低碳烯烃装置富气压缩机降低背压改造实现节能降耗

齐广建 巩墨超

（1.山东汇丰石化集团有限公司；2.淄博海益精细化工有限公司）

1 现状

淄博海益精细化工有限公司低碳烯烃装置富气压缩机为背压式汽轮机，由气压机-汽轮机组成。气压机，设备型号为2MCL456，设计入口流量为340 m3/min，入口压力为0.17 MPa(绝)，出口压力1.6 MPa(绝)，额定功率为2 570 kW，进口温度设计40 ℃，额定转速9 860 r/min。2MCL456型压缩机是一种多级离心压缩机，机壳为水平剖分式。汽轮机设备型号为BH25/01，为单杠直连式背压蒸汽轮机，进汽压力设计3.5±0.2 MPa(绝)，进汽温度435±20 ℃。排汽压力1.1 Pa(绝)，额定功率：2 570 kW，汽轮机额定转速9 885 r/min。

富气压缩流程：富气从分馏塔顶进入气压机入口分液罐，分液后的富气进入气压机一级入口，压缩后的富气自一级出口分两路：一路经“一返一调节阀”后返回一级入口，另一路经二级水冷冷却器后进入级间分液罐进一步进行气液分离。分离后气相进入气压机二级入口，二次压缩后的富气被富气压缩机压缩至1.3～1.7 MPa，自二级出口出来后分2 路：一路送至吸收稳定系统，另一路经返至二级水冷入口前。

蒸汽流程：在正常生产期间使用来自于锅的装置自产过热蒸汽和少量管网中压蒸汽，开工期间全部由系统管网提供。中压蒸汽经主蒸汽隔断阀、速关阀、调节汽阀后进入汽轮机，生产的1.0 MPa 背压蒸汽经单向阀、背压汽隔离阀后排入1.0 MPa 蒸汽管网。背压蒸汽设置了手动放空阀和安全阀。汽轮机汽封抽气器所抽出的蒸汽冷凝成水后收集于冷凝水罐，使用气压机外送冷凝水泵送至装置冷凝水管网[1-2]。

2 富气压缩机存在的问题

低碳烯烃富气压缩机满负荷情况下消耗中压蒸汽（3.53 MPa、402 ℃），做功后产生的低压蒸汽（0.98 MPa、293 ℃）进入集团公司蒸汽管网。由于压缩机出口低压蒸汽管径为DN250，当前工况下低压蒸汽外送管线流速高达60.3 m/s，已超低压蒸汽支线经济流速（主管40~60m/s、支线35~40m/s）。蒸汽流速过高，汽机做功效率低，为提高做功效率需将进口压力最大化，需要减小压降，降低背压[3-5]或温度[6-8]，经优化系统建模模拟后考虑扩径改造[9-10]。

以低碳烯烃外送至低压蒸汽主管网管线由DN250扩径为DN300为例，经模拟汽轮机做功能力可由1 780 kW提升至1 842 kW，烯烃富气压缩机改造前后做功建模模拟参数见图1~图2，功率提升3.48%，按照摩尔焓值计算同等做功的情况下可节省中压蒸汽1.2 t/h。同时线速可降至41.9 m/s，接近经济线速，烯烃富气压缩机低压蒸汽主管网扩径前后模拟参数对比见表1。

图1 烯烃富气压缩机改造前做功建模模拟参数

图2 烯烃富气压缩机拟扩径改造后做功建模模拟参数

表1 烯烃富气压缩机低压蒸汽主管网扩径前后模拟参数对比

3 改造方案

由于低碳烯烃装置近两年无停工检修计划，无法实现蒸汽管道扩径改造方案。为降低低压蒸汽外送线速，降低汽轮机的背压蒸汽压力，达到降低装置蒸汽能耗的目的，利用现有低碳烯烃汽轮机背压蒸汽阀组DN200预留阀增加了一条DN200低压蒸汽线外送至低压蒸汽主管网压力最低点（0.85 MPa）油品储运罐区低压蒸汽支线，改造后的蒸汽外送流程见图3。

图3 改造后的蒸汽外送流程

4 改造效果分析

2021年3月25日新增低压蒸汽管线经设计、施工完毕并打压合格报检后组织在线投用，投用后运行正常，通过选取投用前、后相似工况下背压蒸汽压力、中压蒸汽消耗量的变化情况，对比分析验证该项目的节汽效果，新增背压蒸汽管线投用前后参数对比见表2。

表2 新增背压蒸汽管线投用前后参数对比

由新增低压蒸汽线投用前后的表中数据可知，装置本段时间内，装置的综合加工负荷、气压机入口富气流量，基本持平，反再系统的反应深度无明显的调整，最终表现为进气压机的富气量维持在23 500～23 900 m3/h(标况)。因为背压蒸汽线投用后，装置的外送低压蒸汽压力由0.98 MPa 下降至0.92 MPa，汽轮机的运行条件改变，最终中压蒸汽用量由38.49 t/h 下降至37.21 t/h，实际中压蒸汽消耗量减少1.28 t/h，节能效果明显。

改造后低碳烯烃装置以原低压蒸汽线固定输出为主，新增低压蒸汽管线调节为辅进行控制。现原低压蒸汽线流速由改造前的60 m/s 降至30 m/s 左右，极大降低了蒸汽线速，消除了安全隐患。

5 结论

1）新增背压蒸汽线投用后，低碳烯烃装置富气压缩机组运行平稳，背压蒸汽压力降低，同等工况下汽轮机中压蒸汽用量由38.49 t/h下降至37.21 t/h，年节约中压蒸汽10 240 t，按照目前中、低压蒸汽价格体系计算可节约费用约15万元[11]。

2）通过该流程的投用，实现了装置不停工且在线消除了低碳烯烃装置原低压蒸汽外送管线线速较高的隐患，保证了装置的长周期平稳运行。