趙燚 代廣平 宋友文（中國(guó)石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

裂解氣壓縮機(jī)三段出口超壓原因分析

趙燚 代廣平 宋友文（中國(guó)石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

裂解氣壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，三段出口壓力持續(xù)偏高，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，我們對(duì)壓縮機(jī)三段、四段之間的各臺(tái)設(shè)備、壓縮機(jī)高壓缸轉(zhuǎn)子、氣封進(jìn)、密封圈行拆裝檢查清理，分析查找超壓原因，并采取措施解決機(jī)組超壓的問題。

壓縮機(jī)；出口超壓；高壓缸；換熱器管束

1 引言

裂解氣壓縮機(jī)是乙烯生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵機(jī)組，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的好壞，直接決定著整個(gè)乙烯裝置的安全、穩(wěn)定和長(zhǎng)周期運(yùn)行。其主要作用是將40KPa的裂解氣壓縮至3.6MPa后送至后續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行深冷分離。中國(guó)石油蘭州石化公司16萬(wàn)噸∕年乙烯裂解裝置的裂解氣壓縮機(jī)（GB-201）為意大利新比隆公司生產(chǎn)的兩缸四段壓縮機(jī)，為蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。

2 裂解氣壓縮機(jī)工藝流程簡(jiǎn)介

乙烯裂解裝置中經(jīng)初分餾單元預(yù)處理的40KPa裂解氣，經(jīng)氣液分離后氣相進(jìn)壓縮機(jī)一段壓縮。壓縮后的裂解氣經(jīng)換熱器冷卻至37.8℃后進(jìn)入二段吸入罐。氣相經(jīng)二段壓縮機(jī)后冷卻至35℃進(jìn)入吸入罐。氣相經(jīng)過三段壓縮再冷卻至37.8℃進(jìn)入堿洗∕水洗塔（DA-203）堿洗，經(jīng)過堿洗后脫除酸性氣體的裂解氣進(jìn)入四段壓縮，增壓至3.6MPa、35℃后送分離系統(tǒng)。

3 壓縮機(jī)三段出口超壓情況及分析

2014年裝置開車投油負(fù)荷58t∕h（總負(fù)荷可達(dá)64t∕h），GB-201三段出口、四段入口超壓達(dá)到1.82～1.88 MPa（設(shè)計(jì)為1.746MPa），壓縮機(jī)三段裂解氣安全閥起跳。而壓縮機(jī)四段出口壓力低至3.28MPa，較正常值低0.3MPa。工藝通過關(guān)小四返四循環(huán)閥和提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，將三段出口壓力控制在1.718MPa，投油負(fù)荷被迫受限在55 t∕h以下（負(fù)荷85%）。通過對(duì)三段、四段各設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)壓力表檢查，發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯壓力降，即說(shuō)明該段管路系統(tǒng)設(shè)備堵塞。

4 壓縮機(jī)三段出口超壓原因分析

4.1 壓縮機(jī)三段至四段間換熱器檢查清理

對(duì)裂解氣流經(jīng)的各臺(tái)設(shè)備包括換熱器EA-205、EA-223、EA-209、堿洗塔DA-203、吸入罐FA-205。經(jīng)查各換熱器管束外和FA-205內(nèi)有少量焦粉，不存在堵塞問題，不會(huì)導(dǎo)致三段超壓。

4.2 四段吸入罐和堿洗塔塔檢查清理

我們將堿洗塔的三段填料及頂段的泡罩塔盤進(jìn)行拆裝檢查清理，塔填料表面附著較少的黑色疏松結(jié)焦物；塔頂部的除沫網(wǎng)及泡罩塔盤也基本干凈，未出現(xiàn)脫落卡澀堵塞現(xiàn)象，也不會(huì)導(dǎo)致三段超壓。

4.3 壓縮機(jī)高壓缸氣封及內(nèi)缸體密封面檢查

4.3.1 壓縮機(jī)高壓缸氣封檢查

GB-201裂解氣壓縮機(jī)為兩缸四段壓縮機(jī)，高壓缸三、四兩段十四級(jí)葉輪，我們對(duì)高壓缸進(jìn)行解體抽缸檢查。在高壓缸解體檢修過程中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)缸體與外缸體的三道段間隔離密封圈不同程度斷裂、老化無(wú)彈性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)三段葉輪內(nèi)、外壁、流道有不同程度的結(jié)焦；另外，三段第三、四級(jí)兩個(gè)葉輪的前后口環(huán)氣封存在不同程度的沖刷腐蝕，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，三段第一、二兩級(jí)葉輪后口環(huán)徑向間隙達(dá)到1.2mm，嚴(yán)重超過間隙要求值。

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子與缸體隔板的密封型式為迷宮密封，由于三段第一、二兩級(jí)葉輪后口環(huán)徑向間隙超標(biāo)嚴(yán)重，氣封沖刷腐蝕和徑向間隙偏大，就會(huì)導(dǎo)致葉輪前后口環(huán)密封間隙增大，裂解氣會(huì)由高壓級(jí)泄漏竄至低壓級(jí)，導(dǎo)致低級(jí)葉輪入口處壓力上升。因此，三段第一、二兩級(jí)葉輪后口環(huán)徑向間隙超標(biāo)及第三、四級(jí)兩個(gè)葉輪的前后口環(huán)氣封的沖刷腐蝕是壓縮機(jī)三段出口壓力超高的一個(gè)主要原因。

4.3.2 壓縮機(jī)高壓缸內(nèi)缸體密封面檢查

裂解氣壓縮機(jī)高壓缸型為垂直剖分筒型壓縮機(jī)，由內(nèi)、外缸體組成。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)缸體與外缸體的三道段間隔離密封圈出現(xiàn)斷裂、老化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。這三道材質(zhì)為氟橡膠的段間密封圈的主要作用就是防止三、四段進(jìn)出口裂解氣相互竄氣，另外四段內(nèi)缸體中存在沖刷腐蝕現(xiàn)象。沖刷腐蝕長(zhǎng)度沿軸向約有400mm，深度最深約為0.7mm，呈蜂窩不規(guī)則形狀分布，這主要是四段各級(jí)葉輪出口注水降溫水長(zhǎng)期沖刷所引起。上下缸體內(nèi)表面的沖刷腐蝕必然引起內(nèi)缸體內(nèi)的氣體外漏至內(nèi)外缸體之間，導(dǎo)致四段出口的高壓氣氣體沿腐蝕面泄漏至四段入口，從而引起三段處背壓升高，高于壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)壓力。

圖1 高壓缸內(nèi)剛體簡(jiǎn)圖

1四段入口2級(jí)間隔板3四段出口4段間隔板5三段出口6三段入口7內(nèi)缸體8外缸體9段間密封膠條

4.4 解決措施

經(jīng)過上述分析，引起壓縮機(jī)三段超壓的主要原因?yàn)槿蔚谝?、二兩?jí)葉輪后口環(huán)徑向間隙超標(biāo)及第三、四級(jí)兩個(gè)葉輪的前后口環(huán)氣封的沖刷腐蝕；次要原因?yàn)楦邏焊變?nèi)缸體與外缸體的三道段間隔離密封圈出現(xiàn)斷裂、老化，高壓缸四段出口的區(qū)域內(nèi)缸體上下配合面的沖刷腐蝕導(dǎo)致四段出口氣體沿腐蝕面泄漏至四段入口。我們對(duì)高壓缸機(jī)體轉(zhuǎn)子與各隔板間的氣封進(jìn)行了更換，對(duì)三道密封膠條進(jìn)行了更換，同時(shí)，對(duì)高壓缸內(nèi)沖刷腐蝕區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。

5 結(jié)論

綜合上述分析，我們對(duì)壓縮機(jī)三、四段裂解氣所流經(jīng)的換熱設(shè)備、塔設(shè)備及段間緩沖罐均進(jìn)行拆裝檢查清理，同時(shí)，對(duì)壓縮機(jī)高壓缸體內(nèi)缸體與外缸體的密封圈、轉(zhuǎn)子與隔板的氣封進(jìn)行更換，并對(duì)內(nèi)缸體配合的密封面進(jìn)行修復(fù)。采取這些措施使裝置復(fù)工開車后，壓縮機(jī)性能得到改善，各段間出入口參數(shù)均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，三段出口壓力超壓?jiǎn)栴}得到解決，裝置可持續(xù)高負(fù)荷生產(chǎn)。

趙燚，男，1999年畢業(yè)于北京化工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，大專，主要從事乙烯化工管理工作。