循環(huán)丙烯氣壓縮機PK301故障停車分析

李以奎

(中國石化濟南分公司，山東 濟南 250101)

循環(huán)丙烯氣壓縮機PK301故障停車分析

李以奎

(中國石化濟南分公司，山東 濟南 250101)

針對裝置檢修開工后循環(huán)氣壓縮機PK301頻繁故障停機現(xiàn)象，查找、分析原因，從工藝和設備方面采取多種措施，最終解決影響機組正常運行的關鍵問題，保證聚丙烯裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)，降低生產(chǎn)損失。

聚丙烯；PK301；故障；分析

1 概述

聚丙烯裝置循環(huán)丙烯氣壓縮機PK301是回收利用丙烯、提高產(chǎn)品收率的重要設備，是環(huán)管法生產(chǎn)聚丙烯節(jié)能降耗的關鍵所在。因此壓縮機的正常運行是裝置高效低耗運行的保障。

近年來，聚丙烯裝置順利檢修完畢開工后，PK301運行情況不穩(wěn)定，多次聯(lián)鎖故障停車，給生產(chǎn)帶來不小的波動，并造成丙烯浪費，裝置收率降低，能耗增加，企業(yè)加工損失增大。因此，及時查找故障問題的關鍵所在并消除故障，保障壓縮機組長周期運行是車間最迫切的工作。

2 機組簡介

2.1 機組作用

PK301主要工作介質為含有少量三乙基鋁(TEAL)的丙烯混合氣體。在環(huán)管法聚丙烯生產(chǎn)工藝中，PK301主要壓縮來自袋濾器F301的丙烯混合氣，其主要有兩路進料--D301底部出料和T301底部出料，這兩路進料在F301中分離出來的氣相丙烯，經(jīng)過F302過濾、T302油洗后，在D304中進一步濾去從前工段中攜帶的少量油、細粉等雜質，最后經(jīng)PK301兩級壓縮使其提高壓力返回到T301洗滌、E301冷卻成液相后經(jīng)P302輸送至原料罐D302進行循環(huán)利用，大大降低成本損耗，提高產(chǎn)品收率。流程圖如圖1所示。

圖1 PK301系統(tǒng)流程簡圖

2.2 機組基本參數(shù)

見表1。

表1 機組基本參數(shù)

2.3 機組結構形式

PK301是由瑞士蘇爾壽設計制造，型號為2K140-2M的雙動兩級往復式壓縮機，機組由壓縮機、同步齒輪油泵、各級進出口緩沖罐、氣液分離罐、級間冷卻器、全旁路冷卻器及現(xiàn)場儀表控制面板組成。壓縮機采用無油潤滑的迷宮密封，軸端設有同步齒輪油泵，結構緊湊，其預潤滑采用手動盤車方式。壓縮機裝有自動的卸荷操作程序，讓輸出逐漸以100%-50%-0%進行改變，另外，壓縮機可以通過旁路手動調節(jié)25%的負荷，可使壓縮機負荷由0%→100%連續(xù)調節(jié)。

3 機組停車情況統(tǒng)計

機組在大檢修過程中一般都進行更換各部位密封件、檢查壓縮機各部件完好情況、清理閥室及更換氣閥等維修工作，車間針對機組各管線及出入口緩沖罐、級間冷卻器等進行拆裝清理工作。裝置檢修投劑開工后的一段時期內機組即頻繁出現(xiàn)故障停機現(xiàn)象，為排查處理停機原因，特對檢修開工后機組停車情況作簡要統(tǒng)計見表2。

表2 機組停車情況統(tǒng)計

4 機組停車故障分析及處理

近年來裝置檢修開工后，PK301多次連續(xù)發(fā)生故障停車事故，不但造成丙烯浪費，給工藝生產(chǎn)帶來了不小的波動，影響了裝置的安全平穩(wěn)運行，經(jīng)過工藝、設備、儀表、電氣、維修等各單位人員的努力下，終于解決難題，使裝置得以恢復正常生產(chǎn)。

4.1 故障現(xiàn)象

壓縮機在檢修后氮氣試車過程中運行良好，各參數(shù)無異常。裝置投劑后，壓縮機即出現(xiàn)入口壓力低低停車情況，拆下入口過濾器時發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)都比較臟，網(wǎng)眼幾乎全部被粉末堵死，后經(jīng)聯(lián)系化驗分析檢測發(fā)現(xiàn)其主要成分為聚丙烯細粉和氧化鋁粉末的混合物，更換濾芯后，壓縮機開啟正常，但運行一段時間后，即會再次出現(xiàn)入口壓力低低停車。

此現(xiàn)象故障幾次后，即出現(xiàn)二段出口溫度高高停車情況，期間監(jiān)測各氣閥溫度可發(fā)現(xiàn)部分氣閥溫度偏高。通過檢修機組可發(fā)現(xiàn)氣閥閥室、閥座及閥片上會沾滿粉末或黑色油泥(如圖2)，甚至出現(xiàn)氣閥損壞現(xiàn)象(如圖3)，清理機組一級緩沖罐、級間冷卻器及相關管線，更換氣閥后機組開啟正常，但此兩項聯(lián)鎖報警停車問題依然會反復出現(xiàn)。

圖2 沾滿油泥的氣閥

圖3 損壞的氣閥

4.2 故障原因分析

從表2中可以看出裝置大檢修后機組停車故障較多，處理時間較長，而故障現(xiàn)象也相似，都是開車初期系統(tǒng)細粉較多，造成機組氣閥損壞，頻繁停車。針對壓縮機內部出現(xiàn)微量細粉的原因，經(jīng)分析，機組入口洗滌塔、破沫罐中均含有油性介質，洗滌塔作用是通過油洗來將工藝介質中攜帶的聚丙烯細粉進一步去除及中和介質攜帶的少量三乙基鋁，檢修期間均打開人孔將其暴露在空氣中，這就難免大氣中的氧氣和潮氣逐步滲透到設備內壁上殘留的油性介質中，而且滲透進來的氧氣和潮氣很難被置換干凈，因為開工氮氣置換時系統(tǒng)流程比較龐大，不可能將處于系統(tǒng)末端的洗滌塔、破沫網(wǎng)處理的很干凈。而殘存的這部分氧氣和潮氣就會與開工后工藝介質所攜帶來的三乙基鋁反應生成氧化鋁細粉，而細粉在系統(tǒng)中不可能很快排出來，只能慢慢通過氣流攜帶。

開工初期，為減少原料丙烯中有毒成分含量，提高反應活性，系統(tǒng)中三乙基鋁加入量相對偏多，也相應增加其與潮氣劇烈反應的幾率。另外，聚合反應初期不穩(wěn)定，產(chǎn)生的低聚物較多，這些粘流性的低聚物也隨著工藝氣體在低壓系統(tǒng)中洗滌清除，這就對此工段的洗滌效果有一定的削弱效應，引起進入壓縮機入口的工藝氣體不能達到理想狀態(tài)，且含有一定的低聚物。在開工過程中，系統(tǒng)操作波動大、流量不穩(wěn)定，對系統(tǒng)產(chǎn)生一定的沖擊，導致一定量的氧化鋁細粉以及低聚物等被工藝氣體逐步攜帶至壓縮機入口過濾器，隨著機組運行時間的增加，部分微小顆粒以及低聚物逐步透過濾網(wǎng)進入機組內部，并附著在氣閥、管道、級間冷卻器管壁上，氣閥上附著的細粉及油泥引起氣閥不能完全開啟和閉合到位，氣體在缸體間循環(huán)，來回壓縮升溫，從而導致機組氣閥溫度上升，氣體出口溫度逐漸升高，直至引起氣閥閥片變脆甚至斷裂損壞。而氣閥一旦閥片損壞，做功即大幅下降，氣體循環(huán)壓縮溫度將大幅升高，級間冷卻器管壁掛細粉后，換熱能力也大幅降低，機組二級入口溫度升高，最終導致機組出口溫度高高聯(lián)鎖停車。

4.3 故障處理

經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)問題的關鍵就是在介質進入壓縮機入口之前把細粉盡可能的消除掉，于是決定先從工藝上消除不利因素，具體工作如下：

(1)從檢修項目就開始考慮后期可能對機組產(chǎn)生的不利影響，也就是針對于低壓系統(tǒng)(即洗滌塔、破沫網(wǎng)系統(tǒng)流程)在檢修期間盡量不安排檢修內容，因為此系統(tǒng)介質腐蝕性差，對設備本體損害程度很小，整個系統(tǒng)經(jīng)過處理后在檢修期間一直保持氮氣保護狀態(tài)，盡量減少此系統(tǒng)與空氣接觸的可能性，杜絕潮氣進入系統(tǒng)。

(2)系統(tǒng)大循環(huán)建立期間，洗滌塔配制新的洗滌介質后，并投用加溫流程，將洗滌介質溫度控制在45～55℃之間，以充分發(fā)揮滅活劑的活性，盡可能將來料丙烯中攜帶的三乙基鋁中和掉，并利用其此溫度下良好的流動性盡可能洗滌來料丙烯中攜帶的細粉及低聚物。

(3)前工段投催化劑后，應盡快將小環(huán)管溫度控制在18℃，并保持穩(wěn)定，減少小環(huán)管低溫反應時間，降低細粉產(chǎn)生的幾率。并按規(guī)程投用滅活劑系統(tǒng)，及時向大環(huán)管底部出料注入滅活劑，以便從最前端即開始對出料系統(tǒng)中攜帶的少量三乙基鋁進行中和處理，盡可能減少對低壓系統(tǒng)的沖擊。

(4)在壓縮機停車維修期間，氣相丙烯排放不再通過壓控閥排放，而是通過壓縮機入口前破沫罐的安全閥副線排放至低瓦系統(tǒng)，以便將殘存的細粉盡量通過低壓系統(tǒng)末端置換出去。

(5)由于機組本身系統(tǒng)也有吸附潮氣的可能，所以檢修期間在其置換氮氣的管線上新加一段管線及接口，以便在其停工檢修前及檢修復位后及時注入CO2對機組系統(tǒng)本身進行失活保護，降低機組本身及其緩沖罐中產(chǎn)生細粉的可能。

(6)加強運行維護力度，增加機組現(xiàn)場監(jiān)測頻次，及時確定不穩(wěn)定因素及故障氣閥，機組氣閥更換不再是整套的氣閥一次性全部更換，而是有目標的確定故障氣閥并更換，保留運行正常氣閥，這樣既減少了工作量，又節(jié)省了設備配件損耗。在掛壁細粉處理上，機組運行不穩(wěn)時即提前聯(lián)系好拆裝人員到位，盡量減少停機處理時間，并在每次更換氣閥時都徹底清理機組入口濾芯、管線、級間冷卻器管程等，盡可能將機組本身附著的細粉都處理干凈，最大程度降低對機組的影響。

(7)機組啟動時一定要用干燥的氮氣做好暖機工作，然后再將工藝氣體引入機組，機組運行正常后，除了使用自動檢測儀器連續(xù)監(jiān)測設備各工藝參數(shù)外，還要及時對設備現(xiàn)場進行巡檢，尤其是機組潤滑油油位，緩沖罐油位以及各氣閥溫度，做好監(jiān)測及記錄，以便及時確定不穩(wěn)定因素，準確查找故障所在。通過現(xiàn)場儀表顯示，運用“看、聽、摸、聞”的巡檢方法，及時發(fā)現(xiàn)設備運行狀態(tài)的變化趨勢，及時對設備工況進行調整。

5 小結

近年來，隨著企業(yè)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運行要求的提高，促使我們必須全力保證設備的高效平穩(wěn)運轉，盡可能的節(jié)能降耗，增創(chuàng)效益。生產(chǎn)裝置的動設備在運行中隨時會出現(xiàn)一些意想不到的問題，尤其是裝置里的“獨生子”設備，如若不給以足夠重視，輕則影響此設備的運行，重則可能會影響到整套裝置的生產(chǎn)，甚至釀成安全事故。實踐表明，只要我們思想上加以重視，仔細觀察、認真分析異?，F(xiàn)象，并通過深入研究，就能抓住問題的關鍵所在，再通過積極整改、維修、調整操作等一系列措施，就可以盡快消除故障，使設備處于完好的運行狀態(tài)，更好的為生產(chǎn)服務，為企業(yè)安全創(chuàng)效保駕護航。

(本文文獻格式：李以奎.循環(huán)丙烯氣壓縮機PK301故障停車分析[J].山東化工,2017,46(15):113-115.)

Fault Stopping Analysis of Recycled Propylene Gas Compressor PK301

LiYikui

(SINOPEC Jinan Company,Jinan 250101,China)

According to frequent shutdown phenomenon of the recycled propylene gas compressor PK301 after the starting of equipment maintenance,find,analyze the reasons,and take various measures in terms of technology and equipment,and ultimately solve the key problems affecting the normal operation of the unit,to ensure the smooth production of polypropylene device,reduce production losses.

polypropylene; PK301; failure; analysis

2017-06-02

李以奎(1980—)，男，山東濟南人，工程師， 從事聚丙烯設備管理、安全管理工作。

TQ051.21

B

1008-021X(2017)15-0113-03