应用在高密度聚乙烯装置中的乙烯增压迷宫压缩机的技术攻关

宋毅 王晓冬

（沈阳远大压缩机有限公司，辽宁沈阳 110027）

应用在高密度聚乙烯装置中的乙烯增压迷宫压缩机的技术攻关

宋毅 王晓冬

（沈阳远大压缩机有限公司，辽宁沈阳 110027）

研制应用在HDPE装置大型乙烯增压迷宫压缩机组，替代传统卧式往复压缩机，解决卧式往复压缩机泄漏量大，连续运行时间短等瓶颈问题，并填补国内在该领域的空白。完成这一技术攻关不仅能为高密度聚乙烯装置提供一种填料使用寿命长，乙烯介质泄漏量小的新型迷宫压缩机，而且还为以后用于含工艺集聚物的密封填料结构指明了方向，同时也填补了国内、外在这一领域的设计空白，在为企业带来良好的经济效益的同时，也对促进石油化工工业装备技术进步起到重要作用。

乙烯增压迷宫压缩机 填补国内空白 研究新型密封环材料 解决机组脉动问题

1 引言

高密度聚乙烯（以下简称HDPE）是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然HDPE在1956年就已推出，但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。我国国内高密度聚乙烯的生产商有中海油、中石油、中石化三大企业，截至2006年年底，完成的高密度聚乙烯装置有4套，即兰州石化高密度聚乙烯装置、大庆石化高密度聚乙烯装置、辽阳石化高密度聚乙烯装置、吉林石化高密度聚乙烯装置。

HDPE材料属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。随着环保要求的日益增加，做为生产环保材料的HDPE装置将会越建越多，而为装置配套的乙烯增压机的市场需求也将日益增加。

乙烯增压机是HDPE装置中的关键设备。以往采用阻塞密封的往复式乙烯压缩机，填料工作时，由于填料环与活塞杆的摩擦作用，乙烯介质会发生热分解，产生工艺集聚物。该物质的产生与工艺过程、催化剂、摩擦及聚合温度有直接关系，此种物质的产生是高密度聚乙烯生产中普遍存在的问题。另外高纯度乙烯气体经压缩后，温度升高，也加速了该物质的产生。该物质大量粘附在活塞杆表面及填料盒内，长时间作用下，会堆积到密封环及填料盒的缝隙内。由于往复式压缩机填料环为浮动环，当该物质充满填料盒后，填料环无法浮动，导致填料因背向压力无法使密封环压紧活塞杆而密封失效；同时，粘附力会增加工作表面摩擦力，加快密封环局部磨损速度，进一步降低密封环的工作寿命。

最终得出以下结论：解决乙烯压缩机密封环寿命问题，就必须彻底解决密封环的摩擦磨损问题。因此相对于采用阻塞原理的阻塞密封结构，采用节流原理的迷宫密封结构对乙烯压缩机来说，则具有得天独厚的优势，但是迷宫密封形式的填料其泄漏量偏大，为解决这一问题，我们将采用迷宫密封和阻塞密封相结合的结构，来实现延长密封环的使用寿命同时也降低填料的泄漏量。

开展本项目的技术攻关不但为HDPE装置提供一种填料使用寿命长，乙烯介质泄漏量小的新型迷宫压缩机，而且还为以后用于含工艺集聚物密封填料的结构指明了方向，同时也填补了国内、外在这一领域的设计空白。

2 主要目标

通过成功研制应用在HDPE装置大型乙烯增压迷宫压缩机组，替代传统卧式往复压缩机，解决卧式往复压缩机泄漏量大，连续运行时间短等瓶颈问题，并填补国内在该领域的空白。

3 主要研究内容

（1）研制新型组合填料密封及其密封环材料；

（2）针对工艺集聚物进行采样分析；

（3）解决立式迷宫压缩机组管道脉动，使机组振动值≤7.1mm/ s（JB/T8541 B级（良）标准技术目标开发满足S Zorb工艺要求的再生烟气循环气迷宫压缩机以及相应的工艺流程，实现再生烟气的循环利用，整机使用寿命超过20年，主要易损件气阀寿命超过8000小时，主轴瓦和曲轴机械密封寿命超过24000小时。

4 该项技术开发的价值

本项目研制成功，不仅为高密度聚乙烯装置提供一种填料使用寿命长，乙烯介质泄漏量小的新型迷宫压缩机，而且还为以后用于含工艺集聚物的密封填料结构指明了方向，同时也填补了国内、外在这一领域的设计空白，在为企业带来良好的经济效益的同时，也对促进石油化工工业装备技术进步起到重要作用。

5 关键技术的可行性与风险分析

5.1 关键技术的可行性分析

本课题项目的关键技术是开展对新型组合填料的技术研究的同时，还需对密封环材料进行研究，本课题在与国内在压缩机理论研究和技术研发方面处于国内领先地位，在与处于化学物质鉴定和分析前沿的浙江大学合作的同时，还与设计单位中国石化工程建设公司（SEI）以及有着多年生产迷宫压缩机经验和多项发明专利的沈阳远大压缩机股份有限公司合作，虽然国内、外还没有设计和制造应用在高密度聚乙烯（HDPE）装置乙烯增压迷宫压缩机的先例，但是对于本课题研究来说，通过借鉴对国内较小装置已经投入生产运行的迷宫压缩机设计和制造和运行经验，并发挥专业院所和制造使用单位的研发和制造优势，不存在技术瓶颈问题。

5.2 开发关键技术的风险分析

本课题的风险主要是新型密封结构对于必然存在的工艺集聚物的安全和长周期运行的适应性，因此在设计和制造过程中将会优先规避该风险的存在和可能因此产生的次生风险，并进行试验。所以关键影响因素是在设计上充分考虑新型组合密封结构，在长周期运行过程中所产生的内泄露问题上的安全和可靠性。

6 结语

本文首先对应用在高密度聚乙烯装置中的乙烯增压迷宫压缩机的技术攻关的迫切性及重要性进行了分析，然后具体提出研究的路线、研究的目标及对其可行性的分析。对本项目的技术攻关不但为HDPE装置提供一种填料使用寿命长，乙烯介质泄漏量小的新型迷宫压缩机，而且还为以后用于含工艺集聚物密封填料的结构指明了方向，同时也填补了国内、外在这一领域的设计空白。

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