循环氢压缩机排气温度高的原因分析及对策

董海军

(中国石油兰州石化公司助剂厂，甘肃　兰州　730060)



生产技术

循环氢压缩机排气温度高的原因分析及对策

董海军

(中国石油兰州石化公司助剂厂，甘肃兰州730060)

针对顺酐装置碳四加氢单元中循环氢压缩机排气温度过高的现象，从加氢反应系统运行情况、循环水系统故障、设备机械故障、温度检测系统故障等方面进行了分析，通过降低吸气温度、控制吸气压力、控制循环水温度、消除设备机械故障、校正测量温度、经常性的检查维护和保养等多项措施的实施，使循环氢压缩机排气温度能够满足机组设计要求。

循环氢压缩机；排气温度；故障；措施

兰州石化公司顺酐装置加氢单元通过混合碳四与氢气反应，生成精制碳四作为优质的乙烯裂解原料。循环氢压缩机是装置的关键机组，其作用是输送循环氢气，维持加氢反应系统压力。在工业应用中，常用测定排气温度来判断压缩机的运转情况，异常的排气温度说明压缩机运转不正常。顺酐装置两台循环氢压缩机在一段时间内排气温度较高，影响到装置的正常运行。压缩机长期在高排气温度下运行对机组有严重的危害，也会缩短压缩机零部件的使用寿命，引起排气量下降。本文主要分析了循环氢压缩机排气温度高的影响因素，采取相关措施，有效降低了压缩机的排气温度[1]。

1　工艺简介

混合碳四与氢气在镍系催化剂作用下进行烯烃加氢反应，生产的精制碳四产品。加氢反应系统主要工艺参数见表1，工艺流程见图1。

表1　反应系统主要工艺参数

图1　加氢反应系统工艺流程

2　循环氢压缩机运行概况

循环氢压缩机由电动机驱动，当电动机驱动时，动力经弹性联轴器传至曲轴，使曲轴旋转，再借助连杆、十字头和活塞杆把曲轴的旋转运动变为活塞的往复直线运动。

图2　压缩氢气系统示意图

循环氢压缩机为固定水冷，单级卧式无润滑往复式氢气压缩机，主要技术参数见表2。

表2　循环氢压缩机主要技术参数

循环氢压缩机投产后总体运行平稳，然而从2011年下半年起，装置处理量提高至7 t/h以上运行，循环氢压缩机排气温度有时较难控制。

循环氢压缩机排气温度≤40 ℃，报警值45 ℃，联锁值50 ℃。实际运行中排气温度常大于45 ℃，有时达到联锁值，造成压缩机联锁停机，影响装置正常生产,也会缩短压缩机使用寿命。

图3　循环氢压缩机排气温度变化趋势

3　原因分析

3.1吸气温度高

吸气温度高是造成压缩机排气高的主要原因。影响吸气温度升高的因素主要有：

3.1.1床层温度高

当原料烯烃含量高，进料量大，床温高，经深冷器冷却后的冷氢温度高，导致循环氢入口缓冲罐的温度升高。

3.1.2深冷器冷却效果不佳

冬防期间，加氢深冷器由冷冻水改为循环水，当气温回升时，循环水冷却效果不佳，会造成循环氢入口缓冲罐温度升高。

3.1.3新氢压缩机出口温度高

新氢压缩机出口温度高主要有新氢压缩机负荷增大、反应系统压力太高、新氢入口缓冲罐压力太低或是新氢压缩机故障等因素。

表3　不同工况下压缩机排气温度的变化　(℃)

表3中，当装置满负荷运行后，新氢压缩机负荷由50%调至100%，新氢压缩机出口温度升高。系统压力高或新氢入口缓冲罐压力低，都会造成新氢压缩比过大，导致新氢出口排气温度升高。增压后新氢进入氢气稳压罐，会造成氢气稳压罐温度升高，循环氢一部分返回到循环氢入口缓冲罐，循环氢入口缓冲罐温度升高[2]。

3.1.4循环氢气量小

当循环氢量降低时，需要提高氢气稳压罐返回循环氢入口缓冲罐氢气量，氢气稳压罐温度高，会升高循环氢入口缓冲罐温度；同时降低深冷器出口冷氢量，循环氢入口缓冲罐温度升高。

3.2吸气压力低

当新氢管网压力低、系统排废氢量大、耗氢量大或者泄漏都会造成系统压力下降，循环氢入口缓冲罐压力下降。当循环氢入口缓冲罐压力降低时，循环氢压缩机吸气压力低，压缩比增大，循环氢排气温度升高。

3.3循环水系统故障

当循环水供应不足或温度高，二反后冷却出口温度高，进入循环氢入口缓冲罐的冷氢温度高，循环氢压机排气温度升高。而且循环氢压机夹套温度升高，压缩气体产生的热量不能及时带走，导致循环氢排气温度升高。

3.4设备机械故障

3.4.1气阀漏气

压缩机气阀采用网状阀结构，由阀座、升程限止器、阀片、弹簧等以螺栓连接组合而成。阀片靠均匀分布的弹簧压紧在阀座密封面上，并利用气体内外压力差而自动启闭。气阀是易损件之一，往往密闭性差。吸气阀漏气，会减少进气量，使气缸温度升高，排气温度升高。排气阀漏气，会减少排气量和进气量，使压缩后气体倒流，气缸内温度升高。

3.4.2活塞环密封性不好

活塞环与气缸接触不好，活塞环过度磨损、断裂等原因造成活塞环密封性不好，氢气逆流，缸体发热，导致排气温度升高[3]。

3.4.3气缸润滑不良

油质差起不到润滑作用，还会加剧磨损，影响活塞环密封性能，造成缸体发热，排气温度升高。注油量小时，形成不了足够的油膜，使活塞环与缸壁磨损加大，甚至干磨，严重发热，破坏密封性能，一旦碎屑进入气阀，又影响气阀的严密性。注油量多时，在高温下将产生油的分解质变，油中轻组分气化，而重组分在高温下形成积碳，破坏正常的润滑，加速运动机件磨损，甚至使活塞环卡住，破坏密封性能[4]。

3.4.4气缸夹套内壁结垢

循环氢压机夹套内通入循环水作冷却介质，循环水含有较多悬浮物，压缩机运行一段时间后，夹套内会产生污垢，妨碍传热，降低冷却效率，从而使循环压缩机排气温度升高。

3.5温度测量不准确

压缩机排气温度采用Pt100铂热电阻作为测量元件，压缩机长期运行，温度检测系统和传送系统会老化、腐蚀，造成DCS显示温度不准确，有时测量温度要高于实际温度5 ℃左右。

4　降低排气温度的措施

4.1降低吸气温度

降低吸气温度主要是：降低深冷器出口冷氢温度、提高冷氢量、降低氢气稳压罐返回到循环氢入口缓冲罐的量。当原料烯烃含量高，床层温度高，可适当降低碳四进料量，增加循环碳四量，同时降低冷却水温度；春季防冻结束后，及时将二反后冷器循环水改为冷冻水；严格控制循环氢返新氢的量，新氢压缩机尽可能维持50%负荷，降低氢气稳压罐温度；在保证氢油比和空速不超指标的前提下，尽量提高循环量。

4.2控制吸气压力

控制吸气压力，将反应系统压力控制在2.5～2.9 MPa。主要是控制新氢入口缓冲罐压力和系统排废氢量，根据系统耗氢量调节新氢补充量，对于出现的泄漏及时整改。

4.3控制循环水温度及压力

通过改变循环水空冷转速进行调节，降低循环水供水温度。提高循环水供水压力，使位置较高的深冷器有足够的循环水通过，保证对循环氢的冷却效果。

4.4消除设备机械故障

一是加强巡检，对于压力、温度、异常声响要及时查找原因并排除。二是定期检查气阀、填料、活塞环的密封性能，气阀、填料装机前应清洗干净，不允许有任何微粒、杂质存在。三是正确选用润滑油的牌号，执行三级过滤；定时分析润滑油油质，及时更换润滑油。四是定期对气缸夹套进行清洗，清除污垢。[5]

4.5校正测量温度

当DCS 显示温度与实际温度相差较大，要及时校正，无法彻底处理的元件要进行更换。

5　实施效果

表4中列出了对策实施前后循环氢压缩机运行状况，其中工况一为对策实施前平均值，工况二为对策实施后平均值。

表4　对策实施前后循环氢压缩机运行参数　(℃)

从表4看出，经过工艺及设备调整后，循环氢排气温度在一定程度有所降低，能够满足机组设计要求。

6　结　论

新氢压缩机负荷、循环氢气量、系统压力、床层温度、新氢入口压力、循环水温度是影响循环氢压缩机排气温度的主要因素，必须严格规范操作，改善加氢反应系统和压缩机系统的运行状况。气阀漏气、活塞环密封性不好、气缸润滑不良、气缸夹套内壁结垢、测温元件老化是循环氢压缩机故障运行时常遇到的问题。必须客观全面地分析问题，加强设备润滑管理，经常对压缩机进行维护保养，保证换热效果，定期检查温度检测系统是否有异常。

[1]郁永章．容积式压缩机技术手册[M]．北京：机械工业出版社，2000:17-19.

[2]陶武军，何字春等．加氢装置新氢压缩机气量无级调节系统的应用[J]．化学工程与装备，2011(8):57-59.

[3]赵雷，张立海. 循环氢压缩机干气密封损坏的原因分析及应对措施[J]．中外能源，2010,15(6)：86-90.

[4]黄顺德．加氢精制循环氢氢压缩机排气量变化分析[J]．石油化工设备技术，1999,20(4):38-40.

[5]陈兆虎，何振岐. 高压加氢装置循环氢压缩机组故障诊断及原因分析[J]．润滑与密封，2011,36(10):115-118.

Cause Analysis and Countermeasures of High Exhaust Temperature of Circulating Hydrogen Compressor

DONG Hai-jun

(Additives Plant of Lanzhou Petrochemical Company，Petrochina，Gansu Lanzhou 730060，China)

Aiming at the phenomenon of hydrogen circulation too high exhaust temperature of maleic anhydride plant carbon four hydrogenation unit, from the aspects of the operating conditions of the hydrogenation reaction system, the failure of the circulating water system, the mechanical failure of the equipment, and the failure of the temperature detection system, by reducing the suction temperature, controlling the air pressure, controlling the temperature of the circulating water, eliminating the mechanical failure of the equipment, correcting the measuring temperature, the regular inspection and maintenance, the exhaust temperature of the circulating hydrogen compressor can meet the design requirements.

circulating hydrogen compressor; exhaust temperature; trouble; measures

董海军(1981-)，男，硕士学位，工程师，主要从事石化生产技术和体系管理工作。

TQ221.21+1

B

1001-9677(2016)01-0144-03