乙烯制冷压缩机频繁超压的原因探究

乙烯制冷压缩机频繁超压的原因探究

刘先国

(大庆石化公司化工一厂   黑龙江省大庆市163711)

摘要：乙烯塔采用低压蒸馏法，乙烯机前四级完成制冷和热泵操作。第五阶段主要在聚合阶段提供压缩气相乙烯（35℃，3.5MPa），节省了额外的气化器和增压泵。同时，受负荷分布的影响，第五级气相乙烯可以转化为第四级，然后冷凝转化为液体乙烯，然后送到储罐中储存。乙烯机系统自安装以来运行稳定，各项运行参数符合工艺要求。近期，乙烯机四段出口突然出现超压现象，压力值逼近装置工艺联锁值，严重威胁装置正常运行。经过紧急放电处理，超压现象得以消除。排放口关闭后，随着设备的运行，压力缓慢增加。当达到一定值时，压力突然增加，需要紧急排放，以解决操作过程中的超压问题。

关键词：乙烯制冷压缩机；频繁超压；原因测量

1超压问题的原因分析

考虑到乙烯机运行稳定，后期乙烯机系统出现超压，该工艺认为主要有两种可能性：①生产过程中出现局部故障，可能造成物料泄漏。②由于材料成分的变化，不凝性气体有可能进入由乙烯发动机和乙烯塔组成的热泵系统。

1.1热泵系统工艺流程

热泵系统的工艺流程如图1所示。

1.2系统内工艺流程故障排除

对乙烯塔侧、乙烯机制冷剂循环侧、乙烯产品提取侧等与外界连接的管道、阀门、盲板进行检查，未发现异常。同时，共用密封排放点的管道和阀门的确认未发现异常情况。从逐阶段检查的结果来看，基本排除了生产过程中存在局部误操作的可能性，可能会造成材料泄漏。

1.3系统内材料成分分析

根据工艺流程特点，对乙烯塔顶物料组成、乙烯机各段气相吸入、制冷剂收集罐顶部气相、第五段气相萃取进行了色谱采样分析。

1.4引起超压现象的分析

碳二物流中夹带一定量的甲烷和一氧化碳(作为不凝气)，随着工艺流向流动，一部分不凝气和大部分乙烯在压缩机五段被排出，剩余部分在经过压缩机四段加压和冷凝器冷却后，碳二组份发生相变由气态转变为液态，进人冷剂收集罐。而此时不凝气同样经过冷却后未发生相变，以气态的形式进人冷剂收集罐，富集于罐顶。随着时间的积累，收集罐不凝气含量越来越多，表现出来的现象则是收集罐压力逐渐升高，当压力接近压缩机四段出口压力时，整个管系压力差消失，同时不凝气在冷凝器内无法流动又无法冷凝，形成很大的气阻，使压缩机四段出口压力迅速上涨。当采取紧急排放操作时，首先排放收集罐内不凝气，收集罐压力降低，管系压力差恢复，压缩机出口压力下降。乙烯机出口频繁超压说明有不凝气持续进入热泵系统，查找出不凝气来源是解决问题的关键。

2不凝气来源的查找

2.1制冷剂用户调查分析

乙烯制冷剂用户主要分布在乙烯装置的冷分离区，甲烷和一氧化碳含量超标或偏高。特别是，第一吸入气相中的甲烷明显高于其他部分（怀疑存在不凝性气体向低压区转移的可能性）。针对此类现象，对制冷剂用户是否存在内部泄漏进行调查分析，重点关注同时含有甲烷和一氧化碳的制冷剂用户。根据工艺流程特点，发现脱甲烷塔顶部冷凝器和热集成装置冷凝器物料侧均含有甲烷和一氧化碳物质，工作压力高于乙烯侧。脱甲烷塔塔顶冷凝器制冷剂侧的入口和出口材料的成分存在严重偏差。同时，脱甲烷塔顶部冷凝器的制冷剂侧出口与热集成单元冷凝器的制冷剂一侧出口混合后的气相中的甲烷含量显著低于脱甲烷塔的顶部冷凝器的制冷侧出口。这表明在混合两种材料之后，一种具有高甲烷含量的材料被另一种具有低甲烷含量的物质稀释。基本确定脱甲烷塔顶部冷凝器内部泄漏严重。

2.2乙烯塔进料组分分析

在S&W工艺中，乙烯塔进料由两部分组成，一部分来自脱甲烷塔底部，另一部分来自除乙烷塔顶部。为了确定这两种进料组分中是否夹带甲烷，对脱甲烷塔底部的馏分出口和脱乙烷塔顶部的另一个馏分出口进行色谱分析。乙烯塔两条进料流中的甲烷含量均满足工艺要求。通过对样品一段时间的观察，发现脱甲烷塔底部和脱乙烷塔顶部的两股进料流没有连续引入甲烷。

3冷凝器内漏点查找和处理

3.1斗一工作参数及内部结构

脱甲烷塔顶冷凝器采用板翅式换热形式，其中A腔介质为脱甲烷塔顶物料，B腔介质为乙烯冷剂，其内部结构如图2所示。

3.2冷凝器内漏点查找

在确定脱甲烷塔顶冷凝器内漏后，为快速处理问题，分别采取对A腔和B腔进行隔离、倒空、置换操作。查找思路按以下两步进行:(1)打开设备

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人孔，由设备内间隙处查找泄漏点，查找是否有明显漏点。(2)在卜述查找无果的情况下，采用外接高压干燥空气通过A腔CBD口向A腔缓慢充压的方式在B腔侧进行大面积气密保压实验，排查泄漏点。经过(1)查找后，未发现明显漏点。在经过(2)查找后，当A腔压力达到1.78mPa时，发现在板翅式换热器右卜角出现明显气泡现象，且呈连续状。停止高压干燥空气供给，A腔压力出现衰减现象，保压失败。证明内漏点排查成功。

3.3漏点处理

根据板翅式换热器采用部分浇铸和多层钎焊的加工特点及特殊的金属材质，由专业设备人员经现场实地确认，提出在不堵塞多层物料流通通道的情况下，采用在B腔按原钎焊方向对漏点进行补焊的方案。

3.4故障的排除方法

（1）放出多余的制冷剂。用修理阀检测所放出的制冷剂，以R22为制冷剂的制冷系统，若低压压力为480KPa左右，制冷剂量基本正常，如果过量用制冷剂回收机回收系统中多余的制冷剂。（2）排放空气。用真空泵抽真空排放，将修理阀的高低软管分别接高压、低压截止阀的维修口，中间软管接真空泵，进行抽真空，使真空度达到130Pa为正常，也可用系统本身进行抽真空，抽完真空后用电子检漏仪检漏。（3）清洗冷凝器。清洗冷凝器上的积尘和油污，提高热交换效率，增加制冷量，减少耗电，或用R113清洗剂清洗冷凝器管道并吹污。（4）检查油污分离器性能，如果油污分离器性能正常，则系统能正常运行。（5）检修冷却塔，清洗水管、水阀和和过滤网，增加冷却水量，保证冷却水量充足。（6）检修冷凝器，对冷凝器的性能进行检测看各项功能是否正常。（7）开足排气阀，疏通排气管。

3.5乙烯制冷系统运行效果分析

冷凝器处理后，在乙烯制冷系统运行期间，分别从乙烯机系统物料纯度、乙烯机各段排出压力、乙烯机蒸汽耗量三个斱面对乙烯制冷系统的运行效果展开分析。（1）物料纯度分析。分别在乙烯塔塔顶、乙烯机各段气相吸入、冷剂收集罐顶部气相、五段气相采出五个代表性部位的物料组成进行采样色谱分析。分析数据显示C2H4≥99.98%，CH4＜1mL/m3,CO＜0.1mL/m3。（2）各段排出压力。与设计值比较，各段压力均处于合理范围，特别是四段排出压力未出现超压现象。（3）烯机耗气量。通过乙烯机四段出口超压前后的乙烯机耗汽量对比发现，在频繁超压期间乙烯机透平蒸汽耗量为71.3t/h,现阶段蒸汽耗量为67.8t/h,平均节省蒸汽量3.5t/h。

结论

乙烯装置流程复杂，换热器种类繁多，换热形式多样，在局部工艺参数出现严重偏离时，除优化工艺调整外，监控换热器运行状态也应作为考虑的主要方向。加强换热器监控和管理，确保装置在一个连续生产周期内高效优质完成生产任务。

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作者简介：刘先国，男，1975年06月01日 汉族 黑龙江省大庆市大庆石化公司化工一厂乙烯车间从事精馏技师工作 联系地址：大庆石化公司化工一厂乙烯车间 邮编：163714