白曉磊 王建禹

摘要：PSA裝置解吸氣壓縮機(jī)組K401壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子多次出現(xiàn)結(jié)垢影響機(jī)組正常運(yùn)行，進(jìn)而影響到裝置正常生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)結(jié)垢成分和成因的分析，找出結(jié)垢成分來(lái)源，從源頭對(duì)結(jié)垢問(wèn)題進(jìn)行治理，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：PSA ??壓縮機(jī) ???結(jié)垢

一、裝置及設(shè)備概況

大慶煉化公司50000Nm3/h煉廠混合氣氫提濃（PSA）裝置是60萬(wàn)噸/年柴油加氫改質(zhì)裝置的配套裝置。本裝置原料為催化瓦斯、重整氫氣、甲醇廠氫氣、加氫高、低分排放氣，主要生產(chǎn)氫氣，副產(chǎn)解吸氣。

裝置主要流程說(shuō)明：煉廠混合氣在0.8MPa（絕對(duì)壓力），50℃條件下進(jìn)入本裝置，首先經(jīng)原料氣冷卻器（E0401）將氣體溫度冷至40℃，再通過(guò)氣液分離器（V0401）分離掉氣體中夾帶的液態(tài)物質(zhì)后，進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)脫除掉氣體中的二乙醇胺及部分С5+烴類，再進(jìn)入由10個(gè)吸附器及–組程控閥組成的變壓吸附系統(tǒng)。

PSA系統(tǒng)的解吸氣來(lái)自吸附塔的逆放及抽真空階段，逆放前期壓力較高（≥0.15MPa）的解吸氣排入解吸氣緩沖罐（V0403），再經(jīng)調(diào)節(jié)閥PV-6005A降壓后與壓力較低（≤0.15MPa）的解吸氣–起排入兩臺(tái)并列的解吸氣混合罐（V0404 A、B）。

逆放結(jié)束后，進(jìn)入抽真空階段，通過(guò)四臺(tái)水環(huán)真空泵對(duì)吸附床層進(jìn)行抽真空，使吸附的雜質(zhì)進(jìn)行更徹底的解吸。真空泵排出的解吸氣，經(jīng)水分離罐分離夾帶水后，同逆放后期的解吸氣一同進(jìn)入解吸氣混合罐（V0404 A、B）。在解吸氣經(jīng)解吸氣混合罐（V0404 A、B）中進(jìn)行氣液分離后，解吸氣連續(xù)穩(wěn)定地送至解吸氣壓縮機(jī)K401。解吸氣壓縮機(jī)K401把PSA裝置解吸氣通過(guò)壓縮機(jī)輸送到瓦斯管網(wǎng)。

解吸氣壓縮機(jī)采用的是錦西化工機(jī)械廠生產(chǎn)的離心式壓縮機(jī)（型號(hào)7H-7C）。為兩段七級(jí)水平剖分結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)主要由：轉(zhuǎn)子、葉輪、隔板（包括擴(kuò)壓通道）、軸承（支撐軸承和止推軸承）、密封元件、平衡盤(pán)、缸體等部分組成。

二、結(jié)垢情況

因壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)垢，2018年停機(jī)檢修三次，2020年停機(jī)檢修兩次，且一、二段出口冷卻器因結(jié)垢壓降逐漸上升影響壓縮機(jī)效率，導(dǎo)致解吸氣壓縮機(jī)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，進(jìn)而影響裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)。結(jié)垢問(wèn)題已成為制約PSA裝置解吸氣壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸，進(jìn)而影響到PSA裝置正常生產(chǎn)，PSA裝置承擔(dān)著大慶煉化公司多套加氫裝置氫氣供應(yīng)任務(wù)，一旦PSA裝置出現(xiàn)停工，將嚴(yán)重影響公司正常生產(chǎn)。

三、垢塊成分分析

轉(zhuǎn)子及冷卻器所結(jié)垢塊均為硬質(zhì)垢塊，不易清理，垢塊硬度較高。

取清理下的垢塊分別用汽油、酒精和水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均不能溶解。

將垢塊粉末進(jìn)行成分分析，主要成分是活性炭的炭粉。

四、結(jié)垢成因分析：

大量的細(xì)小炭粉與水蒸氣混合在壓縮機(jī)吸入室及一級(jí)吸入口處，壓力和流速急速變化，水蒸氣凝結(jié)，與炭粉混合，均勻粘在葉輪入口處，結(jié)垢逐漸增厚，結(jié)垢時(shí)一般呈現(xiàn)均勻結(jié)垢，壓縮機(jī)振動(dòng)一般只有小幅度的上漲，但隨著垢塊逐漸增厚，受轉(zhuǎn)子離心力的影響，一旦垢塊脫落，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡被破壞，振動(dòng)急速上漲，甚至達(dá)到接近或超過(guò)停機(jī)聯(lián)鎖值，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

五、結(jié)垢成分來(lái)源

（一）活性炭炭粉來(lái)源

PSA裝置吸附塔使用活性炭分子篩作為催化劑，分子篩強(qiáng)度不足破碎后，將被帶到解吸氣中，炭粉顆粒較小，而壓縮機(jī)入口過(guò)濾器精度較低，致使大量的活性炭炭粉進(jìn)入壓縮機(jī)入口。

（二）水蒸氣來(lái)源

從裝置工藝流程可以看出，自裝置進(jìn)料至解吸氣進(jìn)入壓縮機(jī)，工藝流程中只有水環(huán)真空泵抽真空過(guò)程介質(zhì)氣與水有接觸。水環(huán)真空泵必須使用水作為工作液。PSA裝置水環(huán)真空泵真空度約為200mbar（A），設(shè)計(jì)工作液溫度為35℃，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)真空泵工作液溫度為42℃，超出設(shè)計(jì)溫度，導(dǎo)致大量工作液揮發(fā)。揮發(fā)出的水蒸氣無(wú)法通過(guò)解吸氣混合罐（V0404 A、B）脫液分離，隨解吸氣進(jìn)入壓縮機(jī)。

六、已采取的措施及實(shí)施效果

（一）全開(kāi)工作液冷卻水，降低工作液溫度至35℃左右，減少水蒸氣揮發(fā)。

實(shí)施效果：自實(shí)施該措施以來(lái)，因水蒸氣減少，轉(zhuǎn)子結(jié)垢不易附著在轉(zhuǎn)子上，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)垢速度明顯減緩，自2020年10月至2021年4月，6個(gè)月時(shí)間機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，壓縮機(jī)最高振動(dòng)僅27微米。

（二）壓縮機(jī)采購(gòu)一個(gè)新轉(zhuǎn)子，檢修時(shí)直接更換新轉(zhuǎn)子，舊轉(zhuǎn)子除垢清理后做高速動(dòng)平衡后備用，可以減少檢修時(shí)間3天以上，減少了檢修損失。

七、進(jìn)一步措施

（一）在2023年裝置停工大檢修期間更換新的催化劑，并加強(qiáng)質(zhì)量管控和施工管控，減少出現(xiàn)催化劑破碎情況，從而從根本上減少結(jié)垢的可能。

（二）研究在壓縮機(jī)入口增加過(guò)濾器或其他除塵手段，在不大幅度增加入口壓降的情況下，盡量減少進(jìn)入壓縮機(jī)的催化劑細(xì)粉。

八、總結(jié)

通過(guò)對(duì)解吸氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)垢成因進(jìn)行分析，從源頭有針對(duì)性的提出了解決措施，解決措施合理有效，相信在后續(xù)措施繼續(xù)推進(jìn)實(shí)施后將使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)垢問(wèn)題得到徹底解決。

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