制氫裝置開(kāi)工難點(diǎn)分析及對(duì)策

江紅偉

中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng) 471012

1 概述

中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司的4×104m3/h制氫裝置是油品質(zhì)量升級(jí)改造項(xiàng)目第一階段實(shí)施工程。制氫裝置產(chǎn)氫設(shè)計(jì)能力4×104Nm3/h，操作彈性50%～110%，年開(kāi)工時(shí)數(shù)為8400小時(shí)。裝置主要由原料升壓、脫硫、轉(zhuǎn)化、中溫變換、PSA及熱回收及產(chǎn)汽系統(tǒng)組成，采用洛陽(yáng)石化工程公司低能耗輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)，提純部分采用變壓吸附（PSA）技術(shù)。制氫裝置于2009年5月19日建成投產(chǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行于2011年9月，后進(jìn)行停工大檢修。由于生產(chǎn)任務(wù)需要，制氫裝置中間共經(jīng)歷了四開(kāi)三停，在多次的開(kāi)工過(guò)程中，暴露出很多問(wèn)題，有部分問(wèn)題至今未解決。希望對(duì)其他制氫裝置有一定借鑒意義。

2 開(kāi)工過(guò)程中的難點(diǎn)及對(duì)策

2.1 吹掃過(guò)程難點(diǎn)問(wèn)題及對(duì)策

吹掃過(guò)程中首先是能耗問(wèn)題，由于裝置的吹掃需要消耗大量的能源，正常來(lái)講需要大量的氮?dú)?，為了?jié)約能源，增加了非凈化風(fēng)至氮?dú)夤芫€的跨線，采用DN80的臨時(shí)管線，用于加氫、制氫裝置的吹掃，有效降低了氮?dú)獾南摹?/p>

2.1.1 廢熱鍋爐換熱器內(nèi)部雜物

廢熱鍋爐E6101的管束內(nèi)部有雜物，吹掃過(guò)程中無(wú)法將其清理干凈。為此制作了一根帶手閥的短鋼管，用膠皮管連接非凈化風(fēng)管線，安排專人進(jìn)入E6101東側(cè)人孔內(nèi)，逐根進(jìn)行吹掃。吹掃結(jié)果發(fā)現(xiàn)管束內(nèi)部殘存了較多的陶瓷襯管和廢石棉塊，安排人員從東側(cè)集合管進(jìn)入E6101西側(cè)封頭內(nèi)部進(jìn)行了清理。

2.1.2 分水部分管線吹掃

轉(zhuǎn)化爐出口至第三分水罐V6105的管線管徑較大，最大DN400，最小DN300，由于管線布置緊湊，沒(méi)有合適位置安裝爆破板，無(wú)法進(jìn)行爆破吹掃。而且用于吹掃的氮?dú)夤芫€較細(xì)DN40，沒(méi)有足夠的氣量，造成該處管線難以吹掃干凈。解吸氣管線存在同樣問(wèn)題，管徑DN700，沒(méi)有足夠氣量來(lái)進(jìn)行吹掃。

為此，考慮將變壓吸附的吸附塔作為緩沖罐，通過(guò)程控閥控制氣量，對(duì)轉(zhuǎn)化爐至第三分水罐管線和解吸氣管線進(jìn)行吹掃。在PSA程控閥及程序調(diào)試完成后，首先對(duì)PSA各管線用非凈化風(fēng)進(jìn)行了吹掃，發(fā)現(xiàn)其吹掃效果比爆破吹掃好。PSA系統(tǒng)處理干凈后，引非凈化風(fēng)對(duì)中變分水部分進(jìn)行了分段吹掃，起始的吹掃壓力較低，從0.1MPa起始，逐步升高吸附塔壓力，打開(kāi)程控閥，大量氣體通過(guò)管線，吹掃效果較好。同樣對(duì)解吸氣管線進(jìn)行了吹掃，從解吸氣管線中清理出來(lái)大量的銹渣。

2.2 氣密過(guò)程中問(wèn)題及對(duì)策

2.2.1 法蘭泄漏

氣密過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：除鹽水第一預(yù)熱器E6103管程本體法蘭、原料氣第一預(yù)熱器E6113管程法蘭、蒸汽過(guò)熱段除氧水注入法蘭、中變反應(yīng)器R6103安全閥本體法蘭等處的法蘭腐蝕嚴(yán)重，轉(zhuǎn)化爐頂部2個(gè)法蘭密封槽內(nèi)部發(fā)現(xiàn)傷痕，已經(jīng)無(wú)法正常密封。對(duì)幾處法蘭密封槽進(jìn)行了研磨，及時(shí)解決了隱患。

2.2.2 設(shè)備本體缺陷

中變氣第二分水罐V6103人孔本體法蘭工藝孔泄漏，打開(kāi)人孔檢查，發(fā)現(xiàn)人孔接筒復(fù)合板結(jié)構(gòu)中三道環(huán)焊縫中的一道存在八點(diǎn)缺陷（氣孔和裂紋），及時(shí)進(jìn)行環(huán)焊縫的補(bǔ)焊，經(jīng)對(duì)本體法蘭氣密試驗(yàn)后，檢驗(yàn)合格。在氣密中發(fā)現(xiàn)多個(gè)手閥本體有缺陷，發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行更換。

2.2.3 手閥內(nèi)漏

在氣密時(shí)發(fā)現(xiàn)較多截止閥存在內(nèi)漏現(xiàn)象，循環(huán)水線、工藝管線、蒸汽管線、燃料氣管線上的閥門(mén)存在內(nèi)漏，針對(duì)這種情況，對(duì)內(nèi)漏的閥門(mén)進(jìn)行維修并試壓，但是生產(chǎn)過(guò)程中還是發(fā)現(xiàn)有部分閥門(mén)存在內(nèi)漏。

2.3 設(shè)備問(wèn)題及對(duì)策

2.3.1 轉(zhuǎn)化爐爐管焊瘤未處理

在轉(zhuǎn)化劑裝填前，首先使用內(nèi)窺鏡對(duì)轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)部進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)D34內(nèi)部有一根鐵絲， C19內(nèi)部有異物進(jìn)行了處理。B29內(nèi)部6.5m和10.5m處有焊瘤未經(jīng)打磨，用外徑89mm的鋼管無(wú)法通過(guò)，協(xié)調(diào)廠家用風(fēng)動(dòng)砂輪對(duì)該處進(jìn)行了打磨處理，處理過(guò)程中振動(dòng)很小，對(duì)其它爐管內(nèi)催化劑沒(méi)有不良影響，經(jīng)過(guò)塞規(guī)檢查合格后進(jìn)行了催化劑的裝填工作。

2.3.2 保溫塞不合格

在進(jìn)行轉(zhuǎn)化爐保溫塞裝填過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)保溫塞的質(zhì)量同其它廠家的不同，聯(lián)系相關(guān)單位進(jìn)行確認(rèn)。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化爐設(shè)計(jì)人員和廠家人員的共同確認(rèn)，認(rèn)為該批保溫塞沒(méi)有按照設(shè)計(jì)要求采用高鋁纖維真空成型工藝制作，并且沒(méi)有進(jìn)行1000℃高溫?zé)Y(jié)（該公司采用的是澆注成型，材料內(nèi)有部分顆粒狀物質(zhì)，用水為自來(lái)水，進(jìn)行了70℃烘干，其中含有對(duì)轉(zhuǎn)化催化劑及轉(zhuǎn)化爐管都危害的氯離子），因此對(duì)該批產(chǎn)品進(jìn)行了退貨處理。

組織人員對(duì)新保溫塞進(jìn)行了徹底吹掃，保證安裝過(guò)程中不會(huì)有高鋁纖維漏到催化劑表面的現(xiàn)象。在安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有1/3的保溫塞形狀不合格，不能裝入轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)部，在打磨后安裝到位。

2.3.3 調(diào)節(jié)閥存在問(wèn)題

在轉(zhuǎn)化進(jìn)行配入蒸汽后，配汽閥FV4202及原料氣預(yù)熱溫控閥TV4101溫度逐步上升，在升溫過(guò)程中出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥卡死現(xiàn)象，對(duì)轉(zhuǎn)化爐蒸汽的配入和爐膛溫度的調(diào)整都造成了極大的困難。這二個(gè)調(diào)節(jié)閥均為先導(dǎo)籠式調(diào)節(jié)閥，內(nèi)部閥籠與閥體間隙不足，是造成調(diào)節(jié)閥卡死的根本原因，聯(lián)系廠家對(duì)閥的制造過(guò)程進(jìn)行了回溯查找，發(fā)現(xiàn)間隙沒(méi)有滿足設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行車削后雖能正常調(diào)節(jié)。但是造成間隙過(guò)大，閥關(guān)閉后無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的密封等級(jí)。

開(kāi)車過(guò)程中發(fā)現(xiàn)廢熱鍋爐出口調(diào)節(jié)閥TV4202卡死，中變反應(yīng)器入口溫度無(wú)法調(diào)整，因此在催化劑干燥結(jié)束后，停止開(kāi)車程序進(jìn)行處理。對(duì)閥進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)，閥桿與閥座之間間隙偏小，不符合設(shè)計(jì)要求，在升溫過(guò)程中造成膨脹量超過(guò)間隙大小，造成閥桿與閥座卡死。聯(lián)系廠家對(duì)閥的制造過(guò)程進(jìn)行了回溯查找，發(fā)現(xiàn)間隙沒(méi)有滿足設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行車削加工安裝后，恢復(fù)開(kāi)工程序。

2.4 設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題及對(duì)策

2.4.1 轉(zhuǎn)化爐配重不合理

在進(jìn)行TV4202處理降溫過(guò)程中，發(fā)生了北側(cè)第四個(gè)重錘脫硫現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)由于在施工過(guò)程中上部橫梁的槽鋼切割不到位，造成重錘上移過(guò)程卡在突出部位，鋼絲繩拉斷重錘脫落。處理方法是安排人員對(duì)該處進(jìn)行切割整改。

2.4.2 中壓汽包液位顯示偏差大

中壓汽包V6106液位計(jì)有兩臺(tái)，一臺(tái)為導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，另一臺(tái)為平衡容器液位計(jì)。發(fā)現(xiàn)V6106安裝后水平度不夠，東側(cè)安裝位置較西側(cè)高，造成東側(cè)液位計(jì)在45%時(shí)，西側(cè)液位在76%，汽包液位聯(lián)鎖無(wú)法投用。聯(lián)系儀表人員多次調(diào)校，儀表人員認(rèn)為是液位計(jì)的安裝問(wèn)題，液位計(jì)本身的指示正確，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有更好的解決方法。

2.4.3 低溫段空氣預(yù)熱器腐蝕

開(kāi)工生產(chǎn)時(shí)低溫段空氣預(yù)熱器前后差壓達(dá)1.22kPa，原設(shè)計(jì)煙氣側(cè)差壓為200Pa，實(shí)際差壓值明顯過(guò)高。造成低溫段空氣預(yù)熱器前后差壓過(guò)大的原因可能有：一是低溫空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)不通，即堵塞。二是低溫空氣經(jīng)空氣預(yù)器泄漏，鼓風(fēng)機(jī)出口空氣直接短路至煙氣側(cè)。

在裝置停工消塊時(shí)，利用風(fēng)機(jī)對(duì)空氣預(yù)熱器試漏，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯泄漏現(xiàn)象，在煙氣出口的波紋板片上發(fā)現(xiàn)有大量的黃綠灰色腐蝕掛物，分析成分初步判斷為硫酸亞鐵，證明為空氣預(yù)熱器產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕。在開(kāi)工轉(zhuǎn)化爐烘爐過(guò)程中、需要經(jīng)歷低溫運(yùn)行階段，在此階段中，由于燃料氣硫含量超出設(shè)計(jì)值（200ppm），就會(huì)引起露點(diǎn)腐蝕和腐蝕物的出現(xiàn)，造成空預(yù)器堵塞。

一方面提高排煙溫度，提高提高空預(yù)器入口的空氣溫度；另一方面更換耐腐蝕材料的預(yù)熱器，改造成本比較高。

2.4.4 吸附塔絲網(wǎng)安裝設(shè)計(jì)不合理

吸附塔入口擴(kuò)散器上安裝有多層絲網(wǎng)，出口收集器上有兩層絲網(wǎng)。底部絲網(wǎng)是安裝的關(guān)鍵，要求鋪平鋪實(shí)，絲網(wǎng)不能有破損，否則在交變應(yīng)力作用下容易發(fā)生斷裂造成吸附劑跑損。吸附塔及吸附劑的設(shè)計(jì)壽命為20年，一旦處理不好發(fā)生泄漏，則需要將吸附劑全部抽出再進(jìn)行絲網(wǎng)的更換，將要付出沉重的代價(jià)，這樣的事情在其它煉廠曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。發(fā)現(xiàn)吸附塔底的絲網(wǎng)設(shè)計(jì)安裝不合理，原設(shè)計(jì)整張絲網(wǎng)鋪在錐臺(tái)面上，造成絲網(wǎng)在臺(tái)面上根本無(wú)法按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋪設(shè)。處理措施：對(duì)吸附塔內(nèi)的入口擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)進(jìn)行整改，將入口擴(kuò)散器焊接在底部，原設(shè)計(jì)的不銹鋼螺栓改為碳鋼雙頭螺柱，絲網(wǎng)改為扇形結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋪設(shè)，解決了絲網(wǎng)鋪設(shè)的難題。

3 結(jié)論

制氫裝置在開(kāi)車過(guò)程中遇到一些難解決的問(wèn)題，在洛陽(yáng)設(shè)計(jì)院、生產(chǎn)廠商和車間的共同努力下基本都得到了有效解決。對(duì)于制氫裝置的建設(shè)和首次開(kāi)工，有幾個(gè)方面需要多加關(guān)注：

1）工藝設(shè)計(jì)、配管設(shè)計(jì)要考慮到正常生產(chǎn)的需要，特別是細(xì)節(jié)問(wèn)題的考慮；2）在建設(shè)期間要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)與施工的對(duì)照，避免發(fā)現(xiàn)施工不合設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象；3）烘爐、煮爐期間要進(jìn)行配汽試運(yùn)行，將一些可能出現(xiàn)問(wèn)題解決在投料開(kāi)車之前。

[1]閆志者.蒸汽轉(zhuǎn)化制氫總反應(yīng)式的建立及應(yīng)用[D].催化裂化協(xié)作組第四屆年會(huì)論文選集，2001.

[2]李大東，加氫處理工藝與工程[M].中國(guó)石化出版社，2001，12.

[3]郝樹(shù)仁，董世達(dá).烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化法制氫技術(shù)問(wèn)答.中石化制氫技術(shù)聯(lián)絡(luò)站，2006，4.