大慶石化乙烯裝置采用前脫丙烷前加氫流程，主要產(chǎn)品為聚合級乙烯、聚合級丙烯，主要副產(chǎn)品為氫氣、甲烷、混合碳四、裂解汽油和裂解燃料油等，裂解氣壓縮機為三菱制造蒸汽透平驅(qū)動的離心式壓縮機。

乙烯裝置2018年9月大檢修后開工，但從2019年2月起，其裂解氣壓縮機開始頻繁出現(xiàn)實際轉(zhuǎn)速無法達到設定值的情況。問題出現(xiàn)初期，可通過調(diào)整裂解氣壓縮機透平調(diào)速閥提高轉(zhuǎn)速，但自2019年8月起，裂解氣壓縮機透平調(diào)速閥開度已達到95%，轉(zhuǎn)速仍低于設定轉(zhuǎn)速40r/min，裂解氣壓縮機一段吸入壓力最高漲至0.04MPa(正常操作壓力在0.022~0.03MPa)，裂解氣壓縮機失去操作彈性。

運行至2019年10月，裂解氣壓縮機二段壓差由開工初期0.02MPa上漲至0.147MPa，三段壓差由0.02MPa上漲至0.08MPa。測量發(fā)現(xiàn)壓差較大位置為二段出口冷卻器(EH-3302)、三段出口冷卻器(EH-3303)，且三段出口冷卻器工藝側(cè)出口溫度達到89℃，判斷冷卻器管束堵塞，導致流通面積減少，段間壓差升高。

排查壓縮機各段負荷分配情況，后分離系統(tǒng)有物料返回裂解氣壓縮機前四段，但各返回量穩(wěn)定，前四段吸入負荷無明顯變化。

本裝置設有高、低壓脫丙烷塔系統(tǒng)，高壓脫丙烷塔處理67%碳三組分，剩余33%碳三組分由塔釜進入低壓脫丙烷塔系統(tǒng)處理，碳三組分切割比為2：1。2019年10月后，受裂解原料組成變化影響，高壓脫丙烷塔塔頂、塔釜碳三組分切割比長期維持在3：1以上，最高4：1，過高比例碳三組分進入壓縮機五段吸入可能是造成壓縮機實際轉(zhuǎn)速無法達到設定值的原因。

1. 裂解氣中不飽和烴含量增多

不同于其他同類型乙烯裝置原料輕質(zhì)化趨勢，本裝置原料整體愈發(fā)重質(zhì)化，爐前采樣分析石腦油中芳烴含量在10.43%，輕烴爐前采樣分析正構烷烴含量已降至49.18%，原料品質(zhì)不佳(見表1)。

2019年乙烯裝置汽油全年收率18.42%，碳四收率12.01%，乙烯收率僅為31.1%，含不飽和烴類產(chǎn)品收率過高。在自由基聚合反應中，帶有活性雙鍵的單體，例如丁二烯、苯乙烯、異戊二烯和乙烯基乙炔容易聚合，這些聚合物會在段間排出冷卻器管束縫隙處積聚，導致冷卻器換熱效果下降，增加段間壓差。

2.系統(tǒng)內(nèi)帶入氧氣

段間垢樣紅外圖譜顯示主要含芳香族、脂肪族和羰基，說明有痕量氧帶入系統(tǒng)，在機泵濾網(wǎng)清理、裂解爐盲板調(diào)向等涉及管道設備打開過程中氧置換不干凈情況。痕量氧誘發(fā)自由基聚合反應，同時壓縮機排出溫度達到89℃，會加速生成聚合物，在壓縮機流道，缸體葉輪，迷宮密封、段間換熱器等部位結(jié)焦聚積。

3. 段間循環(huán)水換熱器限位調(diào)整

受季節(jié)變化影響，對段間冷卻器循環(huán)水側(cè)長期進行限位調(diào)整，循環(huán)水流速降低，大檢修期間已發(fā)現(xiàn)部分管束出現(xiàn)垢下腐蝕泄漏，加上2019年夏季循環(huán)水給水溫度達32.6℃，裂解氣壓縮機排出溫度最高上漲至89℃，較設計溫度高3.2℃，高溫也會加快不飽和烴類聚合速度。

裂解氣壓縮機設有段間吸入管線洗油、壓縮機阻聚劑注入流程，注入到壓縮機前四段吸入管線上，洗油來源為芳烴調(diào)和組分，利用計量泵分段注入前四段吸入管線。檢查現(xiàn)場各點洗油注入情況，未發(fā)現(xiàn)問題，但受制于阻聚劑采購周期問題，每半年變更一次藥劑型號，因不同廠商壓縮機阻聚劑物性不同，懷疑藥劑混合使用后可能有結(jié)晶物析出，形成結(jié)焦母體，加速裂解氣壓縮機段間垢物生成。

為降低裂解氣壓縮機五段吸入負荷，一是優(yōu)化高、低壓脫丙烷塔操作，適當降低高壓脫丙烷塔再沸量，將碳三組分下移至低壓脫丙烷塔系統(tǒng)，降低高壓脫丙烷塔碳三組分切割比。二是查詢設計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高壓脫丙烷塔塔釜測溫熱電偶設計插深與現(xiàn)場實際不符，現(xiàn)場實際插深為150mm，比設計插深少100mm，造成實際測量值偏低，后臺將塔釜溫度補償提高5℃。

經(jīng)上述調(diào)整后，高壓脫丙烷塔碳三組分切割比降至2：1，碳三組分進入壓縮機五段吸入比例降低，裂解氣壓縮機實際轉(zhuǎn)速無法達到設定值情況得到了明顯改善。

3.2.1原料優(yōu)化

2019年11月，通過優(yōu)化裂解原料，降低原料中異構烴類、環(huán)烷烴及芳烴類含量，汽油收率由19.75%降至17.2%，乙烯收率由29.68%提升值30.82%，不飽和烴類生成量減少，裂解氣壓縮機段間壓差升高趨勢得到一定程度緩解。

下一步計劃改變目前混合碳四、輕烴共裂解方案，利用現(xiàn)有的油田輕烴預熱流程，將原料碳四與輕烴分別預熱后進行單獨裂解。分裂方案能夠精準控制不同物料的裂解深度，通過軟件模擬及產(chǎn)物分析，摸索出碳四和輕烴原料的最佳裂解深度，最大化提升乙烯收率，降低汽油收率，緩解原料重質(zhì)化趨勢，降低壓縮機吸入分子量，保證壓縮機透平做功效率。

3.2.2減少系統(tǒng)內(nèi)氧帶入量

裂解爐切換時進行盲板拆加作業(yè)，同時添加藥劑時，部分單元利用工業(yè)風吹掃管道，這些均會導致氧氣帶入系統(tǒng)，引發(fā)自由基反應，加快聚合物生成。加強管道設備打開作業(yè)后系統(tǒng)置換管控，例如盲板拆加后要及時進行氮氣吹掃等，避免將氧氣帶入系統(tǒng)，防止因氧氣進入裂解氣壓縮機系統(tǒng)引發(fā)的自由基聚合反應。

大部分裝置為降低火炬排放量，裂解氣壓縮機會接收來自其他裝置返回的不凝氣，這些返回氣相可能會夾帶一部分氧氣，也有可能存在一定量不飽和烴類物質(zhì)，這些均會加快裂解氣壓縮機段間聚合，建議嚴格控制裂解氣壓縮機段間返回氣相，保證裂解氣壓縮機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

3.2.3循環(huán)水換熱器不限位控制

裂解氣壓縮機段間排出冷卻器循環(huán)水側(cè)不進行限位控制，保證循環(huán)水流速，降低冷卻器垢下腐蝕幾率，同時參照急冷系統(tǒng)清洗方式，段間排出冷卻器管束由單純水力清洗改為汽油浸泡清洗或者化學清洗，以提高清洗效果，保證裂解氣壓縮機段間排出換熱器換熱效率。

增加洗油注入量，同時重新分配壓縮機各段阻聚劑注入量，增加二、三段阻聚劑注入量。前期懷疑壓縮機阻聚劑型號頻繁變更后因阻聚劑機理性質(zhì)不同導致結(jié)晶物析出，引發(fā)結(jié)焦聚合，將阻聚劑20Y3416與Tetrex372040進行混兌后，無明顯晶體析出，排除上述懷疑，同時發(fā)現(xiàn)在使用Tetrex372040時壓縮機運行狀態(tài)比較穩(wěn)定，將阻聚劑型號由20Y3416變更為Tetrex372040。

考慮到壓縮機段間垢物可以一定程度溶于洗油，在段間出口冷卻器EH-3302/3303工藝側(cè)入口四路進料管道上帶壓開孔，增加洗油注入點，利用洗油沖刷換熱器管束方式，將部分聚合物溶解，用于緩解各段壓差逐漸上漲情況，目前已連續(xù)向EH-3302/3303注入洗油，洗油注入量控制在0.5~1.0t/h(見圖1)。

經(jīng)過上述調(diào)整后，裂解氣壓縮機一段吸入壓力偏高情況有明顯改善，一段吸入壓力由調(diào)整前的0.35~0.40MPa降至0.25~0.30MPa，裂解氣壓縮機實際轉(zhuǎn)速無法達到設定值情況已消失。同時段間出口冷卻器注入洗油之后，裂解氣壓縮機二段壓差已由0.147MPa下降至0.125MPa，三段壓差由0.08MPa下降至0.05MPa，裂解氣壓縮機段間壓差上漲的情況得到有效治理。