柴油加氢装置中循环氢气压缩机防喘振线分析及修正

陕西延长(石油)集团有限责任公司延安石油化工厂 1.4 Mt/a柴油加氢装置于 2009年 9月建成投产。沈阳鼓风机(集团)有限公司生产的循环氢气离心压缩机(简称循环氢气压缩机)是柴油加氢装置的关键设备，循环氢气压缩机是将高压分离罐的氢气增压循环，为参与加氢反应的氢气提供循环动力。在运行过程中，进入反应器的循环氢气量太少，而返回压缩机入口的氢气量太多；不能够满足柴油加氢装置的正常生产，需要对柴油加氢压缩机防喘振线进行修正。

1 压缩机喘振原因的机理分析当压缩机的流量下降很快，降到-定程度或出口压力增加到-定数值时，压力和流量发生脉动，同时机体和管线发出异常噪声，机组将发生强烈的振动，这-现象称为喘振[1]。喘振可使压缩机及其他设备均遭到破坏，这是-种极其有害的破坏性工作状态。为了使压缩机安全、正常地运行，除了对机组采取各种保护措施外，还要利用 自动控制、仪表检测及联锁保护等各种手段监测温度、压力、轴位移、振动、流量等。但是对于离心式压缩机来说，防止喘振发生，进行防喘振监测和调节是至关重要的，为了避免喘振的发生，引入防喘振控制系统。该控制系统应当能够在小流量通过压缩机时保证机组不喘振，为了达到防喘振效果，系统需要将压缩机出口的气体部分返回压缩机入口，返回量到安全值，如果返回量太大，则系统的循环氢量减小，影响该装置反应系统的正常生产。由于压缩机入口温度是影响压缩机喘振发生的重要因素之-，所以在气体循环进入压缩机时，需要冷却器将循环气体进行冷却(见图 1)。

图 1 防喘振控制示意注： Ⅱ，Fl，H分别为温度、流量、压力显示；A-101为空冷器。

2 循环氢气压缩机运行过程中存在的问题1.4 Mt/a柴油加氢装置投产前两年，由于原料紧张，-直在低负荷(115 t/h左右)运行，防喘振阀开度-直40%左右，后来随着原料充足，该装置加工量增至 150 t/h，负荷提升，防喘振阀门开度增至收稿 日期：2013-05-06。

作者简介：李强 ，工程硕士，现就读于西安石油大学机械工程学院动力工程专业。联系电话 ：0911-3815321；E-mail：404654429###qq.eom。

· 56 石化技术 2013年第 2O卷第 3期55%～61%，具体对比参数见表 1。由于大量氢气从压缩机的出口返回到压缩机的人口，去反应器的氢气不足，氢油比不能满足。防喘振阀开度增大，主要影响有三方面：1)氢气不足，影响柴油产品的质量；2)可能导致催化剂结焦，严重时会失效；3)防喘振流量的增大，造成大量蒸汽的浪费。

表 1 加工量不同时循环氢气压缩机相关参数对比项 目转速/(r·min )入口压力/MPa出口压J3/MPa人口流量/(Nm ·h )防喘振流量，(Nm ·h )防喘振阀开度，%蒸汽消耗量/(t·h。。)3 循环氢气压缩机防喘振问题的分析经过分析，引起循环氢气压缩机防喘振阀开度大可能的因素有：1)压缩机人口过滤器压降的变化；2)柴油加氢装置系统压降的变化；3)压缩机的进出口压力和温度的变化；4)装置加工量的变化；5)压缩机的介质组分不符合设计要求。

针对以上可能的影响因素进行了逐-排查：1)压缩机入口过滤器在开工时已将过滤网拆掉，只留下了钢骨架。所以过滤器压降影响可以排除。

21柴油加氢装置系统压降通过过程控制系统显示和现场实测相同(均为 0.15 MPa)，在设计范围内，所以系统压降影响可以排除。3)压缩机的进出口压力-直保持不变(进 口压力 6.5 MPa、温度 40℃，出口压力 7.8 MPa、温度 70。，所以压缩机进出口压力和温度的影响可以排除。4)装置加工量的变化影响防喘振阀的开度，但在加工量设计范围内操作必须能达到工艺生产要求，所以加工量可以排除。5)对压缩机的设计介质组分和运行介a 修正前质组分取样化验后进行对比，分析结果见表 2。

表 2 原设计与实际介质组成对比由表 2看出，原设计组分与实际运行组分不同，尤其是平均相对分子质量差别太大。而防喘振开度计算时就用到了平均相对分子质量。所以需要重新对防喘振开度进行修正。

该压缩机防喘振控制系统的防喘振线是通过压比( )～hips(其中， ， ，h分别为出口压力、进口压力和流量孔板的差压)理论计算出来的，计算用到了介质相对分子质量、流量、进口压力、进口温度、出口压力、出口温度等参数闭，而在实际运行中，设计和实际的相对分子质量相差太大。从而导致压缩机的理论防喘振线与实际防喘振线偏差太大，最终使防喘振阀的开度过大，严重影响反应循环氢气量，所以需要重新修正该压缩机的防喘振线4 循环氢气压缩机防喘振问题的解决措施2012年 8月 10日对循环氢气压缩机进行了防喘振性能曲线修正，通过现场 3次实验得到的真实喘振点数据，重新校正了该循环氢气压缩机组的防喘振性能曲线[31，修正前后的防喘振线对比见图2(图中红线为喘振线，蓝线为防喘振线)。

图2 修正前后循环氢气压缩机机组的防喘振曲线b 修正后咖 ∞汀 540 4 ∞舶 巧 -李 强等 . 柴油加氢装置中循环氢气压缩机防喘振线分析及修正 ·57·由图2看出，修正后的循环氢气压缩机防喘振曲线明显向横坐标左端移动，使循环氢气压缩机组获得更大工作区域，在相同工况下，可使防喘振阀门的阀位明显关小，降低机组负荷，保证反应系统氢气流量。该压缩机防喘曲线修正前后参数对 比见表 3。

表 3 循环氢气压缩机防喘曲线修正前后参数对比由表 3看出，这次循环氢气压缩机防喘振曲线修正的效果是明显的：1)柴油加氢装置在相同工况下，防喘振阀开度关到38%，使防喘振氢气流量下降了50 000 Nm ，系统循环氢气流量增加了 49 700 Nm /h，减少了该压缩机组的无用做功，保证了柴油加氢反应系统的循环氢气流量，避免了氢油比不足和催化剂的结焦失效。2)在相同工况下，中压蒸汽(3.6 MPa)消耗量从43 t/l降至 33tn1，中压蒸汽的年消耗量减少87.6 kt，解决了该厂中压蒸汽供应紧张的状况。

5 结 语柴油加氢装置的防喘振线的实际修正，解决了加氢装置加工量的瓶颈，降低了蒸汽消耗量，保证了装置长周期的满负荷的运行。