發表時間： 2025-06-25 10:55:29
作者： 石油化工設備維護與檢修網
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導 讀
中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化百萬噸乙烯項目引進德國linde工藝技術，于2009年9月投產，設計年產乙烯1000kt，裂解氣壓縮機、乙烯和丙烯制冷壓縮機（以下簡稱“三機”）由西門子制造。壓縮機均采用蒸汽透平驅動，蒸汽透平結構復雜，長期在高溫高壓下工作，運行條件苛刻。三機檢修時間短、工作量大，同時需要精湛的技術才能保證檢修質量，以便滿足機組長周期、滿負荷、安全高效運行。
壓縮三機檢修從2019年7月24日正式開始，到8月29初步檢修完成。鉗工完成裂解氣壓縮機擴能改造及乙烯和丙烯制冷壓縮機透平轉子更換、三機干氣密封更換，同時完成機組復查對中、軸瓦檢查、護罩消漏等工作。另外，儀表完成三機透平抽汽溫度、排汽溫度探頭更換及耐高溫電纜的更換，并完成機組各相關探頭檢查等工作。初步檢修完成后，乙烯和丙烯制冷壓縮機組于9月9、10日順利開車。裂解氣壓縮機于9月11日凌晨啟機，但開車遇到了抽汽法蘭和輪室壓差引線蒸汽泄漏問題被迫停機，搶修后裂解氣壓縮機運行正常。本文著重介紹了乙烯裝置三機及檢修過程中出現的問題，并結合工藝運行數據剖析了問題產生的原因，提出了檢修控制手段和解決措施。
一、檢修準備工作
2019年乙烯裝置大檢修中，三機檢修為石化公司級關鍵檢修項目，車間按要求成立檢修項目組，明確組織機構、職責分工、工作內容。在立項前車間與設備檢修公司對接，反復研究檢修范圍和檢修方案并上報公司審核，確定范圍后車間及時上報檢修所需備件并列表跟蹤和驗收，提前編制四級施工網絡計劃。同時對壓縮設備工程師和參與檢修項目的班組員工提前進行檢修培訓，明確檢修內容程序、關鍵節點、質量控制要點，安排與負責檢修的設備檢修公司人員現場模擬施工步驟，及時發現廠房行車不足和檢修場地局限問題，在檢修前得到了有效的解決。
二、三機檢修問題及對策
2.1裂解氣壓縮機高壓缸葉輪沖蝕
檢修過程中，在對裂解氣壓縮機高壓缸進行開蓋檢查時，發現高壓缸轉子五段的第三級葉輪出現較大的沖蝕痕跡，第四級葉輪也出現明顯的沖蝕現象，見圖1。
產生葉輪沖蝕的主要原因是葉輪級間注水量變大，致使壓縮機流道中的裂解氣溫度降低至露點溫度以下，形成的液滴對高速旋轉的葉輪造成沖擊，致使葉輪邊緣出現溝槽。調整注水量主要是由于當時裂解氣壓縮機高壓缸的軸位移增加，位移的增加與高壓缸的結焦情況密切相關。
圖2為裂解氣壓縮機高壓缸軸位移變化趨勢。本次機組檢修之前，裂解氣壓縮機高壓缸的軸位移由2015年6月的-0.316mm升高至2017年8月的-0.401mm，已達到報警值（±0.4mm），該值距離聯鎖值±0.6mm較為接近，隨時可能導致壓縮機停車。由于堿洗單元布置在壓縮機四段出口，堿洗后的裂解氣進入壓縮機五段進行壓縮，為避免硫進入堿洗下游的裂解氣中，壓縮機五段未采取注洗油措施，加之五段壓縮后裂解氣的排出壓力和溫度相對于其它四段較高，這將致使五段缸體，級間以及葉輪的結焦會隨著運行周期延長逐漸積累，同時四段采取定期注洗油，附著在葉輪及缸體內壁上的聚合物會被部分沖洗下來，但因四段和五段都處于高壓缸內，這勢必導致四段和五段之間出現軸向力不平衡的現象，故此認為高壓缸軸位移大小與其結焦是密不可分的。
隨著裝置運行周期延長，裂解氣壓縮機段間換熱器結垢，造成壓縮機出口溫度升高，致使丁二烯和異戊二烯發生自由基聚合反應，尤其當溫度超過85℃后，聚合反應的速度急劇增加。故此，阻止和減少裂解氣壓縮機系統聚合結焦最直接、最有效的方法是降低壓縮機出口溫度，使其不超過85℃。林德公司設計的裂解氣壓縮機的級間注水量見表1。
裂解氣壓縮機運行至2019年檢修末期時，鍋爐給水注入五段級間流量為1.5t/h，最大調整至2.4t/h，該注入量已經大于設計值1.1t/h，但五段裂解氣排出溫度仍然高達84.5℃，期間鍋爐給水注入量最大調整至2.4t/h，遠超設計值。雖然高壓缸的軸位移趨勢出現好轉，但根據林德公司對裂解氣露點的評價，鍋爐給水注入流量可由1.1t/h增加到1.6～2.0t/h，對于給定的裂解氣組成，2.4t/h的鍋爐給水注入量不建議采用，因為這可能超過裂解氣壓縮機的鍋爐給水噴嘴的余量，造成注入級間的鍋爐給水不能很好的霧化，以液滴形式直接沖擊葉輪，造成葉輪損壞。
2.2裂解氣壓縮機結焦
圖3為裂解氣壓縮機缸體、葉輪及其流道的結焦情況。裂解氣壓縮機結焦是不可避免的，由于裂解氣的組分十分復雜，其中不飽和烴（丁二烯、戊二烯）借助壓縮過程中產生的高溫，加之機組運行時間的延長，或多或少會在壓縮機殼體、隔板、流道等處凝結或聚合從而產生附著，長時間累積后，聚合物逐漸增厚，造成轉子運轉時有摩擦，從而造成密封磨損，嚴重則會造成設備損壞。如何減緩裂解氣壓縮機缸體的結焦趨勢，延長運行周期是首要任務，裝置除了對壓縮機采取連續注水降低壓縮過程中的溫升，減少聚合，并通過定期注洗油以沖洗壓縮機葉輪及其流道，將結垢物沖洗脫離葉輪通道。除此之外，對裂解氣壓縮機阻聚劑注入線進行改造，之前阻聚劑注入鍋爐給水總線中進行混合，由于裂解氣壓縮機每段缸體的結焦環境及情況均存在較大差異，因此采取阻聚劑單點單注技措（見圖4），可實現單獨調整每段的阻聚劑量，對于結焦嚴重的高壓缸部分可適當加大阻聚劑注入量，從而減緩結焦，通過監控機組運行參數（振動、位移、軸瓦溫度等參數），實現注劑最優注入。
2.3裂解氣壓縮機高壓缸級間汽封腐蝕
裂解氣壓縮機高壓缸級間汽封梳齒出現嚴重的腐蝕情況，尤其是裂解氣壓縮機四段腐蝕相比五段更為嚴重，見圖5。
四段缸體內葉輪汽封腐蝕較為嚴重與之前調整四段注水量密切相關。本裝置堿洗單元設置在四段出口和五段入口之間，堿洗之前裂解氣中含有大量酸性氣體，鍋爐給水的超設計注入量會促使一定量酸性氣體溶于水中，造成汽封的酸性腐蝕。經過堿洗塔脫除酸性氣體后進入五段，仍會有部分堿液帶入壓縮機，加之級間注水，使得堿液滯留在殼體汽封內的時間較長，造成汽封腐蝕，加之五段級間注水量遠超設計注入量，更加劇了該過程。另外，之前為調整廢堿預處理單元的負荷，適當降低了堿洗塔塔頂水洗段的補水量，造成進五段的裂解氣堿液夾帶明顯增多，五段吸入罐中表現出強堿性條件（pH=11），造成壓縮機葉輪和流道結垢，堵塞在汽封梳齒之間，與高速旋轉的葉輪發生摩擦，造成汽封梳齒磨損。
2.4裂解氣壓縮機抽汽線法蘭和輪室壓力引線泄漏及消漏
圖6為裂解氣壓縮機抽汽線法蘭和輪室壓力引線泄漏位置。2019年9月11日裂解氣壓縮開機，由于保溫衣包裹較厚，當時并未發現該處發生泄漏，直至第二天發現透平下缸保溫衣在滴水，拆開保溫衣后感覺蒸汽熱浪從抽汽法蘭面溢出，由于抽汽法蘭面較大，加之透平缸體溫度較高，這對判斷泄漏點造成一定困難。經決定，將裂解氣壓縮機做停機處理，同時將抽汽法蘭面所有存在縫隙的密封點用電焊焊死。
另外，隨著透平溫度逐漸降低，對透平下缸引壓線處保溫進一步拆卸，發現輪室壓力引線橫截面處出現明顯裂紋，并對2個輪室壓力引線和其余4條抽汽壓力引線進行測厚。測厚結果顯示，2條輪室壓力引線彎頭處厚度最小為1mm，達到更換管線的條件，隨后將引壓線彎頭處腐蝕管線進行切割處理，并線更換新的不銹鋼管線。
2.5乙烯和丙烯制冷壓縮機透平高壓閥閥桿填料漏氣
乙烯和丙烯制冷壓縮機在正常運行期間，高壓閥閥桿填料處頻繁發生蒸汽泄漏現象，盡管采用打卡具注膠措施（見圖7），仍無法從根本上解決該問題。西門子設計時，考慮到乙烯和丙烯制冷壓縮機使用高壓蒸汽驅動透平，蒸汽壓力等級不足以達到需增加閥桿填料處引線的程度。但事實證明，閥桿填料不足以承受蒸汽的壓力負荷，不能阻止蒸汽的泄漏，造成高壓閥閥桿處時常泄漏蒸汽。一旦泄漏，只能通過給高壓閥閥桿卡具中進行注膠來消漏，且機組運行一段時間后會再次發生泄漏，無法從本質上解決蒸汽泄漏問題。若不及時注膠處理，填料被沖散后，嚴重時需停機處理，給大機組的維護帶來嚴重不便。
2019年大檢修期間對乙烯和丙烯制冷壓縮機透平高壓閥閥座填料出處增加泄漏汽引線，將其引至透平低壓側蒸汽平衡管管線上，具體改造示意見圖8和圖9。改造完成后，乙烯和丙烯制冷壓縮機運行至今，再未出現過高壓閥閥桿填料處漏汽現象。
2.6乙烯制冷壓縮機透平高壓閥閥桿固定螺絲脫落
檢修過程中，將乙烯制冷壓縮機透平高壓閥閥蓋打開后，發現南側閥桿與閥錘連接閥梁底部固定螺栓斷裂，導致斷裂的底部固定螺栓卡在2號和4號閥錘之間（見圖10），致使南側閥桿上部固定螺栓與閥梁上端間產生間隙，致使閥梁整體發生傾斜，導致汽閥開度比實際開度偏小。檢修期間對整個閥桿及其固定螺絲進行更換。
信息來源：化工活動家
