丙烯制冷壓縮機
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-13
丙烯制冷壓縮機的實例教程
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 古雷石化 石油化工自動化
作 者 | 陳文勇
關鍵詞 | 防喘振 石墻功能 丙烯壓縮機
共 4786 字 | 建議閱讀時間 18 分鐘
裝置概況
古雷石化為保證丙烯制冷壓縮機組的安全高效運行，壓縮機控制系統（ITCC）采用了基于TüV認證SIL3級三重冗余（TMR）技術的TS 3000系統，掃描周期為毫秒級，目前系統“看門狗”時間設置為150ms，滿足防喘振控制時間300ms以內的要求；人機界面采用Wanderware公司的INTOUCH9.5組態的監控畫面；采用了Triconex專有的防喘振功能模塊，實現對機組的防喘振控制及石墻控制。
防喘振及石墻控制基本原理
01
防喘振控制基本原理
丙烯制冷壓縮機是離心式壓縮機，離心式壓縮機具有排氣量大、效率高、結構簡單、體積小、氣體不受油污染以及正常工況下運轉平穩、壓縮氣流無脈動等特點。但是對氣體的壓力、流量、溫度變化較敏感，易發生喘振。早在1945年英國技術人員首先發現了離心式壓縮機的喘振現象并引起了人們的注意。喘振是離心式壓縮機固有的一種現象，具有較大的危害性，是壓縮機損壞的主要誘因之一。因此，提高離心式壓縮機的抗喘振性能，保證其安全可靠運行對工業生產有著非常重要的意義。防喘振控制就是在壓縮機段間、缸間設置自動和手動兩用的控制系統使壓縮機的運行工況點始終位于喘振線的右側。
①防喘振控制曲線
該壓縮機防喘振控制曲線如圖1所示。
展開 方案三雖然沒有利用丙烯冷劑回收其他2個方案中四段出口低溫液相乙烯的冷量，但是其總功率仍然是下降的。因為乙烯制冷壓縮機五段出口的外送量的增加會大幅減小壓縮機四段出口的丙烯冷劑用戶的熱負荷，導致丙烯制冷壓縮機的負荷降低，因此乙烯外送量的大小對丙烯制冷壓縮機的運行參數影響很大。
乙烯制冷壓縮機的透平采用高壓蒸汽驅動，而丙烯制冷壓縮機的透平采用超高壓蒸汽驅動。從能耗角度出發，由于方案三的丙烯制冷壓縮機的功率最小，因此所節省的超高壓蒸汽最多；雖然乙烯制冷壓縮機透平消耗的高壓蒸汽用量最多，但總體來說能耗得到降低。
乙烯制冷壓縮機四段出口的脫過熱器和冷凝器的負荷情況見表3。
從表3可以看出，采用方案三時，四段出口換熱器的熱負荷最低。這是因為當采用全部乙烯產品由五段出口外送時，大幅降低了壓縮機四段用于冷卻和冷凝的乙烯流量，導致換熱器的熱負荷降低。
乙烯制冷壓縮機四段出口液相乙烯產品的脫過冷器、汽化器和過熱器的熱負荷情況見表4。
從表4可以看出，采用方案三時，由于乙烯產品都從五段送出，因此不需要換熱器。方案二的熱負荷明顯大于方案一，主要是因為方案二需要將70萬噸/年的乙烯產品汽化和過熱，而方案一僅需汽化和過熱30萬噸/年的乙烯產品。
丙烯制冷壓縮機出口溫度約70℃，需要利用循環冷卻水為冷媒將其冷凝。3個方案中，丙烯制冷壓縮機功率不同，因此其出口冷凝器的熱負荷也不同，造成了所消耗的循環冷卻水的流量也不同。以方案三作為基準，方案一的循環冷卻水用量增量為414噸/小時，方案二的循環冷卻水增量為823噸/小時。
此外，不同的乙烯產品外送方案對應不同的低溫乙烯產品輸送泵的功率。方案三中由于全部由五段氣相外送，因此不需要低溫乙烯產品輸送泵。
展開 E-411采用-6℃丙烯作為冷劑，汽化后進入丙烯制冷壓縮機三段吸入罐。三段吸入罐-6℃的氣相丙烯大部分進入乙烯精餾塔再沸器(E-408)，通過調節進入換熱器的氣體的流量來控制乙烯精餾塔釜加熱。E-411汽化量的適當增大，避免了前期操作中通過開大三段防喘振來調整E-408加熱量，也避免了開三段防喘振時三段氣相直接通過E-408竄入丙烯制冷壓縮機二段吸入罐。適當調節E-472旁路，優化了丙烯制冷壓縮機的操作，降低了2號預切割塔塔頂溫度和塔頂去E-350X的熱負荷，有效節約了冷量，降低了丙烯制冷壓縮機的制冷功耗。
優化后
經濟效益
通過優化脫乙烷塔前向預切割操作，使2號預切割進料溫度降低4℃，脫乙烷塔的進料溫度下降3~4℃，進料量適當降低，脫乙烷塔頂溫可以穩定控制在-20℃以下，塔頂丙烯損失(摩爾分數)從優化前的1%降低到0.2%~0.3%。按碳二加氫反應器的進料量為36000kg/h計，優化前丙烯損失約360kg/h，優化后丙烯損失約為108kg/h。按照丙烯的內部價格4000元/t計算，優化后(年操作時間8560h)可節省862.8萬元/a。
展開 02
制冷系統技改
1號乙烯裝置制冷系統采用乙烯-丙烯復迭制冷流程。由于裂解產物中輕組分含量多，造成深冷和脫甲烷塔系統的負荷增幅較大，而乙烯冷劑的用戶主要集中在深冷系統2號冷箱的E-EA308X~EA310X以及新2號冷箱的E-EA1308X~EA1310X6個板翅式換熱器中，乙烯冷劑各級冷量負荷變化見表2。
乙烯制冷壓縮機的負荷增幅較大，平均在33%以上，經原制造廠家核算，確定最終的改造方案為更換轉子，殼體利舊，但外殼需在停車檢修期間運回制造廠稍做加工，乙烯制冷壓縮機透平需要整體更換。改造后丙烯冷劑各級冷量負荷的變化見表3。
丙烯制冷壓縮機的總體負荷增幅雖然僅16%，但仍超出了原丙烯制冷壓縮機的設計裕量范圍，最終的改造方案為更換轉子及部分擋板，殼體利舊。丙烯制冷壓縮機透平也可以利舊，只需修改轉速控制程序即可。
改造后丙烯制冷壓縮機三段主要冷劑用戶低壓脫丙烷塔冷凝器的負荷大幅減少，而用于三段氣相回收冷量的乙烯精餾塔再沸器的負荷卻明顯提高，這樣三段用戶返回的所有氣相量不能滿足乙烯精餾塔再沸器需要的回收冷量的氣相量，解決措施是將原三段吸入改為三段抽出，抽出氣去乙烯精餾塔再沸器用于回收冷量，同時為了保護壓縮機，相應增加三返一石墻線。
03
C2分離系統技改
裝置擴能后，脫乙烷塔負荷增幅約為23%，需要進行內件改造。第1~13塊浮閥塔板原設計裕量較大，可不必改造；第14~60塊塔板需將單溢流浮閥改為雙溢流浮閥。該塔系統其它改造內容包括：新增1臺再沸器，仍采用急冷水加熱；塔頂冷凝器換新；回流泵增加1臺大泵，與原有的2臺泵互為備用。
碳二加氫反應器進料量增幅約為21%，同時C2H2的濃度也有所增加。
展開 02
制冷系統技改
1號乙烯裝置制冷系統采用乙烯-丙烯復迭制冷流程。由于裂解產物中輕組分含量多，造成深冷和脫甲烷塔系統的負荷增幅較大，而乙烯冷劑的用戶主要集中在深冷系統2號冷箱的E-EA308X~EA310X以及新2號冷箱的E-EA1308X~EA1310X6個板翅式換熱器中，乙烯冷劑各級冷量負荷變化見表2。
乙烯制冷壓縮機的負荷增幅較大，平均在33%以上，經原制造廠家核算，確定最終的改造方案為更換轉子，殼體利舊，但外殼需在停車檢修期間運回制造廠稍做加工，乙烯制冷壓縮機透平需要整體更換。改造后丙烯冷劑各級冷量負荷的變化見表3。
丙烯制冷壓縮機的總體負荷增幅雖然僅16%，但仍超出了原丙烯制冷壓縮機的設計裕量范圍，最終的改造方案為更換轉子及部分擋板，殼體利舊。丙烯制冷壓縮機透平也可以利舊，只需修改轉速控制程序即可。
改造后丙烯制冷壓縮機三段主要冷劑用戶低壓脫丙烷塔冷凝器的負荷大幅減少，而用于三段氣相回收冷量的乙烯精餾塔再沸器的負荷卻明顯提高，這樣三段用戶返回的所有氣相量不能滿足乙烯精餾塔再沸器需要的回收冷量的氣相量，解決措施是將原三段吸入改為三段抽出，抽出氣去乙烯精餾塔再沸器用于回收冷量，同時為了保護壓縮機，相應增加三返一石墻線。
03
C2分離系統技改
裝置擴能后，脫乙烷塔負荷增幅約為23%，需要進行內件改造。第1~13塊浮閥塔板原設計裕量較大，可不必改造；第14~60塊塔板需將單溢流浮閥改為雙溢流浮閥。
展開 
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一、什么是液擊
液擊，簡單說就是制冷劑液體（或潤滑油）被壓縮機吸入，造成壓縮機的液擊事故。是指制冷劑因未能或未充分吸熱蒸發，制冷劑液體或濕蒸汽被壓縮機吸入到壓縮機內的情況叫液擊。
導致壓縮機液擊損壞的主要原因：
一、開機的瞬間有大量的制冷劑液體進入壓縮機；
二、蒸發器流量不夠（節發負荷減小），壓縮機有回液現象；
三、機組運行除霜不好，大量液體制冷劑沒有蒸發就進入壓縮機
活塞式壓縮機
1、工作原理
活塞式壓縮機的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復運動的活塞所構成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機實際工作中的容積損失和能量損失(即理想工作過程)，則活塞式壓縮機曲軸每旋轉一周所完成的工作，可分為吸氣，壓縮和排氣過程。
1 微型制冷系統的需求與應用
1.1 空調服領域需求
受作業條件限制，作戰士兵會長期處在飛行甲板
隨著社會的發展，生活水平的提高，人們對空調、冷藏和冷凍等制冷設備的振動噪聲提出了更高的要求，制冷壓縮機作為制冷系統的主要振動噪聲源，其振動噪聲控制技術愈發重要。制冷壓縮機經過升級換代后，產品能效得到了顯著提升，但還需要在振動噪聲方面付出更多的努力才能取得突破性的進展。制冷壓縮機噪聲主要包括機械性振動噪聲、流致性振動噪聲和電磁性振動噪聲
在很多領域如航天、生物醫藥、冷鏈運輸等都需要更低的溫度來保證生產制造的正常運行。因此，復疊式制冷系統和雙級壓縮制冷系統獲得了很多的關注。
（示意圖，不對應文中任何具體產品）
丙烯制冷壓縮機的總體負荷增幅雖然僅16%，但仍超出了原丙烯制冷壓縮機的設計裕量范圍，最終的改造方案為更換轉子及部分擋板，殼體利舊。丙烯制冷壓縮機透平也可以利舊，只需修改轉速控制程序即可。
因為乙烯制冷壓縮機五段出口的外送量的增加會大幅減小壓縮機四段出口的丙烯冷劑用戶的熱負荷，導致丙烯制冷壓縮機的負荷降低，因此乙烯外送量的大小對丙烯制冷壓縮機的運行參數影響很大。
乙烯制冷壓縮機的透平采用高壓蒸汽驅動，而丙烯制冷壓縮機的透平采用超高壓蒸汽驅動。
06
攻關丙烯壓縮機機組真空度波動
針對丙烯制冷壓縮機(K-501)機組真空度抗干擾能力差，當中壓蒸汽壓力降低時真空度易出現波動的情況，裝置進行了深入全面的排查和原因分析后編制了完善的應對方案并立即實施。停運開工噴射泵，切換一級噴射泵。
適當調節E-472旁路，優化了丙烯制冷壓縮機的操作，降低了2號預切割塔塔頂溫度和塔頂去E-350X的熱負荷，有效節約了冷量，降低了丙烯制冷壓縮機的制冷功耗。
丙烯制冷壓縮機的總體負荷增幅雖然僅16%，但仍超出了原丙烯制冷壓縮機的設計裕量范圍，最終的改造方案為更換轉子及部分擋板，殼體利舊。丙烯制冷壓縮機透平也可以利舊，只需修改轉速控制程序即可。
