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(shè)備布置特點

一般而言，根據(jù)設(shè)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(shè)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(yù)精制中部分靜置設(shè)備劃歸到氣體分餾裝置范圍內(nèi)。從而導(dǎo)致該裝置的實際建設(shè)面積必然壓縮，由于裝置處理能力的確定，故配套靜置設(shè)備的尺寸將無法進行調(diào)整，使得機械設(shè)備的預(yù)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(shè)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(dǎo)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(shè)備也隨之有所調(diào)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(yīng)的改變，調(diào)整為BB5多級雙支撐離心泵，入口葉輪采用雙吸設(shè)計，以滿足大流量的需求，相應(yīng)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(dǎo)致原化工裝置丙烯預(yù)精制部分靜置設(shè)備調(diào)整至煉油裝置，造成相對建設(shè)面積的壓縮，機械設(shè)備預(yù)留空間不足。經(jīng)充分考慮，終與設(shè)計院達成一致，將原設(shè)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(nèi)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(yīng)用及要點

首先，針對隸屬于氣體分餾裝置機械設(shè)備操作要點進行詳細闡述。

高速泵：此類泵的特點為轉(zhuǎn)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?qū)o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(zhì)為液化氣、易汽化，為保證起泵后機械設(shè)備不抽空，前期應(yīng)進行必要的排空，排盡管線及泵腔內(nèi)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(nèi)，配合生產(chǎn)工藝進行調(diào)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(shè)備本體的排空物料。避免誤操作導(dǎo)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(jié)構(gòu)復(fù)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(yù)防機泵氣蝕的產(chǎn)生而設(shè)計，該泵結(jié)構(gòu)復(fù)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(zhì)。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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn) 6 個月應(yīng)進行切換一次。原料進料泵由于為影響裝置穩(wěn)定的關(guān)鍵設(shè)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(zhuǎn)穩(wěn)定的機械設(shè)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(shè)計制造得欠妥（喉部襯套預(yù)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(shè)備運行安全性的考慮，首先設(shè)計人員要針對輸送介質(zhì)的特性選取合適的機械密封輔助系統(tǒng)。

目前相應(yīng)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(shè)備進行實時監(jiān)測其運轉(zhuǎn)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(nèi)，通過傅里葉變換包絡(luò)解調(diào)出問題的時域波形、頻域波形等，專業(yè)技術(shù)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(dǎo)致的機械運轉(zhuǎn)故障。給日常維護檢修帶來了極大的便利條件，達到了預(yù)防性檢修的目的。

總結(jié)

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(shè)備更新?lián)Q代勢在必行，既考驗了設(shè)備制造廠的設(shè)計制造研發(fā)能力，同時又考量了操作人員對機械設(shè)備的掌握深度。作為設(shè)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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