本文刊登于PROCESS《流程工業(yè)》2023年第5期

《循環(huán)經(jīng)濟的九條路徑》

(資料圖片僅供參考)

文/袁帥 郭丕樂 張年鋒 趙立民 王超

本文作者供職于山東裕龍石化有限公司

氣體分餾裝置的設備布置特點

一般而言，根據(jù)設計院針對煉油各裝置的合理規(guī)劃及產(chǎn)品的分布，煉油項目部催化裂化裝置、產(chǎn)品精制（雙脫）裝置、氣體分餾裝置通常隸屬于同一職能部門管轄。眾所周知，液化氣為催化裂化裝置的主要產(chǎn)品之一，經(jīng)產(chǎn)品精制裝置脫硫化氫及硫醇，使總硫控制在10ppm以下，后送至氣體分餾裝置進行有效分離，產(chǎn)出主要化工原料精丙烯。

設計院根據(jù)現(xiàn)場實際規(guī)劃布局及統(tǒng)籌考慮，可將下游裝置丙烯預精制中部分靜置設備劃歸到氣體分餾裝置范圍內。從而導致該裝置的實際建設面積必然壓縮，由于裝置處理能力的確定，故配套靜置設備的尺寸將無法進行調整，使得機械設備的預留空間縮小，造成了機泵在選型上的局限性。

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機泵的分類與選型

全國煉油廠70年代初期設計處理能力普遍偏小，幾十萬噸處理量的工廠隨處可見，這就導致了最終高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量縮減，利潤降低。

隨著處理量的提升，所選用的機械設備也隨之有所調整，由于裝置原料的特殊性（易燃易爆、高壓），小裝置所選用的機泵一般為高速泵，以達到占地小、流量小、揚程高以及壓力大的需求，為保證運行的安全，機械密封一般選用集裝式雙端面機械密封，沖洗方案為Plan11+52。

隨著市場需求及大型煉化一體化的蓬勃發(fā)展，新裝置的處理能力逐步提升，目前某石化一、二期同類裝置處理量已高達90萬t/a。高速泵已無法滿足實際流量需求，為了提高裝置的處理能力，機泵在選擇上也做了相應的改變，調整為BB5多級雙支撐離心泵，入口葉輪采用雙吸設計，以滿足大流量的需求，相應配套的沖洗方案也優(yōu)化升級為Plan11+72/76形式的干式氣體密封沖洗方案。

裕龍島煉化一體化煉油裝置由于各裝置布置的局限性，導致原化工裝置丙烯預精制部分靜置設備調整至煉油裝置，造成相對建設面積的壓縮，機械設備預留空間不足。經(jīng)充分考慮，終與設計院達成一致，將原設計BB5型多級離心泵更換為VS6型懸吊式雙殼泵。既滿足了裝置大流量的需求，同時也優(yōu)化了占地面積，降低了機泵的必需汽蝕余量。該系列泵選用的沖洗方案型式為Plan14+72/76，有效排出了管道內少量氣相組分，避免了氣縛的產(chǎn)生。

機泵在裝置上的實際應用及要點

首先，針對隸屬于氣體分餾裝置機械設備操作要點進行詳細闡述。

高速泵：此類泵的特點為轉速高（大于 9 000 n/min）、壓力大、揚程高以及流量小。起動前需按常規(guī)點檢程序對輔助密封系統(tǒng)、聯(lián)軸器、靜密封點等進行詳細檢查，保證其使用安全可靠。由于介質為液化氣、易汽化，為保證起泵后機械設備不抽空，前期應進行必要的排空，排盡管線及泵腔內氣體。并注意起泵前要將出口閥微開一至兩扣，保證起泵后電動機不超電流的同時出口閥易于開啟。后續(xù)按常規(guī)起動離心泵程序進行操作即可，將各參數(shù)控制在線性曲線優(yōu)選工況范圍以內，配合生產(chǎn)工藝進行調整。

雙支撐多級離心泵（BB5）：該泵型與高速泵的區(qū)別為流量增大，且所選用的輔助密封形式有所變更，干氣密封為保證一道靜環(huán)的安裝穩(wěn)定性，前期需先進行有效灌泵后投用輔助密封系統(tǒng)，停泵需先停用干氣密封，后進行設備本體的排空物料。避免誤操作導致靜環(huán)被反推出安裝位置造成密封泄漏。運行期間要保證輔助系統(tǒng)的流量、出口壓力及氣源的穩(wěn)定。同時多級離心泵由于其結構復雜，要減少起停泵的次數(shù)，防止軸串量過大造成平衡盤、平衡鼓的磨損。

懸吊式雙殼泵（VS6）：此類型泵俗稱液下泵，顧名思義，該泵軸系為垂直布置的多級離心泵，主要為預防機泵氣蝕的產(chǎn)生而設計，該泵結構復雜，維修較困難，電動機選型一般功率較小，不適用于密度過大的介質。該泵的密封形式選用主要為防止氣縛，操作上與常規(guī)離心泵相同。

近些年，全國由于機泵本身故障或次間接造成輔助系統(tǒng)泄漏引起的重特大事故屢見不鮮。機泵較大型機組的日常維護手段較單一，只能靠當班操作員或設備管理人員在現(xiàn)場進行例行檢查確認，一旦由于巡檢不到位將會遺留隱患。

如某石化一期90萬 t/a 氣體分餾裝置，自 2020 年開工以來，已連續(xù)運轉近 3 年之久，已進入疲勞期，根據(jù)公司程序文件要求機泵連續(xù)運轉 6 個月應進行切換一次。原料進料泵由于為影響裝置穩(wěn)定的關鍵設備，故在保證穩(wěn)定進料的工況下，項目部決定暫不進行切換操作。

由于操作員對于長期運轉穩(wěn)定的機械設備的巡檢疏忽與盲目，長時間未發(fā)現(xiàn)由于微觀軸承故障造成的軸承箱振動超差及輕微異響。某日該機泵終發(fā)生了抱軸事故，泵軸與軸承摩擦帶來的高溫熱引燃潤滑油，造成起火事故。二期同裝置，由于泵設計制造得欠妥（喉部襯套預留間隙過大），引起密封腔飽和蒸汽壓不足，造成機封頻繁泄漏，給現(xiàn)場工作量帶來繁重負擔及裝置運行造成極大的安全隱患。

可見，安全風險影響最大的并非重視程度較大的機組而是機泵。機組一般有配套的 SOE 及SED 系統(tǒng)，在發(fā)生故障前自保系統(tǒng)會被觸動，避免發(fā)生較大的安全事故。機泵運行故障原因占比最大的因素為軸承和機械密封，由于其具有隱蔽性、突發(fā)性等特點，常規(guī)檢查很難判定?；趯C泵設備運行安全性的考慮，首先設計人員要針對輸送介質的特性選取合適的機械密封輔助系統(tǒng)。

目前相應的也研發(fā)出了針對機泵的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，對泵類設備進行實時監(jiān)測其運轉狀態(tài)，一般通過監(jiān)測機泵殼體軸承箱的水平及垂直振動（速度、加速度及振幅），將實時數(shù)據(jù)傳遞到系統(tǒng)內，通過傅里葉變換包絡解調出問題的時域波形、頻域波形等，專業(yè)技術人員會通過系統(tǒng)的分析，來判定具體是軸承本體因素或是潤滑等方面造成的影響。此手段大大降低了由于機泵軸承問題導致的機械運轉故障。給日常維護檢修帶來了極大的便利條件，達到了預防性檢修的目的。

總結

綜上所述，隨著大煉化的興起，中小規(guī)模裝置的逐步退出歷史舞臺，設備更新?lián)Q代勢在必行，既考驗了設備制造廠的設計制造研發(fā)能力，同時又考量了操作人員對機械設備的掌握深度。作為設備管理人員要隨時具有逆水行舟，不進則退的理念，同時要與時俱進，跟上時代的意識，不斷擴充、接收新的知識。

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