丙烯制冷操作规程.docx
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丙烯制冷操作规程
丙烯制冷操作规程
1 岗位生产任务及意义
本岗位使用汽轮机驱动离心式压缩机,以丙烯为介质,通过压缩,用水冷凝,节流降压蒸发,达到
制冷效果,提供冷量给低温甲醇洗系统中各深冷器,补偿系统冷量损失。
本操作法规定了丙烯压缩机岗位的生产任务,生产原理和工艺流程,正常生产操作方法和工艺指标,
系统的开车与停车,异常情况及处理,安全技术要点及保安措施等内容。
本操作法适用于丙烯压缩机
岗位和总控岗位的工艺操作技术。
2 工艺过程概述
2.1 离心式压缩机的工作原理
离心式压缩机的工作原理与输送液体的离心泵类似,气体从中心流入叶轮,在高速旋转的叶轮作
用下,随叶轮作高速旋转并沿半径方向甩出来。
叶轮在驱动机械作用下对气体作了功。
因此,气体在
叶轮内的流动过程中,一方面由于受旋转离心力的作用增加了气体本身的压力,另一方面又得到了很
大的速度能(动能)。
气体离开叶轮后,这部分速度能在通过叶轮后的扩压器、回流器弯道的过程中转
变为压力能,进一步使气体的压力得到提高。
2.2 汽轮机的工作原理
由管网来的中压蒸汽,经汽轮机喷嘴膨胀后,压力逐渐降低,流速增加,热能转化为动能,蒸汽
变为高速气流喷射到叶片上,推动叶片转动,叶片再带动主轴转动,动能转化为机械能,进而带动压
缩机主轴一起转动。
2.3 丙烯压缩制冷原理
制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和空间内将某物体或液体冷却,使其温度降低到
环境温度以下,并保持这个温度。
制冷的方法很多,常见的有以下四种:
液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷,
其中液体汽化制冷的应用最为广泛,丙烯制冷就是其中一种,它是利用丙烯液体汽化时的吸热效应实
现制冷的。
液体汽化成蒸汽,当液体处于密闭容器时,若此容器内除了液体及液体自身的蒸汽外不存在任何
其他气体,那么液体和蒸汽在某一压力下将达到平衡,此时的汽体称为饱和蒸汽,它所具有的压力称
为该温度下的饱和压力,温度称为饱和温度。
饱和
1
温 度
(℃)
压 力
(大气压)
体 积
(毫升/克分子)
焓
(卡/克分子)
熵
(卡/克分子℃)
液体
气体
液体
△H
气体
液体
△S
气体
-40
1.401
69.85
12966
6394
4315
10790
40.91
19.50
59.41
-20
3.023
73.29
6404
6835
4072
10907
42.62
16.25
58.87
-10
4.257
74.97
4639
7066
3937
11003
43.69
14.97
58.66
0
5.772
76.83
3424
7302
3794
11096
44.55
13.85
58.40
压力随温度的升高而升高。
如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出,液体中就必须再汽化一部分蒸汽来
维持平衡,液体汽化时,需要吸收热量,此热量称为汽化潜热。
汽化潜热来自被冷却对象,它使被冷
却对象变冷,或者使它维持在低于环境温度的某一低温。
为使上述过程继续进行,必须不断的从容器中抽出蒸汽,再不断地将液体补充进去。
通过一定的
方法把蒸汽抽出,并使它凝结成液体后再回到容器中,就能满足这一要求。
从容器中抽出的蒸汽,如
果直接凝结成液体,所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低,而我们希望蒸汽的冷凝过程在常
温下实现,因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。
这样,制冷工质将在低温低压下蒸发,
产生制冷效应,并在高温高压下冷凝,向环境或冷却介质放出热量。
因此,汽化制冷循环工质汽化、
蒸汽升压、高压蒸汽的冷凝和高压液体的降压四个过程组成,丙烯压缩制冷循环就具备上述四个基本
过程。
2.4 丙烯的物理化学性质
丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为 CH3-CH=CH2,分子量为 42.08,沸点-47.7℃,熔
点-185.25℃,其密度为空气的 1.46 倍,临界温度为 91.8℃,临界压力为 4.62MPa,爆炸极限为
2.0~11%(VOL),闪点为-108℃,因此,丙烯在贮藏时要特别小心,如果发生泄漏,因为它比空气
重,积聚在低洼处及地沟中,如在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿成严重后果。
液体丙烯的性质和处于平衡状态下的液体和气体性质列表如下:
处于平衡状态下的丙烯液体和气体性质:
2
厘米)
-30
2.097 0.5900 22.75 14.21
20
3.023 0.5757 23.25 12.72
-10
4.257 0.5614 23.88 11.31
0
5.772 0.5471 24.50 9.90
10
7.685 0.5322 25.21 8.49
20
10.046 0.5170 25.95 7.18
30
12.911 0.5011 26.24 5.97
40
16.307 0.4822 4.78
50
20.299 0.4613 3.61
60
24.978 0.4353 2.44
10
7.685
79.09 2569
7547 3651
11198
45.39 12.80
58.19
20
10.046
81.08 1957
7790 3467
11257
46.21 11.77
57.98
30
12.911
84.32 1510
8043 3249
/
11292
/
47.06 10.71
表面
57.77 /
温度(℃)
40
16.307
87.52 1177
8303 3033
11336
47.88 9.68
57.56
-40
50
1.401
20.299
0.6
91.47 922.0
045
8565 2800
22.10
11365
1
48.68 8.67
5.67
57.35
体丙烯的性质
2.5 压缩机及汽轮机概述
2.5.1 压缩机简介:
3
3MCL907 型离心压缩机由一缸两段七级组成(一段四级,二段三级),压缩机与汽轮机由膜片联轴
器(沈阳申克供)联接,压缩机和汽轮机安装在同一钢底座上,整个机组采用润滑油站供油润滑,压
缩机的轴端密封采用克兰(天津)鼎铭公司的干气密封,干气密封的控制系统也由克兰(天津)鼎铭
公司提供,原动机采用杭州汽轮机厂生产的 NK40/56/0 型凝汽式汽轮机。
1、压缩机型号及参数说明:
3MCL907
符号说明
3表示叶轮背靠背布置,带有抽加气
M表示水平剖分结构
CL表示离心压缩机及无叶扩压器
90表示叶轮的公称直径为 900mm
7七级叶轮
正常工况额定工况补气(正常/额定)
工况
介质丙烯气丙烯气丙烯气
流量 Nm3/h667157338736123/39736
平均分子量 mol.w424242
进口压力 MPa(G)0.020.020.49
进口温度(℃)-35.87-35.875.15
出口压力 MPa(G)1.71.7
4
出口温度(℃)
92.3
92.7
轴功率(kw)
8415
9321
转速(r/min)
4425
4526
第一临界转速
(r/min)
2986
第二临界转速
(r/min)
8310
最大连续转速
(r/min)
4725
转子重量(Kg)
3140
压缩机重量(Kg)
52099
2、压缩机防喘振控制:
喘振,也称之为飞动,是使透平压缩机性能反常的一种不稳定的运行状态。
透平压缩机发生喘振
时,将出现整个压缩机管网系统的气流周期性振荡现象。
不但会使压缩机的性能显著恶化,气体参数:
压力、流量产生大幅度的脉动,而且会发生一种“呼哧,呼哧”的噪音,并大大地加剧整个机组的振
动。
喘振会使压缩机的转子和定子的元件经受交变的动应力;级间压力失调引起强烈的振动,使密封
和轴承损坏;甚至发生转子与定子元件相碰、压送的气体外泄、引起爆炸等恶性事故。
压缩机防喘振分为二段回路,分别由一段防喘振阀 FV7620 与二段防喘振阀 FV7621 控制,当出口
气量过小时,出口气返回到进口,以补充气体流量起到防止丙烯压缩机喘振的作用,出口气量也不能
过大,防止打气量过高而超速跳车。
无论压缩机的压缩比是多少,要保证压缩机的吸入流量比喘振流
量大,只有这样,才能保证压缩机稳定的工作。
2.5.2 汽轮机简介:
本汽轮机是 杭州汽轮机厂根据德国西门子的反动式工业汽轮机技术来设计并生产制造的。
汽
轮机为凝汽式,单出轴,双侧进汽,采用向上进汽和向下排汽的结构。
5
正常点
额定点
转速(r/min)
4425
4526
功率(kw)
8415
10253
转速范围(r/min)
3395~4753
电子跳闸转速
(r/min)
5132
危机保安器动作
(r/min)
5228
进汽压力 MPa(G)
2.5
进汽温度(℃)
360
排气压力 MPa(A)
0.01
符 号
说 明
N
正常进汽参数
K
排汽段为凝汽式
40
外缸标识尺寸 400mm(外缸轮室内半径)
56
转子标识尺寸 560mm(指末级转子根径)
0
外缸无延长段
汽轮机型号及参数说明:
NK40/56/0
6
耗汽量(t/h)
正常 40.76,额定 58.32
转子重量(Kg)
2700
汽轮机重量(Kg)
28000
2.6 工艺流程概述
2.6.1 丙烯流程概述
开车时,液体丙烯从槽车导入丙烯贮槽 T5302A/B,然后依次导入丙烯缓冲罐 D7103A/B、丙烯闪蒸
罐 D7102、丙烯分离器 D7101,最后通过液体丙烯管线去低温甲醇洗工序。
装置正常生产时,从低温甲醇洗工序来的-40℃气体丙烯,压力约 0.02MPa(G),进入丙烯分离器
D7101,气体中的液滴分离出来后以 66715 Nm3/h 进入丙烯压缩机 K7101 低压缸一段进口。
低温甲醇洗工序来的温度约 4℃、压力约 0.49MPa(G)MPa 丙烯气体,进入丙烯闪蒸罐 D7102,分离
气体中的液滴后以 36123Nm3/h 补入丙烯压缩机 K7101 高压缸二段进口与一段出口气体混合后继续压
缩至排气压力。
气体丙烯经压缩后,出压缩机 K7101 的气体压力升为 1.7MPa(G),温度约 92.3℃,依次进入 1#丙烯
冷凝器 E7102A/B、2#丙烯冷凝器 E7103A/B,最终冷凝到 40℃,冷却介质为循环冷却水。
丙烯气通过
循环冷却水冷凝成液体后,靠重力排入丙烯缓冲罐 D7103A/B。
从丙烯缓冲罐 D7103A/B 出来的温度为 40℃、压力为 1.7MPa(G)的液体丙烯一部分进入低温甲醇洗
工序丙烯过冷器 E1624 进行冷量回收,回收冷量后的液体丙烯通过节流降压,温度和压力分别降为
4℃、0.49MPa(G),作为低温甲醇洗原料气激冷器 E1602 的制冷剂;另一部分直接减压至 0.49MPa(G)
进入丙烯闪蒸罐 D7102 闪蒸。
出丙烯闪蒸罐 D7102 的液体丙烯一部分减压至 0.02MPa(G)、温度降至-40℃,经丙烯经济器
E7104 壳程后进入丙烯分离器 D7101,另一部分经管程被降温送往低温甲醇洗作为-40℃蒸发制冷剂,
各冷点蒸发后的气体返回本系统完成制冷循环。
为了防止压缩机喘振,采用了两段防喘振回路,压缩机出口经一段防喘振阀 FV7620 进入丙烯分离
器为一段防喘振回路,经二段防喘振阀 FV7621 进入丙烯闪蒸罐为二段防喘振回路。
冷冻系统制冷过程中积累的不凝性气体和安全 阀放空气体,经放空总管进入火炬。
7
丙烯闪蒸罐、丙烯分离器均有液位调节,调节液位时,液位不能调得过高,以防有液滴进入丙烯
压缩机,打坏叶轮,同时也不能过低,以避免一、二段进气产生大的波动,造成压缩机喘振。
丙烯闪
蒸罐液位正常控制 35﹪,低限报警值为 25﹪,高限报警值为 60﹪, 联锁停车值 85﹪。
丙烯分离器液
位正常控制在 20﹪,低限报警值为 10﹪,高限报警值为 50﹪,联锁停车值 75﹪。
2.6.2 蒸汽及冷凝液流程概述
压力为 2.5MPa(G),温度为 360℃的中压蒸汽经隔离阀、速关阀、调速汽阀后进入汽轮机内膨胀做
功,做功后的负压蒸汽-0.09MPa(G)排入凝汽器,在凝汽器中乏汽被冷凝为水并形成一定真空度,冷凝
水用冷凝液泵送出界区。
为了维持凝汽器的真空,设有射汽抽气器,抽出其中不凝汽。
抽气器设有启动抽气器和两级抽气
器,启动抽气器给凝汽器建立真空,而汽轮机正常运行时,两级抽气器保证凝汽器的真空度。
两级抽
气器的蒸汽用凝结水泵打出的凝结水冷却,冷凝液通过疏水膨胀箱进入热井。
2.6.3 润滑油流程概述
与压缩机组配套的润滑油站,设有一主一副两台螺杆式油泵。
润滑油经过粗过滤器过滤(一开一
备)被油泵吸入加压,通过一次油压调节阀 PCV7601 使其压力达到 1.1MPa,然后经过油冷却器
A、B(平时根据油温情况选择使用,长杆指向使用的油冷却器,杆水平方向表明两台油冷却器共用)
使其冷却到 35~45℃,经过油过滤器过滤(一开一备,前后压差<0.15MPa,当压差≥0.15MPa 时,切
换备用过滤器进行清洗)。
其中一部分通过调节二次调节阀 PCV7602 使其压力达到 0.25~0.30MPa 之间
后,送往压缩机各个润滑点,最后回到润滑油箱;另一部分送往汽轮机各个润滑点后回到润滑油箱,
进汽轮机调速器的油压>0.60MPa 时调速器才能用,当≤0.60MPa 或润滑油总管油压≤0.15MPa 时辅助
油泵自动启动。
本系统还设有高位油箱一个,高位油箱的设置高度:
从压缩机中心线到高位油箱正常
操作液位的距离为 6~7 米。
正常工作期间,始终有少量的油经三阀组中的孔板进入高位油箱,以维
持高位油箱内的油温,当润滑油总管的油压低于高位油箱的位差压力 (如两台油泵同时发生故障而不
能启动)时,三阀组中的止回阀自动打开,高位油箱中的油迅速流入润滑油用油点,确保机组在有限的
时间内安全停机。
润滑油性能参数:
* 润滑油牌号:
GB11120-89 N46 润滑油
* 润滑油黏度:
40℃时的黏度为 46mm2/s
* 酸值:
(
8
* 灰份:
≤0.005%
* 无水溶性酸和碱,无机械杂质
* 闪点(开口):
≥180℃ 凝点:
≤-10℃
首先作 1000 小时机械运转,之后每隔三个月(最好一个月)取样分析一次油的化学成分,要求
它的物理性能不能改变,如油已变质应立即停止使用。
变质的标志如下:
* 闪点(开口):
<160℃
* 机械杂质超过 0.1%(在油箱最低处取样)
* 黏度变化大于 15~20%
* 酸值高于 0.04 mg/g
通常,两年更换一次润滑油,首先将油箱中的油排放干净,然后彻底清洗油箱内部并用压缩空气
吹干。
2.6.4 干气密封气流程概述
2.6.4.1 一级密封气流程概述
正常运行时,采用压缩机出口工艺丙烯气(温度 92.3℃,洁净度 30μ,压力:
1.7MPa(G),流量
500Nm3/h)作为一级密封气的气源,该气源经 G1 法兰端口进入密封控制系统,通过 F1(或 F2)过滤
器过滤后,然后通过 PDV7772 气动薄膜调节阀将其阀后压力调整为比平衡管/放空火炬两者管线压力高
80KPa(选相应压差较低的一方作为调节对象),分别经法兰 A1′-A1 和 A2′-A2 进入低、高压端密封
腔。
压缩机开、停车时,使用常温、3.1MPa(G)中压氮气作为一级密封气的气源,流程同上。
一级密封气的主要作用是防止压缩机内不洁气体污染一级密封端面,同时随着压缩机的高速运转,
通过一级密封端面螺旋泵送到一级密封放空火炬腔体,并在密封端面间形成刚性气膜,对端面起润滑、
冷却等作用。
该气体绝大部分通过压缩机的轴端迷宫进入机内,只有少部分通过一级密封端面进入一
级放空火炬腔体。
2.6.4.2 二级密封气及后置隔离气流程概述
采用常温、0.45MPa(G)、流量 42Nm3/h 的氮气作为二级密封气和后置隔离气的气源,该气源经
9
G3 法兰端口进入密封控制系统后,通过 F3(或 F4)过滤器精过滤之后分别进入高、低压端二级密封
腔和后置隔离密封腔:
a)经球阀 V16、流量计 FI-7773、截止阀 V18 节流减压后,作为二级密封气通过单向阀
V22、C1′-C1 进入低压端二级密封腔;
b)经球阀 V17、流量计 FI-7774、截止阀 V19 节流减压后,作为二级密封气通过单向阀
V23、C2′-C2 进入高压端二级密封腔;
c) 经音速孔板组件 SO1 限流减压后,作为后置隔离气通过 E1′-E1 进入低压端后置密封腔;
d) 经音速孔板组件 SO2 限流减压后,作为后置隔离气通过 E2′-E2 进入高压端后置密封腔。
二级密封气的主要作用是阻止从一级密封端面泄漏的少量介质气体进入二级密封端面,并保证二
级密封安全可靠运行,其大部分气体与一级密封端面泄漏的少量介质气体通过一级密封放空火炬腔体
进入放空火炬管线,只有少部分通过二级密封端面进入二级密封放空腔体后,与部分后置隔离气高点
放空。
后置隔离气主要是保证二级密封端面不受压缩机轴承润滑油气的污染。
其中一部分气体通过后置
密封内侧梳齿迷宫与从二级密封端面泄漏的少部分密封气高点放空;另一部分气体通过后置密封外侧
梳齿迷宫经轴承润滑油放空口放空。
2.6.4.3 放空火炬管线流程概述
进入二级密封腔的大部分气体与从一级密封端面泄漏的少量介质气体分别通过低压端 B1-B1′、
截止阀 V24、流量计 FT-7771、球阀 V26 和高压端 B2- B2′、截止阀 V28、FT-7772、球阀 V27 汇合后
经单向阀 V30、G4 法兰端口放空至火炬。
3 生产操作方法
3.1 单体设备开停与倒车
3.1.1 油冷器的切换维修或清洗
1、检查两台油冷器之间旁通管线中的截止阀是否已经打开,如未打开将其全开。
2、关闭在用油冷器排气管线中的截止阀,打开备用油冷器排气管线中的截止阀,当在排气管线
中的回油视镜中看到有油排入油箱时说明备用油冷器已经充满油。
3、转动连续流转换阀(即三通切换阀)控制杆,将需要清洗或维修的油冷器切换至备用状态。
4、关闭旁通管线中的截止阀,然后将需要清洗或维修的油冷器中的油和水排放干净,此时即可
对其进行清洗或维修了。
10
5、清洗维修后,关闭油冷器的排放阀,打开旁通管线及排气管线中的截止阀,让油充满清洗维
修后的油冷器,并在该油冷器内流动,此时清洗维修后的油冷器即进入备用状态。
3.1.2 油过滤器的切换维修或清洗
操作步骤与油冷器的步骤基本相同。
3.1.3 润滑油泵的开停与倒车
1、开泵
1)检查油箱油温是否达到 25℃,否则开油加热器加热。
2)确认润滑油工艺流程通畅,全开一次油压调节阀及其前后截止,全开泵出口阀。
3)启动电机,调节一次油压调节阀开度使泵出口压力为 1.1MPa。
4)备泵,将联锁投用。
2、停车
按停机按钮,视情况决定是否将出口关闭。
3、倒泵
按开泵步骤将备泵开启后,停主泵。
3.1.4 凝结水泵的开停与倒车
操作步骤参照普通离心泵。
3.2 系统开车
3.2.1 系统原始及大修后的开车
3.2.1.1 开车前的准备工作:
1、联系调度室确认公用工程系统准备就绪,包括电、仪表空气、蒸汽、循环水、氮气等,并检查
是否正常。
检查仪表气:
检查各变送器气源进口阀开,排污阀关,平衡阀关,检查各气动阀门气源阀开。
检
查各仪表控制点指示正确,试声光信号正常,检查各液位计上下阀开启,观察液位指示正常。
检查各电气信号正常,电、仪信号指示状态一致,现场及 PLC 急按钮均复位。
2、丙烯槽车已到现场,具备灌装条件。
3、确认系统盲板按工艺要求抽插完毕,检查并校核安全阀的起跳压力,起跳灵敏。
4、检查机组是否具备运行的条件。
5、向调度室申请投用丙烯凝汽器、丙烯冷却器的循环水:
打开各冷却器的排气阀,并稍开冷却
11
器的上水阀进行充水排气,排气完毕后关闭排气阀,缓慢全开各回水阀及上水阀。
(油冷却器用循环水
等机组启动后才能投用)
6、确认报警联锁除排气压力高外全部投用,压力开关、压力表根部阀全部打开。
(机组调试的
时候所有联锁及速关阀试验应全部校准完毕,具体做法如下:
1)凝结水泵联锁试验:
a、 挂主、辅凝结水泵互联开关,开旁通阀继续向凝汽器补脱盐水。
b、 当凝汽器液位 LI-7701≥150mm 时,发出液位高报
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