煤化工中合成气压缩机干气密封使用现状

煤化工论文第五篇：煤化工中合成气压缩机干气密封使用现状

 

　　摘要：以煤为原料进行化工生产的煤化工项目生产过程中，合成气压缩机通过将合成气增压来为煤化工产品的转化提供合适的生产条件。煤化工项目中离心式压缩机的轴连接端面需要通过干气密封装置来密封，防止压缩机中的合成气泄露到空气中，造成生产安全隐患及污染环境。文章旨在对合成气压缩机干气密封的应用进行分析。

 

　　关键词：压缩机; 干气密封; 合成气;

 

　　大型煤化工项目中合成气压缩机通常使用离心式压缩机，由电机或汽轮机驱动，通过多级压缩对合成气进行加压，输送至合成工段。在驱动端与压缩机、压缩机多段之间的轴端需要进行密封以防止缸体内合成气泄漏。传统的轴封方法有机械密封、浮环密封及迷宫密封等，其中迷宫密封会存在一定的泄露量而不能用在易燃易爆有毒有害介质的压缩机上，但是其他两种密封需要密封油，可靠性低且操作麻烦。上世纪70年代末英国约翰克兰公司推出气体螺旋槽密封，将气体充入密封面中间，形成稳定气膜，即保证了压缩机内气体不会外泄，又因气膜的间隙保证了机械磨损小，运行稳定。干气密封作为离心式压缩机组的重要组成部分，由于其结构复杂、工艺特殊，其可靠性直接决定了压缩机装置能否长周期安全地运行。

 

　　1 合成气压缩机干气密封简介

 

　　由于合成气一般为易燃易爆、有毒有害的危险介质，现代大型煤化工项目中的合成气压缩机通常采用带中间迷宫的串联式干气密封。带中间迷宫串联式干气密封一级是主密封，使用高压缸出口的工艺气作为一级密封气气源，经调压与过滤后送入密封腔体，承担主要密封负荷。送入的工艺气绝大部分进入机组，剩下的由密封面泄漏至一级泄漏排放口；二级密封气通常使用惰性的氮气，通过二级密封气入口进入，绝大部分通过密封面与泄漏至一级泄漏排放口的一级密封气混合，从一级泄漏排放口排放去火炬，小部分泄漏至二级泄漏排放口；一部分氮气作为隔离气进入，混合二级泄漏气后由二级泄漏排放口高点放空。各级密封气在适当的压力下在干气密封端面形成稳定的气膜，使压缩机的运行保持在理想状态。

 

　　2 合成气压缩机干气密封的应用现状

 

　　随着近年煤化工的发展，干气密封在合成气压缩机上的应用也越来越多，在诸多平稳运行的压缩机中，也存在着一些问题和隐患。

 

　　2.1 材质老化引起的干气泄漏

 

　　干气泄漏常见于密封用的密封圈破损老化机组，密封圈主要用于压缩机机械连接处的密封，防止密封气泄漏进入大气。部分合成气压缩机使用的密封圈是橡胶材质，在连续的使用中易老化破损，从而使干气从破损处泄漏，导致干气密封失效。长期高速运行的离心式压缩机也在加速着橡胶的老化。部分企业直接将原有的普通橡胶密封圈更换为聚合物密封圈后，取得了良好的运行效果[1]。压缩机本体与干气密封系统通常由不同厂家供货安装，压缩机厂家在设计建造时可考虑使用更可靠的材质来避免干气密封系统的泄漏。

 

　　2.2 开停车引起的干气泄漏

 

　　干气密封在压缩机平稳运行时各端面不接触，不易磨损，但是在开停车过程中，没有了气膜的隔离保护容易出现问题。合成气压缩机试车开车阶段，可能由于上下游装置或本装置的原因，需要频繁开停车操作。合成气压缩机在未平稳运行前，使用的一级密封气为氮气而非高压缸出口工艺气。开工气体可能会因为设计或者供气不稳导致干气密封主密封气压力小、流量低，导致干气密封机械磨损，进而造成干气密封失效。在压缩机转速未达到正常工况，进出口压差还未建立时，使用工艺气来进行密封也需要进行增压，防止出现前述情况。压缩机工艺管路设计时应该综合考虑开车工况，同时干气密封厂家可以在干气盘站上设置增压泵以保证开车时的密封气压。

 

　　前述提及二级密封气及隔离气由氮气管网提供，通常空分装置停车后会由后备系统保障管网压力，但是保障时间有限，合成气压缩机组也需要考虑到氮气压力可能因此下降，可以在正常运行时适当提高机组的隔离气压力[2]。

 

　　2.3 杂质引起的密封损坏

 

　　干气密封系统的密封气在进入轴端密封前会经过盘站的过滤器进行过滤，保证密封气的洁净。合成气压缩机进气管路也会设置过滤器以保护压缩机，不过其过滤精度较干气密封盘站过滤器要低很多。在合成气压缩机平稳运行后，入口管线的过滤器会抽出以降低管路压降。这样当压缩机缸体内压力大于密封气的压力时，工艺气反窜至密封系统中，工艺气中的夹带的杂质则会破坏密封系统端面。缸内工艺气压力大于一级密封气压力，一方面是由于干气泄漏，另一方面也可能是工艺气管路压力波动或者是防喘振系统全开，短时间造成高压缸内压力较高[3]，同时一级密封气压力调节阀也可能因为损坏或误操作导致缸内压力高于一级密封气[4]，干气如果带液也有可能在进入密封系统后，温度降低到露点温度以下造成密封面的损坏。

 

　　3 结语

 

　　合成气压缩机干气密封技术在煤化工项目中的不断应用，逐步积累运营经验，业内压缩机厂家与干气密封厂家以及科研设计人员应考虑诸多实际运营问题，以保证合成气压缩机更稳定可靠地长周期运行。

 

　　参考文献

 

　　[1] 俞吉祥,杨清,徐莎莎,等.合成气压缩机干气密封出现的问题及解决措施[J].山东化工,2017,46(20):86-88.

　　[2] 徐晨.氨压缩机干气密封漏油原因分析及对策[J].磷肥与复肥,2019,34(08):46-48.

　　[3] 俞吉祥,杨清,徐莎莎,樊波.合成气压缩机干气密封损坏原因及改造[J].氮肥与合成气,2018,46(05):27-29.

　　[4] 王邦旭.合成气压缩机干气密封泄漏原因分析及处理[J].中氮肥,2018(01):50-52.