苯乙烯裝置GB-301 尾氣壓縮機(jī)系統(tǒng)防腐蝕策略

張杰良，張萬(wàn)云

（蘭州石化公司合成橡膠廠，甘肅蘭州 730060）

0 引言

尾氣壓縮機(jī)（GB-301）是某公司苯乙烯裝置乙苯脫氫單元的關(guān)鍵設(shè)備，在生產(chǎn)中不僅為乙苯脫氫反應(yīng)提供負(fù)壓系統(tǒng)，也作為尾氣回收的的關(guān)鍵設(shè)備，為蒸汽過(guò)熱爐提供燃料（尾氣經(jīng)過(guò)處理作為過(guò)熱爐燃料）。主要流程如下:乙苯脫氫系統(tǒng)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)壓縮機(jī)吸入罐FA-308 進(jìn)入GB-301，經(jīng)壓縮排出的尾氣；在FA-309 中氣液分離后，液相進(jìn)入FA-305，從FA-309 頂部出來(lái)的尾氣經(jīng)冷卻器（EA-312）后，冷凝液排入FA-309（圖1）[1]。

由于脫氫單元GB-301 尾氣壓縮機(jī)及后處理系統(tǒng)聚合嚴(yán)重，尤其在裝置高負(fù)荷生產(chǎn)過(guò)程中，后系統(tǒng)的尾氣壓縮機(jī)機(jī)腔內(nèi)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子、尾氣冷卻器EA-312、尾氣氣液分離罐EA-309 及其管線內(nèi)聚合嚴(yán)重，從而導(dǎo)致因EA-312 換熱效果差、FA-309 下料管線堵塞造成尾氣壓縮機(jī)非計(jì)劃停車以及透平蒸汽消耗高等現(xiàn)象，影響了苯乙烯裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

圖1 尾氣壓縮機(jī)流程

1 GB-301 尾氣壓縮機(jī)組成及工作原理

從結(jié)構(gòu)上來(lái)分，該尾氣壓縮機(jī)組（GB-301）主要由一整套的200L5 型無(wú)油旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機(jī)、一臺(tái)COPPUS RLHA-24 型汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)器（即透平機(jī)）、密封系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)和附件等部分組成（表1）。

GB-301 尾氣壓縮機(jī)工作原理:螺旋葉片和嚙合腔離開(kāi)入口端面旋轉(zhuǎn)靠邁出口端；螺旋葉片離開(kāi)入口使入口有吮吸作用并使氣體進(jìn)入螺旋葉片間的空間中，進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)將入口與這一空間隔開(kāi)，螺旋葉片的網(wǎng)格間容積減少并逐步壓縮氣體；隨著旋轉(zhuǎn)，網(wǎng)格間容積越來(lái)越小，氣體被不斷被壓縮，螺旋葉片主邊緣經(jīng)過(guò)固定邊，形成了排放口開(kāi)放，壓縮氣體進(jìn)入排出量（圖2）。這樣一個(gè)循環(huán)結(jié)束后，螺旋葉片間嚙合空間減至零直到再吸入氣體。

表1 壓縮機(jī)主要參數(shù)

圖2 GB-301 尾氣壓縮機(jī)工作原理

2 運(yùn)行中存在的問(wèn)題

尾氣壓縮機(jī)機(jī)組于2000 年投產(chǎn)使用，一直運(yùn)行良好。近年來(lái)，工藝反應(yīng)壓縮機(jī)工作效率低，入口注射水水壓持續(xù)偏高，潤(rùn)滑油油箱進(jìn)水，遂解體檢修。解體后發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)殼體內(nèi)腔腐蝕嚴(yán)重，有3 處腐蝕穿孔孔洞，機(jī)殼內(nèi)出現(xiàn)大面積腐蝕凹坑（圖3）。

3 GB-301 尾氣壓縮機(jī)腐蝕原因分析

圖3 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子腐蝕情況

該公司對(duì)苯乙烯脫氫單元尾氣壓縮機(jī)（GB-301）進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化，改造涉及壓縮機(jī)機(jī)頭組件，其余汽輪機(jī)、狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)（本特利3300）、潤(rùn)滑油系統(tǒng)和儀表控制系統(tǒng)等，仍然利舊使用。因工藝條件未發(fā)生變化，介質(zhì)對(duì)壓縮機(jī)的腐蝕未得到徹底改善。通過(guò)分析，造成GB-301 尾氣壓縮機(jī)壓縮機(jī)腔體腐蝕的主要原因是阻聚劑的酸性腐蝕。苯乙烯裝置脫氫單元尾氣壓縮機(jī)及后處理系統(tǒng)聚合嚴(yán)重，尤其在裝置高負(fù)荷生產(chǎn)過(guò)程中，后系統(tǒng)的尾氣壓縮機(jī)機(jī)腔內(nèi)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子、尾氣冷卻器EA-312、尾氣氣液分離罐FA-309 及其管線內(nèi)聚合嚴(yán)重，從而導(dǎo)致因EA-312 換熱效果差、FA-309 下料管線堵塞，造成尾氣壓縮機(jī)非計(jì)劃停車以及透平蒸汽消耗高等現(xiàn)象。

4 GB-301 尾氣壓縮機(jī)系統(tǒng)腐蝕措施

4.1 改變壓縮機(jī)噴入的工藝阻聚劑酸堿性

在生產(chǎn)過(guò)程中加入復(fù)合堿性阻聚劑，是通過(guò)向壓縮機(jī)氣體進(jìn)料中加入自由基鏈反應(yīng)終止劑，通過(guò)抑制苯乙烯鏈引發(fā)反應(yīng)和鏈增長(zhǎng)反應(yīng)降低聚合，同時(shí)用該助劑的堿性中和物料系統(tǒng)的酸性[2]。在尾氣壓縮機(jī)系統(tǒng)操作條件穩(wěn)定、所有控制參數(shù)處于正?？刂品秶鷷r(shí)，將原尾氣壓縮機(jī)阻聚劑更換。經(jīng)過(guò)工業(yè)試驗(yàn)調(diào)整和過(guò)程標(biāo)定，目前阻聚劑加入量穩(wěn)定，系統(tǒng)pH 值維持在6.5～7.5。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 9724—2007《化學(xué)試劑pH 值測(cè)定通則》，檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

該公司將壓縮機(jī)入口噴入的工藝阻聚劑由酸性基液改為堿性基液阻聚劑。在加入阻聚劑之前，該公司對(duì)系統(tǒng)水樣進(jìn)行了分析，作為對(duì)比樣，在加入之后，對(duì)系統(tǒng)水樣繼續(xù)跟蹤。使用堿性阻聚劑前系統(tǒng)中游離水的pH 值平均在5.1，程弱酸性，加入堿性阻聚劑后系統(tǒng)的pH 值控制在6.5～7.5，效果較為理想。堿性緩蝕劑的應(yīng)用使得壓縮機(jī)機(jī)腔內(nèi)部的物料偏弱堿性，可見(jiàn)堿性阻聚劑的加入有效中和了系統(tǒng)酸性，減少了酸性環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的腐蝕，起到減緩壓縮機(jī)機(jī)腔腐蝕的作用。

4.2 改變尾氣冷凝器材料

該公司EA-312 列管泄漏嚴(yán)重，發(fā)生過(guò)數(shù)次由于EA-312泄漏造成尾氣壓縮機(jī)停車的故障。針對(duì)該情況，該公司委托設(shè)計(jì)對(duì)尾氣冷凝器EA-312 進(jìn)行了重新選型，材料由16MnR 改為S30408 不銹鋼材料[3]。新的EA-312 冷凝器投用后，冷凝器未發(fā)生泄漏。定期對(duì)EA-312 進(jìn)行清理檢修，從打開(kāi)情況看，列管花盤沒(méi)有腐蝕，進(jìn)行試壓查漏，定壓均一次合格，未進(jìn)行堵管消漏。由圖4 可以看出，改變材料后，EA-312 冷凝器使用狀況良好，達(dá)到了預(yù)期目的。

表2 設(shè)備檢修后pH 值測(cè)定結(jié)果

圖4 EA-312 冷凝器材料改變前后對(duì)比

4.3 對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)消缺、杜絕機(jī)組外腐蝕

為解決尾氣壓縮機(jī)漏油、漏氣問(wèn)題，該公司將對(duì)尾氣壓縮機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)大修。大修對(duì)尾氣壓縮機(jī)4 套碳環(huán)密封進(jìn)行更換，對(duì)汽輪機(jī)汽封、軸瓦等進(jìn)行更換，對(duì)汽輪機(jī)葉輪重新做動(dòng)平衡，解決了透平機(jī)漏油、漏汽問(wèn)題，進(jìn)而杜絕了因漏油漏氣等導(dǎo)致的壓縮機(jī)組外腐蝕。檢修后對(duì)透平機(jī)、壓縮機(jī)進(jìn)行了試車，試車一次成功，壓縮機(jī)運(yùn)行至今，振動(dòng)、位移和溫度值均在控制指標(biāo)范圍內(nèi)（圖5）。

圖5 壓縮機(jī)組系統(tǒng)大修

4.4 對(duì)GB-301 尾氣壓縮機(jī)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)控升級(jí)

該公司尾氣壓縮機(jī)利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)本特利3300 監(jiān)視器進(jìn)行了升級(jí)。位移測(cè)點(diǎn)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子二取二，振動(dòng)測(cè)點(diǎn)XY 方向二取二，溫度雙支電阻體二取二，振動(dòng)、位移及溫度數(shù)據(jù)全部實(shí)現(xiàn)了二取二，避免了因儀表誤報(bào)警而造成機(jī)組停車，確保了儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，為壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了可靠監(jiān)控。

5 GB-301 尾氣壓縮機(jī)系統(tǒng)防腐蝕策略結(jié)論

通過(guò)改變阻聚劑酸堿性、冷凝器材料、機(jī)組系統(tǒng)消缺、升級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)等措施，杜絕了尾氣壓縮機(jī)因設(shè)備內(nèi)、外腐蝕造成的非計(jì)劃停車，機(jī)組振動(dòng)、位移及溫度等測(cè)點(diǎn)完好率達(dá)到了100%，潤(rùn)滑油系統(tǒng)全年運(yùn)行正常，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了該GB-301 尾氣壓縮機(jī)組防腐蝕長(zhǎng)周期運(yùn)行的攻關(guān)目標(biāo)。