压缩机系统的技术改造

李英存

(中石化中原石油工程设计有限公司，河南濮阳，457001)

压缩机系统的技术改造

李英存

(中石化中原石油工程设计有限公司，河南濮阳，457001)

针对某单位乙烯装置生产负荷的提高所导致的压缩机制冷效果差等一系列的问题，乙烯车间数年来不断对压缩机系统进行技术改造，从而解决了生产瓶颈问题，达到了降低能耗、稳定生产的目的。

裂解炉 负荷 塔 临时线 改造

1 前言

随着裂解炉的不断改造，生产能力不断提高，后续压缩机单元的生产能力能否适应乙烯装置负荷的不断提高，成为制约乙烯装置负荷提高的重要因素。然而，压缩机中裂解气压缩机系统(GB201)段间温度高、段间压力高、夏季真空度高、汽油产量大、负荷过重；制冷压缩机系统特别是丙烯制冷压缩机系统(GB501)出口压力高、换热器与段间罐两者间相互抢量、段间罐不能建立液位、夏季真空度高等问题都制约着生产负荷的提高。针对这些问题，乙烯车间研究了许多解决方法，确立了乙烯装置的技术改造方案，技术改造在一次次检修中顺利进行，最终解决了影响装置负荷的瓶颈，保证了乙烯装置高负荷生产的能力。

2 压缩系统概况

压缩系统主要包括五大压缩机系统，分别是裂解气压缩机系统(GB201)，丙烯制冷压缩机系统(GB501)，乙烯制冷压缩机系统(GB601)，甲烷制冷压缩机系统(GB350)，燃料气压缩机系统(GB351)。

裂解气压缩机系统(GB201)为蒸汽透平驱动的离心式五段压缩系统[1]，主要目的是提高分离的深冷分离操作温度，节约低温能量和低温材料；同时加压会使裂解气中的水与重烃冷凝，除去水分和重烃，减少分离干燥脱水和精馏分离的负担。

丙烯制冷压缩机系统(GB501)是蒸汽透平驱动的离心式四段压缩的闭路系统。其工作原理[2]是压缩→冷凝→减压→蒸发。压缩——外界对系统作压缩功，提高冷剂的压力。冷凝——气态冷剂冷凝到液态冷剂，并在高温下向冷却水放热。膨胀——高压液态冷剂在节流阀中降压，由于压力降低，相应的沸点也降低，当液体的沸点低于当时的温度时，一部分液态冷剂蒸发，液体蒸发时必然要吸收热量，但由于膨胀过程发生很快，节流阀周围外界来不及供热，这部分热量则由降低自身内能来供给，所以高压液态冷剂节流后温度下降，膨胀成为低温低压的气液混合物。蒸发——液态冷剂蒸发为气体，并在低温下从制冷对象(冷剂用户)吸收热量，使制冷物质降温，以达到制冷工艺的要求。丙烯制冷压缩机(GB501)将气态丙烯增压至1.6MPa左右，用冷却水将气体丙烯冷凝成液体丙烯，丙烯的冷凝温度在38℃左右，再利用节流、膨胀原理，使液态丙烯在节流阀中降压，使其液相沸点降低，通过蒸发，使液态丙烯在换热器中，蒸发成气态丙烯，吸收用户的热量，从而达到制冷的目的。该系统可以提供四个温度级位的冷剂[3]：-40℃，-25℃，-7℃和15℃。其工艺流程简图如图1。

1.丙烯制冷压缩机 2.丙烯收集罐 3.一段吸入罐 4.二段吸入罐 5.三段吸入罐 6.四段吸入罐 7～10.各级别丙烯用户 11～12.冷却器图1 丙烯制冷压缩机系统工艺流程简图

乙烯制冷压缩机系统(GB601)的工作原理与丙烯制冷压缩机系统(GB501)基本相同，该系统可以提供以下三个温度级位的冷剂[3]：-101℃，-75℃和-62℃。它们构成复迭制冷，共同为后续系统提供冷量。其工艺流程简图如图2。

1.乙烯制冷压缩机 2.乙烯收集罐 3.一段吸入罐 4.二段吸入罐 5.三段吸入罐 6～8.各级别乙烯用户 9～11.冷却器图2 乙烯制冷压缩机系统工艺流程简图

燃料气压缩机系统(GB351)为电气驱动的二段压缩系统，甲烷制冷压缩机系统(GB350)为电气驱动的四段压缩系统。它们是在高温高负荷的情况下，弥补丙烯制冷压缩机系统(GB501)和乙烯制冷压缩机系统(GB601)复迭制冷提供冷量的不足。

3 压缩系统的技术改造

3.1 压缩机机组和汽油汽提塔的新建与改造

生产负荷的提高使丙烯制冷压缩机系统(GB501)和乙烯制冷压缩机系统(GB601)的负荷大大增加。为了分担它们的负荷，保持生产正常运行，压缩单元新增加甲烷制冷压缩机系统(GB350)和燃料气压缩机系统(GB351)。甲烷制冷压缩机系统(GB350)使用高压甲烷作为冷剂，弥补了冷量的不足，同时将压缩过的高压甲烷送至燃料气压缩机系统(GB351)处理后送往燃料气系统，从而减轻了高压甲烷在系统中的重复做功，减轻了裂解气压缩机系统(GB201)的负荷。它们的建成投用弥补了制冷压缩机(GB501、GB601)提供冷量的不足，有利于乙烯装置的高负荷生产。

由于乙烯装置生产负荷的提高，裂解气压缩机系统(GB201)的负荷也随之增加，主要表现为：系统中重烃较多，在急冷水塔(E-DA104)和裂解气压缩机系统(GB201)反复回旋，使裂解气压缩机系统(GB201)负荷过重，制约了乙烯装置负荷的提高，于是对GB201系统进行了系列技术改造。

如表1所示，2000年对GB201系统进行了技术改造a，即新建汽油汽提塔(E-DA201)。在二段吸入罐(E-FA202)中增加汽油槽，使重烃物质经GA208A/B/C进入汽油汽提塔(E-DA201)，经塔内气液分离后，塔顶轻组分气体回到一段吸入罐，返回裂解气压缩机系统(GB201)，塔底粗汽油由E-GA201A/B/C送往罐区，从而减轻了裂解气压缩机系统(GB201)的负荷，提高了生产能力。同时更换了碱洗塔(E-DA203)的填料，将凝液汽提塔(E-DA202)原有浮阀塔板改造为DJ-3型塔板。近年来，汽油汽提塔(E-DA201)由于塔板效率不足，不能满足乙烯装置高负荷运行。于是，在2011年大检修中，乙烯车间对汽油汽提塔(E-DA201)塔板进行技术改造d，将浮阀式塔板全部更换为DJ-5型高效塔板，大大改善了汽油汽提塔(E-DA201)的汽油汽提效果，有利于生产负荷的提高。

3.2 临时线的新建与改造

乙烯装置负荷不断提高，丙烯制冷压缩机系统(GB501)的工作能力严重制约着生产负荷的提高，特别是夏季温度较高，丙烯制冷压缩机系统(GB501)经常出现出口高温高压，冷剂用户和吸入罐抢量等现象，使丙烯制冷压缩机系统(GB501)大幅波动，影响后续系统的平稳，因此只有降低生产负荷以维持平稳生产。针对这一问题，大检修期间，对丙烯制冷压缩机系统(GB501)的出口冷凝器进行技术改造，并在丙烯制冷压缩机系统(GB501)中新建了多条临时线。

表2中临时线a是从E-FA506(丙烯冷剂收集罐)出口至E-FA504(四段吸入罐)底部UC阀新建临时线，由于乙烯装置投产后，在夏季，丙烯制冷压缩机系统(GB501)出口经常高温高压，用此临时线维持丙烯制冷压缩机系统(GB501)的排出压力。这一技术改造基本上解决了夏季装置低负荷的瓶颈。

随着裂解炉的不断改造，乙烯装置的负荷进一步提高，裂解气压缩机段间换热器负荷加大，E-EA209(五段后冷却器)的负荷加大，从而导致丙烯制冷压缩机系统(GB501)三段冷剂用户负荷增大，特别是E-EA209(三段冷剂用户)，E-EA412(三段冷剂用户)和E-FA503出现争抢量现象，导致低压脱丙烷塔(E-DA404)塔顶压力升高出现放火炬情况。于是，在2008年检修期间，将临时线b改造成c1和c2两条临时线，从而保证了三段冷剂用户的液位。同时，在E-EA501B的出口至临时线a上新建一条临时线d，也有效降低了丙烯制冷压缩机系统(GB501)的出口压力。

表1 GB201系统的系列技术改造

表2 GB501系统的临时线

2010年，乙烯装置经历小的检修，可能是装置的工况发生了变化，整个丙烯制冷压缩机系统(GB501)出现大的波动，原有的几条临时线不能维持E-FA502，E-FA503和二段、三段冷剂用户的液位。在高温情况下，低压脱丙烷塔(E-DA404)和脱乙烷塔(E-DA401)塔压高居不下，乙烯装置只有将负荷由检修前的67T/H降低到60T/H，以维持生产运行。这一问题再一次制约了乙烯负荷的提高，于是，再对另一条临时线b进行了技术改造，即表2中e1和e2，其位置分别是E-FA504至E-FA503和E-FA504至E-FA502。同时，又增加了临时线f，即E-FA504至E-EA412的临时线，当E-EA412的液位在以上几条临时线的调节下仍不能满足时，可以投用此临时线以保证E-EA412的液位。这次技术改造以后，段间罐液位和冷剂用户液位再次找到平衡点，乙烯装置的负荷得以恢复。

2013年，E-DA202的再沸器E-EA211工作状况极差，为了E-DA202的正常运行，E-EA211需切出清洗。由于E-EA211进料阀内漏阻碍了E-EA211的正常切出，同时考虑到E-DA202可以单独切出检修，新增一条E-FA203至E-GA208的临时线，当E-DA202需要单独切出时，裂解气压缩机系统这股负荷将有此临时线送至E-DA201，从而实现了不影响正常生产的情况下，对E-DA202的切出。

4 意义与展望

乙烯装置通过新建甲烷制冷压缩机系统(GB350)、新建燃料气压缩机系统(GB351)、新建汽油汽提塔(DA201)，新建换热器、扩容换热器、新增临时线以及对它们的技术改造等，解决了一个又一个的生产瓶颈，从而保证了乙烯装置持续高负荷生产的能力。

裂解单元革命式的技术改造，势必带来乙烯装置的新生，压缩系统也将面临着新的挑战。面对新的挑战，在丰富技术改造经验的指导下，压缩系统一定可以通过新的技术改造迎接将来的挑战，从而保证乙烯装置安全高效的生产。

[1] 中原石油化工有限责任公司.18万吨/年乙烯装置操作手册[M]. 2009.

[2] 中原石化公司乙烯部.乙烯生产基础知识. 1992,8.

[3] 中国石油化工集团公司人事部. 乙烯装置操作工[M]. 2008,9.

Compressor technical reform of the system

LiYingcun

(SinopecPetroleumEngineeringZhongyuanCorporation,Puyang457001,Henan,China)

A unit of ethylene production load, the author of this paper improve the compressor refrigeration effect caused by a series of problems, such as difference of ethylene plant for several years continuously on the compressor system technical reform, so as to solve the bottleneck problem of production, achieved the purpose of reducing energy consumption, stable production.

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