裂解气压缩机注水改造

年增刊通用机械yjx 应用技术Application Technology 一、前言兰州石化24万t /a 乙烯改造项目为节省投资，利用了独山子乙烯改造更换下来的裂解气压缩机组。

由于裂解气中某些组分包括烯烃类、过氧化物、硫化物、氧化氮等在一定温度和压力下会发生聚合反应，形成类似焦油的黏稠沉淀物，阻塞叶轮、隔板、机壳、流道和密封，使压缩机流量减小，影响压缩机的气动性能，有时覆盖在转子表面的聚合物在离心力作用下会部分脱落，破坏转子平衡，造成机组振动加剧，严重时会被迫停机检修，影响装置的长周期运行。

该机组在独山子的运行就存在结焦、运行周期较短问题（兰州石化原裂解装置压缩机组亦存在类似问题，机组运行周期仅能达到１年时间），为了使该机组在兰州石化投产后能够实现长周期稳定运行，我们通过论证对该机组进行了注水改造，经过２年多时间的考核认为利用注水技术解决机组结焦的方法是可行的，改造达到了预期效果。

二、改造前裂解气压缩机组的运行状况1.机组原设计参数该机组由意大利新比隆（N uovoPi gnone ）公司1994年制造，为两缸（2M CL806、2BCL508）四段，共14级，原设计主要性能参数如表１所示，从对设计参数核算情况看，机组各段设计效率均很高，四段多变效率平均值达到了83.6%，各段出口温度均不超过90℃。

乙烯装置裂解气压缩机组注水改造兰州石化公司　李晓忠中国石化燕山分公司化工一厂　孙树福作者简介：李晓忠，1991年毕业于兰州理工大学，工学学士，高级工程师，现在兰州石化公司机动处工作，高级主管。

Ab s t ra c tThis article introduces the background of water injection r eva mping on c ra ckin g ga s compr essor unit of e thyle ne plant.T hrough c omparison of operation par ameters and simply description of revamping pla n,the a rtic le state s th at water injection revamping can ef fec tively solve the coking problem with the cracking gas compressor and extend the in line period of the equipment.The revamping was successful.200782www.t .ne t年增刊3通用机械yjx 应用技术Application Technology （清洗油）的方法，并要添加进口阻聚剂，长期以2%～3%裂解气容积流量的容积注入，而使聚合物松动和脱落，并冲刷出压缩机外，采用喷洗油工艺来解决结焦问题，不仅洗油油质要求较高，洗油系统运行费用高，同时因为这种处理办法只能在聚合反应发生后被动处理，并不是在根本上解决聚合问题，原设计也是在压缩机各段入口管道和各级弯道处注入清洗油，共有12个注入点，效果不好。

裂解气压缩机注水改造黄开炳吕长富兰州石化公司石化厂730060摘要：通过对裂解气压缩机增加注水改造，解决裂解气压缩机机组内部结焦的问题，对降低压缩机出口温度、延缓结焦速度、提高运行周期起到了积极地作用。

关键词：裂解气压缩机注水改造注水改造兰州石化公司石油化工厂乙烯联合车间16万吨/年裂解气压缩机及其控制系统，系从意大利新比隆公司成套引进。

透平为抽汽凝汽式，利用裂解炉产生的10.5MPa超高压蒸汽驱动，抽出1.55MPa中压蒸汽进入中压蒸汽管网；压缩机分为两缸（型号低压缸3MCL606、高压缸2BCL459）五段压缩，共15级。

该机组采用505E调速器进行控制，具有较高的自动化水平，控制简单、操作方便。

该机组自1996年下半年投入运行正常。

1裂解气压缩机运行现状该机组原设计有洗油注入系统，清洗油分别从压缩机的各段入口管道处注入系统。

在运行中于1997年出现过高压缸结焦严重的问题，在夏季运行过程中也出现过超温的现象。

严重影响了压缩机的正常运行，限制了生产负荷的提高。

裂解气压缩机原设计参数及运行参数分别见表1、表2：表1 101-J裂解气压缩机原设计参数项目名称低压缸（3MCL-606）高压缸（2BCL-459）Ⅰ段Ⅱ段Ⅲ段Ⅳ段Ⅴ段级数 2 2 2 4 5进口流量t/h 33.038 34.043 32.726 33.312 31.633 进口压力Mpa（A）0.122 0.235 0.489 0.972 1.923 进口温度℃39.9 37.2 37.2 37.2 37.2 出口压力MPa 0.250 0.511 0.988 2.0 3.755 出口温度℃88 90 86 89 90 各段耗功kW 875 975 870 910 860 转速r.p.m 7366表2 101-J裂解气压缩机运行参数（2008年3月3日）项目名称低压缸（3MCL-606）高压缸（2BCL-459）Ⅰ段Ⅱ段Ⅲ段Ⅳ段Ⅴ段进口流量t/h 39.59 （39.57）（39.266）（38.599）41.67 进口压力KPa（A）161.38 （315）（615）（900）2100 进口温度℃37.73 35.35 37.24 29.94 26.49 出口压力KPa（A）334.57 635.88 1090 2170 3760 出口温度℃99.46 97.67 93.13 94.65 92.02：表中括号内的数值为估算值。

离心压缩机注水技术的应用裂解气压缩机压缩介质是裂解气,裂解气中某些组分包括烯烃类、过氧化物、硫化物、氧化氮等,在一定温度和压力下将发生聚合反应,形成类似焦油的粘稠沉淀物,阻塞叶轮、隔板、机壳、流道和密封,严重影响了压缩机气动性能。

这种聚合物开始形成时非常均匀,但随着厚度的增加,覆盖在转子表面的聚合物在离心力作用下会部分脱落,影响了转子的平衡,振动开始加剧,严重时会造成压缩机停车,压缩机在较短的周期内就要检修和清洗。

因此,必须研发避免和限制这种聚合反应的方法。

为解决结焦问题,一般采用在各段入口管道注入溶剂(清洗油)的方法,添加进口阻聚剂,长期以2%~3%裂解气容积流量的容积注入,从而使聚合物松动和脱落,冲刷出压缩机外。

采用喷洗油工艺来解决结焦问题,不仅洗油油质要求较高,而且洗油系统运行费用高,这种处理办法只能在聚合反应发生后被动处理,并不是在根本上解决聚合问题,所以效果不是很好,压缩机流道内结焦问题仍很严重,严重影响机组长周期稳定运行。

2压缩机注水技术简介压缩机注水技术是指向压缩机流道内注入脱盐水,通过系统设置保证水能迅速气化,利用水较大的汽化潜热,吸收周围裂解气的热量,降低下一级叶轮进口温度,从而达到降低每段气体温度的目的[1、2]。

保证压缩机各段的出口温度始终低于一定值,裂解气就不会发生聚合反应,也就从根本上解决了结焦问题。

注水减温的同时,因降低压了缩过程温升,使其更接近于等温压缩,提高了压缩效率,减少了压缩机内耗功,湿压缩焓熵图如图1所示[3、4]。

喷水后压气机效率是升高还是降低,取决其工作过程线的走向及诸损失的增加情况,从图上分析:图中1-2t为等温压缩过程线,1-2s为等熵压缩过程线,1-2为未喷水的/干0压缩的实际压缩过程线,1-2w 为喷水压缩过程线。

将湿压缩视为一多变过程,等熵过程1-2s所需的理论功面积为a2t2sba。

实际压缩过程1-2所需理论功的面积为a2t2da。

两者之差为面积b2s2db,它是由过程线1-2以上的面积$h以及其下的面积hr组成。

1 机组概况及背景介绍中国石油辽阳石化分公司（简称辽阳石化）烯烃厂裂解装置裂解气压缩机C-204是2001年乙烯装置扩能改造（90kt/a扩至120kt/a）中引进的，其采用SIEMENS 透平、DEMAG压缩机、电子调速器及CCC控制系统，设计能力为150kt/a。

裂解气压缩机C-204开车的同时，原设计采用的喷洗柴油工艺也同时投用。

该柴油主要成分为汽油加氢装置提供的碳六碳九芳烃，采用多点注油方式，对称注入。

但其油质要求较高，大量柴油进入压缩机系统循环，造成柴油原料的浪费。

且注入柴油只能湿润压缩机叶轮附近的通道，防止聚合物黏附在叶轮和隔板上，但压缩机出口温度仍然居高不下。

另外喷洗柴油工艺还受到汽油加氢装置加氢反应器运行周期的限制，造成喷洗柴油系统无法连续平稳长周期运行。

经过调研，乙烯行业内大庆乙烯、兰州乙烯、新疆独山子乙烯、茂名乙烯、盘锦乙烯等老乙烯装置相继进行了注水改造，均解决了压缩机各段出口温度过高问题，目前国内外绝大多数新建乙烯装置均已采用注水技术。

因此，研究采用湿压缩注水技术，来解决压缩机各段出口温度过高问题。

2 采用注水技术的原因及理论基础2.1 采用注水技术的原因裂解气压缩机在裂解装置中起到承上启下的作用，是裂解装置的心脏，机组运行状态的好坏，直接决定着整个乙烯装置的安全、稳定和长周期运行。

裂解气含有乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃、各类硫化物、氧化物及各种芳烃类物质，组成非常复杂，其中丁二烯及其它高分子烯烃在一定温度和压力下会发生脱氢、缩合反应，形成各种焦油类聚合物。

[1]经研究，当其温度超过90℃时，重组分（主要是丁二烯及其他高分子二烯烃）的聚合反应速度会快速上升，生成的焦油类聚合物（在高温下呈黏稠状态，在常温下硬度接近沥青）淤积在压缩机的叶轮、流道、隔板和内密封上，造成压缩机各部件性能下降。

随着厚度的增加，覆盖在各部件表面的聚合物在离心力的作用下会部分脱落，影响转子的平衡，严重时会使压缩机因轴振动和轴位移过大而发生联锁停车，甚至会导致压缩机在较短的运行周期内提前检修清洗流道。

裂解气压缩机注水改造
黄开炳;吕长富;史孝咏
【期刊名称】《乙烯工业》
【年(卷),期】2010(022)002
【摘要】通过对裂解气压缩机增加注水改造,解决裂解气压缩机机组内部结焦的问题,对降低压缩机出口温度、延缓结焦速度、提高运行周期起到了积极作用.
【总页数】3页(P59-61)
【作者】黄开炳;吕长富;史孝咏
【作者单位】中国石油兰州石化公司石油化工厂,甘肃,兰州,730060;中国石油兰州石化公司石油化工厂,甘肃,兰州,730060;中国石油兰州石化公司石油化工厂,甘肃,兰州,730060
【正文语种】中文
【相关文献】
1.裂解气压缩机级间注水改造 [J], 纪秀涛;李宏学
2.乙烯装置裂解气压缩机组注水改造 [J], 李晓忠;孙树福
3.裂解气压缩机注水系统技术改造 [J], 迟国政
4.裂解气压缩机注水泵的检修与改造 [J], 王晨宇;马俊;张伟;柳念先;史乐颖
5.裂解气压缩机注水改造 [J], 刘晓晖;王舒志
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裂解气压缩机组注水\注油系统摘要：介绍裂解气压缩机组在使用时投用注水系统的原因和根据工艺需要增加注油系统的改造。

利用水蒸发时的潜热来吸收裂解气工作时的热量，使裂解气的温度尽可能低于聚合物加剧反应温度，从而实现避免结焦的快速形成。

注油系统的增加更可以消除已经形成的结焦物质。

关键词：压缩机；裂解气；注油、注水系统；结焦。

Abstract: Introduction of cracking gas compressor unit in use for water injection system reasons and according to the needs of technology to increase oil system. Use of water evaporation latent heat to absorb the gas when the work of the heat, so that the gas temperature as possible below the polymer intensified reaction temperature, thereby realizing the rapid formation of preventing coking. Oiling system increases more can eliminate have formed the coking material.Key words: compressor; cracking gas; oil,water injection system;coking;0. 引言前言裂解气压缩机组是乙烯装置的重要设备,机组运行状态的好坏,直接决定着整个乙烯装置的安全、稳定和长周期运行。

裂解气压缩机压缩介质是裂解气,裂解气中某些组分包括烯烃类、过氧化物、硫化物、氧化氮等,在一定温度和压力下将发生聚合反应,形成类似焦油的粘稠沉淀物,阻塞叶轮、隔板、机壳、流道和密封,严重影响了压缩机气动性能。

乙烯装置裂解气压缩机检修要点及改进措施摘要：一般来说，乙烯裂解气压缩机由离心式压缩机、润滑油站和离心机组成。

其主要工作原理是通过裂解气压缩机对来自冷却水塔的冷气加压，进入不同分离顺序的冷热分离区进行分离，获得理想的乙烯、丙烯等石化原料。

最后，实现高压裂化并发生反应。

乙烯裂解气压缩机在长时间运行后，其运行状态可能会遇到某些问题，如压缩机结垢、机组振动、段间换热器内部泄漏等，导致设备功率过大，影响了设备的性能，不利于压缩设备的正常使用。

因此，有关部门应了解和熟悉压缩机的运行情况，及时发现问题，并采取有效措施加以解决。

关键词：乙烯裂解气；压缩机；异常现象；测量前言随着当前社会经济的快速发展，石化行业也在不断发展壮大。

乙烯装置是石化企业的重要设备，裂解气压缩机是乙烯装置的关键部件。

其运行稳定性是影响设备性能的关键因素。

只有保证裂解气压缩机的稳定运行，才能保证设备的平稳运行，从而进一步保证企业生产的质量。

因此，乙烯裂解气压缩机的异常现象应及时解决和处理。

本文将对乙烯裂解气压缩机在长期使用过程中出现的异常情况进行分析，并提出相应的解决方案，供相关企业和部门参考。

一、裂解气压缩机常见异常现象（一）压缩机出现结垢裂解气压缩机常见的异常现象之一是压缩机结垢。

在裂解气压缩机的运行过程中，温度和压力的变化会导致蒸汽。

蒸汽中的杂质，如盐溶液，进入汽轮机，容易在压缩机的叶轮或叶片上腐蚀和结垢。

一方面，叶轮或叶片上的厚结垢现象会直接降低压缩机的功率，增加能耗，甚至会导致机器的热功率故障，损坏压缩机的涡轮部件。

另一方面，水垢越厚，对叶轮的侵蚀就越严重，叶轮及周围叶片的使用寿命也会降低，对装置的安全运行构成威胁。

因此，在乙烯装置裂解气压缩机的日常维护和维修过程中，如果发现结垢，应立即停止，并采取相应的结垢措施。

（二）带液体的压缩机一般来说，裂解气压缩机中的液体吸入现象是绝对禁止的。

压缩机一旦充满液体，不仅会导致压缩机剧烈振动，还会导致压缩机出口压力急剧升高，对设备的安全运行产生不利影响。

文章编号：１０００－７４６６（２０１１）增刊２－００７９－０４ 乙烯装置裂解气压缩机改造李　毅，张　健，马鹏飞（中国石油兰州石化公司石油化工厂，甘肃兰州　７３００６０）摘要：以兰州石化公司小乙烯装置裂解气压缩机为例，介绍了对机组段间冷却器流程、段间注水、级间气封的改造以及这些改造对机组运行状况的改进情况。

关键词：裂解气压缩机；长周期；运行；改造中图分类号：ＴＱ　０５１．２１ 文献标志码：Ｂ　 兰州石化公司石油化工厂乙烯装置裂解气压缩机（１０１－Ｊ）是该装置的核心设备之一，由意大利新比隆（ＮｕｏｖｏＰｉｇｎｏｎｅ）公司１９９４年制造，通过裂解炉自产高压蒸汽驱动透平，分高、低压缸两缸（２ＢＣＬ４５９、３ＭＣＬ６０６）五段压缩，并在段间设有冷却器５台。

２００８－０１，机组运行过程中出现段间排出及吸入温度超温、压缩机频繁喘振的现象，机组运行极不稳定，能耗大幅增加。

为了保证三年一修的目标，适应新形势下裂解原料的要求，通过分析研究，对压缩机密封和冷却系统进行了相应的改造。

１　机组存在问题该机组运行至２００８－０１，段间排出温度普遍偏高，在不到半年的时间内因段间冷却器结焦检修造成大机组被迫停产３次。

检修后在短期内虽有所好转，檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪但最终因部分冷却器管束迅速结焦及泄漏等原 （３）根据连杆螺栓断口宏观特征，连杆螺栓承受单向弯曲交变载荷，在低应力作用下疲劳断裂，表面存在应力集中，同时具有低周次断裂特征。

（４）连杆螺栓热处理时，组织中出现珠光体和铁素体，致使组织硬度较低；连杆螺栓组织存在明显的珠光体＋铁素体和贝氏体＋回火索氏体带状，这种不均匀组织可通过正火处理消除，说明连杆螺栓热处理不规范。

综上所述，连杆螺栓材质符合标准要求，但热处理不规范，金相组织不均匀，同时，连杆螺栓安装预紧力未达到设计标准要求，表面加工质量未达到设计加工要求。