丙烯制冷压缩机干气密封气源存在的问题与改造措施

孙士权

（中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516086）

在甲醇制烯烃生产过程中，需要借助于丙烯制冷压缩机来实现产品与副产品的分离，作为整个分离工艺的核心环节，丙烯制冷压缩机不但能够提供必要的冷源，同时也是能源消耗最大的生产环节之一。对于生产活动而言，丙烯制冷压缩机的稳定性就决定了生产的稳定性。近些年来，随着行业的快速发展，丙烯制冷压缩机也向着规模化、智能化的方向发展，但是由于丙烯制冷剂的温度稳定性不强，经常会出现氮气存在于丙烯制冷压缩机内部的情况，如果不及时进行调整，就会导致丙烯损失，从而带来严重的经济损失。为了进一步探讨丙烯制冷压缩机干气密封气源的主要问题，就相关定义与技术特征进行了介绍。

1 丙烯制冷压缩机干气密封概述

1.1 干气密封的定义与特征

化工生产过程中，机械设备的气体密封一直是影响生产稳定性的重要限制因素。干气密封技术作为一种非接触密封技术，其能够替代传统润滑油的技术限制，为实现密封工业的发展奠定了良好的基础。由于本身属于非接触类型的密封，所以干气密封相比于传统润滑密封更适应于高速高压条件下的压缩机运行需求。另外，其对于气体控制系统的接触油要求较低，所以系统构建的难度也要相应的小很多。丙烯制冷压缩机本身属于闭环循环控制系统，该系统能够分三级实施制冷，在运作过程中，机组采取润滑油站集中供油的模式来进行运作，针对轴端采取干气密封技术，可以有效提升密封的整体效果。

1.2 丙烯压缩机干气密封状态

丙烯制冷压缩机干气密封主要包括主密封与隔离气密封两个环节。其中，一级密封经过过滤器的处理后，整体密封气体达到精度使用要求，该部分的气体大部分都会经过内部构造循环回机内，为了避免循环体系内的气体遭受污染，会通过少量泄漏到密封端面外的方式予以净化处理。二级密封气通过过滤处理后，同样达到压力进入密封腔当中，此时经过密封泄漏到外部排放，另外大部分则是通过循环系统进入到机内。隔离气经过过滤后进入到隔离气气室，随后通过前端与后端的混合来引入安全地点放空。丙烯制冷压缩机干气密封技术的实现流程如下图1所示

图1 丙烯制冷压缩机干气密封流程图

2 丙烯制冷压缩机干气密封气源存在的问题

根据丙烯制冷压缩机开停工气密性投用的流程要求，氮气进入到丙烯制冷压缩环节，丙烯制冷压缩机通过三段排压的方式来满足生产实际需求，而压力超过1.0MPa的情况下，会自动关闭氮气，进而进入自身密封的状态。一般来说，氮气进入到丙烯制冷压缩机系统后，会出现三段排出温度较高的情况，此时各个级别的丙烯制冷剂达不到预期的设计温度水平，进而影响到了烯烃分离的整体效果。在设计体系当中，系统的稳定性会受到破坏，将丙烯制冷压缩机的内部凝气问题予以处理，可以提升产品的整体质量纯度。各个级别的制冷剂温度达到一定阈值后，就不再上升，此时大量的丙烯会通过火炬系统排出到外部，从而导致丙烯材料的大量损失，具体的估算结果为3～5t。

3 丙烯制冷压缩机干气密封气源改造措施

3.1 改造流程

为了解决丙烯制冷压缩机干气密封问题，需要进行系统的整体升级与改造。根据上文所分析的常规丙烯制冷压缩机流程图的实际情况进行分析，综合利用到丙烯保护床生产过程中所需要经历的能量变化特征，其整体属于加热体系，所以通过热气相的丙烯引入的方式来解决开工过程中使用大量氮气的问题。通过这样的方式，不但可以解决资源循环利用的问题，更可以有效降低氮气进入到丙烯制冷压缩机内部导致工艺出现问题的情况，有效提升了丙烯制冷压缩机的运行效果与结构的整体稳定性，同时也可以显著提升产品的纯度与生产量。结合丙烯制冷压缩机的干气密封运行条件与相关数据情况，通过丙烯保护床添加专用管线的方式来解决主密封气密封不足的问题，特别针对开工与停车阶段，能够通过热气相的丙烯来替代氮气，从而有效降低氮气进入丙烯制冷压缩机内部的可能性。

具体改造过程中，首先需要丙烯制冷压缩机停机，随后打开氮气阀门，并随后关闭三段排出的一级密封阀门。启动设备后，丙烯制冷压缩机的排出压力弱显示正常，则可以关闭氮气阀门并排出一级密封阀门。通过排放、循环的方式来逐步排空内部的气体，以此来降低后期技术升级改造时带来的影响。通过技术升级后，能够增加过热气相丙烯的参与，替代氮气来作为生产保护气体，用于停工、开工阶段时，不但可以节约氮气的使用，更可以避免氮气与产品混合导致产品的纯度下降。其次，关闭一级密封气阀，分别建立液相丙烯加热器、密封气阀通道，做好一定流量加热器干气密封系统的构建工作，确保排出压力达到1.0MPa即可。随后打开三段排出气阀，关闭丙烯阀门。丙烯制冷压缩机停机后，关闭三段排出阀门，整体改造工作基本完成。该改造工作的主要技术特征在于丙烯制冷压缩机开车、停车阶段能够保持气相丙烯持续过热，此时能够显著降低干气密封过程中氮气的不良影响，从而提升密封效果。

3.2 改造效益评价

通过丙烯制冷压缩机干气密封技术升级改造，有效转变了过去停车与开车过程中密封不牢的问题，使用中压氮气替代密封气体，实现了开停工期间无不凝气的问题，提升了生产的稳定性。根据某实际案例的效益分析情况来看，该企业生产过程中实施了丙烯制冷压缩机干气密封技术升级改造，改造后一周内减少火炬丙烯排放量5t，同时开工时间缩减2h，根据市场价格7 000元/t来进行效益的整体预估，同时考虑到甲醇的市场价格以及投料负荷等影响因素，可以得到本次改造的效益为99万元，主要针对停车与开车的环节。也就是说，通过丙烯制冷压缩机干气密封技术升级，每次停车、开车都可以为企业节约接近一百万的成本，从而有效提升了企业的投资回报效率，同时为企业更好地开展养护维修工作，促进设备的运行保养寿命创造了条件，建议在行业内推广使用该丙烯制冷压缩机干气密封改造技术。

4 结语

综上所述，丙烯制冷压缩机在技术改造与升级过程中采取过热气相丙烯能够有效避免氮气进入到丙烯制冷压缩机当中，从而确保整体经济效益与生产产品的质量稳定性。在经济效益分析中发现，相比于改造前取得了大幅度的效益提升，无论是开工时间还是原材料的需求量，都得到了整体优化，节约了大量开车成本，为促进企业的平稳快速发展做出了积极的贡献。