氨合成壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)改進(jìn)

劉 珍 ， 年里珂 ， 趙 強(qiáng) ， 張治偉

(河南能源化工集團(tuán)煤氣化公司 義馬氣化廠 ， 河南 義馬 472300)

氨合成壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)改進(jìn)

劉 珍 ， 年里珂 ， 趙 強(qiáng) ， 張治偉

(河南能源化工集團(tuán)煤氣化公司 義馬氣化廠 ， 河南 義馬 472300)

介紹了甲醇弛放氣聯(lián)氨工藝中氨合成壓縮機(jī)干氣密封在使用時(shí)存在的問題，通過分析原因，提出了具體的改進(jìn)措施，并對干氣密封主密封氣源的選擇進(jìn)行了探討。

氨合成壓縮機(jī) ； 干氣密封 ； 改進(jìn)

某廠12萬t/a合成氨裝置采用甲醇弛放氣聯(lián)氨工藝，氨合成氣壓縮機(jī)采用離心式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)型號為2BCL408+3BCL409，分為低壓缸和高壓缸，低壓缸分為新鮮氣Ⅰ段、Ⅱ段，在Ⅰ段出口與Ⅱ段進(jìn)口間設(shè)置合成氣精制工號，高壓缸分為新鮮氣Ⅲ段、循環(huán)段，壓縮機(jī)采用凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動，氨合成壓縮機(jī)流程見圖1。氨合成壓縮機(jī)軸端采用串聯(lián)式干氣密封，干氣密封系統(tǒng)選用四川日機(jī)機(jī)密封件有限公司的成套產(chǎn)品，干氣密封主密封氣源采用高壓缸循環(huán)段出口工藝氣，由于主密封氣源選擇不當(dāng)，對合成氨裝置的正常生產(chǎn)造成了一定的影響，本文針對這一問題提出了相關(guān)的改進(jìn)措施，并對干氣密封主密封氣源的選擇進(jìn)行探討。

圖1 氨合成壓縮機(jī)流程

1 干氣密封簡介

干氣密封系統(tǒng)集調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)測功能于一體，以下針對干氣密封一級密封氣、二級密封氣、隔離氣及相關(guān)操作注意事項(xiàng)進(jìn)行簡單介紹。干氣密封系統(tǒng)簡圖見圖2。

圖2 干氣密封系統(tǒng)簡圖

1.1 一級密封氣

一級密封氣流程包含過濾單元、差壓調(diào)節(jié)單元、流量調(diào)節(jié)單元，并配有增壓單元。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，從高壓缸循環(huán)段出口端引出的工藝氣體作為一級密封氣源，一級密封氣體絕大部分經(jīng)機(jī)組迷宮密封返回機(jī)內(nèi)，阻止機(jī)殼內(nèi)臟的工藝氣倒灌污染密封，少量的氣體經(jīng)過一級密封端面泄漏至一級泄漏氣密封腔。

在壓縮機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速較低情況下，高壓缸循環(huán)段出口工藝氣壓力尚未提升，造成機(jī)組進(jìn)出口壓差為零或很低。因此干氣密封一級密封氣存在不能注入的可能，所以采用2.1 MPa中壓氮?dú)庾鳛殚_機(jī)氣體，一般要求開車氣體壓力高于開車時(shí)機(jī)殼內(nèi)壓力至少0.2 MPa。

1.2 二級密封氣

二級密封氣流程包含過濾單元、壓力調(diào)節(jié)單元、流量調(diào)節(jié)單元。

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場0.45 MPa的低壓氮?dú)庾鳛槎壝芊鈿庠?。大部分的二級密封氣通過中間迷宮與一級泄漏氣混合后放火炬，少量的經(jīng)二級密封端面泄漏，通過二級泄漏氣通道引至室外安全排放。

1.3 隔離氣

隔離氣流程包含過濾單元、流量調(diào)節(jié)單元。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場0.45 MPa的低壓氮?dú)庾鳛槎壝芊鈿庠?。一部分的隔離氣通過內(nèi)側(cè)迷宮泄漏與二級泄漏氣混合后通過二級密封泄漏氣通道引至室外安全排放，另一部分通過外側(cè)迷宮泄漏至機(jī)組軸承箱內(nèi)，通過軸承箱上的放空孔排出，其目的是防止?jié)櫥臀廴久芊狻?/p>

1.4 操作注意事項(xiàng)

壓縮機(jī)開車前，應(yīng)對密封氣源管道進(jìn)行低點(diǎn)排凝，確認(rèn)沒有液相存在后，方可送入干氣密封控制系統(tǒng)。因停車后，溫度下降或者工藝管線問題，管道內(nèi)出現(xiàn)積液，從而導(dǎo)致開車時(shí)進(jìn)入干氣密封的氣體帶液，引起密封損壞。

壓縮機(jī)開車前，先投干氣密封控制系統(tǒng)，再投機(jī)組潤滑油系統(tǒng)。其中密封控制系統(tǒng)先投用一級密封氣，再投用二級密封氣。隔離氣投用順序無限制。

壓縮機(jī)停車時(shí)，先停機(jī)組潤滑油系統(tǒng)，當(dāng)判斷機(jī)組油系統(tǒng)安全且無熱油霧時(shí)，再停隔離氣，停二級密封氣，最后停一級密封氣。如果機(jī)殼內(nèi)帶壓，則一級、二級密封氣都不可以關(guān)閉直至機(jī)內(nèi)無壓。

2 存在的問題

裝置自2014年7月開車運(yùn)行以來，低壓缸段間精制工段出口氣體中氨含量超標(biāo)，導(dǎo)致出精制新鮮氣在線分析CO、CO2、O2氣體色譜分析儀故障，而且導(dǎo)致手動分析儀器損壞，無法準(zhǔn)確監(jiān)測入氨合成塔新鮮氣的氧含量，對氨合成催化劑的使用保護(hù)構(gòu)成隱患。同時(shí)與精制催化劑廠家溝通，新鮮氣中含氨會影響精制催化劑的使用壽命。

針對這個(gè)情況進(jìn)行排查，經(jīng)過檢測分析，低壓缸Ⅰ段進(jìn)口新鮮氣中氨含量為0，Ⅰ段出口氨含量為2.05%，含有氨的氣體是在低壓缸Ⅰ段進(jìn)口與出口間竄入。由于氨合成壓縮機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，一級密封氣采用高壓缸段出口11.4 MPa的循環(huán)氣，流量為110 Nm3/h，循環(huán)氣中氨含量為4.02%。

而且根據(jù)干氣密封系統(tǒng)流程，一級密封氣注入到內(nèi)側(cè)氣封與內(nèi)迷宮之間的腔體，絕大部分氣體將通過內(nèi)迷宮流回到壓縮機(jī)氣缸內(nèi)。由此判斷，精制系統(tǒng)內(nèi)的氨是通過干氣密封一級密封進(jìn)入壓縮機(jī)低壓缸內(nèi)，混入到新鮮氣中去。

3 改進(jìn)措施

氨合成壓縮機(jī)低壓缸中新鮮氣中含氨，對精制催化劑、氨合成催化劑造成一定的影響，為此做出了相應(yīng)的改進(jìn)。

針對原氨合成壓縮機(jī)高、低壓缸干氣密封控制系統(tǒng)共用一套增壓系統(tǒng)的情況，因該共用的增壓系統(tǒng)采用高壓缸出口工藝氣作為密封氣氣源，故高壓缸出口工藝氣中的氨會通過共用的增壓裝置進(jìn)入壓縮機(jī)低壓缸內(nèi)。

為防止氨氣進(jìn)入氨合成壓縮機(jī)低壓缸機(jī)內(nèi)，為此原高、低壓缸共用的增壓裝置將不再為低壓缸共用?，F(xiàn)為保證低壓缸干氣密封控制系統(tǒng)正常工作(包括正常開車、帶壓開車)，故需要對低壓缸干氣密封控制系統(tǒng)單獨(dú)配一套增壓裝置。

正常生產(chǎn)時(shí)，低壓缸一級密封氣選用氨合成壓縮機(jī)低壓缸二段出口5.22 MPa的新鮮氣；開機(jī)時(shí)，低壓缸一級密封氣選用2.1 MPa的中壓氮?dú)狻?/p>

4 改進(jìn)后效果

改造后的干氣密封投入正常生產(chǎn)后，壓力、流量均能滿足工藝生產(chǎn)需要，通過對精制工段進(jìn)出口工藝氣進(jìn)行分析，氨含量為零，在線分析儀也恢復(fù)正常，保護(hù)了精制催化劑，同時(shí)能夠及時(shí)在線監(jiān)測進(jìn)入氨合成系統(tǒng)的氧含量，防止含氧物質(zhì)進(jìn)入氨合成系統(tǒng)，造成氨合成催化鈍化，催化活性下降。改造前后精制出口分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 改進(jìn)前后精制出口分析數(shù)據(jù)對比 %

改造前后精制出口在線分析數(shù)據(jù)見表2。

表2 改進(jìn)前后在線分析數(shù)據(jù)對比

5 結(jié)束語

由氨合成壓縮機(jī)干氣密封主密封氣源中含氨對裝置正常運(yùn)行造成的影響，可見在選擇干氣密封主密封氣源時(shí)，不僅要考慮氣體品質(zhì)、工藝參數(shù)，是否會損壞干氣密封元件、滿足工藝條件，而且還要考慮氣體組分，混入氣缸工藝氣中，是否會影響裝置的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

2015-06-26

劉 珍(1986-)，女，助理工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話：13419831125。

TQ050.2

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1003-3467(2015)09-0041-02