氮气对丙烯制冷压缩机操作的影响

石好亮

摘 要：本文介绍了低温甲醇洗中丙烯制冷压缩机的作用、流程及主要操作参数。叙述了氮气对制冷压缩机的影响及其解决方法。

关键词：氮气;丙烯制冷压缩机;安全运行

丙烯制冷压缩机在低温甲醇洗工艺中起着至关重要的“心脏”作用，为粗煤气的净化分离提供必不可少的冷剂。如果压缩机由于各种原因而不能正常工作，那么整个净化装置在很短的时间内就将大范围退气停车而无法正常生产，造成巨大的经济损失。而在实际的生产过程中，由于丙烯中氮气含量的升高，造成压缩机出口压力、温度升高进而联锁跳车，影响了装置的稳定运行，所以如何降低丙烯系统中氮气含量就变得至关重要。

1 丙烯的物性

丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体，分子式为C3H6，分子量42.08，沸点-47.7℃，熔点-185.25℃，其密度为空气的1.46倍，临界温度为91.8℃，临界压力为4.62MPa，爆炸极限为2.0%～11%（vol），闪点为-108℃。

2 丙烯压缩制冷的基本原理

丙烯制冷属于液体气化制冷，利用丙烯液体气化时的吸热效应实现制冷。液体在蒸发器内气化提供冷量，为了使蒸发过程连续进行，必须不断地从蒸发器内抽出蒸气，再不断地将液体补充进去。通过一定的方法把蒸气抽出，使它冷凝后再回到蒸发器中。要使蒸气在常温下冷凝，则需将蒸气的压力提高到常温下的饱和压力，这就实现了制冷工质在低温低压下蒸发，产生制冷效应，并在高温高压下冷凝，向外放出热量。因此，液体气化制冷由气化、升压、冷凝、降压四个过程组成，丙烯压缩制冷通过循环连续为低温甲醇洗装置提供冷量。

3 丙烯制冷系统流程简述

如图1所示，丙烯制冷单元是一个闭路循环系统，根据丙烯在不同压力下气化吸热为低温甲醇洗装置提供冷量。丙烯压缩机为二级离心式压缩机，过热高压蒸汽驱动，全凝式透平。

4 系统氮气含量高的原因分析

①原始开车系统丙烯未置换合格。原始开车时，丙烯系统管线经吹扫、气密合格后，通氮气置换，确认丙烯系统露点温度≤-50℃后，视为系统氮气置换合格。打开进丙烯阀门向系统引丙烯开始置换，经分析化验系统丙烯含量≥95%后合格。开车初期，丙烯压缩机系统不可避免地带入了氮气，可以在开车过程中逐渐从收集罐顶部进行放火炬排放，或通过丙烯冷凝器排气阀进行排放;②一级密封气漏入工艺气系统。丙烯压缩机干气密封系统分为一级密封气、二级密封气和隔离气。一级密封气作为机组开停车的密封气源，采用6.6MPa高压氮气迷宫式密封，一级密封气绝大部分经机组迷宫返回机内，阻止机内未经过过滤的气体外窜污染密封，少量气体经密封端面排放至火炬。压缩机正常运行时，采用机组出口丙烯气作为一级密封气气源，在启机后，如果密封气切换不及时或者阀门内漏，就会导致大量氮气进入丙烯系统，造成系统氮气含量升高，影响压缩机的稳定运行。所以，在丙烯压缩机正常运行后，应立即将一级密封气切换至工艺气，从而降低丙烯系统氮气含量。

5 丙烯系统氮气含量高的判断及解决方法

5.1 判断方法

对系统氮气含量升高可以从以下三个方面进行判断：①判断丙烯压缩机出口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氮气不断地集中到压缩机排出端和丙烯收集罐中，加之冷却水不能使氮气冷凝，因此丙烯压缩机出口压力和温度会上升;②丙烯压缩机出入口流量是否波动。系统组分的变化会导致压缩机出入口流量发生变化;③通过采样化验分析，判断系统氮气含量是否升高，并找出具体泄漏的位置。

5.2 解决方法

如果發现丙烯压缩机出口压力和温度迅速上升、出口冷却水温度和水量正常、仪表校验无误的情况下，那么即可判断系统中漏入了氮气，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压缩机出口冷凝器壳程放火炬阀门或丙烯受槽放火炬阀门，以维持丙烯压缩机的运行。此时要调整制冷压缩机，为了防止制冷压缩机吸入流量的减少引起的喘振，需适当调整防喘振阀门，同时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氮气泄露的换热器进行检查，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，待维持到装置停车检修时一并修复，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。

6 总结

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系统氮气含量高时，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的保障。

参考文献：

[1]邵卫增.丙烯制冷压缩机运行负荷分析[J].乙烯工业，1998， 10（2）：25-26.