循环丙烯气压缩机PK301故障停车分析

李以奎

(中国石化济南分公司，山东 济南 250101)

循环丙烯气压缩机PK301故障停车分析

李以奎

(中国石化济南分公司，山东 济南 250101)

针对装置检修开工后循环气压缩机PK301频繁故障停机现象，查找、分析原因，从工艺和设备方面采取多种措施，最终解决影响机组正常运行的关键问题，保证聚丙烯装置安全平稳生产，降低生产损失。

聚丙烯；PK301；故障；分析

1 概述

聚丙烯装置循环丙烯气压缩机PK301是回收利用丙烯、提高产品收率的重要设备，是环管法生产聚丙烯节能降耗的关键所在。因此压缩机的正常运行是装置高效低耗运行的保障。

近年来，聚丙烯装置顺利检修完毕开工后，PK301运行情况不稳定，多次联锁故障停车，给生产带来不小的波动，并造成丙烯浪费，装置收率降低，能耗增加，企业加工损失增大。因此，及时查找故障问题的关键所在并消除故障，保障压缩机组长周期运行是车间最迫切的工作。

2 机组简介

2.1 机组作用

PK301主要工作介质为含有少量三乙基铝(TEAL)的丙烯混合气体。在环管法聚丙烯生产工艺中，PK301主要压缩来自袋滤器F301的丙烯混合气，其主要有两路进料--D301底部出料和T301底部出料，这两路进料在F301中分离出来的气相丙烯，经过F302过滤、T302油洗后，在D304中进一步滤去从前工段中携带的少量油、细粉等杂质，最后经PK301两级压缩使其提高压力返回到T301洗涤、E301冷却成液相后经P302输送至原料罐D302进行循环利用，大大降低成本损耗，提高产品收率。流程图如图1所示。

图1 PK301系统流程简图

2.2 机组基本参数

见表1。

表1 机组基本参数

2.3 机组结构形式

PK301是由瑞士苏尔寿设计制造，型号为2K140-2M的双动两级往复式压缩机，机组由压缩机、同步齿轮油泵、各级进出口缓冲罐、气液分离罐、级间冷却器、全旁路冷却器及现场仪表控制面板组成。压缩机采用无油润滑的迷宫密封，轴端设有同步齿轮油泵，结构紧凑，其预润滑采用手动盘车方式。压缩机装有自动的卸荷操作程序，让输出逐渐以100%-50%-0%进行改变，另外，压缩机可以通过旁路手动调节25%的负荷，可使压缩机负荷由0%→100%连续调节。

3 机组停车情况统计

机组在大检修过程中一般都进行更换各部位密封件、检查压缩机各部件完好情况、清理阀室及更换气阀等维修工作，车间针对机组各管线及出入口缓冲罐、级间冷却器等进行拆装清理工作。装置检修投剂开工后的一段时期内机组即频繁出现故障停机现象，为排查处理停机原因，特对检修开工后机组停车情况作简要统计见表2。

表2 机组停车情况统计

4 机组停车故障分析及处理

近年来装置检修开工后，PK301多次连续发生故障停车事故，不但造成丙烯浪费，给工艺生产带来了不小的波动，影响了装置的安全平稳运行，经过工艺、设备、仪表、电气、维修等各单位人员的努力下，终于解决难题，使装置得以恢复正常生产。

4.1 故障现象

压缩机在检修后氮气试车过程中运行良好，各参数无异常。装置投剂后，压缩机即出现入口压力低低停车情况，拆下入口过滤器时发现滤网都比较脏，网眼几乎全部被粉末堵死，后经联系化验分析检测发现其主要成分为聚丙烯细粉和氧化铝粉末的混合物，更换滤芯后，压缩机开启正常，但运行一段时间后，即会再次出现入口压力低低停车。

此现象故障几次后，即出现二段出口温度高高停车情况，期间监测各气阀温度可发现部分气阀温度偏高。通过检修机组可发现气阀阀室、阀座及阀片上会沾满粉末或黑色油泥(如图2)，甚至出现气阀损坏现象(如图3)，清理机组一级缓冲罐、级间冷却器及相关管线，更换气阀后机组开启正常，但此两项联锁报警停车问题依然会反复出现。

图2 沾满油泥的气阀

图3 损坏的气阀

4.2 故障原因分析

从表2中可以看出装置大检修后机组停车故障较多，处理时间较长，而故障现象也相似，都是开车初期系统细粉较多，造成机组气阀损坏，频繁停车。针对压缩机内部出现微量细粉的原因，经分析，机组入口洗涤塔、破沫罐中均含有油性介质，洗涤塔作用是通过油洗来将工艺介质中携带的聚丙烯细粉进一步去除及中和介质携带的少量三乙基铝，检修期间均打开人孔将其暴露在空气中，这就难免大气中的氧气和潮气逐步渗透到设备内壁上残留的油性介质中，而且渗透进来的氧气和潮气很难被置换干净，因为开工氮气置换时系统流程比较庞大，不可能将处于系统末端的洗涤塔、破沫网处理的很干净。而残存的这部分氧气和潮气就会与开工后工艺介质所携带来的三乙基铝反应生成氧化铝细粉，而细粉在系统中不可能很快排出来，只能慢慢通过气流携带。

开工初期，为减少原料丙烯中有毒成分含量，提高反应活性，系统中三乙基铝加入量相对偏多，也相应增加其与潮气剧烈反应的几率。另外，聚合反应初期不稳定，产生的低聚物较多，这些粘流性的低聚物也随着工艺气体在低压系统中洗涤清除，这就对此工段的洗涤效果有一定的削弱效应，引起进入压缩机入口的工艺气体不能达到理想状态，且含有一定的低聚物。在开工过程中，系统操作波动大、流量不稳定，对系统产生一定的冲击，导致一定量的氧化铝细粉以及低聚物等被工艺气体逐步携带至压缩机入口过滤器，随着机组运行时间的增加，部分微小颗粒以及低聚物逐步透过滤网进入机组内部，并附着在气阀、管道、级间冷却器管壁上，气阀上附着的细粉及油泥引起气阀不能完全开启和闭合到位，气体在缸体间循环，来回压缩升温，从而导致机组气阀温度上升，气体出口温度逐渐升高，直至引起气阀阀片变脆甚至断裂损坏。而气阀一旦阀片损坏，做功即大幅下降，气体循环压缩温度将大幅升高，级间冷却器管壁挂细粉后，换热能力也大幅降低，机组二级入口温度升高，最终导致机组出口温度高高联锁停车。

4.3 故障处理

经过分析可以发现问题的关键就是在介质进入压缩机入口之前把细粉尽可能的消除掉，于是决定先从工艺上消除不利因素，具体工作如下：

(1)从检修项目就开始考虑后期可能对机组产生的不利影响，也就是针对于低压系统(即洗涤塔、破沫网系统流程)在检修期间尽量不安排检修内容，因为此系统介质腐蚀性差，对设备本体损害程度很小，整个系统经过处理后在检修期间一直保持氮气保护状态，尽量减少此系统与空气接触的可能性，杜绝潮气进入系统。

(2)系统大循环建立期间，洗涤塔配制新的洗涤介质后，并投用加温流程，将洗涤介质温度控制在45～55℃之间，以充分发挥灭活剂的活性，尽可能将来料丙烯中携带的三乙基铝中和掉，并利用其此温度下良好的流动性尽可能洗涤来料丙烯中携带的细粉及低聚物。

(3)前工段投催化剂后，应尽快将小环管温度控制在18℃，并保持稳定，减少小环管低温反应时间，降低细粉产生的几率。并按规程投用灭活剂系统，及时向大环管底部出料注入灭活剂，以便从最前端即开始对出料系统中携带的少量三乙基铝进行中和处理，尽可能减少对低压系统的冲击。

(4)在压缩机停车维修期间，气相丙烯排放不再通过压控阀排放，而是通过压缩机入口前破沫罐的安全阀副线排放至低瓦系统，以便将残存的细粉尽量通过低压系统末端置换出去。

(5)由于机组本身系统也有吸附潮气的可能，所以检修期间在其置换氮气的管线上新加一段管线及接口，以便在其停工检修前及检修复位后及时注入CO2对机组系统本身进行失活保护，降低机组本身及其缓冲罐中产生细粉的可能。

(6)加强运行维护力度，增加机组现场监测频次，及时确定不稳定因素及故障气阀，机组气阀更换不再是整套的气阀一次性全部更换，而是有目标的确定故障气阀并更换，保留运行正常气阀，这样既减少了工作量，又节省了设备配件损耗。在挂壁细粉处理上，机组运行不稳时即提前联系好拆装人员到位，尽量减少停机处理时间，并在每次更换气阀时都彻底清理机组入口滤芯、管线、级间冷却器管程等，尽可能将机组本身附着的细粉都处理干净，最大程度降低对机组的影响。

(7)机组启动时一定要用干燥的氮气做好暖机工作，然后再将工艺气体引入机组，机组运行正常后，除了使用自动检测仪器连续监测设备各工艺参数外，还要及时对设备现场进行巡检，尤其是机组润滑油油位，缓冲罐油位以及各气阀温度，做好监测及记录，以便及时确定不稳定因素，准确查找故障所在。通过现场仪表显示，运用“看、听、摸、闻”的巡检方法，及时发现设备运行状态的变化趋势，及时对设备工况进行调整。

5 小结

近年来，随着企业“安、稳、长、满、优”运行要求的提高，促使我们必须全力保证设备的高效平稳运转，尽可能的节能降耗，增创效益。生产装置的动设备在运行中随时会出现一些意想不到的问题，尤其是装置里的“独生子”设备，如若不给以足够重视，轻则影响此设备的运行，重则可能会影响到整套装置的生产，甚至酿成安全事故。实践表明，只要我们思想上加以重视，仔细观察、认真分析异常现象，并通过深入研究，就能抓住问题的关键所在，再通过积极整改、维修、调整操作等一系列措施，就可以尽快消除故障，使设备处于完好的运行状态，更好的为生产服务，为企业安全创效保驾护航。

(本文文献格式：李以奎.循环丙烯气压缩机PK301故障停车分析[J].山东化工,2017,46(15):113-115.)

Fault Stopping Analysis of Recycled Propylene Gas Compressor PK301

LiYikui

(SINOPEC Jinan Company,Jinan 250101,China)

According to frequent shutdown phenomenon of the recycled propylene gas compressor PK301 after the starting of equipment maintenance,find,analyze the reasons,and take various measures in terms of technology and equipment,and ultimately solve the key problems affecting the normal operation of the unit,to ensure the smooth production of polypropylene device,reduce production losses.

polypropylene; PK301; failure; analysis

2017-06-02

李以奎(1980—)，男，山东济南人，工程师， 从事聚丙烯设备管理、安全管理工作。

TQ051.21

B

1008-021X(2017)15-0113-03