制氢装置解析气压缩机故障分析及解决措施.pdf

动设备
石油化工设备技术,2013,34(6)?10?
Petro-chemical Equipment Technology
制氢装置解析气压缩机故障
分析及解决措施
赵子龙
(中国石油大庆石化公司炼油厂,黑龙江大庆163711)
摘要:大庆石化分公司炼油厂制氩装置解析气压缩机属于千式螺杆压缩机,装置在2004年开工后,解
析气压缩机一直存在排气温度过高的现象,运行过程中经常出现阴阳转子碰磨的现象。经过对故障及螺杆
压缩机结构特点的分析,将该机组改造成为喷液螺杄压缩机,最终使问题得到了解决,保证了装置的安全平
稳运行,并且经济效益可观
关键词:螺杆压缩机排气温度排气压力喷液
大庆石化公司炼油厂加氢二车间制氢装置解备损坏的危险隐患,压缩机阴阳转子容易发生碰
析气压缩机K-1101为干式螺杆压缩机,型号为磨现象,密封型线磨光,导致压缩排气压力低,排
LG-70/6,两级压缩。解析气压缩机K-1101是制气量不足。该机组在2005年度由于转子碰磨,分
氢装置的重要设备,担负着将重整氢PSA尾气升別更换了一、二级转子。在2009~2010年期间,
压的重任,升压后尾气送至瓦斯管网或做制氢原又更换了一、二级转子和一、二级売体。两次检修
料。解析气压缩机能否安全平稳地运行直接影响直接的材料费用就超过了400万元,转子磨损情
到全厂的瓦斯平衡和制氢装置的经济效益。
况,见图1。机组每次检修期,解析气只能放入火
运行中存在的问题
炬,造成了大量的浪费,装置经济损失巨大。设备
1排气温度高
本身存在的问题,造成的浪费是非常惊人的。可
由于制氢装置PSA变压吸附固有的工艺操见,对该机组进行改造工作是非常有必要的。
作特点,螺杆压缩机入口气量波动范围很大,经常2原因分析
在1000~3000Nm3/h之间来回波动(设计流量
分析导致机组运行存在问题有以下几个方面
4200Nm3/h),入口压力波动范围也很大,在
原因
30~70kPa之间(设计入ロ压力0.018MPa,出
1)入口压力波动,当压力低时,而系统压
口压力0.6MPa)。
不时,造成机组压缩比增大,进而排气温度升高。
该机组在2004年8月,随新建120万t/a加
2)由于该螺杆压缩机改造前属于干式螺杄
氢裂化装置开工后开机运行。投人运行后的压缩压缩机,对于密封型线要求高,间隙小,当发生碰
机一、二级排气温度一直很高?在11~120c之磨时,间隙变大。气体极易产生内循环,造成排气
间(设计正常排气温度95C,115C报警,120℃
温度上升
联锁停机),尤其在夏季排气温度最高可超过120
3)随着重整氢PSA装置进入生产末期,吸
C。为了保证排气温度不超指标,只能降低排气附剂吸附能力下降,使尾气中H2增加,介质组分
压力,但是,一旦压缩机出ロ压力低于0.5MPa,
变轻,小分子的氢气增加,容易使压缩机内泄漏量
压缩后的解析气将无法进入系统,只能将这部分
气体放火炬烧掉,造成了大量的能源浪费,每天的
收稿日期:2012-11-21。
直接经济损失近4~5万元。
作者简介:赵子龙,男,2002年毕业于大庆石油学院化工设
备与机械专业,工学学士,主要从事炼油厂动设备管理工作,
1.2转子磨损
工程师
由于压缩机长期在高温下运行,始终存在设
Email:arrons(@163.com
第34卷第6期
赵子龙等,制氢装置解析气压缩机故障分析及解决措施
增加,排气温度进而上升.
工艺系统无影响。制氢装置有除盐水线,水质非
4)运行介质温度的升高,转子发生热膨胀,常好,可以满足要求。因此喷水为最佳方案。
造成阴阳转子之间因啮合间隙变小发生碰磨,至
2)喷液后压缩机轴功率变大,经核算需要更
使转子磨损
换驱动机。
3)解决水的去向问题由于工艺介质中含有
少量的颗粒杂质,冷却液不能循环使用,要求进行
连续排放。制氢装置锅炉系统有连续排污系统,
可以将喷液后的水排放到连排系统来解决此
问题
4)设备材质问题由于工艺介质含有少量的
H2S。可以将机体内的温度控制在100C左右,
避免湿H2S腐蚀,但需要对冷却器和分离器的材
a)一级转子型线磨损
质进行升级。
5)根据喷液的要求,机组内部的工艺流程需
要改变,冷却和分离设备需要新增或者更新。这
就要增加一级分离器,一、二级冷却器,二级分离
器需要更新。
经过论证分析,以上的问题均可以得到解决
因此机组改为喷液方案的总体思路可行。因此,
对该螺杄压缩机改造为喷液螺杄机,即分别向一
二级除盐水,可以达到降低排气温度、提高排气压
力和排气量的目的。
技术方案
从前面技术分析,将机组改为喷液螺杆压缩
(b)二级转子型线磨损
机即可解决设备存在的问题。喷液即在每级的入
图1转子磨损状况
口处喷液,目前机体上预留该孔。压缩机转子、壳
3问题解决总体思路
体、密封部件不用进行改造。转子与壳体材质均
考虑到PSA装置的工艺特点,入口压力和组为碳钢?介质中存在少量H2S,会对设备造成
分存在波动属于正常的生产工艺现象。而干式螺定的腐蚀,根据气分车间(压1、压2均为喷除盐
杆压缩机又对密封型线的间隙控制非常严格,而水的湿螺杆压缩机,瓦斯气中也含有H2S)的使
喷液螺杆压缩机对这方面的要求则要宽松许多,用经验,转子碳钢材质不会影响使用,因为通过将
如果向机体内喷入一定量的冷却介质,利用喷液气体温度控制在100C左右,此时水处于气态,不
后水在汽化温度下会大量吸热的原理,即可降低会形成湿H2S。因而压缩机的壳体与转子材质
压缩机工艺操作的温度。喷液除了具有降温的作可以不用更换,但是需要对冷却器后的材质进行
用外,兼有密封的作用,将能够使运行中存在的问升级,更新为304材质。
题得到解决,基于这方面的设想,有如下问题需要
另外,若改造后,不投除盐水喷液,机组亦可
解决:
运行,即恢复到未改造前的状态,排气温度也恢复
1)喷入介质的选择
到未改造前。机体喷液后气体的含水问题可以通
喷油:如果喷油必须要循环使用,且介质含有过增加一级分离器来解决。具体方案如下
少量杂质。另外还有压缩机本身的密封和同步齿
1)系统上需要增加除盐水线,在制氢厂房南
轮都不能满足要求,需要对此部分进行改造,这方側有除盐水线(DN150)。经过计算两级的除盐水
面的变动过大。所以喷油方案行不通。
需求量共计约需要0.8t/h的除盐水,即在除盐
喷水:要求水连续进入,且要求水质干浄,对水主线上分支接一条DN50线即可满足使用要