1、合成氨生產中往復式壓縮機積炭現象的討論穆晨霞(河南化學工業高級技工學校,河南開封475000)摘要:通過對壓縮機積炭現象的形成、危害的分析,結合生產實踐提出了一些預防措施。關鍵詞:往復式壓縮機;積炭;硫磺顆粒;硫化亞鐵中圖分類號: tq051. 21 ; tq113. 25 + 1. 2 文獻標識碼:b 文章編號:1008 - 021x(2006) 03 - 0030 - 02discussion on reciprocating compressor carbon deposit phenomenon inproduction of synthetic ammoniamu chen - xi

2、a(henan chemical indust ry senior technical school ,kaifeng 475000 ,china)abstract : through to the compressor carbon deposit phenomenon formation , the harm analysis , in coorwith progress of production practice proposed some preventive measures.key words :reciprocating compressor ;carbon deposit ;

3、sulfur pellet ;ferrous sulfide1 前言在合成氨生產過程中,原料氣的凈化和合成都是在一定的壓力條件下進行的,而擔負這一重要任務的就是七級往復式壓縮機。因此,壓縮機在氨合成工藝過程中占有非常重要的地位。壓縮機性能的好壞直接影響著全廠的生產狀況,而壓縮機的積炭現象直接影響著機器的正常運轉。壓縮機各段輸入的氣體,經各段前后氣體凈化設備時,同時將少量的硫磺顆粒、催化劑粉、硫化亞鐵、油霧、潤滑油裂解析出的炭、金屬細小顆粒等夾帶到氣體中,與氣體中原來帶入的灰塵混合形成壓縮機系統分散度很高的導電性粉塵,粘附在壓縮機各段出入管道、氣閥壁、活塞體工作面、倒淋處,也會粘附在壓縮機水冷器

4、等輔助設備上,形成壓縮機系統中的積炭現象1 。積炭現象發生初期,機件表面變為黑色,隨著積炭的不斷積聚,最終形成片狀或塊狀的硬質沉積物。積炭是一種可燃性物質,當積累到一定厚度時,積炭層產生的熱量使其內部溫度高于自燃溫度時,就可能引起自燃和爆炸。壓縮機在正常生產時,雖然不可避免的有積炭的存在,但當氧含量不超過0. 2 %1 ,控制操作溫度、操作壓力不超過限定值,積炭也不會自燃,更不會爆炸。盡管如此,積炭在壓縮機系統中也是不安定因素。2 積炭的危害合成氨生產中壓縮機積炭的危害主要分為兩種情況。2. 1 壓縮機正常生產時的危害(1) 當積炭黏附在壓縮機各段出入口管路上時,將使氣流通道面積減小,氣流阻力

5、增大,壓縮機的功耗也相應增加,造成吸氣量減小,影響了壓縮機的生產能力,使其性能下降。(2) 當積炭黏附在閥座、閥片上時,將使氣閥密封不嚴,吸氣時將剛排出的高溫氣體吸入氣缸,使排氣溫度升高,閥片、氣閥彈簧在高溫作用下加速膨脹變形。在快速吸排氣時,將猛烈撞擊閥座,使閥片、氣閥彈簧、閥座的磨損加劇,降低這些零件的使用壽命,減少機組出氣。(3) 當積炭存在于活塞環、活塞體工作面上時,可導致活塞在氣缸內卡死1 ,造成事故。(4) 當積炭存在于氣缸內時,將使壓縮機的余隙減小,影響壓縮機的排氣量。當積炭過多時,將使氣閥損壞,增加維修費用。(5) 當積炭存在于倒淋處時,將導致倒淋堵塞,使油水分離器內液位升高,

6、降低分離效果,若將積炭帶入下一級氣缸,影響壓縮機的生產能力。(6) 當積炭存在于壓縮機的水冷器上時,將堵塞氣流通道,使換熱效率下降、能耗上升、清理維護費用增高。2. 2 空氣試車的危害壓縮機空氣試車的工作介質一般為水煤氣或半水煤氣。由于空氣較重,2/ 3 的空氣負荷就相當于工作介質的滿負荷1 。在進行空氣試車時,如果在30 shandong chemical industry2006年第35 卷山東化工收稿日期:2006 - 02 - 05 ;修回日期:2006 - 03 - 14作者簡介:穆晨霞(1967 - ) ,女,安徽簫縣人,1990 年7 月畢業于河南大學石油化工專業,一級實習指導教

7、師,長期從事化工專業教學及指導學生實習工作。 1994-水冷器和各段氣體出口處有大量積炭時,提壓和卸壓速度又很快,壓力超過了工作介質設計壓力的2/3 ,氧含量劇增,氧化作用增強,硫化亞鐵、硫磺顆粒和炭粉等可燃性物質迅速氧化而生成一氧化碳、二氧化碳和二硫化碳,放出的熱量大量積存于積炭中,使其溫度升高,當達到自燃點時,積炭自燃,有時可將設備、管道燒紅1 。當生成的一氧化碳和油霧、油氣濃度達到其爆炸極限時,發生爆炸,將其出口管、水冷器炸毀。3 積炭的形成(1) 來自造氣工段的硫磺顆粒。原料煤中含有極少量的硫磺顆粒,這部分顆粒不能完全轉換成硫化物,仍有極少數的隨氣流進入下一工序。如果凈化過程不能完全除

8、去,將會進入壓縮機系統的一段和二段,高溫氣體使其黏附于管路、閥門、水冷裝置等處(通常在一段和二段的進出口氣閥處可看到瀝青狀的黑色物質) 。(2) 來自于變換的催化劑粉末。在生產過程中,無論是低變、還是中變用催化劑,都會有極少量的催化劑粉末隨氣流進入壓縮機系統,黏附于三段、四段管路、閥門等處。由于量很少,只對空氣試車帶來危害。(3) 來自于硫化亞鐵。從造氣過來的原料氣中含有16mg/ m3 的硫化氫氣體,在氣體輸送時會腐蝕設備管道,產生硫化亞鐵固體。另外,煤在堆放時,由于濕潤,煤中的硫化鐵被空氣中的氧氧化生成硫化亞鐵1 。它將在高溫氣體的作用下,黏附于壓縮機系統中。(4) 來自于細小的金屬顆粒。

9、壓縮機在工作過程中,由于活塞在氣缸做往復運動,相互摩擦而產生細小金屬顆粒2 。如果入口氣體中帶進了固體雜質,會對氣缸、活塞端面造成刮傷而產生金屬顆粒。這些顆粒也會在高溫氣體的作用下黏附于系統中。(5) 來自于潤滑油。積炭是潤滑油本身的特性3 。當排氣溫度過高時,潤滑油中輕餾分將受熱、氣化形成油霧,并迅速氧化成不溶解于油的氧化物浮渣,與吸入氣體中粉塵和金屬磨屑等聚合在一起,呈瀝青狀和硬制煤狀的碳化物,沉積在機件表面形成積炭。(6) 來自工藝氣體中夾帶的灰塵。從造氣出來的原料氣中,雖經過了水洗塔洗滌、靜電除焦除塵等凈化,仍然還有少量的灰塵,進入壓縮系統形成積炭。4 預防積炭的措施(1) 對硫磺顆粒

10、形成的積炭,可以通過改變脫硫工藝和及時更換用于脫硫的焦炭、活性炭等手段,盡量把硫磺除去,最低限度保證硫磺含量不超過工藝要求。(2) 對催化劑粉末形成的積炭,在開車前應徹底吹凈。在正常生產中經常加強倒淋的排放來解決。(3) 對硫化亞鐵形成的積炭,最根本的辦法是要脫除硫化氫?？稍诰摿蚨卧O置一個水解脫硫槽,把硫化氫和硫磺顆粒一并脫除,減小硫化氫氣體對設備管道的腐蝕,減少硫化亞鐵的生成。也可通過經常打開倒淋,定期清除的方法來排除。(4) 對細小金屬顆粒形成的積炭,通過保證潤滑系統暢通,定期切換濾油器,經常查看和分析潤滑油含水量和雜質,當不符合規定時要及時更換新油,以保證活塞與氣缸之間有良好的潤滑效果

11、,減少機器各部件之間的相互摩擦產生細小的金屬顆粒。生產中通常在壓縮機下段吸入口安裝一個過濾器,以防止氣流中帶來的固體顆粒進入下段氣缸產生刮傷3 。(5) 對潤滑油帶來的積炭,應選擇壓縮機專用潤滑油,保證黏度和閃點溫度高于排氣溫度2025 4 。在正常生產中控制排氣溫度不能過高,以保證潤滑油不超溫運行。(6) 對工藝夾帶的灰塵形成的積炭,可改變壓縮系統的流程來完成。從脫硫來的氣體通過洗氣塔、焦碳過濾器后,再在壓縮機入口管路上加裝一靜電除塵器和洗氣塔,從而有效的控制了灰塵進入壓縮機系統。(7) 為了防止空氣試車發生積炭爆炸,在試車前必須對壓縮機系統的積炭進行徹底的清除,并控制壓力不超過20mpa4 ,提壓和卸壓時要緩慢。當有條件時可用氮氣試車。5 結束語總而言之,積炭在氨合成壓縮機系統的存在是有百害而無一利的,它隨時都威脅著壓縮機的正常運轉,給生產帶來很大危害。唯有有效的預防,及時處理,才能保證設備長期穩定的運行,保證安全生產,獲得優質、高效的產品。參考文獻1 中型氮肥生產安全