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)品牌號多、丙烯單體無需氣化、產(chǎn)品無需干燥、固定投資費用低的優(yōu)點[1]，但在生產(chǎn)過程中也存在一些問題，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)的長周期運行。結(jié)合現(xiàn)場實際案例分析改進(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。從載氣過濾器中來的載氣經(jīng)過載氣冷卻器冷卻，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)運行存在的問題

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)以來一直無法長期穩(wěn)定運行，正常運行時間不超過8×103h。隔離氣壓力低曾造成載氣壓縮機(jī)級間緩沖罐嚴(yán)重帶液，入口錐型過濾器頻繁堵塞，壓縮機(jī)活塞和氣缸表面磨損、填料函短時間磨損發(fā)生泄漏被迫停車，潤滑油品質(zhì)降低，過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)計采用氮氣作為隔離氣，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。該公司借鑒早期項目的運行經(jīng)驗，改進(jìn)該壓縮機(jī)隔離氣系統(tǒng)。將原來氮氣隔離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)過汽化器變?yōu)?.0 MPa氣相丙烯，溫度為110 ℃，經(jīng)過減壓器減壓至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，不具有實際參考價值。因此，只有保證經(jīng)過減壓后的丙烯隔離氣壓力達(dá)到設(shè)計要求0.5 MPa時，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，潤滑油黏度出現(xiàn)了上升情況，潤滑油黏度的上升會導(dǎo)致該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動部件的潤滑不良，降低設(shè)備使用壽命。通過對潤滑油樣Mobil Glygoyle 150油品分析可知，當(dāng)溫度為40 ℃時，運動黏度由原來0.015 04 m2/s上升達(dá)到0.034 7 m2/s，同時發(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)原始壓力遠(yuǎn)傳變送器與隔離氣減壓閥之間新增加壓力變送器，并將信號引入DCS實時監(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，冬天時投用設(shè)定溫度為60 ℃。同時在隔離氣管線進(jìn)載氣壓縮機(jī)末端增加切斷閥，用于正常啟動載氣壓縮機(jī)對隔離系統(tǒng)暖管和隔離氣壓力測試使用。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。在運行18個月后拆檢發(fā)現(xiàn)該壓縮機(jī)的填料、活塞桿、活塞、導(dǎo)向軸承等無明顯磨損。長時間運行后潤滑油的品質(zhì)依然保持良好，壓縮機(jī)級間緩沖罐再無夾帶潤滑油的情況發(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)運行周期增長。該壓縮機(jī)隔離系統(tǒng)改進(jìn)前，因為隔離氣壓力問題載氣壓縮機(jī)頻繁停機(jī)，連續(xù)運行周期為7～8個月；隔離氣系統(tǒng)改造后，載氣壓縮機(jī)運行平穩(wěn)，沒有因隔離氣問題而出現(xiàn)停機(jī)，連續(xù)運行周期達(dá)到18個月，有效保證了該壓縮機(jī)的平穩(wěn)長周期運行。

4 結(jié)束語

通過在原始壓力遠(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實時監(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)定運行時間。從而減少載氣壓縮機(jī)的非計劃停車次數(shù)。降低了丙烯單耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。