设备-11-H2S气体压缩机在我厂的优化改造

论文部分2010年全国氮肥与甲醇技术交流及业务洽谈年会·上海东景化工科技有限公司1H2S气体压缩机在我厂的优化改造赵月刚山东省·兖矿鲁南化肥厂摘要：通过对2D12、4M10、4M20硫化氢压缩机运行中的故障现象，进行分析、优化改造，取得了满意效果，从而确保了设备稳定运行。关键词：硫化氢气体压缩机；排气超温；润滑油、油压、电流、气味1前言我厂甲醇分厂现有三套气体净化装置和一套亚砜装置，配套环保节能项目硫回收和亚砜系统使用的硫化氢气体压缩机共有6台，其中2D12型3台、4M10型1台、4M20型2台，在我厂环保节能生产中发挥着显著作用，同时6台压缩机的稳定运行也和周围居民生活环境密切相连。因此，我厂对硫化氢气体压缩机进行了优化改造，并取得了良好效果。2设备技术参数压缩机均为对称平衡性，其中2D12型两列两缸，一级压缩，直径为φ500；4M10型四列四缸，二级压缩，一级循环，一级压缩两缸直径为φ490，二级压缩一缸直径为φ420，循环段为φ310；4M20型压缩机四列四缸，二级压缩，一级缸单独直径为φ750，其它三缸并联直径为φ510，介质均为闪蒸气，其组分H2S14%～20%、CO276%、氢0.3%，氩气、甲烷、氮气等少量。具体参数如表1。表1设备型号容积流量m3/min各级进气压力/MPa(G)各级排气压力/MPa(G)各级进气温度/℃各级排气温度/℃2D12-53/0.8-5.5530.080.55401504M10-46/0.2-8-8.7/0.5-343.46/14.89/8.590.02/0.229/0.050.229/0.8/0.340134/131/1364M20-61/0.3-3+90/3-1066.67/256.67～308.330.03～0.1/0.30.3/1.040143/1273存在问题硫化氢气体压缩机由于介质内含有硫化氢，所以对气体密封方面提出了较高要求，同时气体还会对设备零部件腐蚀，气缸运行中会出现积碳，影响气阀密封，导致运行周期减短。现就压缩机普遍出现的问题列举如下：1）排气超温。压缩机气阀因阀座腐蚀呈现麻点，或因积碳严重，或因活塞自重过大，支撑环、活塞环磨损后出现碎物较多，在排气时导致垫住阀片，造成气阀关闭不严，出现超温。论文部分2010年全国氮肥与甲醇技术交流及业务洽谈年会·上海东景化工科技有限公司22）润滑油变质。压缩机稀油站油冷器多采用浮头式换热器，列管为紫铜管，采用强度胀与管板连接，因填料密封为节流密封，泄漏气体会窜入曲轴箱，导致油里含有硫化氢气体，因而对列管腐蚀，造成泄漏，导致润滑油变质。如压缩机在备车期间，发现不及时，水分会与落入润滑油中的铁屑作用生成铁皂，铁皂与润滑油中的尘土、机渍和胶质等污染物混合而生成油泥，聚积在润滑油系统油道以及各种滤清器的滤网内，同时油还会析碳，造成滑动轴承处楔形间隙被填满，以致压缩机盘不动车，被迫进行检修。压缩机接筒处填料部件冷却水接头或软管泄漏，由于发现不及时，导致冷却水由刮油器处进入曲轴箱，导致润滑油变质。3）油压低跳车。主轴承供油系统采用一条φ57主油管，单独配紫铜管去各个主轴承。由于气体腐蚀，油管出现孔洞，导致润滑油直接泄漏到油箱，所以压力降低，通常为0.15MPa，正常油压在0.4MPa。由于填料泄漏，放空管堵塞导致气体进入油箱，由于油中带气，导致油压较低。润滑油变质，导致润滑油乳化，油性不好，粘度降低，使压力油膜形成效果不好，油膜刚性小，吸振性较差，油压降低。4）油泵电机超电流跳车。2D12、4M20压缩机润滑油站油泵电机是垂直安装在油箱上部，用开孔锥形支座与油泵相连。油泵在油箱里面，靠进油管插入油池中吸油的。由于油箱中有硫化氢气体，因此对电机线圈腐蚀，导致闸间短路，电机烧坏，所以在启动时总是显示超电流。另外，2D12压缩机润滑油站油泵电机选用三相隔爆异步电动机YB100L1-4，2.2kW，由于电机功率较低，经常超电流。5）现场硫化氢气味大。压缩机填料泄漏，放空管由于采用碳钢管，因腐蚀产生铁锈导致堵塞，同时中间接筒上部放空前后相连，导致气体窜入油箱、曲轴箱，造成现场气味大。4M20压缩机气阀压紧装置采用带顶丝和螺母装置压紧，因静密封点较多，导致硫化氢气体泄漏。4改造措施4.1消除排气超温的措施气阀可以选用环状阀、菌状阀、网状阀等，材质选用抗腐蚀材料，阀座和升程限制器选用2Cr13，淬火状态下硬度高，耐蚀性良好。阀片、阀座、螺栓螺母选用3Cr13，菌状阀阀头选用PEEK内衬钢接头、网状阀选用PEEK整体阀片，弹簧选用17-7PH。工艺操作优化指标，提高气体分离效果，改善了设备运行条件，使气阀运行周期延长。2D12、4M10压缩机活塞选用铸造铝合金活塞，材质分别选用ZL108和ZL402，活塞自重减小，支撑环比压降低，同时4M10压缩机气缸和填料采用有油润滑，支撑环、活塞环磨损小，密封性能好，气阀密封性能也增强，所以压缩机运转周期延长。4M20型压缩机气缸密封是按有油润滑设计的，由于系统工艺条件限制，采用无油润滑操作，因活塞自重过大，支撑环和活塞环磨损过快，同时磨损物垫住排气阀阀片，造成排气超温。根据标准规定：对于无油润滑的缸中，非金属支撑环所受的负荷不应超过0.035N/mm2，这是根据用整个活塞组的重量加上活塞杆重量的一半除以所有支撑环的120º弧长的投影面积而得到的。对于有油润滑，如使用时，根据同样的准则，支撑环上所承受的负荷不应超过每平方毫米0.07N。于是对压缩机活塞进行改造，采用组合铸造铝合金活塞，材质ZL108，活塞端部增加承压块，同时根据石油化工行业标准SH/T3143-2004石油化工往复压缩机工程技术规定5.9.5采用空心活塞（单件整体式或者多件组合式）的端部或在活塞环槽底部留一个直径为3mm的孔，以便当气缸卸压时，空心活塞内部能够自动卸压。改造后降低了支撑环比压，同时采用先进技术对铝合金活塞表面进行表面阳极硬化处理，硬度为～HB390，可提高活塞与活塞环的使用寿命。4.2解决润滑油变质的措施油冷器列管及管板材质改为不锈钢0Cr19Ni9，采用强度焊与管板连接，彻底解决了因填料泄漏造成的换热器腐蚀，消除了导致润滑油变质的根本原因。论文部分2010年全国氮肥与甲醇技术交流及业务洽谈年会·上海东景化工科技有限公司3压缩机接筒处填料部件冷却水接头或软管均采用不锈钢0Cr19Ni9，并加强接筒底部放液次数，每4小时进行一次定时排液和巡检。4.3消除油压低跳车的措施根据石油化工行业标准SH/T3143-2004石油化工往复压缩机工程技术规定6.5.1.3表3管道材料最低要求Ⅳ组润滑、控制油管道、管子、管件、管接头均应不锈钢材质，将主轴承供油系统油管全部更换为不锈钢管0Cr19Ni9，解决了气体腐蚀造成油管出现孔洞，导致润滑油直接泄漏到油箱，压力降低的故障。为消除填料泄漏的回流气体由回油管到油箱，在曲轴箱回油管处增加U型管，形成1.8～2.5m高的液封，改造后油泵压力在3kgf/cm2以上。针对润滑油变质，对过滤器经常清理，解决油路由于水分进入导致的变质问题，并及时进行过滤更换。4.4解决油泵电机超电流跳车的措施将2D12、4M20压缩机润滑油站油泵电机的开孔锥形支座改为封闭式，同时在电机前盖增加油封，避免硫化氢气体对电机线圈腐蚀。将2D12压缩机润滑油站油泵电机选用同轴颈大功率三相隔爆异步电动机YB100L1-4，3kW，由于电机功率增大，解决了电机超电流问题。4.5解决现场硫化氢气味大的措施压缩机填料中间接筒上部放空前后相连，导致气体会窜入油箱、曲轴箱，不仅会外漏，且对运转零部件、油管、仪表等元件腐蚀，造成现场气味大。改造措施为：1）中间填料前后放空管分开配φ76管，各自单独引到40m高处放空，泄漏气体高处排放，避免了气体相互窜入，导致的气味靡散.2）曲轴箱上部增加高处放空φ76管，泄漏气体高处排放。3）以上管件（阀门、管道、螺栓、弯头等）为解决腐蚀问题，均选用不锈钢管材质0Cr19Ni9，同时在底部增加排污法兰盖或导淋。根据石油化工行业标准SH/T3143-2004石油化工往复压缩机工程技术规定5.12.7对于毒性为极度和高度危害介质、爆炸危险性介质、湿气体介质或H2S含量超过5%（摩尔百分数）的介质，应把工艺气体的外泄漏降低到最低程度。在双隔离室中，压力填料和中间填料均应充入惰性气体，并应防止内外室排气孔间交叉连接。因此对中间填料增加氮气隔离装置，中间填料采用5件，前后两件切向密封环为密封用，中间整圈填料径向钻孔，氮气进入，进行保护隔离。论文部分2010年全国氮肥与甲醇技术交流及业务洽谈年会·上海东景化工科技有限公司4中体结构放空改造如图1、2。同时对4M20压缩机气阀压紧装置改造，取消顶丝压紧，采用活门盖直接压紧，O型圈自紧密封装置，O型圈材质为氟胶，减少了静密封点，避免了硫化氢气体泄漏。5改造效果硫化氢气体压缩机经过以上优化改造，压缩机运转周期延长，现场大气环境得到了改善，也改善了周围居民生活环境，为化工生产高效节能环保大下了基础。