التطبيق الناجح لتقنية إزالة الورنيش والترشيح في وحدات البتروكيماويات الكبيرة

قسم إدارة المعدات، شركة Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900

خلاصة: تحلل هذه الورقة الأسباب غير الطبيعية لوحدات الموسع التوربيني الكبيرة، وتطرح سلسلة من الإجراءات لحل المشكلات، وتستوعب نقاط الخطر والتدابير الوقائية للتشغيل.من خلال تطبيق تكنولوجيا إزالة الورنيش، يتم التخلص من المخاطر الخفية المحتملة ويتم ضمان السلامة الجوهرية للوحدة.

1. نظرة عامة

تم تجهيز وحدة ضاغط الهواء لمصنع PTA بقدرة 60 طنًا سنويًا لشركة Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. بمعدات من ألمانيا MAN Turbo.الوحدة عبارة عن وحدة ثلاثة في واحد، حيث تكون وحدة ضاغط الهواء عبارة عن وحدة توربينية متعددة الأعمدة خماسية المراحل، ويتم استخدام توربين بخار التكثيف كآلة القيادة الرئيسية لوحدة ضاغط الهواء، ويتم استخدام موسع التوربو تستخدم كوحدة ضاغط الهواء.آلة القيادة المساعدة.يعتمد الموسع التوربيني توسعًا عاليًا ومنخفضًا على مرحلتين، ولكل منهما منفذ شفط ومنفذ عادم، وتعتمد المكره دافعًا ثلاثي الاتجاهات (انظر الشكل 1)

الشكل 1: منظر مقطعي لوحدة التوسيع (يسار: جانب الضغط العالي؛ يمين: جانب الضغط المنخفض)

معلمات الأداء الرئيسية لموسع التوربو هي كما يلي:

السرعة الجانبية ذات الضغط العالي هي 16583 دورة / دقيقة، والسرعة الجانبية ذات الضغط المنخفض هي 9045 دورة / دقيقة؛الطاقة الإجمالية المقدرة للموسع هي 7990 KW، ومعدل التدفق هو 12700-150450 كجم/ساعة؛ضغط المدخل 1.3Mpa، وضغط العادم 0.003Mpa.درجة حرارة السحب لجانب الضغط العالي هي 175 درجة مئوية، ودرجة حرارة العادم 80 درجة مئوية؛درجة حرارة السحب لجانب الضغط المنخفض هي 175 درجة مئوية، ودرجة حرارة العادم 45 درجة مئوية؛يتم استخدام مجموعة من الوسادات المائلة عند طرفي محامل أعمدة التروس الجانبية ذات الضغط العالي والضغط المنخفض، تحتوي كل منها على 5 وسادات، يمكن لخط مدخل الزيت أن يدخل الزيت بطريقتين، ولكل محمل فتحة مدخل زيت واحدة، من خلال 3 مجموعات من 15 فوهة لحقن الزيت، قطر فوهة مدخل الزيت 1.8 مم، هناك 9 فتحات لإرجاع الزيت للمحمل، وفي الظروف العادية، يتم استخدام 5 منافذ و4 كتل.تعتمد هذه الوحدة الثلاثة في واحد طريقة التشحيم القسري لإمداد الزيت المركزي من محطة زيت التشحيم.

2. مشاكل مع الطاقم

في عام 2018، من أجل تلبية متطلبات انبعاث المركبات العضوية المتطايرة، تمت إضافة وحدة جديدة للمركبات العضوية المتطايرة إلى الجهاز لمعالجة الغاز الخلفي لمفاعل الأكسدة، ولا يزال يتم حقن الغاز الخلفي المعالج في الموسع.نظرًا لأن ملح البروميد الموجود في الغاز الخلفي الأصلي يتأكسد عند درجة حرارة عالية، فهناك أيونات بروميد.من أجل منع أيونات البروميد من التكثيف والانفصال عندما يتوسع الغاز الخلفي ويعمل في الموسع، فإنه سوف يسبب تآكل الحفر في الموسع والمعدات اللاحقة.ولذلك فمن الضروري زيادة وحدة التوسع.درجة حرارة السحب ودرجة حرارة العادم لجانب الضغط العالي وجانب الضغط المنخفض (انظر الجدول 1).

الجدول 1: قائمة درجات حرارة التشغيل عند مدخل ومخرج الموسع قبل وبعد تحويل المركبات العضوية المتطايرة

قبل تحويل المركبات العضوية المتطايرة، كانت درجة حرارة المحمل الجانبي غير المكره عند نهاية الضغط المنخفض مستقرة عند حوالي 80 درجة مئوية (درجة حرارة التنبيه للمحمل هنا هي 110 درجة مئوية، ودرجة الحرارة المرتفعة 120 درجة مئوية).بعد بدء تحويل المركبات العضوية المتطايرة في 6 يناير 2019، ارتفعت درجة حرارة المحمل الجانبي غير المكره عند نهاية الضغط المنخفض للموسع ببطء، وكانت أعلى درجة حرارة قريبة من أعلى درجة حرارة تم الإبلاغ عنها وهي 120 درجة مئوية، ولكن لم تتغير معلمات الاهتزاز بشكل كبير خلال هذه الفترة (انظر الشكل 2).

الشكل 2: رسم تخطيطي لمعدل تدفق الموسع واهتزاز العمود الجانبي غير المتحرك ودرجة الحرارة

1 – خط التدفق 2 – خط نهاية غير محرك 3 – خط اهتزاز عمود غير محرك

3. تحليل السبب وطريقة العلاج

بعد فحص وتحليل اتجاه تقلب درجة الحرارة لمحامل التوربينات البخارية، والقضاء على مشاكل عرض الأجهزة في الموقع، وتقلبات العملية، والنقل الثابت لتآكل فرشاة التوربينات البخارية، وتقلبات سرعة المعدات، وجودة الأجزاء، الأسباب الرئيسية لتقلبات درجة حرارة التحمل نكون:

3.1 أسباب ارتفاع درجة حرارة المحمل الجانبي غير المكره عند نهاية الضغط المنخفض للموسع

3.1.1 وجد فحص التفكيك أن المسافة بين المحمل والعمود وخلوص شبكة أسنان التروس كانت طبيعية.باستثناء الورنيش المشتبه به على سطح المحمل الجانبي غير المكره عند نهاية الضغط المنخفض للموسع (انظر الشكل 3)، لم يتم العثور على أي تشوهات في المحامل الأخرى.

الشكل 3: الصورة المادية للمحمل النهائي غير المحرك والزوج الحركي للموسع

3.1.2 نظرًا لاستبدال زيت التشحيم لمدة أقل من عام، فقد اجتازت جودة الزيت الاختبار قبل القيادة.ومن أجل إزالة الشكوك، أرسلت الشركة زيت التشحيم إلى شركة متخصصة للاختبار والتحليل.تؤكد الشركة المحترفة أن الملحق الموجود على سطح المحمل هو ورنيش مبكر MPC (مؤشر ميل الورنيش) (انظر الشكل 4)

الشكل 4: تقرير تحليل تكنولوجيا مراقبة النفط الصادر عن التكنولوجيا المهنية لمراقبة النفط

3.1.3 زيت التشحيم المستخدم في الموسع هو زيت توربين شل توربو رقم 46 (زيت معدني).عندما يكون الزيت المعدني في درجة حرارة عالية، يتأكسد زيت التشحيم، وتتجمع منتجات الأكسدة على سطح الشجيرة الحاملة لتشكل الورنيش.يتكون زيت التشحيم المعدني بشكل أساسي من مواد هيدروكربونية، وهي مستقرة نسبيًا في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة المنخفضة.ومع ذلك، إذا كانت بعض (حتى عدد صغير جدًا) من جزيئات الهيدروكربون تخضع لتفاعلات الأكسدة عند درجات حرارة عالية، فإن جزيئات الهيدروكربون الأخرى ستخضع أيضًا لتفاعلات متسلسلة، وهي سمة من سمات تفاعلات السلسلة الهيدروكربونية.

3.1.4 أجرى فنيو المعدات تحقيقات حول دعم جسم المعدات، والضغط البارد لخطوط أنابيب الدخول والخروج، واكتشاف تسرب نظام الزيت، وسلامة مسبار درجة الحرارة.واستبدلت مجموعة من المحامل في الطرف غير المحرك للجانب منخفض الضغط من الموسع، ولكن بعد القيادة لمدة شهر، لا تزال درجة الحرارة تصل إلى 110 درجة مئوية، ثم كانت هناك تقلبات كبيرة في الاهتزاز ودرجة الحرارة.تم إجراء العديد من التعديلات من أجل الاقتراب من ظروف ما قبل التعديل التحديثي، ولكن دون أي تأثير تقريبًا (انظر الشكل 5).

الشكل 5: مخطط الاتجاه للمؤشرات ذات الصلة من 13 فبراير إلى 29 مارس

الشركة المصنعة MAN Turbo، في ظل ظروف العمل الحالية للموسع، إذا كان حجم الهواء الداخل مستقرًا عند 120 طنًا / ساعة، فإن طاقة الخرج تبلغ 8000 كيلو وات، وهي قريبة نسبيًا من طاقة خرج التصميم الأصلي البالغة 7990 كيلو وات في ظل ظروف العمل العادية؛عندما يكون حجم الهواء 130 طن/ساعة، تكون الطاقة الناتجة 8680 كيلو وات؛إذا كان حجم الهواء الداخل هو 146 طن/ساعة، فإن طاقة الخرج تكون 9660 كيلو وات.نظرًا لأن العمل الذي يقوم به الجانب ذو الضغط المنخفض يمثل ثلثي الموسع، فقد يكون جانب الضغط المنخفض من الموسع محملاً بشكل زائد.عندما تتجاوز درجة الحرارة 110 درجة مئوية، تتغير قيمة الاهتزاز بشكل كبير، مما يشير إلى أن الورنيش المشكل حديثًا على سطح العمود وجلبة المحمل قد تعرض للخدش خلال هذه الفترة (انظر الشكل 6).

الشكل 6: جدول توازن الطاقة لوحدة التوسع

3.2تحليل آلية المشاكل القائمة

3.2.1 كما هو موضح في الشكل 7، يمكن ملاحظة أن الزاوية المتضمنة بين اتجاه الاهتزاز الطفيف لنقطة ارتكاز كتلة البلاط وخط الإحداثيات الأفقي في نظام الإحداثيات هي β، وزاوية التأرجح لكتلة البلاط هي φ ، ونظام محمل الوسادة المائلة المكون من 5 بلاطات، عندما تتعرض البلاطة لضغط فيلم الزيت، نظرًا لأن نقطة ارتكاز الوسادة ليست جسمًا صلبًا مطلقًا، فإن موضع نقطة ارتكاز الوسادة بعد تشوه الضغط سوف إنتاج إزاحة صغيرة على طول اتجاه التحميل الهندسي بسبب صلابة نقطة الارتكاز، وبالتالي تغيير خلوص المحمل وسمك طبقة الزيت [1^] .

الشكل 7: نظام الإحداثيات للوسادة المفردة لمحمل الوسادة المائلة

3.2.2 يمكن أن نرى من الشكل 1 أن الدوار عبارة عن هيكل عارضة ناتئ، والمكره هو مكون العمل الرئيسي.نظرًا لأن جانب المكره هو جانب القيادة، فعندما يتمدد الغاز للقيام بالعمل، يكون العمود الدوار على جانب المكره في حالة مثالية في شجيرة المحمل بسبب تأثير تخميد الغاز، وتظل فجوة الزيت طبيعية.في عملية ربط ونقل عزم الدوران بين التروس الكبيرة والصغيرة، حيث يكون هذا بمثابة نقطة ارتكاز، ستكون الحركة الحرة نصف القطرية للعمود الجانبي غير المكره محدودة في ظل ظروف الحمل الزائد، ويكون ضغط فيلم التشحيم الخاص به أعلى من الضغط الآخر المحامل، مما يجعل هذا المكان مشحمًا، وتزداد صلابة الغشاء، وينخفض ​​معدل تجديد الغشاء الزيتي، وتزداد حرارة الاحتكاك، مما يؤدي إلى ظهور الورنيش.

3.2.3 يتم إنتاج الورنيش الموجود في الزيت بشكل رئيسي في ثلاثة أشكال: أكسدة الزيت، و"الاحتراق الجزئي" للزيت، والتفريغ المحلي عند درجة الحرارة العالية.يجب أن يكون الورنيش ناتجًا عن "الاحتراق الجزئي" للزيت.الآلية هي كما يلي: سيتم إذابة كمية معينة من الهواء (أقل من 8%) في زيت التشحيم.عند تجاوز حد الذوبان، فإن الهواء الداخل إلى الزيت يتواجد في الزيت على شكل فقاعات معلقة.بعد دخول المحمل، يؤدي الضغط المرتفع إلى خضوع هذه الفقاعات لضغط ثابت الحرارة، وترتفع درجة حرارة السائل بسرعة لتسبب "احتراقًا صغيرًا" ثابت الحرارة للزيت، مما يؤدي إلى مواد غير قابلة للذوبان صغيرة الحجم للغاية.هذه المواد غير القابلة للذوبان قطبية وتميل إلى الالتصاق بالأسطح المعدنية لتكوين الورنيش.كلما زاد الضغط، انخفضت قابلية ذوبان المادة غير القابلة للذوبان، وأصبح من الأسهل ترسيبها وتسويتها لتكوين الورنيش.

3.2.4 مع تكوين الورنيش، يحتل الورنيش سماكة طبقة الزيت في الحالة غير الحرة، وفي نفس الوقت تقل سرعة تجديد طبقة الزيت، وترتفع درجة الحرارة تدريجياً مما يزيد يؤدي الاحتكاك بين سطح الشجيرة الحاملة والعمود والورنيش المترسب إلى ضعف تبديد الحرارة وارتفاع درجة حرارة الزيت مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الشجيرة الحاملة.في النهاية، تحتك المجلة بالورنيش، والذي يتجلى في تقلبات عنيفة في اهتزاز العمود.

3.2.5 على الرغم من أن قيمة MPC لزيت الموسع ليست عالية، إلا أنه عندما يكون هناك ورنيش في نظام زيت التشحيم، فإن ذوبان وترسيب جزيئات الورنيش في الزيت يكون محدودًا بسبب القدرة المحدودة لزيت التشحيم على الذوبان جزيئات الورنيش.إنه نظام توازن ديناميكي.عندما يصل إلى حالة مشبعة، سوف يعلق الورنيش على المحمل أو وسادة المحمل، مما يتسبب في تقلب درجة حرارة وسادة المحمل، وهو خطر خفي كبير يؤثر على التشغيل الآمن.ولكن بسبب التصاقها بلوحة المحمل، فهي أحد أسباب ارتفاع درجة حرارة لوحة المحمل.

4 التدابير والتدابير المضادة

يمكن أن تؤدي إزالة تراكم الورنيش على المحمل إلى ضمان تشغيل محمل الوحدة عند درجة حرارة يمكن التحكم فيها.من خلال البحث والتواصل مع العديد من الشركات المصنعة لمعدات إزالة الورنيش، اخترنا Kunshan Winsonda، التي تتمتع بتأثير استخدام جيد وسمعة في السوق، لإنتاج الامتزاز الكهروستاتيكي WVD-II + امتزاز الراتنج، وهو عبارة عن معدات إزالة الورنيش المركبة لإزالة الطلاء.غشاء.

تجمع أجهزة تنقية الزيت من سلسلة WVD-II بشكل فعال بين تكنولوجيا تنقية الامتزاز الكهروستاتيكي وتكنولوجيا التبادل الأيوني، وحل الورنيش المذاب من خلال امتزاز الراتنج، وحل الورنيش المترسب من خلال الامتزاز الكهروستاتيكي.يمكن لهذه التقنية تقليل محتوى الحمأة في وقت قصير، وفي فترة قصيرة تصل إلى عدة أيام، يمكن استعادة نظام التشحيم الأصلي الذي يحتوي على كمية كبيرة من الحمأة/الورنيش إلى أفضل حالة تشغيل، وحل مشكلة الارتفاع البطيء في يمكن حل درجة حرارة محمل الدفع الناتج عن الورنيش.يمكنها إزالة ومنع حمأة الزيت القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان بشكل فعال أثناء التشغيل العادي للتوربين البخاري.

مبادئها الرئيسية هي كما يلي:

4.1 راتينج التبادل الأيوني لإزالة الورنيش المذاب

يتكون راتنج التبادل الأيوني بشكل أساسي من جزأين: هيكل البوليمر ومجموعة التبادل الأيوني.يظهر مبدأ الامتزاز في الشكل 8،

الشكل 8: مبدأ امتصاص راتنج التفاعل الأيوني

تنقسم مجموعة التبادل إلى جزء ثابت وجزء متحرك.يرتبط الجزء الثابت بمصفوفة البوليمر ولا يمكنه التحرك بحرية، ويصبح أيونًا ثابتًا؛يتم دمج الجزء المتحرك والجزء الثابت بواسطة روابط أيونية ليصبح أيونًا قابلاً للتبديل.الأيونات الثابتة والأيونات المتحركة لها شحنات متعاكسة على التوالي.عند الشجيرة الحاملة، يتحلل الجزء المتحرك إلى أيونات تتحرك بحرية، والتي تتبادل مع منتجات التحلل الأخرى بنفس الشحنة، بحيث تتحد مع الأيونات الثابتة ويتم امتصاصها بقوة على قاعدة التبادل.على المجموعة، يتم إزالته بواسطة الزيت، ويتم إزالة الورنيش المذاب عن طريق امتصاص راتنج التبادل الأيوني.

4.2 تقنية الامتزاز الكهروستاتيكية لإزالة الورنيش المعلق

تستخدم تقنية الامتزاز الكهروستاتيكي بشكل أساسي مولدًا عالي الجهد لتوليد مجال إلكتروستاتيكي عالي الجهد لاستقطاب الجزيئات الملوثة في الزيت لإظهار الشحنات الموجبة والسالبة على التوالي.يتم ضغط الجسيمات المحايدة وتحريكها بواسطة الجسيمات المشحونة، وفي النهاية يتم امتصاص جميع الجسيمات وربطها بالمجمع (انظر الشكل 9).

الشكل 8: مبدأ تكنولوجيا الامتزاز الكهروستاتيكي

يمكن لتقنية تنظيف الزيت الكهروستاتيكية إزالة جميع الملوثات غير القابلة للذوبان، بما في ذلك الشوائب الجسيمية والورنيش المعلق الناتج عن تحلل الزيت.ومع ذلك، لا يمكن لعناصر التصفية التقليدية إزالة الجزيئات الكبيرة إلا بالدقة المقابلة، ومن الصعب إزالة الميكرون الفرعي مستوى الورنيش المعلق.

يمكن لهذا النظام أن يحل تمامًا الورنيش المترسب والمترسب على وسادة المحمل، وبالتالي يحل تمامًا تأثير درجة حرارة لوحة المحمل وتغيرات الاهتزاز الناتجة عن الورنيش، بحيث يمكن للوحدة أن تعمل بثبات لفترة طويلة من الزمن.

5. الخلاصة

تم وضع وحدة إزالة الورنيش WSD WVD-II قيد الاستخدام، خلال عامين من مراقبة التشغيل، تم دائمًا الحفاظ على درجة حرارة المحمل عند حوالي 90 درجة مئوية، وظلت الوحدة في وضع التشغيل العادي.تم العثور على فيلم ورنيش (انظر الشكل 10).

الصورة المادية لتفكيك المحمل بعد تثبيت إزالة الورنيش

معدات

مراجع:

[1] ليو سيونغ، وشياو تشونغوي، ويان زيونغ، وتشن تشوجي.المحاكاة العددية والأبحاث التجريبية حول الخصائص الديناميكية لمحامل وسادة الإمالة المرنة والمخمدة [J].المجلة الصينية للهندسة الميكانيكية، أكتوبر 2014، 50(19):88.