氨離心壓縮機組運行優(yōu)化總結(jié)

方勇進(jìn) 劉成（河南龍宇煤化工有限公司 河南 永城 476600）

河南龍宇煤化工有限公司年產(chǎn)50 萬噸甲醇項目， 采用SHEII 粉煤加壓氣化工藝、魯奇低溫甲醇洗氣體凈化工藝，其中與低溫甲醇洗配套的制冷工藝為氨壓縮制冷。 該套氨冰機驅(qū)動機為帶有一定反動度的單缸冷凝式汽輪機， 額定功率7065KW，額定轉(zhuǎn)速6713r/min，驅(qū)動蒸汽8.83MPa，排汽壓力0.01MPa。壓縮機采用雙缸、三段、中間補氣、二次中間冷卻、14 級葉輪壓縮。

該套氨壓縮機組不僅滿足低溫甲醇洗裝置所需的冷量需求，同時還為空分裝置提供冷量。

一、 流程簡介和設(shè)備介紹

1、流程簡介

來自低溫甲醇洗裝置-40℃級氣氨 （0.0721MPa （A）,35600Nm3/h）進(jìn)入氨壓機一段入口分離器S28001，分離液體后，進(jìn)入氨壓機K28001 的一段經(jīng)8 級壓縮到0.482MPa（A），然后出壓縮機進(jìn)入中間冷卻器E28001 管程， 被殼程的循環(huán)水冷卻到40℃左右，再進(jìn)入K28001 的二段入口。

來自低溫甲醇洗裝置和空分裝置的4℃級氣氨（0.49MPa（A）,15600Nm3/h）進(jìn)入氨壓機二段入口分離器S28002，分離液體后，進(jìn)入氨壓機K28001 的第二段入口，與一段來的氣氨混合后經(jīng)二段3 級壓縮到0.85MPa（A）左右，然后出氨壓機的第二段，進(jìn)二段冷卻器管程E28002， 被殼程的循環(huán)水冷卻到40℃左右，再進(jìn)入氨壓機的第三段經(jīng)3 級壓縮，壓力達(dá)到1.7MPa（A）左右，被壓縮的氣氨進(jìn)入氨冷凝器的殼層被管程的循環(huán)水冷卻冷凝，冷凝下來的液氨（40℃左右）進(jìn)入液氨槽。

出液氨槽的液氨，大部分去低溫甲醇洗裝置進(jìn)一步深冷，然后作-40℃級制冷劑用，節(jié)流后蒸發(fā)的-40℃級氣氨進(jìn)入氨壓機的一段入口分離器完全成循環(huán)； 另外有一部分液氨去低溫甲醇洗裝置作4℃級制冷劑用，4℃氣氨返回氨壓機的第二段入口分離器，完成其制冷循環(huán)；在夏季，還有一部分液氨去空分裝置作4℃級制冷劑用，4℃級氣氨返回氨壓機的第二段入口分離器，完成其制冷循環(huán)。

氨壓縮機組工藝簡圖如下：

2、設(shè)備簡介

氨壓機組型號為MCL808＋2MCL806， 是一種多級離心壓縮機；汽輪機型號NK32/37/16，是帶有一定反動度的單缸冷凝式汽輪機；氨壓機的高低壓缸軸端密封均為串聯(lián)干氣密封，干氣密封是一種新型的無接觸軸封，與其它密封相比，干氣密封具有泄漏量少，磨損小，壽命長，能耗低，操作簡單可靠，維修量低，被密封的流體不受油污染等特點， 但在干氣密封投運初期需要外部潔凈的氮氣作為一級密封氣的氣源， 這樣易造成工藝系統(tǒng)中的氮氣含量上升。

二、冷凍系統(tǒng)存在的問題：

1、在機組開停車時，干氣密封氣的氣源切換時，大量惰性氣體會進(jìn)入氨系統(tǒng)累積。 由于機組本身流程和設(shè)備配置的限制，氨壓機在開車過程中需用高壓氮氣作為干氣密封的氣源， 直至機組出口壓力達(dá)到干氣密封要求后方可切換為壓縮機出口工藝氣。 造成大量氮氣在系統(tǒng)內(nèi)的累積，開車過程中需用氨氣置換系統(tǒng)內(nèi)氮氣，在置換過程中有大量氨氣隨氮氣一塊放空，造成大量氨損失，增加了生產(chǎn)成本的同時還污染了環(huán)境。

2、壓縮機在正常運行時由于一段入口為負(fù)壓，會有少量空氣進(jìn)入系統(tǒng)。 隨著運行時間的累積，這部分氣體也逐漸積累，加重壓縮機的負(fù)荷，造成三段出口壓力超標(biāo)。 不僅浪費了蒸汽，造成能耗的增加，還由于一段入口進(jìn)入的氧氣，造成設(shè)備的腐蝕，同時也是極大的安全隱患。

3、氨冷卻器循環(huán)水量不足，造成夏季氨冰機超負(fù)荷運行。 根據(jù)現(xiàn)場實際測量， 在夏季循環(huán)水上回水閥全開時氨冰機氨冷卻器循環(huán)水流量為650m3/h，與設(shè)計值的972m3/h 偏小甚多；此時上水溫度為31℃， 回水溫度為45℃， 上回水溫差比設(shè)計值高較多；三段出口壓力偏高，普遍在1.65 MPa 以上，最高達(dá)1.84MPa。循環(huán)水流量的不足,造成氨冰機入口壓力偏高，不能滿足低溫甲醇洗系統(tǒng)的冷量需求，制約甲醇滿負(fù)荷生產(chǎn)。

三、 改造方案

1、增加一套排惰氣裝置，分別由氨冷分離器、溫度調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)閥組成。 流程如下：從氨貯槽引一股含惰氣混合氣至氨冷器進(jìn)行降溫液化，冷量由氨貯槽引出的液氨氣化來提供，冷卻后氣體進(jìn)入氨冷分離器上部的分離器用以分離出氣體中夾帶液氨，分離下來的液氨去一段分離器，惰性氣體排放至氨火炬。

2、 在氨冷器E28041 循環(huán)水上水管線增加兩臺管道泵，提高氨冷器冷卻水量。

改造如圖所示：

四、 改造后效果

1、 改造前后的運行數(shù)據(jù)對比和消耗參數(shù)對比

序號 項 目 改造前 改造后1 氨儲槽中惰氣含量，% 15～36.5 5～12 2 氨冰機出口壓力，MPa 1.60～1.84 1.55～1.75 3 氨冰機開停車液氨消耗，t/h 5～8 1～2 4 汽輪機耗高壓蒸汽量，t/h 23～25.5 21.5～24

4.2 從投運前后的數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，氨冰機系統(tǒng)排惰氣裝置解決了惰氣漏入氨系統(tǒng)后如何排放的問題； 增加循環(huán)水管道泵的改造解決了氨冷器循環(huán)水量不足的問題， 通過改造不僅大大減少了氨耗，同時降低汽輪機蒸汽耗量，整個系統(tǒng)負(fù)荷得到緩解，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益；

五、存在問題及進(jìn)一步改進(jìn)措施

1、存在問題

（1）氨冰機排惰氣改造基本解決了系統(tǒng)開停車過程中，氨放空量大的問題， 但由于排惰氣裝置主要使用冷卻冷凝回收氣氨的方式，當(dāng)氨冰機系統(tǒng)緊急停車（或超壓時）排放的氨氣量較大，排惰氣回收系統(tǒng)不能夠及時回收大量的氣氨， 會造成部分氨氣的放空。

（2） 其次氨冰機干氣密封在開停車時使用氮氣密封是系統(tǒng)惰氣增加的源頭，此問題依然存在。

2、改進(jìn)措施

（1）增加氨氣的噴淋吸收裝置，改變氨氣回收的處理方式，由間接冷卻回收，變?yōu)橹苯游?，可以有效地解決氨氣排放污染的問題。

（2）增加一套干氣密封增壓裝置，在系統(tǒng)開停車過程中直接使用增壓后的氣氨做干氣密封的密封氣， 從源頭上切斷氨系統(tǒng)進(jìn)入惰性氣體的途徑。

[1] 時陽，制冷技術(shù)，北京：中國輕工業(yè)出版社，2007

[2] 繆道平，吳業(yè)正主編，制冷壓縮機（第二版），北京：機械化工出版社，2001

[3] 楊卯暉，離心式壓縮機冷凍工藝流程設(shè)計中的一些問題的探討[J],小氮肥，第30 卷，第7 期，2011 年7 月24-27