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进口循环氢压缩设施的革新预设

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-06-20 22:37:50 来源: 作者:用户55393    浏览次数:3    
摘要

福建炼油化工有限公司催化重整装置( 下称重整装置) 循环氢压缩机, 工艺编号为K-3201.是由美国A -C压缩机公司生产的中间抽气式筒形离心压缩机, 用一台双速电动机通过齿轮增速箱联动。作为重整装置的关键设备, 其作用是通过对循环氢气的增压以克服系统压降使循环氢流动并携带热量促进重整反应。K-3201 主要设计参数见。 K-3201 主要设计参数介质H 2( 少量 CH+ H 2 S)介质分子量...

福建炼油化工有限公司催化重整装置( 下称重整装置) 循环氢压缩机, 工艺编号为K-3201.是由美国A -C压缩机公司生产的中间抽气式筒形离心压缩机, 用一台双速电动机通过齿轮增速箱联动。作为重整装置的关键设备, 其作用是通过对循环氢气的增压以克服系统压降使循环氢流动并携带热量促进重整反应。

K-3201 主要设计参数见。

K-3201 主要设计参数介质H 2( 少量 CH+ H 2 S)介质分子量5. 49~7. 72电机功率/ kW 1566入口流量( 标准状态) / m 3?h - 1 46000入口压力/ MPa 1. 1入口温度/ ℃40一段出口排气压力/ MPa 1. 80一段出口排气温度/ ℃98一段出口流量( 标准状态) / m 3?

h - 1 23000二段出口排气压力/ MPa 1. 65二段出口排气温度/ ℃108二段出口流量( 标准状态) / m 3?h - 1 23000重整装置原设计工艺流程是循环氢气在重整气液分离罐( 下称 D-3201) 进行气液分离后由罐顶直接进入 K-3201 入口。而 K-3201 为中间抽气式离心压缩机, 由中间第 6 级叶轮抽出一部分氢气, 其余从第 7 级叶轮压出。循环氢经压缩后从第 7 级叶轮出口排出的氢气即一段氢直接到混氢点与汽油混合经换热、加热后进入**、二重整反应器分别反应。从压缩机中间第 6 级叶轮抽出的氢气即二段氢因压力稍低经换热后直接到二段混氢点混合加热后再一起进入第三、四重整反应器反应。*终混合反应产物经换热、冷却后进入 D-3201 进行气液分离, 罐顶除少部分氢气进预加氢使用外, 大部分氢气直接至 K- 3201 压缩后循环使用。即原设计K-3201 出、入口均无缓冲分液罐。

K -3201自身设有防喘振控制保护系统, 当机组运行出现喘振现象后, 通过防喘振控制器( U IC-1,2) 动作开启控制阀由其一、二段出口各返回部分氢气, 再经各自的气体冷却器冷却后直接返回到压缩机入口, 来达到增加入口流量以消除喘振对机组的危害。

K -3201 轴封设计采用 T BS 密封( T rapped Bushing Seal) 和梳齿密封联合结构, 其中 T BS 密封为依靠固定在主轴上的叶轮高速旋转带动密封油产生油压并在密封腔内与密封气达到压力平衡起到密封效果。考虑到重整循环氢较干净且腐蚀性介质含量少及系统压力不高的特点, K -3201采用润滑油-密封油联合油站形式, 即共用一个油箱并由一台油泵将润滑油压出再经各自的调节阀进行油路分配。

其中密封油进入TBS密封后分三路流动, 靠大气侧一路密封回油直接流回油箱, 另一路冷却叶轮后由高位罐液控阀控制回油箱, 而靠工艺侧的密封内回油则与经梳齿密封泄漏过来的少量工艺气体混合后进入密封油系统的油气分离器进行分离, 分离出来的密封油经脱气罐进一步分离出杂质后流回油箱重复使用。

K-3201在梳齿密封中段设有充入缓冲隔离气设施, 要求充入清洁气体与工艺气体隔离, 避免工艺气体污染密封油。而原设计由压缩机二段出口引一条线直接返回, 即作为缓冲隔离气的介质是未作任何处理的出口循环氢气。

K-3201 原设计工艺流程。

1原配套设施不足给生产带来的影响

1. 1K-3201 入口无分液罐给生产带来的影响

从 1993~1995 年的运行情况来看, 由于 K- 3201 入口没有分液罐, 当重整装置操作波动即 D- 3201 液控失灵或液位波动幅度较大的情况下, 循环氢很容易将D-3201罐中的汽油组份携带进入压缩机体内。另外当机组运行出现喘振情况时, 防喘振控制阀突然打开, 出口循环氢气经冷却器冷却后返回入口时会析出不少凝缩油。因 K-3201 入口无分液罐, 造成循环氢带液使气体组成重度过大而导致其主电机超负荷过载停车。同时由于大量带液会使压缩机的轴振动、轴位移增大, 轴封件磨损密封效果变差。

据统计 1993~1995 年重整装置发生装置切断进料的非正常停工, 有 7 次是由于 K-3201 入口循环氢严重带液引起故障停机所致。特别是 1994 年5月 15 日、6 月 18 日和 1995 年 9 月 21 日、12 月 6 日等 4 次因重整气液分离罐 D-3201 液控失灵; 1995年 5 月25 日 K-3201 喘振, 使循环氢严重带液, 造成K -3201 电机超负荷停车或轴振动大联锁停机, 不仅造成了装置切断进料, 还使机组个别轴瓦及密封也相应受到磨损。

事后在处理过程中从 K-3201 机体底部放空管, 一、二段出口反飞动线冷却器内均脱出大量汽油。

1. 2K-3201 出口无分液罐给生产带来的影响

K -3201 机组密封油控制系统原设计本身存在一定的缺陷, 即在系统工况( 主要是压力) 发生变化时, 由于调节器控制滞后( 有时控制阀卡) 使其密封油压力来不及自动跟踪调节, 密封油路的内回油量骤增, 因外排不及时造成密封油自密封处窜入气缸。

另外机组轴封TBS密封件由于长时期运行磨损使密封间隙增大, 也会造成部分密封油由密封窜入气缸。上述两种因素致使大量的润滑油被循环氢带入重整反应系统, 由于润滑油组份相对较重, 且含有部分金属添加剂, 进入重整反应器后不仅会导致娇贵的重整催化剂 CB-6, CB-7 中毒活性下降, 还会促使反应器内催化剂床层表面积碳加剧, 同样影响催化剂活性, 使重整反应深度下降。直接表现为反应温降减小, 重整汽油的辛烷值无法得以提高, 产氢量相应减少, 同时影响后序柴油加氢装置的正常生产。

1993~1997 年因上述原因造成密封油从压缩机气缸窜入系统有 5 次之多, 且每次都对重整反应带来了较大的负面影响, 导致重整反应温降大幅度降低。特别是 1997 年 3 月装置第 4 生产周期的末期, 由于系统工况变化幅度较大, K-3201 密封油控制阀卡死而无法调节, 导致大量的密封油从压缩机气缸窜入重整系统, 不仅损坏了重整催化剂, 而且还将反应器前部系统分子筛罐内的分子筛彻底破坏,形成了极为被动的生产局面, 同时也造成了极大的经济损失。

1. 3缓冲隔离气无冷却、过滤设施对机组密封的影响

在实际生产中因为设备、管线腐蚀, D-3201 气液分离效果不好等因素的影响, 致使循环氢气中含少量机械杂质和未彻底分离出去的轻汽油。原设计的缓冲隔离气因直接从二段出口循环氢气返回, 在与密封内回油混合时会对密封油造成污染, 因为密封内回油是返回油箱循环使用的, 进而逐渐污染了油箱里的润滑油。

自投用缓冲隔离气以来, 机组密封油就不同程度地被污染, 结果导致油箱内润滑油酸值变大, 闪点、粘度变小, 机械杂质变多, 严重地威胁着机组的正常运行, 因而不得不经常添加大量新润滑油来置换已经变质的润滑油, 造成了极大的浪费。同时由于出口直接返回的作为缓冲隔离气使用的循环氢气温度较高( 110℃) , 实际使用证明其根本无法冷却密封构件还极易促使密封油产生高温结焦, 严重地影响了密封结构的正常工作, 降低了密封性能, 给机组运行带来了不安全的因素。

2配套设施的完善

针对上述情况, 在不同时期对机组存在的问题分步采取措施进行了完善。

2. 1增设一台入口缓冲分液罐

根据实际生产中循环氢流量( 标准状态) 较大,约 46000M 3 / h,仅靠一台规格 1800mm×8054mm的重整气液分离罐显然是无法彻底的进行气液分离, 再加上生产中偶尔出现的异常情况如机组突然出现喘振等, 机组安稳运转显然无法确保。在此基础上提出在循环机入口增设一台缓冲分液罐, 以便正常或异常工况下进一步脱除循环氢中所携带的汽油。于 1995 年底利用装置停工检修之际在压缩机入口增设了一台直径 1800mm, 容积为 16. 56m 3, 上部装有金属破沫网的缓冲分液罐, 并将机组防喘振线返回点改至分液罐入口前。

2. 2一、二段出口各增设一台缓冲分液罐

1997 年初在充分考虑重整系统压降不超标的前提下, 提出了在压缩机一、二段各增设一台分液罐, 确保在发生密封油跑损的初期将少量的润滑油在出口分液罐内进行有效的气液分离, 再脱除润滑油。同时及时采取相应措施对机组密封油系统进行精心调节, 防止密封油的大量跑损, 使重整催化剂免受润滑油污染。1997 年 5 月, 两台规格为直径1400mm,容积 2. 8m 3的分液罐在检修期间建成投用。

2. 3在隔离缓冲气返回线上增加一台冷却器及一台分液罐

通过对压缩机密封结构原理的分析, 认为只有降低隔离缓冲气的温度、去除气体中的轻汽油及其它机械杂质, 才能较彻底地改善密封环境。即设计增加一台冷却器对隔离气进行冷却, 同时再利用一台分液罐分离、净化, 使缓冲隔离气达到低温、纯净的条件, 这样才能真正起到隔离冷却的效果。于是在原二段出口返回的缓冲隔离气线上增加一台冷却器和一台气液分离罐, 并利用 1997 年 5 月装置检修之际进行了实施。

3改进后使用效果

3. 1彻底消除了循环氢严重带液引起的停机事故

K -3201 入口自投用分液罐后每班都能从罐底脱出部分汽油, 循环氢经过再一次分离后纯度大大提高。特别是 1996 年 4 月 3 日出现一次重整气液分离罐因液控失灵而严重带液的情况, 因入口有分液罐将大量汽油再次分离, 保护了机组正常运转, 通过及时联系处理液控阀, 避免了装置切断进料故障。

1997 年 3 月 7 日由于操作波动导致机组进入喘振工况运行, K-3201 一、二段反飞动控制阀紧急开启,在消除喘振后从入口分液罐内脱出了大量的汽油。

正是因为压缩机设有入口分液罐, 加上操作人员及时进行脱液, 机组在改造完善后运行至今再未发生过一起因循环氢严重带液而导致的电机超负荷停机事故。

3. 2避免润滑油污染重整催化剂

投用两台出口分液罐后, 在装置开工时机组进行密封油系统压力调试阶段就将窜入压缩机气缸进入循环氢中的少量润滑油予以脱除, 而且在平时生产中也将机组偶尔泄漏出的少量润滑油进行了脱除。装置自 1997 年 5 月生产至今两年多时间, 再未发生过润滑油带入重整反应器污染催化剂的事故,较为彻底地保护了重整催化剂的活性, 保证了重整反应深度, 使重整装置一直保持高辛烷值汽油生产的正常进行。

3. 3延长密封使用寿命, 节约润滑油

K-3201缓冲隔离气冷却及分离设施建成投用以来, 从压缩机二段出口返回的作为缓冲隔离气的循环氢经过冷却和分离净化后, 不仅温度得到降低,而且气体中的轻汽油和机械杂质都被分离出去。注入密封后隔离冷却效果非常好, 机组运行至今润滑油没有发生变质现象, 轴封密封性能良好, 确保了机组的安稳运行, 同时节约了大量的润滑油。

4结论

K -3201作为重整装置的关键设备, 因重整生产工艺的特殊性, 其运行状况的好坏直接影响到装置能否正常生产, 相应还将影响到后序加氢装置的生产。由于采取了上述三项完善措施后, 机组安全运行得到了有力地保证, 自 1997 年 5 月开始装置开工生产至今已两年多时间, 机组再未出现过故障停机进而影响装置正常生产的事故, 使装置的“安、稳、长、满、优”生产得以实现, 从而从根本上提高了运行装置的经济效益, 真正做到了“少投入, 多产出”。

 
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