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乙烯工业大庆石化作者

王雁鹏

关键词

催化裂化油浆综合利用

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大庆石化乙烯装置采用前脱丙烷前加氢流程，主要产品为聚合级乙烯、聚合级丙烯，主要副产品为氢气、甲烷、混合碳四、裂解汽油和裂解燃料油等，裂解气压缩机为三菱制造蒸汽透平驱动的离心式压缩机。

裂解气压缩机运行存在的问题

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实际转速无法达到设定值

乙烯装置年9月大检修后开工，但从年2月起，其裂解气压缩机开始频繁出现实际转速无法达到设定值的情况。问题出现初期，可通过调整裂解气压缩机透平调速阀提高转速，但自年8月起，裂解气压缩机透平调速阀开度已达到95%，转速仍低于设定转速40r/min，裂解气压缩机一段吸入压力最高涨至0.04MPa(正常操作压力在0.~0.03MPa)，裂解气压缩机失去操作弹性。

2

段间压差升高

运行至年10月，裂解气压缩机二段压差由开工初期0.02MPa上涨至0.MPa，三段压差由0.02MPa上涨至0.08MPa。测量发现压差较大位置为二段出口冷却器(EH-)、三段出口冷却器(EH-)，且三段出口冷却器工艺侧出口温度达到89℃，判断冷却器管束堵塞，导致流通面积减少，段间压差升高。

原因分析

1

各段吸入负荷分配不均

排查压缩机各段负荷分配情况，后分离系统有物料返回裂解气压缩机前四段，但各返回量稳定，前四段吸入负荷无明显变化。

本装置设有高、低压脱丙烷塔系统，高压脱丙烷塔处理67%碳三组分，剩余33%碳三组分由塔釜进入低压脱丙烷塔系统处理，碳三组分切割比为2：1。年10月后，受裂解原料组成变化影响，高压脱丙烷塔塔顶、塔釜碳三组分切割比长期维持在3：1以上，最高4：1，过高比例碳三组分进入压缩机五段吸入可能是造成压缩机实际转速无法达到设定值的原因。

2

压缩机段间结焦加剧

1.裂解气中不饱和烃含量增多

不同于其他同类型乙烯装置原料轻质化趋势，本装置原料整体愈发重质化，炉前采样分析石脑油中芳烃含量在10.43%，轻烃炉前采样分析正构烷烃含量已降至49.18%，原料品质不佳(见表1)。

年乙烯装置汽油全年收率18.42%，碳四收率12.01%，乙烯收率仅为31.1%，含不饱和烃类产品收率过高。在自由基聚合反应中，带有活性双键的单体，例如丁二烯、苯乙烯、异戊二烯和乙烯基乙炔容易聚合，这些聚合物会在段间排出冷却器管束缝隙处积聚，导致冷却器换热效果下降，增加段间压差。

2.系统内带入氧气

段间垢样红外图谱显示主要含芳香族、脂肪族和羰基，说明有痕量氧带入系统，在机泵滤网清理、裂解炉盲板调向等涉及管道设备打开过程中氧置换不干净情况。痕量氧诱发自由基聚合反应，同时压缩机排出温度达到89℃，会加速生成聚合物，在压缩机流道，缸体叶轮，迷宫密封、段间换热器等部位结焦聚积。

3.段间循环水换热器限位调整

受季节变化影响，对段间冷却器循环水侧长期进行限位调整，循环水流速降低，大检修期间已发现部分管束出现垢下腐蚀泄漏，加上年夏季循环水给水温度达32.6℃，裂解气压缩机排出温度最高上涨至89℃，较设计温度高3.2℃，高温也会加快不饱和烃类聚合速度。

3

段注剂系统问题

裂解气压缩机设有段间吸入管线洗油、压缩机阻聚剂注入流程，注入到压缩机前四段吸入管线上，洗油来源为芳烃调和组分，利用计量泵分段注入前四段吸入管线。检查现场各点洗油注入情况，未发现问题，但受制于阻聚剂采购周期问题，每半年变更一次药剂型号，因不同厂商压缩机阻聚剂物性不同，怀疑药剂混合使用后可能有结晶物析出，形成结焦母体，加速裂解气压缩机段间垢物生成。

解决措施

1

调整裂解气压缩机五段吸入负荷

为降低裂解气压缩机五段吸入负荷，一是优化高、低压脱丙烷塔操作，适当降低高压脱丙烷塔再沸量，将碳三组分下移至低压脱丙烷塔系统，降低高压脱丙烷塔碳三组分切割比。二是查询设计数据，发现高压脱丙烷塔塔釜测温热电偶设计插深与现场实际不符，现场实际插深为mm，比设计插深少mm，造成实际测量值偏低，后台将塔釜温度补偿提高5℃。

经上述调整后，高压脱丙烷塔碳三组分切割比降至2：1，碳三组分进入压缩机五段吸入比例降低，裂解气压缩机实际转速无法达到设定值情况得到了明显改善。

2

缓解压缩机段间结焦速率

3.2.1原料优化

年11月，通过优化裂解原料，降低原料中异构烃类、环烷烃及芳烃类含量，汽油收率由19.75%降至17.2%，乙烯收率由29.68%提升值30.82%，不饱和烃类生成量减少，裂解气压缩机段间压差升高趋势得到一定程度缓解。

下一步计划改变目前混合碳四、轻烃共裂解方案，利用现有的油田轻烃预热流程，将原料碳四与轻烃分别预热后进行单独裂解。分裂方案能够精准控制不同物料的裂解深度，通过软件模拟及产物分析，摸索出碳四和轻烃原料的最佳裂解深度，最大化提升乙烯收率，降低汽油收率，缓解原料重质化趋势，降低压缩机吸入分子量，保证压缩机透平做功效率。

3.2.2减少系统内氧带入量

裂解炉切换时进行盲板拆加作业，同时添加药剂时，部分单元利用工业风吹扫管道，这些均会导致氧气带入系统，引发自由基反应，加快聚合物生成。加强管道设备打开作业后系统置换管控，例如盲板拆加后要及时进行氮气吹扫等，避免将氧气带入系统，防止因氧气进入裂解气压缩机系统引发的自由基聚合反应。

大部分装置为降低火炬排放量，裂解气压缩机会接收来自其他装置返回的不凝气，这些返回气相可能会夹带一部分氧气，也有可能存在一定量不饱和烃类物质，这些均会加快裂解气压缩机段间聚合，建议严格控制裂解气压缩机段间返回气相，保证裂解气压缩机稳定运转。

3.2.3循环水换热器不限位控制

裂解气压缩机段间排出冷却器循环水侧不进行限位控制，保证循环水流速，降低冷却器垢下腐蚀几率，同时参照急冷系统清洗方式，段间排出冷却器管束由单纯水力清洗改为汽油浸泡清洗或者化学清洗，以提高清洗效果，保证裂解气压缩机段间排出换热器换热效率。

3

注剂调整

增加洗油注入量，同时重新分配压缩机各段阻聚剂注入量，增加二、三段阻聚剂注入量。前期怀疑压缩机阻聚剂型号频繁变更后因阻聚剂机理性质不同导致结晶物析出，引发结焦聚合，将阻聚剂20Y与Tetrex进行混兑后，无明显晶体析出，排除上述怀疑，同时发现在使用Tetrex时压缩机运行状态比较稳定，将阻聚剂型号由20Y变更为Tetrex。

4

段间冷却器注洗油

考虑到压缩机段间垢物可以一定程度溶于洗油，在段间出口冷却器EH-/工艺侧入口四路进料管道上带压开孔，增加洗油注入点，利用洗油冲刷换热器管束方式，将部分聚合物溶解，用于缓解各段压差逐渐上涨情况，目前已连续向EH-/注入洗油，洗油注入量控制在0.5~1.0t/h(见图1)。

调整效果

经过上述调整后，裂解气压缩机一段吸入压力偏高情况有明显改善，一段吸入压力由调整前的0.35~0.40MPa降至0.25~0.30MPa，裂解气压缩机实际转速无法达到设定值情况已消失。同时段间出口冷却器注入洗油之后，裂解气压缩机二段压差已由0.MPa下降至0.MPa，三段压差由0.08MPa下降至0.05MPa，裂解气压缩机段间压差上涨的情况得到有效治理。

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