氫氣帶液對新氫壓縮機運行的影響及改進措施

1、氫氣帶液對新氫壓縮機運行的影響及改進措施胡起亮中石化廣州分公司煉油四部摘要：新氫壓縮機作為加氫處理裝置的關鍵設備，其運行的安全關系到裝置的正常生產。2010年一季度，裝置新氫存在帶液的問題，威脅著新氫壓縮機的安穩(wěn)運行。該文章對影響新氫帶液的逐項問題進行了認真分析，并提出了多項調整措施，確保了裝置新氫壓縮機的安全穩(wěn)定運行，避免了因帶液而發(fā)生液擊對設備造成的損壞。關鍵詞：帶液 新氫壓縮機 液擊1概述1.1介紹加氫處理裝置新氫壓縮機C4002A與C4002B互為備用，是加氫聯(lián)合裝置加氫處理單元關鍵設備之一，其作用是將新氫經過兩級壓縮后與循環(huán)氫混合進入反應系統(tǒng)，補充反應消耗的氫氣。新氫壓縮機C4002

2、A/B每級入口均有入口過濾器和進口緩沖罐，出口有出口緩沖罐。另外，還有新氫壓縮機入口分液罐V4008、新氫壓縮機級間冷卻器E4013A/B、新氫壓縮機二級入口分液罐V4012A/B等輔助設備。1新氫壓縮機，屬于活塞式壓縮機。工作時，電機通過聯(lián)軸器帶動曲軸旋轉，再通過曲柄連桿機構將曲軸的旋轉運動變成十字頭的往復運動。十字頭帶動活塞桿，使活塞在汽缸內作往復運動。曲軸旋轉一周，活塞在汽缸內往復一次，壓縮機完成一次工作循環(huán)。一個工作循環(huán)有膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程，如圖1。電機帶動曲軸不斷旋轉，工作循環(huán)不斷重復，從而不斷吸入并壓縮排出氣體。圖1 壓縮機的實際循環(huán)指示圖1.2新氫的工藝流程從氫氣管網

3、來的新氫先通過新氫壓縮機入口分液罐V4008，再進入新氫壓縮機C4002A/B經過兩級壓縮升壓后，與循環(huán)氫混合后進入反應系統(tǒng)。在新氫壓縮機兩級壓縮之間，新氫還經過級間冷卻器E4013A/B冷卻和二級入口分液罐V4012A/B分液。2加氫處理裝置氫氣帶液的現(xiàn)狀及影響在2010年1月份里，新氫一直存在著帶液的情況。打開裝置新氫管道上的導淋能夠排出大量的乳白色的液體。同時，在運行的新氫壓縮機二級入口分液罐內能排出同樣的液體，因此需要打開罐底的排凝閥排出凝液。在新氫帶液的這段時間里，新氫壓縮機運行一直保持正常，并沒有出現(xiàn)異常情況。而且乳白色的液體也只出現(xiàn)在氫氣進入裝置的管道部位和新氫壓縮機二級入口分液

4、罐上，其他部位并沒有發(fā)現(xiàn)。表1為1月份V4012B液位以及排液參數。日期12345678液位(%)363636242023351515持續(xù)時間(h)10.70.50.73.8242424排凝閥最大開度(%)158100510046.513日期910111213141516液位(%)0201010203151515持續(xù)時間(h)1.20.50.30.60.41.22424排凝閥最大開度(%)32332251925日期1718192021222324液位(%)1515181533012712336持續(xù)時間(h)2424242454.531.2排凝閥最大開度(%)252540251001001001

5、00日期25262728293031液位(%)225020201020101持續(xù)時間(h)10.60.80.50.81.00.6排凝閥最大開度(%)100321231表1 1月份V4012B液位以及排液參數根據表1，可以看出V4012B帶液時可分為兩種情況。第一種情況如1月5、21、22日等，V4012B液位迅速上升，排凝閥需要較大的開度，連續(xù)幾個小時排液，才能把液位降低，排凈凝液。第二種情況如1月16至18日，V4012B液位連續(xù)兩三天保持在2%以上，排凝閥需要長時間打開一定的開度，才能防止液位上升。3氫氣帶液的危害3.1液擊現(xiàn)象氫氣帶液對新氫壓縮機運行最大的危害就是發(fā)生液擊。液擊是指壓縮機

6、壓縮液體而造成的撞擊現(xiàn)象。對于煉油和油氣開采用壓縮機而言，氣體介質中經常會含有一定量的液體，可能是介質中的重碳分子(如C5、C6等)經過冷卻后的凝析液，也可能是氣缸內注入的過量的潤滑油，或者是介質本身含有的水分等。這些不可壓縮的液滴，如果在經過壓縮機前端處理裝置時未被很好地干燥、分離，將會隨氣體一起進入壓縮機。對壓縮機氣閥、活塞、活塞環(huán)、氣缸等產生液擊，嚴重時發(fā)生沖缸。由于氣閥、閥片、緩沖片在運動過程中不斷受到液體的擊打，易發(fā)生“鼠咬狀”損壞。23.2液擊的表現(xiàn)及危害當壓縮機運行過程中，如果將液體帶入壓縮機汽缸內，由于液體的不可壓縮性，在汽缸內受活塞的強制作用，產生強烈的撞擊，使機身劇烈震動并

7、且發(fā)出很大的沖擊聲。同時電動機電流波動，電流升高。壓縮機發(fā)生微量帶液，會使輸氣量減少。若出現(xiàn)嚴重帶液，又處理不及時，輕則使活塞桿、連桿、連桿螺栓、曲軸等斷裂或打壞汽缸蓋與活塞，重則使壓縮機全部損壞。吸氣閥片斷裂遇到新氫帶液或壓縮氣體液化，這些液體會牢牢地粘在閥門上，并由于體積最大而可能損壞閥座。液體的密度是氣體的密度的數十甚至數百倍，因而液體流動時的動量比氣體的大得多，產生的沖擊力也大得多。吸氣中夾雜著液滴進入氣缸時的流動屬于兩相流，兩相流在進氣閥上產生的沖擊不僅強度大而且頻率高，破壞性極大。吸氣閥片斷裂是液擊的典型特征和過程之一。3當液體進入氣缸且不能及時蒸發(fā)和排出氣缸，活塞接近上止點時會壓

8、縮液體，由于時間很短，這一壓縮液體的過程就好像撞擊，缸蓋中會傳出金屬敲擊聲。壓縮液體是液擊現(xiàn)象的表現(xiàn)和過程之一。液擊瞬間產生的高壓具有很大的破壞性，除人們熟悉的連桿彎曲甚至斷裂外，其它壓縮受力件(閥板、閥板墊、曲軸、活塞、活塞銷等)也會有變形或損壞。液擊造成的連桿斷裂不同于抱軸和活塞咬缸，是可以分辨出來的。首先，液擊造成連桿彎曲或斷裂是在短時間內發(fā)生的，連桿兩端活塞和曲軸運動自如，一般不會有嚴重磨損引起的抱軸或咬缸。盡管吸氣閥片折斷后，閥片碎屑偶爾也會引起活塞和氣缸面嚴霞劃傷，但表面劃傷與潤滑失效引起磨損不同。其次，液擊引起的連桿斷裂是由壓力造成的，它的斷裂有擠壓特征。盡管活塞咬缸后的連桿斷裂

9、也有擠壓可能，但前提是活塞必須卡死在氣缸。抱軸后的連桿折斷就更不同了，連桿大頭和曲軸有嚴重磨損，造成折斷的力屬于剪切力，斷裂也不一樣。通常，抱軸和咬缸前，電機會超負荷運轉，電機發(fā)熱嚴重，過載保護器或熱保護器會動作。34.新氫帶液下的保護措施發(fā)現(xiàn)新氫存在帶液的情況下，一定要加強做好保護措施，保護機組設備的安全。4.1在機組運行過程中，總控要切實留意與新氫機有關的壓力、溫度等參數的變化，特別是要注意新氫機氣缸溫度、新氫壓縮機入口分液罐和新氫壓縮機二級入口分液罐的液位。若發(fā)現(xiàn)兩個分液罐液位上升時，應立即進行排液。同時，新氫壓縮機的壓縮比要嚴格控制在2.3以下。新氫壓力波動較大時，總控應及時調整反應系

10、統(tǒng)操作參數，使壓縮比控制在合理范圍內(小于2.2為宜)，以確保機組的安全運行。4.2外操要加強現(xiàn)場的巡檢，注意觀察新氫壓縮機以及相關輔助設備的運行情況。若發(fā)現(xiàn)機體、氣缸以及相關管線出現(xiàn)異常響聲或振動，應停機切換，并及時向相關人員反映。4.3應加強與上游裝置（新氫管網供給裝置）和生產調度的溝通，上游裝置一旦有異常工況，及時對本裝置工況進行調整。4.4加強班組對新氫壓縮機相關知識的培訓學習，防止事故的發(fā)生。5發(fā)生液擊的處理方法若發(fā)現(xiàn)新氫壓縮機發(fā)生液擊，應立即做出處理，防止設備受到損壞。當新氫壓縮機發(fā)生輕微帶液時，應立即判斷是哪段汽缸帶液，迅速打開該段排凝閥和放空閥將汽缸內液體排凈，并聯(lián)系相關人員進行處理。如果新氫壓縮機發(fā)生嚴重帶液，要緊急停車，檢查各部件是否損壞。同時打開活門，對汽缸、管道進行排液，并聯(lián)系相關人員進行處理，待事故全部排除后再重新開車。6結語新氫壓縮機是加氫處理裝置的關鍵設備之一，關系到裝置的正常生產。新氫帶液的情況大概持續(xù)了一個月。在這段時間里，新氫壓縮機運行一直保持正常，沒有發(fā)生任何事故，更沒有影響到裝置的生產。新氫帶液對新氫壓縮機的影響不可忽視，輕則使活塞桿、連桿、連桿螺栓、曲軸等斷裂或打