论文部分内容阅读
摘 要：对乙烯装置裂解气压缩机结垢的原因进行分析，简要说明结垢对压缩机产生的影响，并对预防裂解气压缩机结垢的主要措施提出了建议。
关键词：裂解气压缩机 结垢 注水 阻聚剂
裂解气压缩机作为心脏设备，直接关系到整套乙烯装置的平稳运行。由于裂解气压缩机自身高温高压的工作特性，结垢问题始终是困扰压缩机长周期运行的主要因素。
一、裂解气压缩机结垢的原因
裂解气中含有大量不饱和烯烃、金属氧化物和硫化物，特别是硫化物、杂环氧化物、微量的溶解或悬浮状的金属离子共存，使烯烃、双烯烃的自聚共聚复杂化，在受热的金属设备内壁形成一层组成复杂的污垢物，即所谓的结焦[1]。
二、结垢对裂解气压缩机的影响
1.负荷降低
压缩机叶轮和扩压室的气体流道比较窄，随着结垢情况的出现，机组裂解气的流通面积不断减少，造成压缩机的各段压力升高，运行负荷降低，运行功率大幅增加。
2.排气温度升高
压缩机的负荷随着结垢的增加而不断降低，如要保持原设计负荷，就必须增加驱动透平的转数。而透平转数的增加必然带来更高的气体流速和更高的出口压力，这又会造成压缩机排气温度的上升，进一步促进不饱和烯烃的聚合，最终周而复始形成恶性循环。
3.机械振动增大
随着结垢状况不断加剧，当累积到一定程度的时候，裂解气在流道内的流动状态将会被破坏，压缩机的运转就无法在正常状态下进行。
特别是当聚合物在叶轮上结垢的厚度达到2mm时，由于离心力的作用，焦垢的碎片会产生剥落，造成垢层的不均匀分布，导致转子的运转处于不平衡的状态，使振动大幅增加，严重时会引发裂解气压缩机的连锁停车，严重威胁乙烯装置的长周期运行。
三、预防措施
乙烯装置目前普遍采用3种方法来防止裂解气压缩机的结垢，分别是注水、注洗油和加注阻聚剂。
1.注水系统
裂解气压缩机注水防止结垢技术是德国林德公司开发的专利技术，注水的目的在于利用水的汽化潜热实现快速冷却的效果[2]，从而降低裂解气压缩机各段出口的温度。
1.1注水的水质要求
1.1.1应采用锅炉给水，或汽轮机冷凝水，经彻底脱盐软化；
1.1.2水中无固体物、油、污物和其它杂质；
1.1.3水的含氧量应尽量低，并要求对氧含量进行连续监测；
1.1.4注入压缩机的水滴直径应尽可能小，平均为100μm，以便能迅速汽化。
1.2 注水的位置
一般来说，在每段入口的管道上和每级叶轮的入口弯道上均设置1个喷嘴，具体注入位置如图1所示。
对于5段的裂解气压缩机，需装设16～20个喷嘴。注入的水顺着气体的流向进入叶轮，由于喷嘴的雾化作用使水在进入叶轮之前已大部分汽化，残余的液滴以漩涡状流过叶轮。由于水的分布良好，不需要沿叶轮入口流道的圆周方向设置多个喷嘴。喷嘴可以布置在机壳的底部，以便打开机壳时不必移动管道。
1.3 注入的水量
各段注入的水量要根据裂解气的排出温度（避免聚合反应所需要的温度）进行计算，一般为裂解气量的1%～2%。所注入的水量除了汽化的部分以外，稍有一些过剩是比较有利的，利用这部分没有汽化水的机械摩擦作用，可在一定程度上对气体流道进行清洗，以避免聚合物的沉积。
1.4 注水的效果
由于水注入到高温的裂解气中会瞬间汽化，所产生的汽化潜热会大量吸收裂解气在压缩过程中产生的热量，因而对于5段的压缩机来说，与没有注水时相比，每段的排出温度可以降低10℃左右。而对于4段的压缩机来说，温度可以降低12.9～23℃[2]。
在相同压缩比的条件下，注水的冷却作用可以减少裂解气压缩机出口气体的能量头，进而降低压缩机的压缩功；同时注入的水会增加裂解气的总流量，使压缩机所需的压缩功有所增加，但由于前者减少的压缩功要大于后者增加的压缩功，最终结果是注水有效减少了压缩机运行的功率。
2.注油系统
预防压缩机结垢最常用的方法是设置注油系统。洗油有三个作用，一是冲刷附着在叶轮及流道上的聚合物；二是冷却裂解气，减缓聚合反应的发生；三是通过把洗油的液滴分散在裂解气中，使之在裂解气流道上形成一层油膜，使聚合物不易粘附于流道表面。
压缩机阻聚剂目前已普遍为国内乙烯装置采用，从使用效果看，不仅可以减少压缩机的结垢量，而且可以使垢物质地疏松，易于清理，能够有效延长裂解气压缩机的运转周期。
四、结语
1.裂解气含有大量不饱和烯烃、金属氧化物和硫化物，极易在裂解气压缩机表面发生聚合反应，形成污垢堵塞叶轮和级间的流道，影响压缩机的正常运行。
2.采用注水技术，依靠水的汽化潜热，可以有效降低裂解气压缩机各段的排出温度，有效抑制不饱和烯烃的聚合。
3.传统的注油技术是预防压缩机结垢的常用方法，可以冲刷垢层使焦垢疏松，减缓聚合反应的速度，但不能从根本上解决结垢问题。
4.阻聚剂可以与自由基结合生成稳定的分子，还可以对已形成的聚合物起到清净分散的作用，能够从根源上抑制聚合反应的发生。
5.裂解气压缩机作为乙烯装置的关键设备，直接关系到整套装置的经济效益。如果要实现乙烯装置的长周期运行，就应该采取积极有效的措施，来抑制裂解气压缩机的聚合结垢，从实践上看，注水和加注阻垢剂会是很有效的方法。
参考文献
[1] 赵宇寰，周峰，李德斌等.裂解气压缩机转子防结垢措施[J] .乙烯工业，1999，11（3）：43-46.
[2] 周耀民，杨春生，王仁淦.关于裂解气压缩机的注水问题[J] .石油化工设计，1999，16（4）：22-24.
关键词：裂解气压缩机 结垢 注水 阻聚剂
裂解气压缩机作为心脏设备，直接关系到整套乙烯装置的平稳运行。由于裂解气压缩机自身高温高压的工作特性，结垢问题始终是困扰压缩机长周期运行的主要因素。
一、裂解气压缩机结垢的原因
裂解气中含有大量不饱和烯烃、金属氧化物和硫化物，特别是硫化物、杂环氧化物、微量的溶解或悬浮状的金属离子共存，使烯烃、双烯烃的自聚共聚复杂化，在受热的金属设备内壁形成一层组成复杂的污垢物，即所谓的结焦[1]。
二、结垢对裂解气压缩机的影响
1.负荷降低
压缩机叶轮和扩压室的气体流道比较窄，随着结垢情况的出现，机组裂解气的流通面积不断减少，造成压缩机的各段压力升高，运行负荷降低，运行功率大幅增加。
2.排气温度升高
压缩机的负荷随着结垢的增加而不断降低，如要保持原设计负荷，就必须增加驱动透平的转数。而透平转数的增加必然带来更高的气体流速和更高的出口压力，这又会造成压缩机排气温度的上升，进一步促进不饱和烯烃的聚合，最终周而复始形成恶性循环。
3.机械振动增大
随着结垢状况不断加剧，当累积到一定程度的时候，裂解气在流道内的流动状态将会被破坏，压缩机的运转就无法在正常状态下进行。
特别是当聚合物在叶轮上结垢的厚度达到2mm时，由于离心力的作用，焦垢的碎片会产生剥落，造成垢层的不均匀分布，导致转子的运转处于不平衡的状态，使振动大幅增加，严重时会引发裂解气压缩机的连锁停车，严重威胁乙烯装置的长周期运行。
三、预防措施
乙烯装置目前普遍采用3种方法来防止裂解气压缩机的结垢，分别是注水、注洗油和加注阻聚剂。
1.注水系统
裂解气压缩机注水防止结垢技术是德国林德公司开发的专利技术，注水的目的在于利用水的汽化潜热实现快速冷却的效果[2]，从而降低裂解气压缩机各段出口的温度。
1.1注水的水质要求
1.1.1应采用锅炉给水，或汽轮机冷凝水，经彻底脱盐软化；
1.1.2水中无固体物、油、污物和其它杂质；
1.1.3水的含氧量应尽量低，并要求对氧含量进行连续监测；
1.1.4注入压缩机的水滴直径应尽可能小，平均为100μm，以便能迅速汽化。
1.2 注水的位置
一般来说，在每段入口的管道上和每级叶轮的入口弯道上均设置1个喷嘴，具体注入位置如图1所示。
对于5段的裂解气压缩机，需装设16～20个喷嘴。注入的水顺着气体的流向进入叶轮，由于喷嘴的雾化作用使水在进入叶轮之前已大部分汽化，残余的液滴以漩涡状流过叶轮。由于水的分布良好，不需要沿叶轮入口流道的圆周方向设置多个喷嘴。喷嘴可以布置在机壳的底部，以便打开机壳时不必移动管道。
1.3 注入的水量
各段注入的水量要根据裂解气的排出温度（避免聚合反应所需要的温度）进行计算，一般为裂解气量的1%～2%。所注入的水量除了汽化的部分以外，稍有一些过剩是比较有利的，利用这部分没有汽化水的机械摩擦作用，可在一定程度上对气体流道进行清洗，以避免聚合物的沉积。
1.4 注水的效果
由于水注入到高温的裂解气中会瞬间汽化，所产生的汽化潜热会大量吸收裂解气在压缩过程中产生的热量，因而对于5段的压缩机来说，与没有注水时相比，每段的排出温度可以降低10℃左右。而对于4段的压缩机来说，温度可以降低12.9～23℃[2]。
在相同压缩比的条件下，注水的冷却作用可以减少裂解气压缩机出口气体的能量头，进而降低压缩机的压缩功；同时注入的水会增加裂解气的总流量，使压缩机所需的压缩功有所增加，但由于前者减少的压缩功要大于后者增加的压缩功，最终结果是注水有效减少了压缩机运行的功率。
2.注油系统
预防压缩机结垢最常用的方法是设置注油系统。洗油有三个作用，一是冲刷附着在叶轮及流道上的聚合物；二是冷却裂解气，减缓聚合反应的发生；三是通过把洗油的液滴分散在裂解气中，使之在裂解气流道上形成一层油膜，使聚合物不易粘附于流道表面。
压缩机阻聚剂目前已普遍为国内乙烯装置采用，从使用效果看，不仅可以减少压缩机的结垢量，而且可以使垢物质地疏松，易于清理，能够有效延长裂解气压缩机的运转周期。
四、结语
1.裂解气含有大量不饱和烯烃、金属氧化物和硫化物，极易在裂解气压缩机表面发生聚合反应，形成污垢堵塞叶轮和级间的流道，影响压缩机的正常运行。
2.采用注水技术，依靠水的汽化潜热，可以有效降低裂解气压缩机各段的排出温度，有效抑制不饱和烯烃的聚合。
3.传统的注油技术是预防压缩机结垢的常用方法，可以冲刷垢层使焦垢疏松，减缓聚合反应的速度，但不能从根本上解决结垢问题。
4.阻聚剂可以与自由基结合生成稳定的分子，还可以对已形成的聚合物起到清净分散的作用，能够从根源上抑制聚合反应的发生。
5.裂解气压缩机作为乙烯装置的关键设备，直接关系到整套装置的经济效益。如果要实现乙烯装置的长周期运行，就应该采取积极有效的措施，来抑制裂解气压缩机的聚合结垢，从实践上看，注水和加注阻垢剂会是很有效的方法。
参考文献
[1] 赵宇寰，周峰，李德斌等.裂解气压缩机转子防结垢措施[J] .乙烯工业，1999，11（3）：43-46.
[2] 周耀民，杨春生，王仁淦.关于裂解气压缩机的注水问题[J] .石油化工设计，1999，16（4）：22-24.