脱氢尾气压缩机出口聚合物减少的分析

孙贺龙

(中海油东方石化有限责任公司， 海南 东方 572600)

脱氢尾气压缩机出口聚合物减少的分析

孙贺龙

(中海油东方石化有限责任公司，海南东方572600)

针对苯乙烯装置尾气压缩机出口生成聚合物频繁造成过滤器及管线堵塞的情况，提出了对压缩机进口管线进行保冷处理，降低压缩机出口排气温度，降低压缩机出口压力，压缩机入口加注乙苯，压缩机入口加注阻聚剂等措施，并将压缩机入口加入阻聚剂前后的情况进行对比。加注阻聚剂后过滤器基本不再需要清理，聚合物几乎不再生成。压缩机进口加注阻聚剂的措施大大减小了苯乙烯装置平稳、安全运行的风险，减轻了操作工的负担，减少了设备的损耗。对同类装置压缩机出口聚合堵塞问题具有一定的借鉴意义。

苯乙烯；阻聚剂；螺杆压缩机；增压机；汽轮机；油水分离罐

苯乙烯是一种非常重要的基本有机化工原料。作为合成橡胶和朔料的单体，用来生产丁苯橡胶、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯；也用于与其它单体共聚制造多种不同用途的工程朔料。如与丙烯腈、丁二烯共聚制得ABS树脂，广泛用于各种家用电器及工业上；与丙烯腈共聚制得的SAN是耐冲击、色泽光亮的树脂；与丁二烯共聚制得的SBS是一种热朔性橡胶，广泛用作聚氯乙烯、聚丙烯的改性剂等。苯乙烯主要用于生产苯乙烯系列树脂及丁苯橡胶，也是生产离子交换树脂及医药品的原料之一，此外，苯乙烯还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业。

中海油东方石化有限责任公司12万t/a苯乙烯装置采用中国石化的乙苯绝热负压脱氢制苯乙烯技术，包括脱氢反应、油水分离、凝液处理、尾气压缩、洗涤、增压和苯乙烯精馏等。尾气压缩机C3001是为脱氢反应提供负压的唯一设备，是脱氢反应单元的核心设备。尾气压缩机C3001将脱氢反应过程中产生的尾气经洗涤后输送给增压机，增压机加压后送至PSA。C3001机组阴阳转子采用除盐水喷淋降温，除盐水以及升压后冷凝的液体在C3001出口积液包处收集，最终以凝液的形式经调节阀控制排至油水分离罐。该处堵塞将使凝液排出不畅，积液包液位过高将导致压缩机出口气体输送受阻，压缩机出口压力升高至联锁值时将使机组联锁停机，进而导致整个脱氢反应单元停车。本装置尾气压缩机组采用中国船舶重工集团公司第七一一研究所的LG448/0.028-0.163尾气螺杆压缩机组，由汽轮机(943kW)通过减速齿轮箱驱动螺杆压缩机。设计入口压力0.028MPaA,出口压力0.163 MPaA，入口温度38℃，出口温度≤85℃，喷淋水≥600kg/h，出口压力0.190 MPaA联锁停机。

1 尾气压缩机在使用中出现的问题

尾气压缩机C3001在平稳运行一年之久以后，慢慢的开始出现压缩机出口积液包液位不稳定，液位过高，调节阀排水不畅的现象，同时压缩机出口压力也开始出现波动，压力呈缓慢上涨趋势。液位突然的失控经常导致压缩机出口压力快速上涨接近联锁停机值。在查找原因的过程中该排液管线完全堵塞，该管线经除盐水冲压、乙苯冲压浸泡无效后宣告该管线堵死，重新配管。在新配置的管线上加装了过滤器，新管线投用之后扔然频繁出现排液不畅的现象，每次清理过滤器都有部分聚合物堵在过滤网处，严重时平均每两小时清理一次过滤器，频繁的清理大大加大了操作人员的负担，也加大了维保人员的工作量。数日之后到6月6日时压缩机出口压力已由0.163MPaA上涨至0.180MPaA，并且压力频繁跳动仍有上涨的趋势。推测压缩机出口积液包以及出口管线管壁很大可能聚积有大量聚合物，于是，在当日21时紧急停脱氢反应单元，停工检修压缩机积液包和压缩机出口管线。拆开积液包和出口管线法兰后清理出大量聚合物，紧急清理、冲洗、吹扫之后准备开车，整个清理过程历时13h。6月7日11时压缩机启动，启动后压缩机出口压力波动更加剧烈，出口压力多次超出联锁值，并且出现压力居高不下的现象，此时压缩机出口尾气分液罐液位也出现大幅波动，排液不畅的现象，于是再次停机检修尾气冷却器和尾气分液罐。在抢修尾气冷却器的过程中发现数根换热器管束堵塞，尾气分液罐中也清理出大量聚合物。经过32个小时的抢修基本完成了换热器和分液罐的清理工作，尾气压缩机于6月9日1时再次启动。此次启动运行后喷淋水量、出口压力均下降，在同等出口温度条件下喷淋水量有所减少，出口压力也下降至正常运行值，但过滤器清理频次依然在每日1～2次左右。

2 解决办法分析

2.1 进气温度

日常运行中虽然尾气压缩机进口进气温度一直低于设计值38℃，但是考虑到海南省东方市白天阳光较强、气温较高，昼夜温差较大，进气温度昼夜规律波动，决定对其进气管线进行保冷处理。

2.2 出口温度

该尾气压缩机设计的出口温度为≤85℃，联锁温度90℃。考虑到温度对苯乙烯聚合的影响决定降低压缩机出口的温度。压缩机出口的温度是由转子上喷淋水的量决定的，因此需要增加其喷淋水量。

2.3 出口压力

东方石化12万t/a苯乙烯装置尾气增压机采用固耐重工有限公司4M16-60.6/0.4-27.3型尾气增压机，该机是四列对称平衡型四级往复活塞水冷式增压机，设计进气压力0.038 MpaG-0.048 MPaG，进气压力要求范围较宽。考虑到苯乙烯在较高压力下更容易发生聚合的特性，决定将尾气压缩机出口压力由设计的0.163 MPaA缓慢降至0.145 MPaA。当尾气压缩机出口压力在0.145 MPaA时增压机进口缓冲罐的压力为0.038 MPaG即0.138 MPaA，此时恰好达到增压机正常运行的最低允许进气压力值。尾气压缩机出口压力的降低在同等操作条件下将在一定程度上减少汽轮机的蒸气用量，相应的减少综合能耗。

2.4 压缩机机组转子启用乙苯冲洗

压缩机进口转子处的乙苯喷淋其设计目的是在压缩机停机时注入乙苯，冲洗残余在机组腔内的苯乙烯，防止在阴阳转子表面聚合。压缩机进口转子处加注乙苯将实时冲洗压缩机的阴阳转子及出口管线，乙苯在一定程度上能溶解部分聚合物，使部分聚合物变软进而随凝液排至油水分离罐，达到实时清洗转子及出口管线的作用。但是大量的乙苯注入会增加压缩机的负荷，更重要的是会使脱氢液中苯乙烯收率降低，降低脱氢液中苯乙烯的百分比。脱氢液中苯乙烯含量的降低势必加大苯乙烯精馏单元的负荷，因此应严格控制乙苯的注入量。

2.5 压缩机进口加入阻聚剂

考虑到聚合自然而然就想到了阻聚剂，在经过对防苯乙烯聚合阻聚剂的对比、筛选后决定试用50阻聚剂。考虑到加入方式、加入量和成本的限制，经综合考虑，准备采取阻聚剂与乙苯混合注入的方式加入。

3 过程实施

根据要求对尾气压缩机进口部分管线进行了保冷处理，加上保温后压缩机进气温度由之前的34℃左右降至26℃，经过数日的对比发现进口温度降低并没有改变压缩机出口过滤器的清理频次；在加大压缩机进口脱盐水的喷水量之后，压缩机出口温度缓慢下降，由之前的74℃降至65℃，但是经过运行对比发现过滤网清理频次没有明显减少的趋势，继续加大喷淋水量后压缩机出口温度降低，但是过滤器清理频次短期内依然没有减少，喷淋水的大量加入在一定程度上增加了压缩机的负荷，致使汽轮机蒸汽用量有所增加，因此决定将压缩机出口温度控在64℃，；压缩机出口压力的降低使汽轮机蒸汽量有了略微的减少，但是对压缩机出口过滤器的清理频次没有影响；压缩机转子处乙苯的注入也没有改变压缩机出口过滤器的清理频次；最后在乙苯冲洗中加注阻聚剂的情况下压缩机出口过滤器清理频次明显减少，聚合物生成量骤减，过滤器清理频次由一天1～2次，直至几星期、数月清理一次。

4 加注阻聚剂前后效果对比

4.1 加入阻聚剂前过滤器清理频次图

图1 加入阻聚剂前过滤器清理频次图

4.2 加入阻聚剂后过滤器清理频次图

图2 加入阻聚剂后过滤器清理频次图

4.3 整个处理过程图表

图3 整个处理过程图

图中所示上线为压缩机出口调节阀开度，下线为压缩机出口积液包液位。过滤器慢慢被聚合物堵塞时调节阀持续开大直至全开，此时液位仍上涨则需清理过滤器。清理过滤器时需要将凝液短暂的切至现场排放，液位将波动即下线波动，过滤器清理后需用积液包凝液冲洗调节阀至过滤器间管线以及调节阀副线，调节阀控制冲洗，上线0～100范围内波动。加入阻聚剂前的图表6月2～7日为压缩机出口频繁清理过滤器的状态，7～9日为压缩机处于停机状态。加入阻聚剂前依次进行了压缩机进口管线进行保冷处理，降低压缩机出口排气温度，降低压缩机出口压力，压缩机入口加注乙苯等措施。

5 结论

前期频繁的清理过滤器是压缩机长期运行以来聚合物积累到一定程度然后脱落所造成的。压缩机出口积液包、出口管线、冷凝器及分液罐彻底清理之后再对尾气压缩机出口聚合堵塞问题解决办法逐一实施，明确了加入阻聚剂才是解决聚合问题的根本。从加入阻聚剂后长期的运行情况来看，阻聚剂的加入大大减少了压缩机出口聚合物的生成。现今几个月都不再清理过滤器，定期检查过滤网也没有明显的聚合物，可见压缩机出口聚合堵塞问题得到了彻底的解决。阻聚剂的加入大大减少了聚合物的生产，减少了压缩机出口积液包、出口管线、出口冷凝器及尾气分液罐处产生聚合物的几率，排除了堵塞引起压缩机出口压力联锁停机的隐患，为压缩机安全、平稳运行提供了保证，更为脱氢反应单元安稳长满优的运行奠定了基础。

[1] 王春晓.脱氢尾气压缩机存在的问题分析及改造[J].广州化工， 2013 , 41 (3) :112-113.

[2] 邢子文.螺杆压缩机-理论、设计及应用[J].北京：机械工业出版社，2000.

(本文文献格式：孙贺龙.脱氢尾气压缩机出口聚合物减少的分析[J].山东化工，2017，46(16)：100-101，104.)

TH45

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：1008-021X(2017)16-0100-02

2017-06-13

孙贺龙(1989—)，河南省西平县人，助理工程师，主要从事化工操作方面。