CN109721450B - 一种天然气裂解气压缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天然气裂解气压缩系统，该系统包括与裂解气洗涤塔连接的压缩机以及与压缩机连接的冷却塔；冷却塔通过压缩机出口阀与预洗塔连接；压缩机包括一段压缩机和二段压缩机，一段压缩机与二段压缩机之间设有一段压缩冷却塔，二段压缩机与压缩机出口阀之间设有二段压缩冷却塔；二段压缩冷却塔和所述压缩机出口阀之间设有止逆阀。本发明提供的天然气裂解气压缩系统通过设置止逆阀，防止了停机时预洗塔气体反串带来的后续系统不稳定性。本发明提供的天然气裂解气压缩系统设置了一二段压缩出口压力泄放管线，彻底解决了反转问题，同时避免了压缩机开停机时天然气及裂解气的放空，节约了生产成本。

Description

一种天然气裂解气压缩系统

技术领域

本发明总体涉及一种压缩装置，更具体地，涉及一种天然气裂解气的压缩系统。

背景技术

采用天然气裂解制备乙炔工艺中，裂解炉内甲烷发生部分氧化反应，部分甲烷裂解生成裂解气，裂解气经洗涤塔T120洗去炭黑、降温、降温后的裂解气送入裂解气压缩机入口与来自提浓工序的富乙炔循环气混合，为了达到提浓工段对裂解气中乙炔、一氧化碳、氢气、丁二炔及乙烯基乙炔的有效吸收分离，需提高裂解气压力。

传统的压缩系统中，裂解气中存在大量高级烃气体，这部分气体被压缩、冷却后，会形成大量的固体聚合物，一部分固体聚合物会存积在出口管道中，而设置在出口管道上的排除阀为笼式阀，其阀门垂直升降，当管道有沉淀物时，该阀门无法完全关闭，在所述压缩机停车时，由于排出阀无法完全关闭，便会造成提浓装置中的高压气体反窜回机组，引起压缩机反转，同时，冷却器中的高压气体也会反窜回压缩机本体，加剧压缩机的反转。压缩机的反转，会破坏润滑油油膜，损坏轴承，而压缩机瞬时反转，转子需要承受巨大的扭力，容易受到损坏，同时，还会损坏压缩机的密封装置，并影响系统的稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能防止压缩机反转的裂解气压缩系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种天然气裂解气压缩系统，所述系统包括与裂解气洗涤塔连接的压缩机以及与所述压缩机连接的冷却塔；所述冷却塔通过压缩机出口阀与预洗塔连接；所述压缩机包括一段压缩机和二段压缩机，所述一段压缩机与二段压缩机之间设有一段压缩冷却塔，所述二段压缩机与压缩机出口阀之间设有二段压缩冷却塔；所述二段压缩冷却塔和所述压缩机出口阀之间设有止逆阀；所述止逆阀的气体流向为所述二段压缩冷却塔至所述压缩机出口阀方向。

优选的，所述止逆阀包括阀体、阀座、铰链机构以及与铰链机构连接的阀瓣。

优选的，所述裂解气洗涤塔与一段压缩机之间设有压缩机入口阀。

优选的，所述一段压缩冷却塔的出口至所述一段压缩机的入口处设有压缩机一段循环阀。

优选的，所述二段压缩冷却塔得出口至所述一段压缩机得入口处设有压缩机二段循环阀。

优选的，所述二段压缩冷却塔的出口至压缩机入口阀之前的裂解气管道上设有压缩机外循环阀。

优选的，所述二级压缩冷却塔的出口与所述一段压缩机入口的连接管线上增设泄压管线；所述泄压管线上设有二段压缩压力平衡阀；所述二段压缩压力平衡阀为切断阀。

优选的，所述二级压缩冷却塔的出口与火炬系统连接，并设有压缩机二段出口泄压阀；所述压缩机二段出口泄压阀为切断阀。

优选的，所述压缩机与变速箱连接；所述变速箱与汽轮机连接。

有益效果：

本发明提供的天然气裂解气压缩系统通过设置二段压缩冷却塔出口管道止逆阀，防止了停机时预洗塔气体反串带来的后续系统不稳定性。

本发明提供的天然气裂解气压缩系统设置了一二段压缩出口压力泄放管线，防止了压缩机一二段进出口系统存在压差导致的两端压缩机反转及带动变速箱、汽轮机反转的问题，保证了压缩机的正常停运，有效保护了压缩机、汽轮机的转子抱死、机封、轴瓦损坏，节约了维修费用。

本发明提供的天然气裂解气压缩系统彻底解决了反转问题，同时避免了压缩机开停机时天然气及裂解气的放空，节约了生产成本。

附图说明

图1本发明提供的天然气裂解气压缩系统的整体结构示意图；

图2本发明提供的天然气裂解气压缩系统防反转自控阀逻辑简图；

图3本发明的天然气裂解气压缩系统所用止逆阀在气体进入阀体时的结构示意图；

图4本发明的天然气裂解气压缩系统所用止逆阀在工作时的结构示意图；

图5本发明的天然气裂解气压缩系统所用止逆阀停止工作时的结构示意图。其中：1：汽轮机；2：变速箱；3：一段压缩机；4：二段压缩机；5：一段压缩冷却塔；6：二段压缩冷却塔；7：裂解气洗涤塔；8：预洗塔；9：火炬系统；10：压缩机入口阀；11：压缩机一段循环阀；12：压缩机二段循环阀； 13：二段压缩压力平衡阀；14：压缩机外循环阀；15：压缩机出口阀；16：压缩机二段出口泄压阀；17：止逆阀；18：阀体；19：阀座；20：阀瓣；21：铰链机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

裂解气压缩系统工艺运行设计参数分析：

表1裂解气压缩系统工艺参数：

从上表可以看出，压缩机通过对0.112-0.114Mpa(A)裂解气通过一段压缩，压力升至0.47-0.55MPa(A)，一段进出口压力相差约0.358MPa(A)，再经二段压缩裂解气压力升至1.12-1.24MPa(A)，二段进出口压力相差约0.65MPa(A)；

以大气压为73.25KPa为例，计算相差表压为：①一段进出口二段进出口：0.358MPa(A)-73.25＝358KPa-73.25KPa＝284.75KPa(G)，②二段进出口： 0.65MPa(A)-73.25＝650KPa-73.25KPa＝576.75KPa(G)。

通过计算数据对比压缩机一二段进出口压力相差较大，且一二段差压不同，说明压缩机停机时一段反转转速与二段反转转速显然不通，一二段压缩机通过变速箱连接汽轮机，这样不但对压缩机本体机封、轴瓦造成损坏，还对变速箱及汽轮机造成损坏，最严重时反转转速达到3500转，本发明通过改造彻底避免了反转问题。

改造后不计设备维修人工费用、备件费用以及对后续生产的经济损失，辅料费用，就本装置裂解炉开车天然气损耗，按3套裂解炉开车计算，单套炉子天然气负荷5000NM³/H，裂解炉从引天然气至产出合格裂解气需要约7 小时时间，期间天然气放至裂解气火炬燃烧排放，天然气价格1NM³/H＝1.47 元计算，压缩机一次停机维修后投用时节约天然气5000NM³/H×3套×7H× 1.47元＝15.435(万元)，若一年有5次停机，由单一天然气损失费用达77.175 (万元)由于反转引起的停机维修。若加其它各项损耗费用更多，改造后节约的经济效益较为客观。

如图1所示，为本发明提供的天然气裂解气压缩系统的整体结构示意图，该系统包括与裂解气洗涤塔7连接的压缩机以及与所述压缩机连接的冷却塔；冷却塔通过压缩机出口阀15与预洗塔8连接；压缩机包括一段压缩机3和二段压缩机4，所述一段压缩机3与二段压缩机4之间设有一段压缩冷却塔5，所述二段压缩机4与压缩机出口阀15之间设有二段压缩冷却塔6；所述二段压缩冷却塔6和所述压缩机出口阀15之间设有止逆阀17；所述止逆阀17的气体流向为所述二段压缩冷却塔6至所述压缩机出口阀15方向。

该系统在压缩机出口阀15之前添加了止逆阀17，运行中阀前压力达到一定压力便于开启，阀前压力小于阀后压力则迅速关闭，切断裂解气回流，避免了由于压缩机出口阀17故障或关闭不及时导致的后续工段高压裂解气反串进入压缩系统，有效防止了压缩机的反转。

该裂解气洗涤塔7与一段压缩机3之间设有压缩机入口阀10。压缩机入口阀10用于控制裂解气总管向压缩系统的裂解气输出。

一段压缩冷却塔5的出口至所述一段压缩机3的入口处设有压缩机一段循环阀11。压缩机一段循环阀11用于调节一段压缩冷却塔5出口至一段压缩机3的入口的裂解气流动。

二段压缩冷却塔6的出口至所述一段压缩机3的入口处设有压缩机二段循环阀12。压缩机二段循环阀12用于控制二段压缩冷却塔6的出口至一段压缩机3的入口间的裂解气回流。

二段压缩冷却塔6的出口至压缩机入口阀10之前的裂解气管道上设有压缩机外循环阀14。压缩机外循环阀14根据裂解气量来调节压缩机系统的负荷。

二段压缩冷却塔6的出口与所述二段压缩机3入口的连接管线上增设泄压管线；所述泄压管线上设有二段压缩压力平衡阀13；所述二段压缩压力平衡阀13为切断阀。在压缩机停机时，可迅速打开二段压缩机压力平衡阀13，将二段压缩冷却塔6出口的压力泄至与一段压缩机3进口同等压力，使一、二段进出口压力平衡，防止了一、二段压缩机反转。

二级压缩冷却塔6的出口与火炬系统9连接，并设有压缩机二段出口泄压阀16；所述压缩机二段出口泄压阀16为切断阀。压缩机停机时，可迅速打开压缩机二段出口泄压阀16，将二段压缩冷却塔6出口的压力释放至火炬系统9管线，使二段压缩进出口压力平衡，防止了二段压缩机4的反转。

压缩机与变速箱2连接；变速箱2与汽轮机1连接。两个压缩机的工作通过变速箱2来控制，变速箱2的动力来源于汽轮机1。

该系统工作过程：

从裂解气洗涤塔7来的裂解气通过压缩机入口阀10进入一段压缩机3，经一段压缩至0.55MPa，温度达到约80℃，进入一段压缩冷却塔5下部。气体在塔内由塔上部流下的压缩冷却水洗涤冷却，降温至45℃左右。出塔气体送至二段压缩机4进口，经二段压缩至1.15MPa，温度达到约90℃，送入二段压缩冷却塔6下部，气体在塔内被从塔上部流下的压缩冷却水洗涤冷却，降温至45℃左右。从二段压缩冷却塔6经压缩机出口阀15送往预洗塔8。

该系统的循环管线：

一段循环：一段压缩冷却塔5的出口至一段压缩机3的入口，该管线上设有压缩机一段循环阀11；

二段循环：二段压缩冷却塔6的出口至一段压缩机3的入口，该管线上设有压缩机二段循环阀12；

外循环：二段压缩机冷却塔6的出口至裂解气总管，该管线上设有压缩机外循环阀14。

该系统的防反转措施：

(1)二段压缩冷却塔6的出口与一段压缩机3的入口管路上增设泄压管线以及二段压缩压力平衡阀13；压缩机停机时迅速打开二段压缩压力平衡阀 13，将二段压缩冷却塔6出口约1.12MPa压力泄至与一段压缩机3进口同等压力(约0.112MPa)，使一、二段进出口压力平衡，防止了一、二段压缩机反转。

(2)二段压缩冷却塔6出口连接至火炬系统9作为压力泄放管线，并在管线上设有压缩机二段出口泄压阀16；压缩机停机时迅速打开压缩机二段出口泄压阀16，将二段压缩冷却塔6出口约1.12MPa压力迅速释放至火炬系统 9，使二段压缩冷却塔6出口压力与一段入口同等压力(约0.112MPa)，使二段进出口压力平衡，防止了二段压缩机4反转。

(3)在二段压缩冷却塔6出口至压缩机出口阀15间设有止逆阀17，阻止了压缩机停机时，由于压缩机出口阀17故障或关闭不及时导致的后续工段高压裂解气反串进入压缩系统，有效防止了压缩机的反转。

如图2所示，为本发明所提供的该系统的逻辑控制：

(1)压缩机停机信号触发30s后，关闭压缩机入口阀10，切断裂解气总管至压缩机的裂解气，防止了现有设计中的迅速关闭。

避免了现有设计中对该阀门的迅速关闭，一二段压缩机出口裂解气迅速汇入压缩机入口，所导致的压缩机入口压力升高与裂解气总管压力不同对压缩机机封的影响。

(2)触发压缩机停机信号时，压缩机出口阀15迅速关闭，但是压缩机出口阀15设计中的压缩机转速500转时才自动关闭，会导致的高压系统裂解气反串至压缩系统，止逆阀17的设置，因为止逆阀17为单向阀门，则阻止了高压系统裂解气的反串。

(3)触发压缩机停机信号时，二段压缩压力平衡阀13自动迅速打开，不存在延时，将二段压缩冷却塔6压力泄放至压缩机入口，迅速降低压缩机二段压力，防止压缩机返转。

避免了压缩机二段循环阀1作为调节阀所导致的开度慢问题，节省了连通管线所需的时间，满足了迅速平衡压力的要求。

(4)触发压缩机停机信号时，压缩机二段出口泄压阀16自动迅速打开，不存在延时，将二段压缩冷却塔6塔顶裂解气迅速泄放至火炬系统9，减少汇入一段压缩机3入口裂解气量，当二段压缩冷却塔6塔顶压力低于200KPa 时自动关闭，防止压力全部泄完，形成负压。压缩机启动时，运行正常3s后手动关闭。

避免了压缩机二段循环阀12作为调节阀所导致的开度慢的问题，节省了连通管线所需的时间，满足了迅速压力平衡的要求。

该系统的管道设备：

(1)二段压缩冷却塔6出口管道上新增二段入口管线。新增4寸管道，为了节省管道用量，减少炭黑沉积，缩短了管道距离，选择从二段循环管线靠近循环阀入口管道引出至压缩机入口阀10之后。为了便于二段压缩压力平衡阀13故障时便于维修，该阀前后分别增加了4寸球阀，同时增加了电伴热及保温。

(2)二段压缩冷却塔6出口至火炬系统9管线，从二段压缩冷却塔6出口管线12寸预留口引出2寸管道至火炬系统9，为防止在原管道连接时焊渣等杂质进入管道，从预留口法兰焊处引出，对焊口进行打磨，除去焊皮等杂质对压缩机的损坏，为了压缩机二段出口泄压阀15故障时便于维修，该阀前后分别增加了2寸球阀，同时增加了电伴热及保温。

(3)止逆阀17安装在二段压缩冷却塔6出口至压缩机出口阀15之前，止逆阀尺寸为12寸，压力等级为300LB，材质为316不锈钢，采用对夹式止逆阀，运行中阀前压力达到一定压力便于开启，阀前压力小于阀后压力迅速关闭，切断裂解气回流，为了防止冬季上冻故障采取增加电伴热，保温措施。

如图3～5所示，为本发明中使用的止逆阀的结构示意图。该止逆阀包括阀体18、阀座19、铰链机构21以及与铰链机构21连接的阀瓣20。该阀瓣 20为对夹式阀瓣。

图3为气体开始进入止逆阀的示意图，F为气体的流向，Fs为反向气体的流向。当气体开始进入止逆阀的时候，阀瓣20的根部首先开启。图4为止逆阀工作期间的示意图，阀瓣20全开的时候，阀瓣开启85°，气体流过。图5为当气体流速降低时，气体对阀瓣20的作用力减少，铰链机构21带动阀瓣20前缘首先关闭，直至阀瓣20与阀座19完全闭合。止逆阀为单向气体流动的自动阀门，有效防止了裂解气反转。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (3)

1.一种天然气裂解气压缩装置，其特征在于，

所述系统包括与裂解气洗涤塔连接的压缩机以及与所述压缩机连接的冷却塔，

所述压缩机包括一段压缩机和二段压缩机；

所述冷却塔包括一段压缩冷却塔和二段压缩冷却塔；

所述裂解气洗涤塔与一段压缩机之间设有压缩机入口阀；

所述二段压缩冷却塔通过压缩机出口阀与预洗塔连接；

所述一段压缩机与二段压缩机之间设有一段压缩冷却塔，所述二段压缩机与压缩机出口阀之间设有二段压缩冷却塔，所述一段压缩冷却塔的出口至所述一段压缩机的入口处设有压缩机一段循环阀，所述二段压缩冷却塔得出口至所述一段压缩机得入口处设有压缩机二段循环阀；

所述二段压缩冷却塔和所述压缩机出口阀之间设有止逆阀；

所述止逆阀的气体流向为所述二段压缩冷却塔至所述压缩机出口阀方向；

所述二段压缩冷却塔的出口至压缩机入口阀之前的裂解气管道上设有压缩机外循环阀；

所述二级压缩冷却塔的出口与所述一段压缩机入口的连接管线上增设泄压管线，所述泄压管线上设有二段压缩压力平衡阀，所述二段压缩压力平衡阀为切断阀；

所述二级压缩冷却塔的出口与火炬系统连接，并设有压缩机二段出口泄压阀；

所述压缩机二段出口泄压阀为切断阀。

2.根据权利要求1所述的天然气裂解气压缩装置，其特征在于，

所述止逆阀包括阀体、阀座、铰链机构以及与铰链机构连接的阀瓣。

3.根据权利要求1所述的天然气裂解气压缩装置，其特征在于，

所述压缩机与变速箱连接；

所述变速箱与汽轮机连接。

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