5t。

3 丙烯制冷壓縮機干氣密封氣源改造措施

3.1 改造流程

為了解決丙烯制冷壓縮機干氣密封問題，需要進行系統的整體升級與改造。根據上文所分析的常規丙烯制冷壓縮機流程圖的實際情況進行分析，綜合利用到丙烯保護床生產過程中所需要經歷的能量變化特征，其整體屬于加熱體系，所以通過熱氣相的丙烯引入的方式來解決開工過程中使用大量氮氣的問題。通過這樣的方式，不但可以解決資源循環利用的問題，更可以有效降低氮氣進入到丙烯制冷壓縮機內部導致工藝出現問題的情況，有效提升了丙烯制冷壓縮機的運行效果與結構的整體穩定性，同時也可以顯著提升產品的純度與生產量。結合丙烯制冷壓縮機的干氣密封運行條件與相關數據情況，通過丙烯保護床添加專用管線的方式來解決主密封氣密封不足的問題，特別針對開工與停車階段，能夠通過熱氣相的丙烯來替代氮氣，從而有效降低氮氣進入丙烯制冷壓縮機內部的可能性。

具體改造過程中，首先需要丙烯制冷壓縮機停機，隨后打開氮氣閥門，并隨后關閉三段排出的一級密封閥門。啟動設備后，丙烯制冷壓縮機的排出壓力弱顯示正常，則可以關閉氮氣閥門并排出一級密封閥門。通過排放、循環的方式來逐步排空內部的氣體，以此來降低后期技術升級改造時帶來的影響。通過技術升級后，能夠增加過熱氣相丙烯的參與，替代氮氣來作為生產保護氣體，用于停工、開工階段時，不但可以節約氮氣的使用，更可以避免氮氣與產品混合導致產品的純度下降。其次，關閉一級密封氣閥，分別建立液相丙烯加熱器、密封氣閥通道，做好一定流量加熱器干氣密封系統的構建工作，確保排出壓力達到1.0MPa即可。隨后打開三段排出氣閥，關閉丙烯閥門。丙烯制冷壓縮機停機后，關閉三段排出閥門，整體改造工作基本完成。該改造工作的主要技術特征在于丙烯制冷壓縮機開車、停車階段能夠保持氣相丙烯持續過熱，此時能夠顯著降低干氣密封過程中氮氣的不良影響，從而提升密封效果。

3.2 改造效益評價

通過丙烯制冷壓縮機干氣密封技術升級改造，有效轉變了過去停車與開車過程中密封不牢的問題，使用中壓氮氣替代密封氣體，實現了開停工期間無不凝氣的問題，提升了生產的穩定性。根據某實際案例的效益分析情況來看，該企業生產過程中實施了丙烯制冷壓縮機干氣密封技術升級改造，改造后一周內減少火炬丙烯排放量5t，同時開工時間縮減2h，根據市場價格7 000元/t來進行效益的整體預估，同時考慮到甲醇的市場價格以及投料負荷等影響因素，可以得到本次改造的效益為99萬元，主要針對停車與開車的環節。也就是說，通過丙烯制冷壓縮機干氣密封技術升級，每次停車、開車都可以為企業節約接近一百萬的成本，從而有效提升了企業的投資回報效率，同時為企業更好地開展養護維修工作，促進設備的運行保養壽命創造了條件，建議在行業內推廣使用該丙烯制冷壓縮機干氣密封改造技術。

4 結語

綜上所述，丙烯制冷壓縮機在技術改造與升級過程中采取過熱氣相丙烯能夠有效避免氮氣進入到丙烯制冷壓縮機當中，從而確保整體經濟效益與生產產品的質量穩定性。在經濟效益分析中發現，相比于改造前取得了大幅度的效益提升，無論是開工時間還是原材料的需求量，都得到了整體優化，節約了大量開車成本，為促進企業的平穩快速發展做出了積極的貢獻。