Особенности работы поршневых компрессоров при компримировании углеводородных газов
В современной технологии нефтедобычи и нефтехимии большое значение имеют процессы сжатия газов с характеристиками, отличающимися от характеристики сжатого воздуха. Особенно большое распространение получили углеводородные газы, как естественные, так и продукты нефтепереработки. При эксплуатации компрессоров на сжатие таких газов необходимо учитывать следующие особенности. Углеводородные газы представляют собой смесь угле водородов метана, этана, этилена, пропана, пропилена, бутана, бутиленов и др. Отдельные компоненты нефтяных газов, например С3, С4, С5 и выше, обладают способностью легко конденсироваться, особенно в термодинамических условиях работы цилиндров компрессоров и их холодильников. При этом может быть резко снижена (на 15—20%) подача компрессора.
При работе компрессоров на жидких нефтяных газах могут создаваться условия (р и T), при которых отдельные компоненты начнут конденсироваться в цилиндрах компрессоров. В первую очередь это отражается на режиме смазки. Конденсат (жидкие углеводороды) растворяет смазку, в связи с чем в цилиндрах наблюдаются «сухое» трение, преждевременный износ и поломка поршневых колец, выработка зеркала цилиндра. Это приводит к появлению утечек газа через поршневые кольца, а также к перегрузке ступеней и преждевременной остановке компрессора на ремонт. Кроме того, обильная конденсация углеводородов в цилиндрах приводит к гидравлическим ударам, что отражается на работе кривошипно-шатунного механизма и может вызвать поломки деталей цилиндровой группы. При компримировании некоторых газов наблюдается отложение полимеров на поршне и в рабочих клапанах, забивка поршневых канавок и нарушение герметичности каналов. Особенность эксплуатации компрессоров на углеводородных газах заключается в необходимости обеспечения безопасности их работы, так как в этом случае компрессорные установки относятся к категорий особо взрывоопасных агрегатов.
Все это приводит к тому, что при эксплуатации компрессоров на сжатие углеводородных газов необходимо создать условия для конденсации углеводородов в холодильниках компрессоров, сбора и вывода конденсата из системы компримирования, а также обеспечить выбор термодинамических режимов, предотвращающих конденсацию углеводородов в цилиндре.
Большое значение имеет правильный выбор схемы смазки, норм расхода смазочных масел, организация ремонта компрессоров, а также обеспечение пожаровзрывобезопасности при эксплуатации и ремонте, вынос взрывоопасных двигателей в отдельные помещения и т. д.
В качестве примера можно привести данные из опыта эксплуатации компрессоров АЛ-50 и 2СГ-60В при сжатии нефтяных газов. Компрессоры трех ступенчатые, вертикальные, стационарные были установлены для сжатия газов пиролиза нефтепродуктов. При этом средний состав компримированных газов был следующий (в % об.): Н2 — 10,1; СН4 — 35,8; С2Н4 - 22,1; С,Н« - 10 8-С3Н6 - 8,5; С,Н8 - 7,9; С4Н8 - 2,3; С4Н10 - 0,8; С5 и выше - 1,7.
Работа компрессоров 2СГ-50 на искусственном нефтяном газе привела к резкому сокращению межремонтных пробегов, а также к частым и незапланированным остановкам. Основные неполадки, наблюдавшиеся при работе компрессора: забивка поршневых колец коксом и полимером (особенно для II—III ступеней), негерметичность рабочих клапанов, чрезмерная выработка зеркала цилиндра, увеличение давления по ступеням компрессора и уменьшение его производительности, плохая работа сальников, быстрое ухудшение свойств машинного масла для смазки механизма движения. Система организационно-технических мероприятий, которая позволила нормализовать циклы межремонтных пробегов, свелась к следующему: изменены термодинамический режим холодильников I ступени (температура ограничена до 35° С) и в то же время повышена температура (до 90° С) после холодильников II ступени с тем, чтобы предотвратить наблюдавшуюся конденсацию углеводородов в цилиндре III ступени. Диаметр цилиндра II ступени увеличен до 229 мм, что позволило повысить производительность в цилиндрах II и III ступеней и снизить рабочие давления в цилиндрах I и II ступеней. Кроме того, увеличен расход смазочного масла для смазки деталей цилиндровой группы и сальника, а также внедрен технический осмотр со вскрытием цилиндров, что обеспечило выдерживание технологического режима компрессора.
При работе компрессора на естественных нефтяных газах возможно также выпадение конденсата, но в меньших количествах. Однако организация его выделения, сбора и извлечения из системы компримирования и в этом случае имеет большое значение.