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干气密封在离心压缩机上的应用

发布日期:2011-2-18 14:37:41  点击数:4034

乙烯装置需要 3 种离心压缩机,即裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机俗称乙烯三机。这 3 种压缩机均成功地应用了干气密封。

乙烯的原料通常为乙烷或石脑油,也有用汽油、天然气和炼厂气的。

典型装置中,原料气通常混合着过热蒸汽,直接输送到裂解炉。裂解气在急冷塔中冷却,在急冷塔中会产生副产品,如焦油冷凝和分离。裂解气压缩机会将裂解气压缩到大约 2MPa 的压力。

这些机器通常也被称为原料气压缩机。压缩后的气体在一系列的热交换器中冷却,受压缩的裂解气在非常低的温度下变成液体。

气体的碳氢组份经过一系列的分馏塔汽化而分离。

脱甲烷塔去除氢气和甲烷,这些氢气和甲烷可用作高炉燃料。

乙烯、乙烷和乙炔在脱甲烷塔中去除。乙炔可以通过加氢在乙炔转化器中单独催化转换成乙烯。最终,乙烯分馏塔分离乙烷和乙烯,从而生成几乎纯的乙烯。

冷却和分离工艺中使用两套制冷回路,通常使用两台制冷压缩机。

压缩机面临的主要问题是来自湿密封 / 系统的油污染问题。

在许多情况下,使用大量的缓冲气以减少下游管路的油污染。制冷回路和分馏塔中的油垢会严重影响性能。

1 干气密封的优点

通过对比,干气密封能够消除工艺管路密封油污染,从而显著提高装置效率,因此可以堪称乙烯装置上压缩机密封的革命性进展。

乙烯压缩机上干气密封主要有如下优点:

( 1 )明显降低工艺气损失;

( 2 )工艺气不存在油污染,消除密封油腐蚀;

( 3 )工艺气不存在油污染,消除分馏塔中的油沉积 ;

( 4 )通过消除密封油油垢,增加热交换器的效率;

( 5 )节省油消耗和运输成本;

( 6 )降低能量消耗;

( 7 )减少维护(没有密封油系统);

( 8 )提高安全性(没有密封油系统着火的危险)。

2 裂解气压缩机

裂解气压缩机组通常包括 3 个压缩机机壳。典型的密封压力如下:

机壳 密封压力

低 大约 0.2MPa

中 大约 0.3 ~ 0.4MPa

高 大约 1.2 ~ 1.4MPa

机械湿密封或油膜环的混合应用,已达到 250mm ,有的甚至超过 300mm 的大轴径压缩机一起应用,会导致高吸收功率损失,尤其是当每个压缩机组功率在 100 ~ 120kW 范围的时候,要求使用带脱气罐的密封油系统,这就使系统更为复杂,从而增加了维护要求。

通过比较,干气密封运用了一种实际上不需要维护的简单的控制和监测系统。 3 个机壳的干气密封的总的吸收功率通常低于 20kW ,穿过密封的温升在 20 ℃范围内。

在 28AT 类型和 28XP 类型干气密封的标准运行范围内,裂解气压缩机的运行条件通常很好。

然而,输送进裂解气压缩机的原料气通常是含有碳氢混合物的不清洁气体。工业上会关注原料气在密封处的聚合情况。选择适当的密封布置和系统设计可以避免这种情况产生。在装置试车期间,利用辅助气保护密封不受污染。

大多数操作者在动态操作时,利用经过滤的通向内置密封的辅助缓冲(密封)气。这些过滤气调节干气密封的运行环境,因此必须与工艺相兼容。天然气、乙烯或氮气都是典型的应用样例。它的兼容性必须由操作者确定,也许取决于现场的可用性。

通常来讲,工艺气到达最终压缩级时,应是相当清洁;只有在最终压缩级时,在启动和停车操作的必要时可以引入辅助缓冲气。

干气密封的结构按工艺条件设计,也可取决于可 用的辅助气体。串联和双型 28 干气密封结构均有很好的使用史。

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