往復(fù)式壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)分析及探討

朱杰，肖學(xué)，楊越玲

(國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 745000 )

某公司600 kt/a聚丙烯裝置采用Lummus Novolen氣相工藝技術(shù)，于2016年12月投產(chǎn)，主要生產(chǎn)均聚和共聚聚丙烯產(chǎn)品。該氣相工藝技術(shù)具有產(chǎn)品牌號(hào)多、丙烯單體無(wú)需氣化、產(chǎn)品無(wú)需干燥、固定投資費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)[1]，但在生產(chǎn)過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，如聚合反應(yīng)催化劑活性較低，產(chǎn)品能耗高，反應(yīng)器的控制自動(dòng)化程度不夠高，中控操作人員工作強(qiáng)度大等。尤其在聚丙烯粉料排放系統(tǒng)中的載氣在輸送至載氣壓縮單元過(guò)程中夾雜細(xì)粉顆粒和三乙基鋁，嚴(yán)重影響載氣壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例分析改進(jìn)載氣壓縮機(jī)的隔離氣系統(tǒng)，取得了很好的效果。

1 載氣壓縮單元工藝流程簡(jiǎn)介

聚丙烯裝置主要由丙烯精制、聚合、擠壓、載氣壓縮等單元組成。聚丙烯載氣壓縮單元工藝流程如圖1所示。從載氣過(guò)濾器中來(lái)的載氣經(jīng)過(guò)載氣冷卻器冷卻，冷卻后的載氣進(jìn)入載氣壓縮機(jī)單元壓縮后，返回丙烯循環(huán)系統(tǒng)，注入到循環(huán)氣冷凝器的進(jìn)口，再經(jīng)丙烯循環(huán)泵返回反應(yīng)器。

圖1 聚丙烯裝置載氣壓縮單元工藝流程示意

2 載氣壓縮機(jī)運(yùn)行存在的問(wèn)題

載氣壓縮機(jī)隔離氣壓力一直得不到有效監(jiān)控，使得載氣壓縮單元自裝置投產(chǎn)以來(lái)一直無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，正常運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)8×103h。隔離氣壓力低曾造成載氣壓縮機(jī)級(jí)間緩沖罐嚴(yán)重帶液，入口錐型過(guò)濾器頻繁堵塞，壓縮機(jī)活塞和氣缸表面磨損、填料函短時(shí)間磨損發(fā)生泄漏被迫停車(chē)，潤(rùn)滑油品質(zhì)降低，過(guò)濾器堵塞等異常情況。導(dǎo)致生產(chǎn)裝置大量回收載氣排放火炬，丙烯單耗增加。

該壓縮機(jī)早期設(shè)計(jì)采用氮?dú)庾鳛楦綦x氣，并不斷補(bǔ)充進(jìn)入工藝系統(tǒng)，隨著載氣回收系統(tǒng)返回至反應(yīng)器，惰性氣體富集導(dǎo)致聚合反應(yīng)器壓力偏高，嚴(yán)重影響工藝操作和產(chǎn)品質(zhì)量。該公司借鑒早期項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)該壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)。將原來(lái)氮?dú)飧綦x氣改為聚丙烯裝置精制單元精制后的新鮮丙烯氣，新增1套干氣密封系統(tǒng)。干氣密封系統(tǒng)將2.2 MPa的液相丙烯經(jīng)過(guò)汽化器變?yōu)?.0 MPa氣相丙烯，溫度為110 ℃，經(jīng)過(guò)減壓器減壓至0.5 MPa的氣相丙烯進(jìn)入該壓縮機(jī)隔離腔。

該壓縮機(jī)隔離腔設(shè)計(jì)隔離氣壓力為0.2 MPa，由于減壓后的0.5 MPa丙烯隔離氣在經(jīng)過(guò)孔板至壓縮機(jī)腔體管線后存在節(jié)流和熱量散失，所以壓縮機(jī)隔離腔就地壓力表顯示壓力實(shí)際是隔離氣體壓力和泄漏工藝氣壓力共同作用效果。早期設(shè)計(jì)隔離氣管線遠(yuǎn)傳壓力變送器距離該壓縮機(jī)設(shè)備本體較近，不具有實(shí)際參考價(jià)值。因此，只有保證經(jīng)過(guò)減壓后的丙烯隔離氣壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求0.5 MPa時(shí)，才能使得隔離氣不間斷地正常進(jìn)入隔離腔使該壓縮機(jī)正常運(yùn)行。

在含有三乙基鋁的工藝氣進(jìn)入載氣壓縮機(jī)隔離腔時(shí)，潤(rùn)滑油黏度出現(xiàn)了上升情況，潤(rùn)滑油黏度的上升會(huì)導(dǎo)致該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑不良，降低設(shè)備使用壽命。通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油樣Mobil Glygoyle 150油品分析可知，當(dāng)溫度為40 ℃時(shí)，運(yùn)動(dòng)黏度由原來(lái)0.015 04 m2/s上升達(dá)到0.034 7 m2/s，同時(shí)發(fā)現(xiàn)鋁離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Al3+)嚴(yán)重超標(biāo)，達(dá)到0.204 0%。

3 載氣壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)改進(jìn)措施及效果

3.1 改進(jìn)措施

在該壓縮機(jī)原始?jí)毫h(yuǎn)傳變送器與隔離氣減壓閥之間新增加壓力變送器，并將信號(hào)引入DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控隔離氣壓力，減壓閥后隔離氣管線增加30 mm厚度的保溫棉并纏繞電伴熱帶，冬天時(shí)投用設(shè)定溫度為60 ℃。同時(shí)在隔離氣管線進(jìn)載氣壓縮機(jī)末端增加切斷閥，用于正常啟動(dòng)載氣壓縮機(jī)對(duì)隔離系統(tǒng)暖管和隔離氣壓力測(cè)試使用。該壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)改進(jìn)措施流程如圖2所示。

圖2 載氣壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)改進(jìn)措施流程示意

3.2 應(yīng)用效果

該壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)改進(jìn)后，丙烯隔離氣壓力平穩(wěn)，能保證持續(xù)不斷地進(jìn)入該壓縮機(jī)隔離腔，防止了工藝介質(zhì)沿著活塞桿泄漏至隔離腔。在運(yùn)行18個(gè)月后拆檢發(fā)現(xiàn)該壓縮機(jī)的填料、活塞桿、活塞、導(dǎo)向軸承等無(wú)明顯磨損。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后潤(rùn)滑油的品質(zhì)依然保持良好，壓縮機(jī)級(jí)間緩沖罐再無(wú)夾帶潤(rùn)滑油的情況發(fā)生。

1)丙烯單耗降低。該壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)改進(jìn)后，在啟停壓縮機(jī)3次的情況下，對(duì)比日平均單耗，改進(jìn)前，生產(chǎn)每噸聚丙烯產(chǎn)品所消耗的單體丙烯為1.08 t， 1.09 t， 1.12 t；改進(jìn)后為1.000 9 t， 1.000 9 t， 1.000 9 t。因此該壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)改進(jìn)后丙烯單耗比改進(jìn)前下降約0.1 t。

2)載氣壓縮機(jī)運(yùn)行周期增長(zhǎng)。該壓縮機(jī)隔離系統(tǒng)改進(jìn)前，因?yàn)楦綦x氣壓力問(wèn)題載氣壓縮機(jī)頻繁停機(jī)，連續(xù)運(yùn)行周期為7～8個(gè)月；隔離氣系統(tǒng)改造后，載氣壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，沒(méi)有因隔離氣問(wèn)題而出現(xiàn)停機(jī)，連續(xù)運(yùn)行周期達(dá)到18個(gè)月，有效保證了該壓縮機(jī)的平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在原始?jí)毫h(yuǎn)傳變送器與隔離氣減壓閥之間增加壓力遠(yuǎn)傳變送器，并在DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控隔離氣壓力，保證了隔離腔不斷補(bǔ)充新鮮隔離氣，防止工藝氣竄至隔離腔，增加填料壽命，提高壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間。從而減少載氣壓縮機(jī)的非計(jì)劃停車(chē)次數(shù)。降低了丙烯單耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。