浅谈离心式循环氢压缩机在柴油加氢装

1、浅谈离心式循环氢压缩机在50万吨/年柴油加氢装置的防喘振控制刘霞，卢振海，陈文，刘会利大港石化公司第四联合车间摘要：喘振是离心式压缩机的一种特有现象。在工艺操作过程中喘振控制通常并不是主要的，但作为一个压缩机的保护装置来说却又是主要的，因为一旦喘振发生，压缩机将处于不安全的工作状态，因此任何一个操作可能使压缩机流量下降到喘振流量以下的系统，都应该设置喘振控制。喘振控制的是否恰当直接影响着压缩机的运行状态。关键词：防喘振、系统压力、循环量、平均分子量、反应温升所谓离心式压缩机的防喘振是指离心式压缩机在生产运行过程中，有时会突然产生强烈振动，气体介质的流量和压力也出现大幅度脉动，并伴有周期性沉闷的

2、“呼叫”声，以及气流波动在管网中引起的“呼哧”、“呼哧”的强噪声，这种现象统称为压缩机的喘振工况，压缩机不能在喘振工况长时间运行。一旦压缩机进入喘振工况，操作人员应立即采取调节措施，降低出口压力，或增加入口流量，使压缩机工况点脱离喘振区，实现压缩机的稳定运行。离心式压缩机出现喘振现象，则机组和管网的运行状态具有以下明显特征：1、气体介质的出入口压力和流量大幅度变化，有时还可能产生气体倒流现象，气体介质由压缩机排出转为倒流。这是较危险的工况；2、管网有周期性振荡，振幅大，频率低，并伴有周期性“吼叫”声； 3、压缩机震动强烈，机壳、轴承均有强烈振动。并发出强烈的、周期性的气流声，由于振动强烈，轴承

3、液体润滑条件会遭到破坏，轴瓦会烧坏。转子与定子会产生磨擦、碰撞，密封元件将严重破坏。对于离心式压缩机本身来说，防喘振控制是压缩机较为复杂的控制，这是离心式压缩机的特性决定的，而对于50万吨/年柴油加氢装置的循环氢压缩机来说其主要介质为氢气，所以不能直接放空，压缩机喘振时，打开防喘振阀，压缩机出口介质通过防喘振阀进入压缩机的入口，这样就解决了压缩机的喘振问题，但不是所有的循环氢压缩机都需要设置防喘振控制系统，如30万吨/年重整的离心式循环氢压缩机就没有该设置，其原因如下：1、打开防喘振阀后容易使重整装置的循环氢短路，使得重整装置的加热炉的炉管结焦，并且容易损坏重整催化剂，这对重整装置将造成很大的

4、损伤；2、重整装置的副产品为氢气，装置生产大量的氢气外排，循环氢压缩机入口流量减小的因素很小，整个循环氢回路没有自动控制阀，所以循环氢压缩机几乎不可能工作到喘振区域。而50万吨/年柴油加氢装置是一个耗氢的反应，当循环氢中氢被耗用掉时，可用新氢压缩机向系统补充氢气，以确保系统压力和循环氢量正常，所以当打开防喘振阀时虽然部分循环氢发生了短路，但新氢会补充循环氢的气量，不会造成循环氢气量骤降；此外根据柴油油品性质的不同，循环氢压缩机入口流量减小的因素很大，因此柴油加氢装置的循环氢压缩机必须设置防喘振控制系统。下面浅谈一下50万吨/年柴油加氢装置的循环氢压缩机的防喘振控制。正常情况下防喘振的开度大小反

5、映出压缩机出入口压力的变化，诸如由于反应器压差增大，炉管出入口压差增大等因素的影响，使得压缩机出入口压差变大，会造成压缩机入口流量减少，从而需要开大防喘振阀。此种情况并不是压缩机本身的原因造成的，其调整方法如下：1、当装置压力波动时，防喘振阀开度、系统压力、反应器温升、压缩机入口流量之间的关系为：当系统压力降低时压缩机入口流量也会降低，为了使压缩机不发生喘振，最迅速有效的方式就是开大防喘振的开度，这一操作将导致部分循环氢短路，那么去反应器的循环氢量就会减少，也会造成反应器的温度上升，即反应器温升增大了，如果不加以控制，将会造成反应器床层飞温。为了避免这一现象的发生，就要增大去反应器的循环氢量，

6、即加大新氢的补入量，而新氢量在循环氢中占的比例大了就会使循环氢的氢纯度升高，其平均分子量变小，也就是说体积流量增大了质量流量却减小了。而50万吨/年柴油加氢装置的循环氢压缩机的入口流量并非是体积流量而是质量流量，因此压缩机的入口流量实际上是减小了，并且当向系统中补充新氢的同时系统压力也会升高，直至压力恢复正常操作值。此时则出现了关键的操作点，就是压缩机应适当的关小防喘振或适当升高转速（当轴承各点的振动、位移、温度均处于正常状态时），随着循环氢量中回流的气量的减少，压缩机的入口流量会暂时降低一些，但打入系统的循环氢量会增大，带走的反应温升也会变多，也就使较高的反应气温升降下来；同时由于循环氢体积

7、流量的增大，参与反应器反应的氢气也就会增加，那么系统压力又会再次降低。此时加氢主操应采取适当关小高分压控减少排放的循环氢量的方法，提高系统压力。这一操作使反应后产生的硫化氢等重组分的气体减少了排放，循环氢中氢的纯度就会下降，其平均分子量就会上升即质量流量就会增大，那么压缩机的入口流量也会随之增加。这时再适当关小防喘振或适当提高转速，使去反应器的循环氢量增加，便会再次出现上述过程，直至防喘振开度、系统压力、反应器温升、压缩机入口流量均恢复正常值。这种操作是一种良性循环。那么当系统压力恢复到正常操作压力时，压缩机若不适当关小防喘振或适当提高转速会有什么样的影响呢？我们来分析一下。若不适当关小防喘振

8、或适当提高转速（当轴承各点的振动、位移、温度均处于正常状态时），系统压力就会继续升高，加氢主操为使系统压力降至正常值会开大高分压控，放走反应后的循环氢气体，那么重组分的气体会被大量排出，系统内的循环氢的氢纯度就会进一步的升高，其平均分子量就会进一步减小，压缩机入口流量也会降低；为不发生喘振，压缩机只能再开大防喘振的开度，从而使反应器的循环量再次减少。此种操作为一种恶性循环，会造成反应器温度增大、压差增大，此种操作不可取。如图一所示。系统压力降低时压机入口流量低防喘振开大去反应器的循环氢气量减少反应温升上升循环氢氢纯度升高平均分子量变小系统压力升高系统压力恢复正常压缩机不适当关小防喘振主操开大高

9、分压控恶性循环适当关小防喘振或适当升高转速压缩机入口流量暂时降低去反应器的循环氢气量增加反应器温升降低主操适当关小高分压控循环氢氢纯度下降平均分子量上升压机入口流量增加适当关小防喘振或适当提高转速良性循环图一2、当系统处于升压过程时，防喘振阀开度、系统压力、反应器温升、压缩机入口流量之间的关系为：此种情况一般是装置处于开工状态。为保证压缩机入口流量，使其不发生喘振，一般压缩机的防喘振开度都较大，因而去反应器的循环氢量较少。为了增大去反应器的循环氢量，就会加大新氢的补入量，直至系统压力至正常操作值。若不适当关小防喘振或适当提高转速（当轴承各点的振动、位移、温度均处于正常状态时），系统压力就会继续

10、升高，加氢主操为使压力降至正常值会开大高分压控，放走反应后的循环氢，大量重组分的气体就会被排出，系统内的循环氢的氢纯度就会进一步的升高，平均分子量也就会进一步减小即压缩机入口流量降低。此为不发生喘振，压缩机只能再开大防喘振的开度，从而使反应器的循环氢量再次减少，为恶性循环。若压缩机应适当的关小防喘振或适当升高转速（当轴承各点的振动、位移、温度均处于正常状态时），随着循环氢中打回流的气量的减少，压缩机的入口流量会暂时的降低一些，但由于打入系统的循环氢量的增大，循环氢气体带走的反应器温升就会增多，所以较高的反应器温升也就降下来了。同时由于循环氢体积流量的增大，参与反应器反应的氢气就增加，系统压力又

11、会再次降低。此时，加氢主操应采取适当关小高分压控减少循环氢量排放的方法来提高系统压力，即由于反应后产生的硫化氢等重组分的气体减少了排放，循环氢中氢的纯度就会下降，其平均分子量就会上升即质量流量就会增大，那么压缩机的入口流量也会随之增加，此时再适当关小防喘振或适当提高转速（当轴承各点的振动、位移、温度均处于正常状态时），使去反应器的循环氢量增加，再次出现上述过程，直至防喘振开度、系统压力、反应器温升、压缩机入口流量均恢复正常值，这种操作是一种良性循环。如图二所示。压缩机防喘振开度大压缩机防喘振开度大去反应器的循环氢气量减少主操为控制升压速度开大压控反应器温升升高，系统升压较快系统压力升至规定压力若压缩机不适当关小防喘振主操开大高分压控循环氢纯度升高，平均分子量下降压缩机入口流量升不上来恶性循环适当关小防喘振或适当升高转速压缩机入口流量暂时降低去反应器的循环氢气量增加主操适当关小高分压控循环氢氢纯度下降平均分子量上升压机入口流量增加适当关小防喘振或适当提高转速良性循环系统压力下降图二当然，要达到这种良性的循环是需要一个较长的时