往复式压缩机隔离气系统分析及探讨

2021-06-02朱杰肖学杨越玲

石油化工自动化 2021年3期

朱杰，肖学，杨越玲

(国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，宁夏银川 745000 )

某公司600 kt/a聚丙烯装置采用Lummus Novolen气相工艺技术，于2016年12月投产，主要生产均聚和共聚聚丙烯产品。该气相工艺技术具有产品牌号多、丙烯单体无需气化、产品无需干燥、固定投资费用低的优点[1]，但在生产过程中也存在一些问题，如聚合反应催化剂活性较低，产品能耗高，反应器的控制自动化程度不够高，中控操作人员工作强度大等。尤其在聚丙烯粉料排放系统中的载气在输送至载气压缩单元过程中夹杂细粉颗粒和三乙基铝，严重影响载气压缩机的长周期运行。结合现场实际案例分析改进载气压缩机的隔离气系统，取得了很好的效果。

1 载气压缩单元工艺流程简介

聚丙烯装置主要由丙烯精制、聚合、挤压、载气压缩等单元组成。聚丙烯载气压缩单元工艺流程如图1所示。从载气过滤器中来的载气经过载气冷却器冷却，冷却后的载气进入载气压缩机单元压缩后，返回丙烯循环系统，注入到循环气冷凝器的进口，再经丙烯循环泵返回反应器。

图1 聚丙烯装置载气压缩单元工艺流程示意

2 载气压缩机运行存在的问题

载气压缩机隔离气压力一直得不到有效监控，使得载气压缩单元自装置投产以来一直无法长期稳定运行，正常运行时间不超过8×103h。隔离气压力低曾造成载气压缩机级间缓冲罐严重带液，入口锥型过滤器频繁堵塞，压缩机活塞和气缸表面磨损、填料函短时间磨损发生泄漏被迫停车，润滑油品质降低，过滤器堵塞等异常情况。导致生产装置大量回收载气排放火炬，丙烯单耗增加。

该压缩机早期设计采用氮气作为隔离气，并不断补充进入工艺系统，随着载气回收系统返回至反应器，惰性气体富集导致聚合反应器压力偏高，严重影响工艺操作和产品质量。该公司借鉴早期项目的运行经验，改进该压缩机隔离气系统。将原来氮气隔离气改为聚丙烯装置精制单元精制后的新鲜丙烯气，新增1套干气密封系统。干气密封系统将2.2 MPa的液相丙烯经过汽化器变为4.0 MPa气相丙烯，温度为110 ℃，经过减压器减压至0.5 MPa的气相丙烯进入该压缩机隔离腔。

该压缩机隔离腔设计隔离气压力为0.2 MPa，由于减压后的0.5 MPa丙烯隔离气在经过孔板至压缩机腔体管线后存在节流和热量散失，所以压缩机隔离腔就地压力表显示压力实际是隔离气体压力和泄漏工艺气压力共同作用效果。早期设计隔离气管线远传压力变送器距离该压缩机设备本体较近，不具有实际参考价值。因此，只有保证经过减压后的丙烯隔离气压力达到设计要求0.5 MPa时，才能使得隔离气不间断地正常进入隔离腔使该压缩机正常运行。

在含有三乙基铝的工艺气进入载气压缩机隔离腔时，润滑油黏度出现了上升情况，润滑油黏度的上升会导致该压缩机转动部件的润滑不良，降低设备使用寿命。通过对润滑油样Mobil Glygoyle 150油品分析可知，当温度为40 ℃时，运动黏度由原来0.015 04 m2/s上升达到0.034 7 m2/s，同时发现铝离子质量分数w(Al3+)严重超标，达到0.204 0%。

3 载气压缩机隔离气系统改进措施及效果

3.1 改进措施

在该压缩机原始压力远传变送器与隔离气减压阀之间新增加压力变送器，并将信号引入DCS实时监控隔离气压力，减压阀后隔离气管线增加30 mm厚度的保温棉并缠绕电伴热带，冬天时投用设定温度为60 ℃。同时在隔离气管线进载气压缩机末端增加切断阀，用于正常启动载气压缩机对隔离系统暖管和隔离气压力测试使用。该压缩机隔离气系统改进措施流程如图2所示。

图2 载气压缩机隔离气系统改进措施流程示意

3.2 应用效果

该压缩机隔离气系统改进后，丙烯隔离气压力平稳，能保证持续不断地进入该压缩机隔离腔，防止了工艺介质沿着活塞杆泄漏至隔离腔。在运行18个月后拆检发现该压缩机的填料、活塞杆、活塞、导向轴承等无明显磨损。长时间运行后润滑油的品质依然保持良好，压缩机级间缓冲罐再无夹带润滑油的情况发生。

1)丙烯单耗降低。该压缩机隔离气系统改进后，在启停压缩机3次的情况下，对比日平均单耗，改进前，生产每吨聚丙烯产品所消耗的单体丙烯为1.08 t， 1.09 t， 1.12 t；改进后为1.000 9 t， 1.000 9 t， 1.000 9 t。因此该压缩机隔离气系统改进后丙烯单耗比改进前下降约0.1 t。

2)载气压缩机运行周期增长。该压缩机隔离系统改进前，因为隔离气压力问题载气压缩机频繁停机，连续运行周期为7～8个月；隔离气系统改造后，载气压缩机运行平稳，没有因隔离气问题而出现停机，连续运行周期达到18个月，有效保证了该压缩机的平稳长周期运行。