丙烯制冷压缩机运行存在问题及处置办法

乙烯装置在裂解气分离过程中，需将裂解气温度最低降至-170℃左右。乙烯装置通过循环水冷却丙烯，丙烯冷却乙烯，乙烯冷却甲烷的复迭制冷流程，为整个工艺流程提供不同温度等级的冷剂，最终将物料冷却至工艺所需温度。

1 丙烯制冷压缩机运行存在问题及处置办法

1.1 流程概述

丙烯制冷压缩机（GB-501）经透平驱动，将系统内气相丙烯压缩至1.6MPa。气相丙烯通过与循环水换热，冷凝为液相丙烯；液相丙烯经调节阀节流膨胀，与物料换热，液相丙烯吸收物料热量，气化后进入压缩机吸入罐，气液分离后气相进入压缩机。通过压缩—冷凝—膨胀—蒸发四个循环步骤，丙烯制冷压缩机为乙烯装置提供四个温度等级的冷剂。

图1、GB-501压缩机流程示意图

1.2 透平真空度偏低

GB-501透平真空系统示意图如图2所示：

图2、GB-501透平蒸汽流程示意图

某段时间，GB-501透平真空度由-83kPa左右上涨至-65kPa，排汽温度由40℃上涨至75℃，驱动蒸汽耗量由42t/h上涨至46t/h左右，具体统计数见表1：

表1不同真空度下GB-501透平运转情况统计

在检查现场流程的过程中发现，一级喷射泵备用泵的蒸汽阀阀1及抽汽阀阀2处于全开状态，进入一级冷凝器的手动阀阀3处于关闭状态（见图2）。当阀1、阀2全开、阀3处于关闭状态时，一级喷射泵备用泵没有发挥作用；相反，1.6MPa等级的蒸汽通过阀1、阀2不断进入腹水器顶部的不凝汽管线上，增加了运行中一级喷射泵的负荷，导致腹水器顶部的不凝汽不能被及时抽走，使透平真空度降低，排汽温度升高，驱动蒸汽耗量增大。现场将阀1、阀2关闭后，透平真空度恢复至正常水平。

1.3 二段抽出流量表FI-51103指示不准

FI-51103为文丘里管差压式流量计，利用公式（1）计算出流体流量：

F=k√ΔP………………（1）

其中，F代表流量，k为常数，ΔP为节流元件两侧的压差。

FI-51103引压管为DN15的金属光管，起初未采取保温措施。在冬季气温较低的条件下，引压管中的部分气相丙烯冷凝为液相，导致压差ΔP偏离正常值，FI-51103示数由平时的6000Nm3/h左右上涨至20000Nm3/h左右。

GB-501一段吸入量FI-51100由DCS通过公式（2）计算求得：

FI-51100=FI-51101+FI-51103-FI-51102-FI-51104…（2）

其中，FI-51100—一段吸入流量，Nm3/h；

FI-51102—二段吸入流量，Nm3/h；

FI-51103—二段抽出流量，Nm3/h；

FI-51104—四段吸入流量，Nm3/h；

FI-51101—四段排出流量，Nm3/h；

备注：公式（2）中，除FI-51100通过公式计算获得外，其他数据均采用压差式流量计测量得出。

一段吸入量FI-51100平时在60000Nm3/h左右（约为四段排出流量FI-51101的90%）。当FI-51103偏离正常值14000Nm3/h左右时，FI-51100偏离正常值也在14000Nm3/h左右（约为一段吸入量的23%），对操作人员的操作异常判断带来影响。

仪表人员排放引压管中物料进行仪表校正时，在某个瞬间会使FI-51103示数达到最大。当FI-51103示数达到最大值时，“四返二”防喘振阀FCV-51102完全打开。为避免这种情况，校正FI-51103前，需手动摇动FCV-51102调节阀手轮将阀门关闭，待校正完毕后再投至自动状态。

观察发现FI-51103主要在冬季气温较低条时出现频繁误指示，以及FI-51103仪表引压管表面温度较低，判断气温低是导致丙烯液化并最终引起流量FI-51103误指示的主要原因。联系维护人员对FI-51103仪表引压管进行保温，降低环境温度对仪表测量的影响。包完保温后，FI-51103发生误指示的频率明显下降。

利用丙烯容易汽化的特点，在校正FI-51103时，利用低压蒸汽加热引压管，将引压管中冷凝的丙烯气化，替代原有的排放引压管中物料进行仪表校正的方法，避免FI-51103校正时，FCV-51102全开，引起系统波动的问题。

1.4 GB-501一段吸入温度波动

当裂解气中断或分离系统开车前期，为避免GB-501喘振，通常打开“四返一”防喘振阀FCV-51101，但会导致GB-501一段吸入温度TI-51100远高于工艺指标；通过打开一段喷淋调节阀TIC-500，将液相丙烯节流喷入一段气相丙烯中，降低气相丙烯的温度，使进入压缩机的气体温度接近工艺指标。

GB-501一段吸入温度TI-51100升高后，导致一段吸入量FI-51100及四段排出量FI-51101均下降，一段吸入压力PI-51100升高，四段出口压力PI-51101下降。当PI-51100升高及PI-51101下降时，通过FCV-51101流通至一段吸入罐的气相丙烯量减少。在这种情况下，液相丙烯通过喷淋阀TIC-500进入气相管线的丙烯量增加，导致TI-51100降低。TI-51100降低后，会发生与上述变化过程相反的工艺过程。最终，GB-501一段吸入温度进入升高—降低—升高的循环中，具体趋势图见图3。

压缩机内物料温度发生频繁波动，给压缩机的防喘振控制带来不便；同时，FA-501罐容易起液面；为防止FA-501吸入罐产生高液面联锁动作，需频繁启动GA-502泵。

图3 GB-501工艺参数波动图

线①：一段吸入压力趋势线； 线②：一段吸入温度趋势线线③：四段排出流量趋势线； 线④：一段吸入流量趋势线线⑤：四段排出压力趋势线； 线⑥：“四返一”防喘振阀开度

根据日常操作经验，当防喘振阀FCV-51101开度小于15%的情况下，GB-501一段吸入温度不会发生大的波动。低负荷下，在减小FCV-51101开度同时避免压缩机喘振的办法有：1、尽量增加GB-501一段气相丙烯吸入量；2、降低GB-501喘振流量。

在裂解气中断的情况下，可以尽量维持一段用户的运转，增加GB-501一段气相丙烯吸入量。通过压缩机特性曲线图图4[3]可以看出，在负荷较低的情况下，降低GB-501的转速，可以实现降低GB-501喘振流量，可以达到FCV-51101开度较小的情况下压缩机不喘振的目的。总上所述，在裂解气中断或负荷较低时，可以通过维持一段用户运转或降低压缩机转速，实现在FCV-51101开度较小时，压缩机平稳运行。

图4压缩机特性曲线图

2 结语

丙烯压缩机的正常运转与否，一定程度上决定了乙烯装置运行周期的长短。在压缩机运转过程中需做好压缩机的维护工作，及时解决生产过程中出现的问题，保证压缩机安全、稳定、长周期的运行。