烯烃分离装置丙烯制冷压缩机运行负荷研究

摘要：丙烯压缩机的正常运转与否，一定程度上决定了乙烯装置运行周期的长短。丙烯制冷压缩机是烯烃分离装置的核心设备，如果其运行状况较差，会降低烯烃分离的可靠性与稳定性。作为丙烯制冷系统当中的重要设备，采用离心式压缩机比较多。因为离心式压缩机具备各等级间压力变化范围比较小、能量利用效率特别高、操作规范性强、排气均匀等特点，在化工生产中具有良好的应用效果。本文就烯烃分离装置丙烯制冷压缩机运行负荷展开探讨。

关键词：烯烃分离；丙烯制冷；压缩机；运行负荷

引言

乙烯装置在裂解气分离过程中，需将裂解气温度最低降至-170℃左右。乙烯装置通过循环水冷却丙烯，丙烯冷却乙烯，乙烯冷却甲烷的复迭制冷流程，为整个工艺流程提供不同温度等级的冷剂，最终将物料冷却至工艺所需温度。

1丙烯制冷压缩机流程概述

丙烯制冷压缩机（K621）经透平驱动，将系统内气相丙烯压缩至1.6MPa。气相丙烯通过与循环水换热，冷凝为液相丙烯；液相丙烯经调节阀节流膨胀，与物料换热，液相丙烯吸收物料热量，气化后进入压缩机吸入罐，气液分离后气相进入压缩机。通过压缩—冷凝—膨胀—蒸发四个循环步骤，丙烯制冷压缩机为乙烯装置提供三个温度等级的冷剂。

2烯烃分离装置丙烯制冷压缩机运行负荷影响因素分析

2.1冷剂用户负荷

运行中随着冷凝用户负荷的增加，冷剂蒸发量会增加，压缩机吸入量的增加导致功率增加，也就是说压缩机负荷将增加。冷剂用户负荷的大小取决于其工艺侧负荷，即工艺侧的流量、压力、温度和组成。故塔的进料量、进料温度、回流比等因素将直接影响其冷剂用户负荷：塔进料量增加，即塔的处理量增加，则塔顶凝液量增加，冷凝的负荷也随之增加；塔进料温度升高，塔压也升高，为了保持塔压，就必须提高冷凝器的负荷；在进料和采出量不变的情况下，回流比增大意味着回流量增大，同时塔顶冷凝液量也增大，冷凝器负荷将提高。

2.2烯烃分离装置开工时脱乙烷塔操作对丙烯机的影响

在开工时脱乙烷塔进料调整过程中，塔顶冷剂用户投用，塔底再沸过大，而导致二段冷剂用户冷剂汽化量过大时，此时二段防喘调整不及时，压缩机二段无法将汽化丙烯全部吸入进入下一段压缩，导致二段吸入压力升高。此时经过一段压缩的气相丙烯进入二段吸入时就像撞到了“石墙”一样，机组会发生振动，这种现象被称为“石墙现象”。通过打开石墙线将二段吸入的一部分气相丙烯排出，返回至一段吸入，从而避免出现“石墙现象”，同时及时调整乙烷塔再沸及塔顶冷剂用量，使丙烯机二段吸入量正常。

3降低运行负荷的具体操作方式

3.1正常运行工况分析

在分离单元当中，丙烯制冷压缩机能够为各精馏塔提供不同冷介质，故通过提升丙烯制冷压缩机的稳定性，能够保证分离单元操作更为科学。（1）工况特点：由于制冷压缩机提供的不同等级的冷量是由其在不同压力下气化的温度所决定的，由此，根据不同压力的压缩机吸入罐，我们将其分为一段（压力最低）、二段（压力次之）、三段（压力最高），以便后述。正常工况下，我们需要确保三段吸入罐有一定量的液位，以便为后二段换热器提供致冷液，同时为二段、一段吸入罐提供急冷液，控制丙烯机二段、一段吸入的温度。同样，二段吸入罐也同样需要一定的存液，为一段换热器提供致冷液。（2）控制方式：正常运行工况下，各段压力的控制：丙烯机一段吸入罐压力一般与压缩机转速投自动控制；二段吸入罐、三段吸入罐压力一般由该级各换热器气化量（包括返回线阀的开度）与转速共同控制，因此，二段吸入罐、三段吸入罐压力在运行中，若需要调整，可以从以上两个方面加以控制。例：二段级压力偏高，可以手动关小返回线开度（该过程需要考虑压缩机的喘振）、或者提高压缩机转速来控制及可以打开石墙线来降低二段吸入压力。正常运行工况下，各段温度的控制：由于各换热器正常运行，气化温度与各吸入罐压力有关，因此，温度一般随着压力的变化而变化。压缩机排出温度的控制，由出口冷却水换热器与压缩机各段吸入温度、转速共同控制，但由于各吸入罐压力、温度相对稳定，因此，压缩机排出温度主要由出口冷却水换热器来控制。压缩机排出压力的控制，由各段吸入量、排出温度、压缩机转速等控制。（3）注意事项：正常工况下，压缩机的调整遵循微调的原则，由于压缩机内部的变化较小，主要影响压缩机运行干扰因素来自外接管路的变化，如：冷却水温度变化、流量变化从而引发的，因此，调整过程需要注意。正常工况下，建议压缩机防喘振系统、转速系统均投自动，以防突发事件对压缩机造成的损害。

3.2压缩机关键部件分析

压缩机是单吸双支持结构，电动机经膜片联轴器驱动齿轮箱，由齿轮箱经膜片联轴器驱动压缩机。从电机端看压缩机是顺时针旋转。压缩机由机壳、转子、隔板、密封、轴承等组成。①机壳采用耐低温材料，水平剖分形式。安装时，在中分面上涂上密封胶，通过M48的中分面螺钉进行紧固，保证内部丙烯气体不通过中分面泄露到大气中。②转子由叶轮、主轴、轴套、平衡盘、推力盘组成。叶轮采用铣制+焊接的方式制造。主軸是锻钢主轴。叶轮与主轴采用过盈连接。叶轮制造好后要进行低速动平衡试验，叶轮热套到主轴后，转子组整体进行低速动平衡。当低速动平衡完成后，进行整体高速动平衡，保证转子组可靠性。③密封机组采用串联式干气密封，有效将丙烯与使用环境隔离。使丙烯在使用环境零泄漏。干气密封使用密封气进行密封，包括一级密封气、一级泄漏气、二级密封气、二级泄漏气、隔离气等。级间密封采用梳齿密封，材料是5083锻铝，减少叶轮出口到叶轮出口的回流损失。④轴承机组用径向轴承通常用可倾瓦轴承，一般为4瓦或5瓦，瓦块可承受转子的载荷，其余瓦块可保持轴承的稳定性。工作中，瓦块可随转速、载荷及轴承油温的变化自由摆动，自动调整到形成油楔的最佳位置，稳定性好，有较大的承载能力，有耗功小和能承受各个方向上的径向载荷等优点。机组推力轴承采用双面可倾瓦、水平剖分形式。力平衡部件一般至于转子组末端，消除转子组运行过程中的轴向推力。可倾瓦轴承适应变工况能力强，水平剖分形式易检修。

结语

丙烯压缩机是烯烃分离关键设备，要用优秀设计、可靠制造工艺，以保证整个装置的长周期运行。在压缩机运转过程中需做好压缩机的维护工作，及时解决生产过程中出现的问题，保证压缩机安全、稳定、长周期的运行。

参考文献

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[2]刘建荣，梁中超，张秀龙.甲醇制烯烃项目烯烃分离装置机组国产化研究[J].山东化工，2016，45（10）：72-75.

作者简介：李东阳，男，198909，汉，陕西省西安市临潼区，助理工程师，研究方向化工工艺，

（作者单位：陕西延长石油延安能源化工有限责任公司）