劉明波，許顯坤，張旭東，王愛菊

（新疆獨(dú)山子石化煉油廠第三聯(lián)合車間，新疆 獨(dú)山子 833699）

壓縮機(jī)頻繁堵塞原因分析及處理

劉明波，許顯坤，張旭東，王愛菊

（新疆獨(dú)山子石化煉油廠第三聯(lián)合車間，新疆 獨(dú)山子 833699）

瓦斯回收裝置回收全廠低壓瓦斯后壓縮過程中管線及設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)正常運(yùn)行及全廠低壓瓦斯系統(tǒng)運(yùn)行。為解決堵塞問題，保證設(shè)備長周期安全運(yùn)行，通過與其它裝置瓦斯回收低壓瓦斯組成和對壓縮前后瓦斯組成進(jìn)行分析，以及對堵塞物進(jìn)行組成和色譜分析，提出解決辦法，解決壓縮機(jī)堵塞故障。

低壓瓦斯；烯烴；S1；S8

瓦斯回收裝置始建于1994年，煉油老區(qū)各裝置泄放的瓦斯通過廠內(nèi)安全線φ 500線進(jìn)入20 000方氣柜，通過壓縮機(jī)，將氣柜出來的含硫瓦斯氣壓縮至1.0 MPa后，通過裝置內(nèi)就地瓦斯脫硫單元脫硫后的瓦斯送入煉油廠高壓瓦斯管網(wǎng)，最終至各裝置加熱爐作燃料。

瓦斯回收裝置往復(fù)壓縮機(jī)自2013年10月底，壓縮機(jī)出口單向閥、出口管線及中間分液罐壓液線頻繁堵塞，車間頻繁清理壓縮機(jī)出口單向閥（圖1紅線部分），清理頻次高達(dá)每周一次，頻繁斷開有毒有害介質(zhì)管線，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高，施工強(qiáng)度大，對整個(gè)安全生產(chǎn)及設(shè)備長周期運(yùn)行極為不利。

圖1　壓縮機(jī)流程簡圖

自2013年12月開始，共清理壓縮機(jī)出口單向閥、中間分液罐切液線共計(jì)57次，2013年2次，2014年21次，2015年33次，清理最集中的時(shí)間段為2014年6月以后。相同工藝狀況相同的新區(qū)二聯(lián)合瓦斯回收未出現(xiàn)壓縮機(jī)堵塞情況。

1　低壓瓦斯組成分析

由表1、圖2明顯看出老區(qū)瓦斯回收烯烴含量、C4以上組分、O2含量明顯高于新區(qū)瓦斯回收烯烴含量。老區(qū)2011年至今低壓瓦斯烯烴含量呈上升趨勢，2014年6月～2015年3月份烯烴含量最高；C4以上組分也是逐年增加，低壓瓦斯C4以上組分在2014年6月以后，開始明顯升高，2015年1～3月份含量最高；2015年老區(qū)瓦斯回收低壓瓦斯含量O2含量也要普遍高于新區(qū)瓦斯回收。

圖2　新老區(qū)低壓瓦斯中C4及C4以上組成含量

結(jié)合表1相關(guān)數(shù)據(jù)分析：低壓瓦斯中C4以上組分和烯烴含量升高以及O2含量高，可能是導(dǎo)致老區(qū)瓦斯回收壓縮機(jī)堵塞嚴(yán)重的誘因。

2　堵塞物情況

堵塞情況主要集中在壓縮機(jī)出口單向閥（圖3）、出口管線及壓縮機(jī)中間分液罐壓液線。2015年1月4日壓縮機(jī)出口壓力高，對壓縮機(jī)出口管線拆檢，發(fā)現(xiàn)管線內(nèi)有大量淡黃色結(jié)晶固體；2016年3月31日，對J-003一級冷卻器及出口管線拆檢，發(fā)現(xiàn)一級冷卻器出口管線有大量黃色結(jié)晶物堵塞管線（圖4）。

圖3　壓縮機(jī)出口單向閥堵塞情況正反面照

對堵塞物進(jìn)行色譜分析得出以下報(bào)告（表2）。

從以上分析看出,老區(qū)瓦斯回收壓縮機(jī)出口線結(jié)垢元素組成99%是S元素，研究院提供的色譜分析結(jié)果該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)為S8（具體結(jié)構(gòu)見圖5）。

表1　老區(qū)瓦斯回收和新區(qū)二聯(lián)合火炬回收瓦斯組成分析

表2　老區(qū)瓦斯回收壓縮機(jī)出口管線結(jié)垢數(shù)據(jù)分析

圖4　壓縮機(jī)出口堵塞物情況

圖5　S8分子結(jié)構(gòu)式

形成S8的條件是S1急速降溫可形成S8。由圖1可以看出，堵塞部位為冷卻器后紅色線條部位，壓縮機(jī)一級出口正常工作溫度為107℃，經(jīng)過中間冷卻器冷卻后溫度為45℃，具備S1生成S8條件。二級出口堵塞情況類似。

3　S1形成原因分析

目前老區(qū)瓦斯回收壓縮機(jī)進(jìn)出口硫化氫做分析，發(fā)現(xiàn)出口瓦斯中硫化氫含量小于進(jìn)口（圖6），說明過程中硫化氫發(fā)生反應(yīng)，生成單質(zhì)硫S1。

由于硫化氫具有還原性，在液相含水的環(huán)境中還原性增強(qiáng)，易和氧化性介質(zhì)反應(yīng)生成單質(zhì)硫?；谝陨戏磻?yīng)機(jī)理，壓縮機(jī)堵塞可能有以下幾種原因。

3.1硫化氫、水、二氧化硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫

4月6日車間對低壓瓦斯取樣，分析低壓瓦斯中二氧化硫含量，經(jīng)化驗(yàn)分析二氧化硫含量為0%，所以排除此種可能。

3.2在液相含水環(huán)境中，硫化氫和鐵離子、水、氧氣反應(yīng)生成單質(zhì)硫

目前有一種工藝叫做絡(luò)合鐵液相氧化脫硫工藝，是利用鐵離子在液相中將硫化氫直接氧化成單質(zhì)硫，在將硫化氫氧化為單質(zhì)硫的過程中，催化劑中的三價(jià)鐵離子被還原為二價(jià)鐵離子，而通過向催化劑溶液中鼓入空氣，利用空氣中的氧氣將二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子而使失活催化劑得以再生后循環(huán)使用。該反應(yīng)在常溫下即可進(jìn)行。反應(yīng)方程式如下：

H2S(氣)+2Fe3+→2H++S↓+2Fe2+

1/2O2(氣)+H2O+2Fe2+→2OH-+2Fe3+

在水溶液中，F(xiàn)e3+和Fe2+都是不穩(wěn)定的，可生成Fe(OH)3或FeS沉淀，導(dǎo)致溶液呈酸性。

目前老區(qū)瓦斯回收低壓瓦斯含水，但在以前老區(qū)瓦斯回收凝液中分析出鐵元素、氯化物（2014年4月3日分析），pH值小于7。

同時(shí)結(jié)合圖7為近期壓縮機(jī)進(jìn)出口組成中氧氣含量變化，發(fā)現(xiàn)出口氧氣含量明顯減少，說明氧氣參與了單質(zhì)硫的生成反應(yīng)。

圖6　壓縮機(jī)進(jìn)出口瓦斯中硫化氫含量對比

圖7　壓縮機(jī)進(jìn)出口氧氣含量

3.2.1 鐵離子的來源分析

2014年4月3日對老區(qū)瓦斯回收瓦斯凝液分析，其中pH至5.17，氯化物10.24 mg/L，硫化物25.22 mg/L，總鐵83.51 mg/L，氨氮91.10 mg/L。由分析可見，瓦斯凝液呈酸性，且含有氯離子，可以判斷低壓瓦斯管線內(nèi)存在H2S+HCL+H2O型腐蝕，腐蝕產(chǎn)生Fe2+，少量腐蝕產(chǎn)物隨瓦斯進(jìn)入壓縮機(jī)。

3.2.2氯離子的來源分析

上游裝置氣相排入低壓火炬，因氣相中含有微量HCL，當(dāng)?shù)蛪和咚构芫€產(chǎn)生積液，因HCL易溶于水并電離成CL-，造成CL-在積液中富集、增濃。

3.3S1生成機(jī)理

因老區(qū)瓦斯回收瓦斯C4及C4以上組分較多，達(dá)到20%左右。老區(qū)瓦斯回收瓦斯經(jīng)壓縮機(jī)一級壓縮后，進(jìn)入冷卻器，因C4及C4以上組分較多，產(chǎn)生液相較多，液相含水、含鐵離子，硫化氫、水、氧氣通過絡(luò)合鐵液相氧化脫硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫S1。

4　結(jié)論

老區(qū)瓦斯回收瓦斯經(jīng)壓縮機(jī)一級壓縮后，進(jìn)入冷卻器，C4及C4以上組分多，壓縮過程產(chǎn)生液相多，液相含水、含鐵離子，硫化氫、水、氧氣通過絡(luò)合鐵液相氧化脫硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫S1，107℃的硫單質(zhì)S1經(jīng)過壓縮機(jī)中間冷卻器降溫至45℃后生成硫單質(zhì)S8，造成煉油老區(qū)壓縮機(jī)堵塞。

通過與上游裝置溝通降低向低壓瓦斯系統(tǒng)C4及C4以上組分以及烯烴(對比表3也發(fā)現(xiàn)老區(qū)低壓瓦斯中C4及C4以上組分以及烯烴含量明顯下降)、HCL的排放，老區(qū)瓦斯回收壓縮機(jī)運(yùn)行工況明顯好轉(zhuǎn)，運(yùn)行至今2個(gè)月來未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。因此從生成實(shí)際也可以證實(shí)老區(qū)瓦斯回收裝置壓縮機(jī)頻繁堵塞原因?yàn)榈蛪和咚怪蠧4及C4以上組分多及烯烴含量和HCL含量高有直接關(guān)系。

[1]尚海茹，劉有智，于永.絡(luò)合鐵法脫除硫化氫技術(shù)的發(fā)展[J].天然氣化工C1化學(xué)與化工），2010,(01).

表3　老區(qū)瓦斯回收壓縮機(jī)調(diào)整后的瓦斯組成分析

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1671-0711（2016）09（下）-0041-04