检查发现低压缸、中压缸结焦非常严重，垢物堵塞压缩机隔板、叶轮、密封机壳流道和机壳的流道，影响压缩机效率和机械性能。
对聚合垢物进行红外光谱分析，分析结果表明垢样中的有机物主要是含有苯环的二烯烃聚合物（聚苯乙烯，苯乙烯与1，3丁二烯共聚物、苯乙烯与C5二烯烃共聚物等）红外谱图如图1。
3 裂解气压缩机结焦原因分析
3.1 结焦原因
裂解气中含有大量不饱和烃、金属氧化物、硫化物，使烯烃、双烯烃经过压缩机压缩后会发生自聚共聚反应。在受热的壳体及缸体表面形成一层组成复杂的垢物。反应产生的聚合物，会附着在缸体、叶轮、以及压缩机内部流道内，降低压缩机运行效率。
3.2 结焦机理
（1）自由基聚合
在压缩机压缩机缸体聚合物生成的主要原因是裂解气中活泼组分的自由基聚合[2]。自由基聚合是由于裂解气中的活性组分在氧气、氧化物和过氧化物的催化下由于压缩温度升高而发生的。由于自由基的增长，使得聚合物分子量不断增加，从而形成高分子聚合物聚集在压缩机内部。
（2） Diels-Alder 狄尔斯-阿尔德缩聚
如图3所示裂解气压缩机聚合物还有少量是由于在压缩过程中，一部分共轭双烯烃与取代烯烃反应生成六元环状聚合物的缩聚反应。
3.3 压缩机结垢位置及影响
（1） 气体排出流道
如图4所示由于结垢会导致压缩机扩压室和叶轮的气体流道变窄、使得机组裂解气的流通面积不断减小，造成压缩机的各段压力升高。运行负荷减少，压缩机功率增加[3]。为保持正常运行，必须提高压缩机转数，而转速的增加会使得更快的气体流速和更高的出口压力，使得压缩机的排气温度不断上升。
当垢块在压缩机内积累到一定程度，裂解气在流道内的流动状态会发生改变，或当垢块发生脱落时，会造成垢层的不均匀分布，导致转子处于不平衡状态，使振动大幅增加，同时转动件和定子之间产生摩擦，造成一定的机械损伤。
（2） 迷宫密封
如图5所示中干净级间迷宫式密封能够产生很好的湍流，结垢严重的迷宫式密封由于凹槽处结垢严重降低了湍流，导致节流效果下降，压降升高，而导致裂解气泄漏量增加，使得压缩机运行效率过低，蒸汽消耗量增加，或压缩机转数无法提高等现象。
4 抑制压缩机结焦方法及预防措施
乙烯装置普遍采用以下几种方法来防止裂解气压缩机结垢。
4.1 注水
注水技术是利用向压缩机流道内注入脱盐水，，由于脱盐水中中不含有固体杂质和氧气，利用水的汽化潜热达到降低压缩机内部温度的效果，从而降低裂解气压缩机各段出口温度，减缓不饱和组分的结焦速度[4]。在90 ℃以上反应物的聚合速率呈指数增加，聚合速度加快。但控制过低的温度，会使段间过多的酸性气体凝结在段间换热器上，导致段间换热器容易腐蚀，也会增加段间换热器的热负荷，同时由于注水量过大也会导致压缩机流量增加而减小压缩机效率。
同时注入到压缩机内的水应该通过特殊的雾化喷嘴使水滴的直径在100 µm左右，以便物化的水滴能够迅速气化而不会对压缩机内部造成损坏。我装置为五段压缩机，共计有12个喷嘴，一段4个，二段2个，三段2个，四段4个，分别在压缩机缸体两侧注入，注入位置为叶轮的入口弯道上。
一般来说注水量约为裂解气量的1%～2%，略大的注水量对于压缩机整体运行来说是有利的，可以对压缩机内的流道进行清洗，防止聚合物沉积。我装置注水量设计值为每段15 L/min，约占裂解气量的1.12%，目前我装置裂解气压缩机采用1-4段连续注水的方式，目前每段注水量控制在6～10 L/mim，控制裂解气压缩机出口温度在82～88 ℃，与不注水相比温度可降低5～8 ℃。
4.2 注洗油
注油技术是通过选择富含芳烃的加氢汽油作为油，注入裂解气压缩机缸体内，通过冲刷附着在叶轮及流道上的聚合物，冷却裂解气，减缓聚合反应的发生。同时通过洗油的注入，使流道上形成一层油膜，可使聚合物不易粘附于流道表面。装置选用的洗油为本装置自产的加氢汽油，其组分为C6～C8，其主要成分为苯55%，甲苯24%，因為其拥有良好的溶解性且不含烯烃、二烯烃等不饱和组分，所以用加氢汽油作为裂解气压缩机缸体的洗油是非常合适的。其中有文献[5]提到由于洗油中苯在常压下沸点过低，使得洗油中的苯在压缩机缸体内容易气化，作者认为此处没有考虑到压缩机内的压力，经计算在不同压力下沸点见表2，完全满足压缩机内要求。同时苯与甲苯对有机物的溶解性十分接近，所以本装置内自产的洗油是非常合适作为压缩机缸体的清洗剂的。
装置为五段压缩机，共计有12个洗油喷嘴，一段4个，二段2个，三段2个，四段4个，分别在压缩机缸体两侧注入，注入位置为叶轮的入口弯道上。一般来说洗油注入量为裂解气量的1%～2%，我装置在2017年首次检修之前的洗油注入方式是间歇性注入，每周注入8 h，注入量为60 L/min， 检修时发现缸体聚合严重，同时发现洗油喷嘴由于间断性注入，导致洗油喷嘴严重堵塞，于是检修开工后改为连续注入，注入量为40 L/min。
4.3 注入阻垢剂
本装置2017年大检修后对压缩机系统进行技术改造，通过原有的洗油管线，开始加注NALCO公司的压缩机阻聚剂EC3451A，其主要有效成分是阻聚剂-控制自由基聚合、分散剂-防止聚合物附着，提高液相物料对沉积物的溶解性、金属减活剂-与铁反应形成氧化铁以控制过氧化物分解的催化作用、缓蚀剂-控制腐蚀，以防止腐蚀产物在压缩过程中沉积[6]。
同时通过对裂解气压缩M因子进行观测，如图6，理论上M因子控制在0.25以下，即可认为压缩机运行状态良好。目前通过上述方法发现M因子均有平稳下降趋势。
5 结 论
裂解气压缩机为乙烯装置的关键核心设备，其运转情况直接影响乙烯装置整体运行。裂解气压缩机结焦虽然无法完全避免，但可以通过加强工艺管理减缓结垢速率。
（1）通过调节注水量控制压缩机出口温度在85～88 ℃，可以有效减缓结焦;
（2）通过连续洗油注入，可以有效溶解大部分结焦物;
（3）通过阻聚剂的注入，可以有效控制各类聚合反应的发生。
参考文献：
[1]郑文兢.裂解气压缩机结垢振动问题分析与对策[J].乙烯工业，2014，26（2）： 56-59.
[2]王松汉.乙烯工艺与技术（精华本）[M].北京： 中国石化出版社，2012：254-258.
[3]胡国桢. 化工密封技术[M]. 北京： 化学工业出版社，1990.
[4]孟昭月. 引进的乙烯装置裂解气压缩机应用喷水技术改造[J]. 风机技术， 2004 （ 4）： 44-48.
[5]刘贤光. 裂解气压缩机长周期运行存在问题及解决对策[J]. 乙烯工业，2017， 29（3）： 57-60.
[6]翟凤阁. 裂解气压缩机结构原因分析[J]. 当代化工， 2017， 46（11）： 2364-2365.
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