火炬氣回收裝置安裝干式壓縮機(jī)的技術(shù)方案

火炬氣回收裝置安裝干式壓縮機(jī)的技術(shù)方案

隨著世界對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，石油和天然氣行業(yè)的耗竭應(yīng)清除。壓縮機(jī)作為回收裝置的核心設(shè)備,其應(yīng)用情況也越來越受到重視。目前應(yīng)用在石油化工行業(yè)中的回收壓縮機(jī)主要有往復(fù)式、螺桿式、液環(huán)式三種1含硫腐蝕氣體的組分高壓火炬氣輸送壓力高、壓力波動(dòng)大、氣量波動(dòng)大、溫度波動(dòng)大、氣體組分波動(dòng)大,氣體中含各種雜質(zhì)、粉塵、焦油、焦粉,固體顆粒含量大、帶液量大并含有大量的含硫腐蝕性氣體。2往來復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來壓縮氣體。往復(fù)式壓縮機(jī)要求輸送的氣體必須潔凈,對(duì)氣體組分波動(dòng)較大的介質(zhì)適用性差。在高壓火炬氣中使用往復(fù)式壓縮機(jī)需要匹配相應(yīng)的氣體凈化、冷卻等輔助設(shè)備,使得往復(fù)式壓縮機(jī)整體占地面積大、管理維護(hù)設(shè)備量大。往復(fù)式壓縮機(jī)的出口溫度隨壓縮比的增加,進(jìn)出口的溫升急劇增加,出口溫度一般都超過120℃。這就使得高壓火炬氣中的某些組分在壓縮過程中出現(xiàn)聚合結(jié)焦,從而堵塞往復(fù)式壓縮機(jī)的進(jìn)、排氣閥,損壞氣缸和活塞3螺桿式壓縮機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)螺桿壓縮機(jī)采用同步齒輪結(jié)構(gòu),即螺桿轉(zhuǎn)子由同步齒輪帶動(dòng),同步齒輪的配合間隙很小4氣體組分變化波動(dòng)液環(huán)壓縮機(jī)的葉輪偏心地裝在接近圓形的泵體內(nèi),當(dāng)葉轉(zhuǎn)時(shí),因離心力的作用,注入泵體內(nèi)的液體形成旋轉(zhuǎn)的液環(huán)。液環(huán)的內(nèi)表面與葉輪輪轂之間形成一個(gè)個(gè)月牙形空間,每個(gè)月牙形空腔的容積隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期性的擴(kuò)大和縮小。從而達(dá)到吸氣和壓縮氣體的過程。當(dāng)排氣口壓力達(dá)到系統(tǒng)背壓時(shí),氣體被排出。液環(huán)壓縮機(jī)對(duì)氣體組分變化波動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng),氣體摩爾質(zhì)量的變化對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行沒有任何影響。允許吸入的氣體中夾帶粉塵、顆粒和液體。氣體的壓縮過程幾乎為等溫壓縮過程,特別適合易燃易爆氣體。液環(huán)壓縮機(jī)針對(duì)抽吸的介質(zhì)不同可以采用不同的工作液、采用不同的金屬材質(zhì)來滿足不同的介質(zhì)要求。液環(huán)壓縮機(jī)分錐體式和平板式兩種。由于錐體壓縮機(jī)的分配器只能做成剛性排氣口,所以不能適應(yīng)不同的壓縮比的要求,當(dāng)排壓或者入口壓力變化時(shí),壓縮機(jī)的氣量將大量下降,效率也因此變低。平板式壓縮機(jī)在排氣口上裝有柔性閥板,屬柔性排氣口。當(dāng)排壓或者入口壓力變化時(shí),排氣口的排氣角可自動(dòng)進(jìn)行變化,使得平板壓縮機(jī)在不同的壓縮比下工作時(shí),都具有較高的效率。由于液環(huán)壓縮機(jī)只有葉輪一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,部件少,裝拆容易,操作簡(jiǎn)單,基本上免維護(hù)。5國(guó)內(nèi)外螺桿壓縮機(jī)回收瓦斯的對(duì)比從表1參數(shù)可見,高壓火炬氣的氣體組分復(fù)雜,含顆粒及腐蝕性氣體,壓力波動(dòng)范圍大,要求氣體溫升小。根據(jù)前面三種壓縮機(jī)的特點(diǎn)介紹,可知往復(fù)式壓縮機(jī)及螺桿壓縮機(jī)都不適合在該工況下運(yùn)行。但由于早期能達(dá)到這么高壓力、氣量的壓縮機(jī)只有往復(fù)式壓縮機(jī)及螺桿壓縮機(jī),如果采用液環(huán)壓縮機(jī)則只能依賴進(jìn)口,國(guó)內(nèi)某石化廠是最早采用螺桿壓縮機(jī)回收火炬氣的國(guó)內(nèi)煉油廠之一。根據(jù)上述工況國(guó)外螺桿壓縮機(jī)配套的壓縮機(jī)見表2。根據(jù)上述工況國(guó)內(nèi)螺桿壓縮機(jī)配套的壓縮機(jī)見表3。根據(jù)上述工況國(guó)內(nèi)某廠液環(huán)壓縮機(jī)配套的壓縮機(jī)見表4。由于螺桿壓縮機(jī)故障頻繁,維修成本高,不能充分回收瓦斯,某石化廠一直想采用更可靠的產(chǎn)品取代原來的螺桿壓縮機(jī)。國(guó)內(nèi)某石化廠于2012年底開始市場(chǎng)調(diào)研,當(dāng)他們了解到國(guó)內(nèi)某廠擁有新的串聯(lián)成套裝備技術(shù)時(shí),他們的設(shè)備專家即時(shí)做了詳細(xì)的技術(shù)改造評(píng)估方案,他們認(rèn)為,國(guó)內(nèi)某廠的60m從表5可看出,國(guó)內(nèi)某壓縮機(jī)廠兩級(jí)串聯(lián)液環(huán)壓縮機(jī)組在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行與設(shè)計(jì)參數(shù)符合性好,適用范圍廣,軸功率低,回收火炬氣效率高,溫度低,噪聲小,耗水量少。6主要要求由于高壓火炬回收裝置的使用壓力要達(dá)到0.9MPa,所以高壓火炬氣用液環(huán)壓縮機(jī)組的設(shè)計(jì)壓力需達(dá)到1.45MPa以上,泵體、葉輪、軸、軸承、機(jī)械密封等部件需執(zhí)行API682要求,并采用最先進(jìn)的CFD流體力學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行水力模型設(shè)計(jì),以滿足在石油化工行業(yè)高效、安全可靠、長(zhǎng)時(shí)間不間斷使用的要求(1)泵體。泵體設(shè)計(jì)強(qiáng)度、剛度需滿足承壓1.45MPa。泵體用材料需按照ASME規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)并出具相應(yīng)的化學(xué)成分、力學(xué)性能、探傷檢驗(yàn)報(bào)告。(2)轉(zhuǎn)子。采用最先進(jìn)的CFD流體力學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行水力模型設(shè)計(jì),保證液環(huán)壓縮機(jī)在工作點(diǎn)的高效運(yùn)行。轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)強(qiáng)度、剛度需滿足承壓1.45MPa,并在最大壓差1.0MPa下工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)相互摩擦。葉輪與軸的配合需牢固,并能傳遞不小于2.5倍工作負(fù)荷的扭矩。葉輪用材料需按照ASME規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)并出具相應(yīng)的化學(xué)成分、力學(xué)性能、探傷檢驗(yàn)報(bào)告。(3)軸。軸采用整體鍛件的1.4462軸,且應(yīng)滿足傳遞各種工況下的最大扭矩并承受各種外力引起的應(yīng)力。在軸封區(qū)域采用可更換的316材質(zhì)軸套(無需加工即可除掉),避免軸封對(duì)軸的損傷。(4)機(jī)械密封。采用集裝式雙端面平衡型機(jī)械密封,設(shè)計(jì)承壓需達(dá)到1.5MPa以上,其余要求均需滿足API682標(biāo)準(zhǔn)要求。(5)軸承。主要綜合考慮主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子在非正常工況下承受的軸向力、徑向力來設(shè)計(jì)。采用對(duì)稱布置的圓柱滾子軸承均勻承擔(dān)徑向載荷,成對(duì)組合的角接觸球軸承進(jìn)行軸向定位,選用進(jìn)口品牌軸承,來保證壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)牢固,運(yùn)行平穩(wěn)。(6)柔性排氣口。分配板排氣口配置柔性閥板,自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣壓力,防止壓縮機(jī)出現(xiàn)過壓縮或者欠壓縮情況,防止當(dāng)排壓在0.6~0.9MPa變化時(shí)和入口壓力在-0.005~0.02MPa變化時(shí),產(chǎn)生過壓縮或壓縮不足導(dǎo)致過大的功率消耗,并引起振動(dòng)和噪音。7高壓火炬氣中h由于高壓火炬氣為易燃易爆、腐蝕性氣體,采用閉式循環(huán)機(jī)組設(shè)計(jì)可避免大量污水的排放,滿足環(huán)保節(jié)能要求。高壓火炬氣用液環(huán)壓縮機(jī)組流程如圖1。(1)機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。高壓火炬氣中含有劇毒性H(2)換熱器的設(shè)計(jì)。高壓火炬氣中含有H(3)氣液分離器的設(shè)計(jì)。火炬氣中含有可凝油氣,需對(duì)可凝油氣進(jìn)行回收。氣液分離器需設(shè)計(jì)成三相分離結(jié)構(gòu)。分離器上半部為氣液分離部分,下半部為液液分離部分,分為回水腔與排油腔。為了讓氣液分離效果更好,需保證氣液混合物的流速低于2m/s。為了讓油水分離,在回水腔容積考慮工作液有15min的靜態(tài)時(shí)間,使得油水出現(xiàn)分層。由于需要經(jīng)常排油,排油閥建議選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,方便連續(xù)排液,并保證可靠性及壽命更長(zhǎng)(詳見圖1)。為了保證排出氣體中夾液量低于5μg/g,排出口必須加裝高效捕沫器。(4)液環(huán)壓縮機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為了保證液環(huán)壓縮機(jī)組的正常運(yùn)行及全自動(dòng)化的控制,需對(duì)液環(huán)壓縮機(jī)組做關(guān)鍵點(diǎn)(如表6)的控制設(shè)計(jì)。8火炬氣回收系統(tǒng)現(xiàn)有特點(diǎn)(1)液環(huán)壓縮機(jī)為容積式壓縮機(jī),材質(zhì)配置多樣化,特別適用于易燃易爆氣體、氣體