国家机械刊物发表影响裂解气压缩机干气密封的因素

　　乙烯是一种重要的化工基础原料，其生产能力通常是衡量一个国家综合国力的重要指标。随着其需要量的逐渐增加，老的生产技术不断得以完善、成熟，新的工艺技术不断被开发出来，其中最重要的、生产能力最大的为蒸汽热裂解工艺，裂解气压缩机是其中一台非常关键的设备。裂解气压缩机用于提高裂解气的静态焓和压力，以为后序分离提供足够的能量，最终得到聚合级乙烯产品。为了保证后续分离技术要求，降低投资及操作费用，裂解气压缩机必须要有一个比较合理的结构。

　　一、干气密封失效的表现

　　1、轻度失效

　　轻度失效一般是由于密封槽遭到液相组分或是固体颗粒物的污染，导致密封槽的泵送能力降低，前者还有可能因摩擦出现气化出现气锤效应，结果就是气膜的厚度和压力不稳定，严重的可能会出现端面接触，进行摩擦，密封的端面产生磨痕，这种端面的问题还会使气膜的厚度和压力变得更加的不稳定。轻度失效可以在监控下运行，同时择机停车进行更换。

　　2、重度失效

　　重度失效普遍是由于在轻度失效情况下长时间进行作业造成的。干气密封的端面并不具备自我修复能力，一旦出现磨痕，抗干扰能力就会降低，密封面的接触时间和机会就会增加，摩擦产生的热量就会造成端面的裂纹;此外，密封端面的制作材料如果选择的不合理也会导致端面裂纹产生。一旦出现重度失效必须要及时停车，进行密封更换，以免事故发生。

　　二、裂解气压缩机结构讨论

　　1、四段两缸结构

　　裂解气压缩机采用四段两缸结构时，压缩机配备了高压缸和低压缸两个缸体。但此配置又可以分为两种配置方式：3+1和2+2方式。3+1即一、二和三段共用一个缸体，作为低压缸，而第四段单独用一个缸体，作为高压缸。其布置方式为透平+低压缸+高压缸。2+2方式则为一段和二段共用一个缸体，作为低压缸，而第三段和第四段共用一个缸体，作为高压缸。其布置方式也为透平+低压缸+高压缸。

　　2、四段三缸结构

　　当裂解气压缩机采用四段三缸结构时，压缩机配备了高压缸、中压缸和低压缸三个缸体。此配置采用2+1+1布置方式，但该布置又可以分为两种形式：一段单独使用一个缸体，作为低压缸，二段和三段共用一个缸体，作为中压缸，四段也单独使用一个缸体，作为高压缸;一段和二段共用一个缸体，作为低压缸，三段和四段分别单独使用一个缸体，分别作为中压缸和高压缸。但两者布置方式相同，均为透平+中压缸+低压缸+高压缸。

　　3、结构分析

　　对于3+1方案，1，2和3 段共用一个低压缸，使得低压缸体积比较庞大，占地面积大，成本高，运行过程中，转速较高，但是效率较低，运行稳定性较差，同时也会给运输和安装带来一定的困难。与其它方案相比，其它方案均优于该方案。但是第4段单独设置，可以满足1，2，3段提供吹扫空气的操作要求。对于2+2方案，1、2和3、4段分别共用一个缸体，整体比较均匀，不会存在3+1方案里面低压缸一头过大的问题，结构也比较紧凑，轴向推力较小，效率高，结构较经济合理且能满足ACO工艺要求，对于正常工况运行非常有利。但是对于空气吹扫和正常运行工况来说存在以下问题：

　　(1)高压缸内第三段组分杂质含量高，第四段组分比较清洁，三四段同在一个缸内设置，存在污染的问题;(2)第四段是低温段(-40℃)，第三段是常温段，如果两段同在一个缸内设置，材质必须采用低温钢，价格昂贵;(3)设计制造较为复杂;(4)吹扫成本升高，无法满足四段断开运行的吹扫工艺要求。

　　对于两种2+1+1方案而言，均把第四段单独作为一个缸体，其最主要的区别就是中压缸的分配问题，即2段是并入低压缸还是高压缸的问题。两种布置方式均有利于消除轴向推力。但相比于将2段并入低压缸来说，将2段并入中压缸，可以使各缸结构更均匀，其原因是气体在各段内升压并在段间冷凝时有部分气体冷凝，体积逐步减少，2段和3段合并有助于降低低压缸体积。从工艺和操作角度看，可以满足前三段提供吹扫空气的要求，也不存在泄漏而污染第四段的隐患。

　　从上述分析可以看出，单从工艺角度来说，均可以满足工艺要求。四个方案中，只有2+2方案没有把第4段单独作为一个缸体，存在工艺污染方面的风险，其它三个方案均把4段单独设置，有利于保证物料的清洁度。但3+1方案的弊端是显而易见的，结构配置比较差。只有2+1+1方案即可以很好地满足工艺要求，也可以满足操作要求，优势很显示。另外，在空气吹扫过程中，只需前三段提供压缩空气，即可满足需求。如果第四段同时也在运行，则需要提供清洁的氮气作为压缩介质，这样操作不仅增加了能耗，而且也增加了氮气消耗，从而提高了操作费用。因此需要有一种特殊设计，以便在吹扫阶段可以把第四段拆除，只运行前三段，以节能降耗。对于这样的设置来说，在第4段拆开后，2段并入低压缸可以平衡掉更多轴向推力，更有利于操作和设备安全。

　　三、干气密封的安装的解决对策

　　1、出厂时进行干气密封安装

　　在出厂时就对干气密封安装完成，主要的优点就是降低了现场安装的工作量。但是也存在着大量的缺点，第一，出厂到投入使用普遍需要12到18个月左右，在这段时间内，必须要做好保护工作，也就是防污染、防震动;第二，在进行试车的时候，公共工程特别是干气密封必须要满足正常条件的需求，同时要能够稳定的运行;第三，在这段时间内，机组必须要进行气密试验、空运转、空气吹扫、联锁试验、负荷运转等，在两个月的时间内普遍需要开启5次。如果工作人员对机组不太熟悉，同时，公用工程尚不稳定，机组在制造上还存在问题，那么开启的次数还需要增加，这样对干气密封的使用寿命有非常大的影响。

　　2、现场进行干气密封更换

　　裂解气压缩机在出厂时临时安装密封，在现场再进行干气密封更换。在出厂时如果安装的是迷宫密封，那么要在进行空气吹扫之前就进行干气密封更换;如果出厂的时候安装的是碳环密封，则可以在空气吹扫工作完成之后进行更换。这种方式的主要缺点就是现场的工作量会增加，例如说：仪表、联轴节、密封以及轴承的拆装，机组找正等等，正常的情况下，这些工作需要大约一个月左右的时间。而其优点则是在机组的事故高发期之后进行干气密封安装，这样能够有效的延长干气密封的使用寿命。当前形势下，第二种方式更加适合当前我国石化装置的建设情况，虽然说安装的周期会增加，但是这样对于装置的长期运行有非常大的作用。乙烯装置的裂解气压缩机密封的轴颈直径较大，干气密封普遍是集装式，必须运用天车进行吊装，所以说，机组的制造商必须要提供相应的拆装工具，其中包含了起吊滑块、平衡杆、固定支架、配重等等。干气密封属于较为精密的部件，必须使用专用的存储箱进行存储和运输。

　　结束语

　　裂解气压缩机作为乙烯装置的核心设备，需要大规模的生产装置，一旦机组出现异常或是停机，对化工企业就会造成巨大的损失。同时，大型的压缩机组，所需要的干气密封尺寸也会增加，密封备件的成本也会提高。所以，必须要对机组进行日常维护管理，仔细的进行操作，进行相应的检查、维护工作，以免裂解气压缩机在运行的过程中出现异常状况，避免机组出现停机现象。

　　参考文献

　　[1]何明珍.合成气压缩机干气密封失效分析与故障处理[J].风机技术，2013(04).

　　[2]潘延君，纪琳，程勇，陆军.百万吨乙烯装置裂解气压缩机干气密封失效原因分析[J].乙烯工业，2013(01)