PSA装置解吸气压缩机转子结垢原因分析

白晓磊 王建禹

摘要：PSA装置解吸气压缩机组K401压缩机转子多次出现结垢影响机组正常运行，进而影响到装置正常生产。通过对结垢成分和成因的分析，找出结垢成分来源，从源头对结垢问题进行治理，取得良好效果。

关键词：PSA   压缩机    结垢

一、装置及设备概况

大庆炼化公司50000Nm3/h炼厂混合气氢提浓（PSA）装置是60万吨/年柴油加氢改质装置的配套装置。本装置原料为催化瓦斯、重整氢气、甲醇厂氢气、加氢高、低分排放气，主要生产氢气，副产解吸气。

装置主要流程说明：炼厂混合气在0.8MPa（绝对压力），50℃条件下进入本装置，首先经原料气冷却器（E0401）将气体温度冷至40℃，再通过气液分离器（V0401）分离掉气体中夹带的液态物质后，进入预处理系统脱除掉气体中的二乙醇胺及部分С5+烃类，再进入由10个吸附器及–組程控阀组成的变压吸附系统。

PSA系统的解吸气来自吸附塔的逆放及抽真空阶段，逆放前期压力较高（≥0.15MPa）的解吸气排入解吸气缓冲罐（V0403），再经调节阀PV-6005A降压后与压力较低（≤0.15MPa）的解吸气–起排入两台并列的解吸气混合罐（V0404 A、B）。

逆放结束后，进入抽真空阶段，通过四台水环真空泵对吸附床层进行抽真空，使吸附的杂质进行更彻底的解吸。真空泵排出的解吸气，经水分离罐分离夹带水后，同逆放后期的解吸气一同进入解吸气混合罐（V0404 A、B）。在解吸气经解吸气混合罐（V0404 A、B）中进行气液分离后，解吸气连续稳定地送至解吸气压缩机K401。解吸气压缩机K401把PSA装置解吸气通过压缩机输送到瓦斯管网。

解吸气压缩机采用的是锦西化工机械厂生产的离心式压缩机（型号7H-7C）。为两段七级水平剖分结构，压缩机主要由：转子、叶轮、隔板（包括扩压通道）、轴承（支撑轴承和止推轴承）、密封元件、平衡盘、缸体等部分组成。

二、结垢情况

因压缩机转子结垢，2018年停机检修三次，2020年停机检修两次，且一、二段出口冷却器因结垢压降逐渐上升影响压缩机效率，导致解吸气压缩机无法达到设计负荷，进而影响装置满负荷生产。结垢问题已成为制约PSA装置解吸气压缩机长周期运行的瓶颈，进而影响到PSA装置正常生产，PSA装置承担着大庆炼化公司多套加氢装置氢气供应任务，一旦PSA装置出现停工，将严重影响公司正常生产。

三、垢块成分分析

转子及冷却器所结垢块均为硬质垢块，不易清理，垢块硬度较高。

取清理下的垢块分别用汽油、酒精和水进行实验，均不能溶解。

将垢块粉末进行成分分析，主要成分是活性炭的炭粉。

四、结垢成因分析：

大量的细小炭粉与水蒸气混合在压缩机吸入室及一级吸入口处，压力和流速急速变化，水蒸气凝结，与炭粉混合，均匀粘在叶轮入口处，结垢逐渐增厚，结垢时一般呈现均匀结垢，压缩机振动一般只有小幅度的上涨，但随着垢块逐渐增厚，受转子离心力的影响，一旦垢块脱落，压缩机转子动平衡被破坏，振动急速上涨，甚至达到接近或超过停机联锁值，严重影响压缩机平稳运行。

五、结垢成分来源

（一）活性炭炭粉来源

PSA装置吸附塔使用活性炭分子筛作为催化剂，分子筛强度不足破碎后，将被带到解吸气中，炭粉颗粒较小，而压缩机入口过滤器精度较低，致使大量的活性炭炭粉进入压缩机入口。

（二）水蒸气来源

从装置工艺流程可以看出，自装置进料至解吸气进入压缩机，工艺流程中只有水环真空泵抽真空过程介质气与水有接触。水环真空泵必须使用水作为工作液。PSA装置水环真空泵真空度约为200mbar（A），设计工作液温度为35℃，现场实测真空泵工作液温度为42℃，超出设计温度，导致大量工作液挥发。挥发出的水蒸气无法通过解吸气混合罐（V0404 A、B）脱液分离，随解吸气进入压缩机。

六、已采取的措施及实施效果

（一）全开工作液冷却水，降低工作液温度至35℃左右，减少水蒸气挥发。

实施效果：自实施该措施以来，因水蒸气减少，转子结垢不易附着在转子上，压缩机转子结垢速度明显减缓，自2020年10月至2021年4月，6个月时间机组运行平稳，压缩机最高振动仅27微米。

（二）压缩机采购一个新转子，检修时直接更换新转子，旧转子除垢清理后做高速动平衡后备用，可以减少检修时间3天以上，减少了检修损失。

七、进一步措施

（一）在2023年装置停工大检修期间更换新的催化剂，并加强质量管控和施工管控，减少出现催化剂破碎情况，从而从根本上减少结垢的可能。

（二）研究在压缩机入口增加过滤器或其他除尘手段，在不大幅度增加入口压降的情况下，尽量减少进入压缩机的催化剂细粉。

八、总结

通过对解吸气压缩机转子结垢成因进行分析，从源头有针对性的提出了解决措施，解决措施合理有效，相信在后续措施继续推进实施后将使压缩机转子结垢问题得到彻底解决。

大庆炼化公司炼油生产二部    黑龙江大庆  163411