重整循环氢压缩机振动高的原因分析及处理

徐杰，赵旭，郭圣召

（中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司，天津300280）

　　摘要：大港石化60万吨/年连续重整装置于2014年10月开车，在2017年7月检修时发现循氢机叶轮和隔板上均附着有铵盐。检修后装置加工负荷大幅提高，重整反应苛刻度提高，循氢机驱动端振动持续增长，影响机组和装置长周期稳定运行。分析振动原因后采取不停机注蒸汽吹扫的方法，将振动降至正常水平，相较于机组拆修处理具有明显的效率优势。

　　0引言

　　循环氢压缩机是连续重整装置的关键设备，主要作用是维持重整反应所需的循环氢流量，确保重整反应正常进行。机组布置为双层，主机布置在压缩机厂房二层，油站、凝汽器等辅机位于一层。压缩机型号为BCL707，属垂直剖分7级离心压缩机，由沈阳鼓风机有限公司设计制造。压缩机轴端密封为约翰克兰科技（天津）有限公司设计的串联式干气密封。汽轮机型号为NK32/37/16，属多级反动中压蒸汽凝汽式，由杭州汽轮机股份有限公司设计制造。

　　1问题

　　重整装置于2014年10月开车，2017年7月进行了第一次停工检修，第一个周期内循氢机运行平稳，驱动端振动未出现明显增长。2017年检修开工后连续重整循环氢压缩机驱动端径向振动测点VISA22523、VISA22524振动值较高且持续缓慢上涨。2018年开始根据公司生产计划重整装置长期保持在105%～110%的超高加工负荷下运行，循氢机驱动端振动上涨趋势明显加快。尤其是在遇到装置波动、加工负荷大幅调整、外界气温剧烈变化、转速升高时，振动测点VISA2523表现出大幅波动。其中，2019年6月27日振动测点VISA2523波动幅度最高达到12μm，2019年7月4日VISA2523测点振动超过报警值达到64.2μm（报警值63.5μm，联锁值88.9μm）。循氢机运行不稳严重制约了重整装置长周期高负荷运行。

　　2原因分析

　　引起机组振动加大的因素很多，如转子不平衡、转子不对中、轴瓦间隙不符合标准、油膜振荡和油膜涡动、喘振等。驱动端VISA2523及VISA2524测振点频谱显示1倍频幅值最大（图1），并且本次波动中1倍频振动幅值增大明显，其他倍频无明显变化，自2019年5月起轴心轨迹出现反进动现象。

　　2017年该机组大修时发现转子表面及隔板流道有大量结盐的情况（图2），转子结盐部位主要集中在前4级叶轮和隔板，结盐成分经过化验为氯化铵，其中还含有少量金属和硫。

　　根据以上分析，可以判断重整反应条件下生成的铵盐或胶状物随循环氢进入机体，主要附着在过流部件导致转子不平衡，压缩机振动持续增长，具体原因为：

　　（1）连续重整为维持催化剂活性需要持续补入全氯乙烯，导致循环氢中HCl含量基本在3×10^-6～5×10^-6。另外，连续重整对进料中氮含量的要求是小于0.5×10^-6，在重整反应条件下，氮化物将转化成NH₃，继而与系统中的HCl生成NH₄Cl，随循环氢和重整产物汽油进入下游系统。反应分馏系统的铵盐多出现在板换冷端进料侧、循氢机转子轴承和干气密封过滤器、增压机气缸和气阀、脱戊烷塔顶等。

　　（2）由于装置加工负荷较高，夏季生产时重整产物空冷器冷却负荷不足，产物分离罐气液相分离效果不佳，导致循环氢携带大量液态轻烃（尤其是不饱和烯烃）进入机体。在一定温度和压力下由于HCl的催化作用发生聚合反应生成大分子胶状物，随着循环氢流动进入机体沉积。

　　3处理措施

　　3.1注汽注水吹扫

　　针对铵盐易溶于水和胶状物质在高温下易软化流动的特点，车间制定了循氢机注蒸汽注水吹扫的方案。吹扫介质采用蒸汽和除盐水，蒸汽来源为1.0MPa低压蒸汽，除盐水来源为汽轮机凝汽器凝结水。1.0MPa低压蒸汽现场温度约210℃。除盐水压力0.8MPa，温度37℃。注入点为压缩机入口管线DN40氮气吹扫口。排放点为出口单向阀后DN25大气放空口、出口分液包DN40排凝口、机体DN20排凝口共计3处（图3）。

　　为避免循环氢压缩机密封橡胶圈因受热不均或高温产生弯曲变形，需严格控制蒸汽混水点后温度≤150℃，注入点温度≤120℃，排凝点温度最开始约61℃，之后升高到116℃。吹扫过程中安排专人现场持续监测以上各点温度，对各排气口进行氢气泄漏监测，注意压缩机出口压力、机体平衡管压力、机组干气密封系统各参数。本次吹扫过程中各项参数基本稳定，压缩机出口压力保持在0.19~0.22MPa，始终低于反应系统压力。

　　吹扫开始时，在压缩机出口分液包排凝阀处发现有胶状物堵塞，通过蒸汽加热后胶状物软化后流出，在此排凝口和机体排凝口排出大量污水及胶状物（图4）。吹扫直到排凝口污水较为清澈、没有胶状物后结束，用时1.5h。

　　3.2化验分析

　　吹扫排污水化验结果见表1，可以看出，排污水中含有大量的氨氮和氯离子，结合第一周期检修时循氢机转子的结盐情况，可以判断这一周期由于重整加工负荷较高，循氢机转子结盐情况更加严重，导致驱动端振动持续增长。

　　机体排出的胶状物加热后迅速软化变形，表现出良好的流动性，因此能在机体蒸汽吹扫时从排凝口排出，但是在空气中常温放置几十分钟后变硬。胶状物化验分析结果见表2，主要成分分子结构见图5。

　　4结语

　　2019年7月11日重整装置恢复至100%加工负荷，循氢机转速升至6800r/min，与7月4日相同工况下的振动相比，驱动端VIS2523的振动值最大降幅达到52%，效果显著（表3）。

　　吹扫完成后，在压缩机振动测点VISA2523频谱图中，振动仍然集中在一倍频，但是与吹扫前相比，一倍频分量大幅降低。转子非驱动端轴心轨迹图中，转子进动方向由吹扫前反进动变为正进动。表明转子仍存在不平衡，但不平衡量明显减小，并且吹扫后转子碰磨现象消除。

　　截至目前，循氢机注汽吹扫后已平稳运行21个月，各振动测点相比初期虽略有小幅增长，但距离报警值和联锁值尚有较大距离。蒸汽吹扫后极大地延长了循氢机的运转周期，为装置长周期平稳运行提供了有力保障。

　　参考文献

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