轻重组分对丙烯制冷压缩机操作的影响

耿令昌 李文义 王培歌 黄 威

（中国石化武汉乙烯，武汉 430082）

轻重组分对丙烯制冷压缩机操作的影响

耿令昌 李文义 王培歌 黄 威

（中国石化武汉乙烯，武汉 430082）

介绍了乙烯生产装置中丙烯制冷压缩机的作用、流程及主要操作参数。叙述了轻重组分污染对制冷压缩机的影响及其解决方法：如被轻组分污染，应先进行出口排火炬处理；如被重组分污染，应通过丙烯侧放净至CBD和启动泵打出界区；开车过程如果混有少量轻、重组分，则可以通过逐渐置换的方法加以解决。介绍了系统在正常和异常情况下补丙烯的操作方法，由于内漏等缺失的丙烯可以对照丙烯收集罐的液位来进行补充。

丙烯制冷压缩机；组分污染；危害；安全运行

丙烯制冷压缩机在乙烯生产装置中起到至关重要的“心脏”作用，与乙烯机形成复迭制冷，为深冷分离提供必不可少的冷剂。如果制冷压缩机由于各种原因而不能正常工作，那么整个乙烯装置5 min内就将大范围停车而无法正常生产，造成巨大损失。

某乙烯裂解装置属于前脱丙烷前加氢工艺，丙烯制冷压缩机是利用超高压蒸汽透平驱动的4段离心式压缩机，是一个密闭循环的制冷系统。用液态丙烯在不同压力下节流汽化来为深冷工艺用户提供-40℃、-21℃、-1℃和25℃共4个温度等级的丙烯冷剂。各个级别汽化的丙烯气体返回制冷压缩机被压缩到1.667 MPa，用冷却水冷凝后进入丙烯冷剂收集罐D-500循环使用。

1 流程及操作参数

丙烯制冷压缩机（丙烯摩尔分数为99.64%）系统工艺流程见图1。无论制冷压缩机负荷的大小变化还是对段间罐液位的控制，甚至是控制系统压力，都要保证冷剂温度的平稳。

丙烯气由一、二、三、四段吸入罐罐顶吸入至丙烯制冷压缩机，经过压缩的丙烯由冷凝器E-501A~D进行冷凝后进入丙烯冷剂收集罐D-500，丙烯冷剂收集罐D-500为换热器①提供40℃的加热介质和25℃的丙烯冷剂后，进入四段吸入罐D-504。D-504罐底丙烯冷剂为换热器③提供-1℃的丙烯冷剂，换热器②提供-22℃的丙烯冷剂，换热器①提供-40℃的丙烯冷剂。

图1 丙烯制冷压缩机系统工艺流程Fig 1 Process flow of propylene refrigeration compressor system

①包括E-308碳三洗涤塔进料冷却器、E-603乙烯机出口冷凝器，②包括E-442高压乙烯汽化器、E-402脱乙烷塔顶冷凝器、E-214高压脱丙烷塔回流冷凝器、E-602乙烯机出口2#脱过热器，③包括E-304甲烷化出口冷凝器、E-212低压脱丙烷塔顶冷凝器、E-210碱洗塔顶冷却器、E-601乙烯机出口1#脱过热器、E-215高压脱丙烷塔回流冷却器、E-221高压脱丙烷塔进料冷却器、E-430丙烯塔顶冷凝器，④包括E-322预脱甲烷塔再沸器、E-209碱洗塔顶冷凝器，⑤为E-501A~D丙烯冷凝器。操作主要参数和各换热器用户参数分别见表1和表2。

表1 丙烯制冷压缩机基本参数Tab 1 Basic parameter of propylene refrigeration

表2 丙烯制冷压缩机用户参数Tab 2 User parameter of propylene refrigeration compressor

2 轻重组分污染的影响

2.1 轻组分

所说的轻组分主要是指换热器发生内漏，分离系统中的CH4、C2H6、C2H4等漏入了密闭循环的丙烯冷剂中。由表2可知，可能发生内漏的换热器有E-322、E-209、E-304、E-210、E-601、E-215、E-221、E-442、E-402、E-214、E-602、E-308、E-603。对轻组分污染可以通过以下几个方面进行判断：

1）检测制冷压缩机四段排出压力和温度是否上升。离心式压缩机结构特点及丙烯压缩过程会使轻组分（不凝气）矢量地集中到压缩机排出端和丙烯收集罐中，加之冷却水不能使 CH4、C2H4、C2H6等冷凝，因此制冷压缩机四段排出压力和温度会上升。

2）流量是否波动。组分的变化会导致流量发生变化。

3）通过采样化验分析，判断是否发生轻组分污染情况，并找出具体泄漏换热器的位置。

如果发现制冷压缩机四段排出压力和温度迅速上升偏离1 667 kPa和74℃、出口冷却水温度和水量正常、一段吸入温度正常，仪表校验无误的情况下，那么即可判断系统中漏入了轻组分，为了保持制冷压缩机不发生超温超压联锁跳车，最有效及时的办法是迅速打开收集罐放火炬阀门，或排放至裂解气压缩机段间罐D-204，以维持制冷压缩机的运行，稳定压力和温度。

此时要精心调整和操作制冷压缩机，为了防止制冷压缩机吸入流量的减少引起的喘振，需适当调整最小流量返回线，同时适当调整制冷压缩机转速以及负荷。维持制冷压缩机运行的同时，要对整个系统可能发生内漏轻组分的换热器进行检查，尽快查出漏点；如果泄漏不是很严重，可以通过调整放火炬来控制，不必进行停车处理，待维持到装置停车检修时一并修复；操作过程中有必要时应从界区补充缺失的丙烯进入收集罐，调整转速、负荷以及最小流量返回线，保持制冷压缩机的正常运行。

如果泄漏量较大并且无法得到很好的控制的时候，就必须进行局部停车进行堵漏或者更换处理。

2.2 重组分

重组分污染是指在系统运行过程中换热器发生内漏（制冷压缩机采用干气密封，故排除油密封泄漏重组分污染的可能）。由表2可知，可能发生内漏的换热器有E-212、E-209、E-210等；高压侧的碳3及以上重组分漏入制冷压缩机，从而引起制冷压缩机温度、压力、流量等发生波动，同时表现为不能正常提供-40℃的丙烯冷媒；一般压力维持在36 kPa，而温度高于设定温度。

重组分进入压缩机的2种表现：一是由于吸入介质密度增大，而压缩机功率一定，排出压力降低，功耗增大，机组运行效率下降；二是如果压缩机功率有较大提升空间，那么吸入介质密度越大，排出压力越高载荷增大。

如果压缩机轻微带液，液体在压缩过程中汽化，体积膨胀，振动上升，位移增大，造成联锁停车危险，对压缩机操作不利。

正常情况下，一段吸入罐是无液位操作，这就要求其压力要严格控制在36 kPa左右，如果有重组分污染，会主要集中在-40℃用户釜式换热器中，过多则进入一段吸入罐中。而一段吸入罐积液过多会导致温度和压力平衡破坏。

处理方法是对换热器丙烯侧进行液体排放（CBD）放净处理，而一段吸入罐中的液可以启动泵打出界区，或CBD排放。如果泄漏量大将连续进行排放，没必要停车时尽量维持制冷压缩机运转，及时从灌区引入缺失的丙烯，找出泄漏点，待装置检修时一并修复处理。

2.3 开车过程

开车初期，如果制冷压缩机系统不可避免地带入了轻组分，可以在开车过程中逐渐从收集罐顶部进行放火炬排放，或通过丙烯冷凝器E-501A/B/C/D排气阀进行排放。此时制冷压缩机处于空负荷运转，不为用户提供严格温度等级的丙烯冷媒；随着制冷压缩机的正常运行，轻组分的不断排放，丙烯冷媒也随之慢慢被提纯，进一步满足纯度要求。

如果开车过程中制冷压缩机带入了重组分，随着制冷压缩机的运行，重组分集中到一段吸入用户和一段吸入罐中。如果丙烯不够，表现为收集罐液位低于50%以下，此时应从界区引入液相丙烯补充，维持好制冷压缩机的正常运行。待乙烯装置生产出摩尔分数99.64%的聚合级丙烯时，切换自产的高纯度丙烯补充。

3 系统补丙烯操作

3.1 正常情况

制冷压缩机制冷系统是一个密闭循环的制冷过程，内漏等情况会使丙烯不可避免地丢失减少。由表2可知，主要损失点为E-501A/B/C/D。制冷压缩机4段出口配备了4台大负荷丙烯冷凝器E-501A/B/C/D，用冷却水使丙烯冷凝。冷却水压力为0.45 MPa，温度为33℃。而制冷压缩机四段出口压力为1.667 MPa，如果换热器发生内漏，那么丙烯必然会漏入循环冷却水中去，从而造成丙烯的损失。判断方法是打开冷却水排气阀门，检测是否有气体，并分析是否为丙烯气。

另外，在制冷压缩机系统排放轻、重组分时，都会不可避免地带走一定量的丙烯冷剂，久而久之，造成丙烯冷媒损失。

依据经验，每1～2个月将从界区对制冷压缩机进行补丙烯操作，主要依据为制冷压缩机出口收集罐液位是否正常（此时段间罐液位正常）。保证收集罐液位达到50%以维持正常生产。

3.2 异常情况

如果E-501A/B/C/D内漏严重，那么丙烯的损失将迅速上升；补丙烯频率变快，如果2～3天补充1次，有可能是E-501A/B/C/D内漏严重所致。另外，此时要仔细检查有可能发生内漏而损失丙烯的换热器用户。如有可能做局部停车进行补漏处理，尽量使制冷压缩机不停车。

4 结论

在丙烯制冷压缩机的操作中，无论是正常运行期间还是开工初期，如果密闭循环的丙烯制冷剂受到轻重组分的污染，都将对压缩机造成较大影响。应根据具体现象进行分析和判断，采取相应措施加以调整处理，从而为丙烯制冷压缩机正常运行和开工操作提供安全有效保障。

1）如果丙烯制冷压缩机被轻组分污染，则会使出口压力和温度上升，严重时发生机组联锁停车，处理措施为先进行出口排火炬处理，维持制冷压缩机正常生产。

2）如果丙烯制冷压缩机被重组分污染，主要集中在-40℃用户釜式换热器及一段吸入罐中；通过丙烯侧放净至CBD和启动泵打出界区。经分析，重组分污染的几率较小。

3）开车过程中如果混有少量轻、重组分，则可以通过逐渐置换的方法加以解决，从而提纯丙烯冷媒。

4）由于内漏等缺失的丙烯可以对照丙烯收集罐的液位来进行补充，维持正常生产。

The Influence of Components Pollution on Propylene Refrigeration Compressor Operation

Geng Lingchang,Li Wenyi,Wang Peige,Huang Wei
（Wuhan Branch Company.Sinopec,Wuhan 430082）

Introduced the function,process and main operation parameters of propylene refrigeration compressor in ethylene production equipment,described the effect and solution of the light and heavy components pollution on refrigeration compressor：export row torch processing should be proceeded first if polluted by light components,the propylene should be released completely by side to CBD and play out area by priming pump if polluted by heavy components;The little light and heavy components mixed during the process could be solved through the methods of gradually replacement.Introduced the operation method of propylene replenish to system in normal and abnormal case,the propylene lacked due to the inner leakage could be supplied by contrasting propylene collection tank liquid level.

propylene refrigeration compressor;components pollution;damage;safety operation

TQ025.3

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2012.03.016

2012-03-20