甲醇空分系统氧压机长周期运行的技术研究.pdf

总第2 1 3期2023年第8 期化机与设备摘要：氧气压缩机是空分系统中的关键设备，其作用是将从分馏塔出来的氧气压缩到1.0 3.0 MPa送至后工序，以保证甲醇系统的正常生产。此次技术研究通过对氧压机填料结构材质进行优化，实现了氧压机的长周期运行。关键词：氧气压缩机；填料；长周期运行中图分类号：TQ051.81基本情况甲醇厂空分车间6 台氧压机为立式、三级四列（其中一级为2 个气缸，二、三级各1 个气缸）、双作用、水冷却、无润滑、活塞式氧气压缩机。其主要作用为：将空分装置生产的氧气加压后送至一、二系统转化炉。氧压机的填料是密封活塞杆与气缸之间间隙的主要部件，填料函温度能直接反映氧气的泄漏情况及填料的质量优劣。2 0 1 6 年1#氧压机发生着火事故后，为了提高氧压机的安全性能，公司决定将二、三级填料函材质由原来的3Cr13改为青锡铜材料,填料环由三六瓣改为四瓣整体式填料环，提高密封器的散热效果、阻燃效果，降低泄漏氧气的温度及摩擦起火的可能性。在设备运行过程中，三级填料环的运行时间较短，运行5 0 d左右填料环就会磨损、失效，导致填料函泄漏气温度升高至8 0、泄漏量变大而不得不停机检修，从而导致频繁的倒车,影响设备的长周期运行。2原因分析2.1材料方面非金属类填料环的特性（耐磨性、热稳定性、塑性、高温下的膨胀性、化学稳定性等等)影响其使用周期,其由材料的配比所决定，这方面由填料环的制造厂家所决定。2.2加工方面填料环的表面粗糙度、各种加工尺寸、内孔透光率且与活塞杆的最大间隙、切口透光率且最大间隙、端面的平行度等,其由制造厂家进行加工保证。2.3装配方面合理的轴向间隙、径向间隙、开口间隙；径向、切向环的安装方向；密封面(填料环与活塞杆、填料盒所形成的密封面，包括填料环表面、活塞杆表面、填料合的侧面)的粗糙度;拉紧弹簧的预紧力;活塞杆中心与各填料盒中心同心程度(活塞杆的跳动）；活塞杆的圆柱度。其他方面原因还有介质中的杂质进人填料环；冷却效果差。收稿日期:2 0 2 2-1 1-0 9作者简介：杜淑平，女，1 9 8 0 年出生，毕业于太原理工大学，本科，工程师，主要从事甲醇空分系统工艺技术管理工作。山西化工Shanxi Chemical Industry甲醇空分系统氧压机长周期运行的技术研究杜淑平（山西焦化集团有限公司，山西洪洞0 4 1 6 0 6)文献标识码：A3采取的主要措施针对这一情况，决定重点从以下几方面开展工作，探索延长填料环使用周期的办法：1)由杭氧生产的铜填料函每组填料环与盒套的径向间隙第一组间隙为0.4 0.6 mm，其余6 组为0.30.4mm,开封黄河生产的不锈钢填料函使用的填料环的间隙均为0.5 0.8 mm。怀疑杭氧的填料环间隙偏小,在运行过程中活塞杆与填料环摩擦，温度升高膨胀后间隙变小加快了填料环的磨损。在2 0 2 2 年6 月12日对3#氧压机检修时，通过研磨填料环垫环,将三级填料函每组填料环与盒套的径向间隙加大至0.6mm左右进行试验。在3#氧压机运行5 6 d时,填料函泄漏气温度在7 5 左右（指标为8 0）,此次加大径向间隙的办法效果不明显。2)考虑到填料环在高温、高压环境下的耐磨性可能降低，导致填料环磨损较快的情况，通过在各机组的抽油烟氮气管道上引氮气管至各填料函处，进行通氮气吹扫填料函及活塞杆，以降低填料环的温度,达到提高填料环使用周期的目的。通过一段时间的运行观察,通氮气吹扫填料函及活塞杆降低填料环温度的办法没有明显效果。3)因在填料函外部通氮气降温的效果不明显,研究小组经讨论后决定在2#氧压机三级填料函内部开孔，利用填料函泄漏气内漏、外漏通道将填料函内部通入氮气，达到降低填料函及活塞杆的温度并阻止氧气泄漏的目的。从实施后的运行周期来看，此办法也没有达到延长填料环运行周期的目的。4)通过与填料环制造厂家(杭氧)技术人员联系沟通,建议将填料环的组分配比进行调整，在填料环中增加耐磨材料。厂家采取了此建议并制作了4 套改良后的耐磨填料环,并分别装入4#、6#氧压机三级填料函及2#氧压机二、三级填料函进行试运行。经过一段时间的运行，填料环的使用情况为：6#氧压机运行90d，填料函泄漏气温度在30 36 之间波动;4#氧压机目前运行9 8 d，填料函泄漏气温度由开车时的Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.055文章编号：1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 1 4 2-0 22023年第8 期杜淑平：甲醇空分系统氧压机长周期运行的技术研究143每次检修费用为30 0 0 元，延长运行周期后检修25左右升至38；2#氧压机运行1 0 2 d,填料函泄漏气温度在35 4 0 之间波动（均因机组运行时间超出小修周期，需停机检修）。根据以上机组的运行情况以及2 0 2 1 年各机组更换为新填料环后的运行情况来看，通过对填料环材质进行改进后达到了延长机组运行周期的效果。4实施后的效果对比更换耐磨填料环前、后机组的运行情况见表1、表2。表1 更换耐磨填料环前机组的运行情况设备名称开启日期停机日期三级填料函温1#氧压机2022-08-202#氧压机2022-03-182#氧压机2022-06-164#氧压机2022-06-016#氧压机2022-04-08表2 更换耐磨填料环后机组的运行情况设备名称开启日期停机日期1#氧压机2 0 2 2-0 1-0 5 2 0 2 2-0 4-1 52#氧压机2 0 2 2-0 1-2 8 2 0 2 2-0 5-0 63#氧压机2 0 2 2-0 4-1 5 2 0 2 2-0 7-0 94#氧压机2 0 2 2-0 8-0 9 2 0 2 2-1 1-2 35#氧压机2 0 2 2-0 6-1 7 2 0 2 2-0 9-0 3机组附属压力容器检验6#氧压机2 0 2 2-0 4-2 7 2 0 2 2-0 8-0 9超出机组小修周期根据以上机组的运行情况进行对比，可以确定通过采取对填料环材质进行改进、添加耐磨材料的办法Technical Research on Long Cycle Operation of Oxygen Compressor in Methanol Air(Shanxi Coking Group Co.,Ltd.,Hongtong Shanxi 041606,China)Abstract:The oxygen compressor is the key equipment in the air separation system,which is used to compress the oxygen from thefractionating tower to 1.03.0 MPa and send it to the later process to ensure the normal production of the methanol system.This technicaltransformation has realized the long cycle operation of the oxygen compressor by optimizing the filler structure and material of the oxygencompressor.Key words:oxygen compressor;filler;long cycle operation达到了延长机组运行周期的效果。5丝经济社会效益评价5.1经济效益5.1.1节省的备品备件费用根据一、二系统氧压机两开一备运行模式4 5 d运行周期共需检修32 次，共更换二、三级填料6 4套；9 0 d运行周期共需检修1 6 次，共更换二、三级填料32 套（旧填料环一套价格为2 5 0 0 元，新填料环一套价格为30 0 0 元）。共年节约费用：节约6 4 2 5 0 0-323000=64000元。5.1.2减少的维修费用停机原因运行时间d2022-09-27度高至6 3三级填料函温2022-0429度高至6 5 三级填料函温2022-07-24度高至7 0 三级填料函温2022-07-22度高至9 32022-06-01三级填料函温度高至8 2 停机原因超出机组小修周期超出机组小修周期计划对机组中修超出机组小修周期Separation SystemDu Shuping3842405154运行时简/d100988410476102频次共减少1 6 次；节约4 8 0 0 0 元。5.1.3节约的试车电费每次检修结束需氧压机打氮气试车4 h，氧压机电机功率6 30 kW。工业用电费用为0.5 5 元/kWh；节约2 2 1 7 6 元。5.1.4节约打氮气试车费用每次检修结束需氧压机打氮气试车4 h,氧压机打氮气用量为36 0 0 m/h，氮气为0.4 元/m；节约36 0 0 0.4416=92 160元。共节约费用2 2 6 336 元。5.2社会效益机组的运行周期由原来的4 5 d左右提高到了9 0 d左右，大大延长了机组的运行周期。设备的运行周期提升后，减少了机组频繁倒车，降低了因倒车操作造成的后工序负荷波动及对生产系统安全稳定运行的影响。6结语通过更换新的填料环后延长了设备的运行周期，节约了维修费用，保证了机组的安全运行，在往复式压缩机填料环的应用方面具有较强的推广意义。