1裂解气压缩机工艺简介

　　上海石化股份公司1#乙烯装置是从日本三菱油化株式会社引进的成套装置，经过多次改造，现已年生产150kt.其中C-201裂解气压缩机型号为34M-6X5，采用两缸三段压缩工艺。裂解气经一段压缩后，排出气体被海水冷却，进入二段吸入罐中分离。油层送汽油解吸塔，水层回到工艺水油分离器，气体进入二段压缩。二段排出气体经海水冷却后，进入三段吸入罐进行气液分离，凝液用液面控制回到二段吸入罐，气体进入三段压缩。三段排出气体经海水冷却后，进入三段出口罐进行气液分离，凝液用液面控制回到三段吸入罐，气体进入碱洗塔。

　　2压缩机结焦的原因

　　由于裂解气中含有各种不饱和烯烃，金属氧化物和硫化物，特别是硫化物，杂环氧化物，微量的溶解或悬浮状的金属离子共存，使烯烃，双烯烃的自聚共聚复杂化，在受热的金属设备内壁形成一层组成复杂的污垢物，即所谓的结焦。引起不饱和烃聚合结焦反应的因素分析如下：图1C-201裂解气压缩机系统工艺流程示意1）温度。温度是不饱和烃聚合结焦的重要原因之一。裂解气压缩机的段间温度随着运转时间的延长而逐渐升高，从而为结焦创造了有利条件。

　　2）氧含量。微量氧的存在可诱发氧化物游离基的产生，为聚合结焦提供了引发条件。

　　3）水。水作为极性分子，对聚合结焦有一定的促进作用。

　　4）金属离子。铁和其它金属离子的存在，对二烯烃的聚合起到引发剂的作用。水量越多，水温越高，金属离子化倾向也越高。

　　5）物料中不饱和烃的浓度。不饱和烃的存在是聚合结焦的内在的根本原因。

　　3压缩机不平衡故障

　　3.1转子不平衡故障和特征

　　当转子旋转时，如果其质量中心与旋转中心不重合时，将产生离心力。离心力是引起转子和轴承振动的主要原因，这就是转子的不平衡故障。转子的质量不平衡所产生的离心力始终作用在转子上，转子每旋转一周，就在转子或轴承的某一测点处产生一次振动响应。因此它的振动频率就是转子的转速工频。转子不平衡故障的主要特征表现为：1）在径向振动的频谱图上，工频成分突出；2）径向振动的波形基本是一个正弦波；3）两个相互垂直的径向振动的时域信号，在相位上基本相差90°，合成的轴芯轨迹呈较为规则的椭圆状。

　　3.2不平衡的产生原因

　　导致机组运行时转子不平衡的原因是多方面的，通常的因素如下：1）质量不均匀（形状等）；2）结构不对称（键槽等）；3）加工不同心（浇铸，机加工等）；4）装配不同心（配合间隙，联轴节不对中等）；5）配合件的配合情况变化；6）材料（应力释放，冷热态等）；7）运行过程（腐蚀，磨损，冲刷，断缺，积尘，结焦垢等）。

　　因此，在转子不平衡时采取哪种正确的维护措施恢复正常运行，取决于不平衡所产生的原因。

　　对于裂解气压缩机，运行过程中的因素是常见，主要的原因之一。

　　4裂解气压缩机运行监测

　　4.1振动监测

　　为了监视压缩机运行的机械振动，C-201压缩机配备了美国BENTLY3300型轴振动监视仪表。压缩机轴振动值在现场有显示和输出，同时还与其它参数一起被送到DCS系统。压缩机的BENTLY电涡流式位移探头布置见图2所示。它是股份公司23套关键机组之一，由专业技术人员对仪表的轴振动信号进行定期的频谱和趋势分析。

　　随着转子结焦程度的提高，转子的振动增大。

　　转子上不均匀的结焦，将导致转子的动不平衡，产生转子的不平衡故障，在频谱分析图上显示为转速工频成分的突出。

　　4.2监测因子

　　裂解气压缩机长期连续运转后，各段的出入口温度开始升高，压力也随之上升，压缩机的能力将会显得不足。为此，美国Nalco/Exxon公司提出了用N因子来监测压缩机的运行状态。

　　N= Ln（Pd/Ps）/（Ln（Td/Ts）

　　Ln（Pd/Ps）/Ln（Td/Ts）-1 Pd，Td——压缩机出口压力，出口温度；Ps，Ts——压缩机入口压力，入口温度。

　　压缩机的压缩比（Ln（Pd/Ps））越大，而温升（Ln（Td/Ts））越小时，说明压缩能力越高。

　　由上式可见，N越大，压缩能力越小，说明结焦程度越严重。

　　5裂解气压缩机运行状态分析

　　5.1振动分析

　　图3为低压缸高压侧轴振动双峰值的变化趋势。在1999年5月和11月底有两次较高的振值。

　　图4为1999年11月29日的振动信号频谱分析图，可见明显的转速工频（5400RPM）成分，在其它探头信号中也类似如此。振动信号分析表明压缩机存在转子不平衡故障。经过12月消缺检修后，轴振动回复到低振值水平并很稳定。

　　图3低压缸高压侧轴振动（X20111H）双峰值趋势

　　5.2监测因子分析

　　自1998年底至2000年4月底的运行期间，C-201压缩机经过1999年5月底的大检修和1999年12月的消缺检修。在该运行期间内，记录压缩机各段进出口温度和压力并计算N因子，以时间顺序生成图表。

　　1）段N1因子。1999年5月份大修前达到高水平，6月份开车后波动较大，到1999年11～12月份N又明显增大，经过12月消缺检修后，N1又回落到较低水平。

　　2）第二段N2因子。1999年5月份大修前达到高水平，6月份开车后一直比较平稳。在1998年12月消缺检修后进一步回落且稳定。

　　裂解气压缩机（C-201）段N1因子示意图5裂解气压缩机（C-201）第二段N2因子示意3）第三段N3因子（见图6）。从1998年底开始有缓慢增大趋势，在1998年12月消缺检修后有所回落。

　　5.3综合分析

　　从图3～6可见，在1999年5月和11月底，一段，二段的N因子和低压缸的轴振动信号均出现较大的数值。低压缸转子产生不平衡故障，而其原因恰恰是由于聚合结焦。经过1999年5月份大修和12月份消缺检修时的清焦，N因子和轴振动均有明显下降。说明运用N因子和轴振动的综合分析方法，可以更加准确的监测出压缩机的结焦及所导致的转子不平衡状态。

　　6结焦的防治

　　为了防止压缩机结焦，在压缩机各段的物料管线都设有洗油注入线，由计量泵控制连续注入，这也是目前常用的方法。洗油有两个作用，一是冲刷附着在叶轮机套罩上的聚合物，二是冷却裂解气，减缓聚合结焦。

　　但是，洗油并不能从根本上解决聚合结焦的问题，冲刷也不会彻底。从C-201运行历史来看，依然存在一定程度的结焦。如在1999年5月25日停车大检修时，揭盖发现各级流道和叶轮上都存在严重的结焦，在1999年12月底消缺检修时，也发现转子上结焦严重。

　　为了改善防止结焦的效果，在C-201压缩机洗油注入的基础上，于2000年3月3日起开始增加使用美国Nalco/Exxon公司的EC3144A型裂解气压缩机阻聚剂。

　　7结语

　　裂解气压缩机的聚合结焦，将导致各级流道变窄，阻力增大，温度升高，从而使压缩机的负荷下降，影响装置的生产运行。因此，分析和监测C- 201裂解气压缩机的结焦情况对于保证1 #乙烯装置的"安稳长满优"运行具有十分重要的意义。

　　a.运用美国Nalco/Exxon公司提供的N因子计算式，同时对压缩机轴振动信号进行分析，可以更加准确有效地监测压缩机的运转情况，为装置制定生产和检修方案提供可靠的依据。

　　b.要求定期准确记录压缩机各段的压力和温度变化并计算N因子，对压缩机振动信号作定期的趋势和频谱分析，这也就需要加强对压缩机进行多方面的技术管理。

　　c.从2000年3月3日加注EC3144A阻聚剂后的N因子和振动趋势看，截止目前压缩机运行状态良好。对于EC3144A阻聚剂的使用效果，需要经过较长时间的运行后，通过跟踪监测N因子和振动变化，并终在下次揭盖时才能作出适当的评价。