大化肥裝置停運(yùn)期間設(shè)備觸媒保護(hù)及裝置充氮防腐解決措施

韓建軍

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

大化肥裝置停運(yùn)期間設(shè)備觸媒保護(hù)及裝置充氮防腐解決措施

韓建軍

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

本文主要針對大型化肥裝置區(qū)域無設(shè)備觸媒保護(hù)及裝置防腐用氮?dú)獾膯栴}，在無法使用煉油廠中壓氮?dú)獾葋碓吹臈l件下，通過技術(shù)改造，提出了從煉油廠反送低壓氮?dú)獾慕鉀Q措施。

觸媒保護(hù)；防腐；技術(shù)改造；反送

寧夏石化公司現(xiàn)有三套化肥和一套煉油生產(chǎn)裝置，煉油及一化肥裝置正常運(yùn)行，二化肥、三化肥處于停運(yùn)狀態(tài)。四套裝置分別位于煉油區(qū)域和化肥區(qū)域，其中三化肥及煉油廠位于煉油區(qū)域；一化肥、二化肥位于化肥區(qū)域，煉油和化肥區(qū)域相距約15 km。煉油裝置與化肥裝置設(shè)有氮?dú)饣ニ凸芫€。

正常情況下，一化肥提供不同壓力等級的氮?dú)庵粱恃b置區(qū)各用戶。但在一化肥長時(shí)間停運(yùn)、無法提供氮?dú)獾那闆r下，化肥裝置區(qū)設(shè)備的觸媒保護(hù)及裝置充氮防腐將面臨新的難題。

1 氮?dú)獾膩碓?/h2>

寧夏石化公司各裝置均有生產(chǎn)氮?dú)獾哪芰?。一化肥主要提供四種壓力等級的氮?dú)?。其中，合成氨空分裝置精餾塔提供一部分低壓產(chǎn)品氮?dú)?，壓力?.5MPa，主要供低溫液氮洗分子篩吸附器再生、甲醇洗氣提及低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)；從氮壓機(jī)（4111-K2）四段和五段分別抽出8.0MPa和12.0MPa的高壓氮?dú)夤┮旱?、配氮及氣化爐熱電偶保護(hù)；另外，精餾塔提供一部分高純氮?dú)饨?jīng)過冷凝用作事故氮，事故氮罐（4111-V4-1、2）設(shè)計(jì)壓力0.9MPa，容積為8.7 m3，提供壓力為0.7MPa的氮?dú)夤┦鹿薁顟B(tài)使用。

二化肥設(shè)計(jì)有打量為1008 m3/h的制氮機(jī)（J-24202），提供壓力為1.25MPa的低壓氮?dú)?，主要供各機(jī)組干氣密封等，可以并入一、二化肥低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)。但由于制氮機(jī)內(nèi)部件損壞，無備件，處于長期不備用狀態(tài)。

三化肥項(xiàng)目擁有PSA變壓吸附制氮設(shè)備一套，制氮能力850 m3/h，氮?dú)鈮毫?.8MPa，主要供各機(jī)組干氣密封等。煉油裝置空分空壓站設(shè)計(jì)生產(chǎn)氣氮能力為4000m3/h，液氮300 L/h；產(chǎn)品主要有供機(jī)組密封用氮及罐區(qū)氮封等的0.8MPa的低壓氮?dú)狻?.2MPa的中壓氮?dú)饧?.0MPa的連續(xù)重整裝置用氮?dú)鈱＞€。

2 氮?dú)膺\(yùn)行方式

一化肥及煉油裝置處于正常運(yùn)行狀態(tài)；二化肥裝置長期停運(yùn)，公用工程及合成氨、尿素裝置充氮防腐，預(yù)轉(zhuǎn)化爐（109-D）、一段轉(zhuǎn)化爐（101-B）、二段轉(zhuǎn)化爐（103-D）、高溫變換爐（104-DA）、低溫變換爐（104-DB）、甲烷化爐（106-D）及氨合成塔（105-D）觸媒未卸，充氮保護(hù)；三化肥裝置開工準(zhǔn)備階段。

正常情況下，一化肥提供8.0MPa高壓氮?dú)饧?.5MPa低壓氮?dú)?，除一化肥自用外，其余送至管網(wǎng)，供二化肥設(shè)備觸媒保護(hù)及裝置充氮防腐等使用。

煉油廠空分空壓站正常運(yùn)行，提供2.2MPa中壓氮?dú)饧?.8MPa低壓氮?dú)夤捰蛷S及三化肥使用；三化肥PSA制氮機(jī)停運(yùn)備用。

煉油廠主體裝置發(fā)生停工或氮?dú)獠蛔愕犬惓Ｇ闆r下，一化肥通過化肥與煉油互送管線外送8.0MPa高壓氮?dú)猓ㄟ^煉油裝置區(qū)減壓閥組，將8.0MPa的氮?dú)鉁p壓后送至2.2MPa的中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)（見圖1）。

圖1 一化肥外送高壓氮?dú)饬鞒淌疽鈭D

3 一化肥空分裝置停運(yùn)后存在的問題

一化肥長期停工或大檢修時(shí)，由于空分裝置停運(yùn)，N120、N80、N5不能提供，導(dǎo)致一化肥一氧化碳變換爐（4114-R1）、氨合成塔（4117-R1）及二化肥預(yù)轉(zhuǎn)化爐（109-D）、一段轉(zhuǎn)化爐（101-B）、二段轉(zhuǎn)化爐（103-D）、高溫變換爐（104-DA）、低溫變換爐（104-DB）、甲烷化爐（106-D）及氨合成塔（105-D）無觸媒保護(hù)氮?dú)?，觸媒由于接觸空氣發(fā)生氧化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生高溫著火等事故。同時(shí)，二化肥合成氨、尿素及公用工程裝置長期停工充氮防腐用氮?dú)庖矊⑼９?，?dǎo)致設(shè)備、管線內(nèi)氧含量迅速上升，腐蝕速率明顯加快。

近幾年，由于設(shè)備老舊，備件制作困難，代替件安全性難以保證，一化肥鍋爐水加熱器（4117-E1）一直存在內(nèi)漏跡象，造成一化肥長時(shí)間停車時(shí)氨合成塔（4117-R1）無法單獨(dú)隔離，封塔不能保壓。因此，氨合成塔（4117-R1）觸媒保護(hù)必須采用連續(xù)供氣。

4 對策分析

為了確保一化肥、二化肥設(shè)備觸媒保護(hù)及二化肥裝置充氮防腐，一化肥長時(shí)間停運(yùn)的情況下，可以采取以下幾種方法提供氮?dú)獗Ｕ希?/p>

4.1 二化肥制氮機(jī)

因二化肥制氮機(jī)（J-24202）長期停運(yùn)，設(shè)備陳舊，且無檢修備件，并且二化肥崗位人員由于裝置長期停運(yùn)，設(shè)備檢修、人員操作及運(yùn)行維護(hù)難度較大。

4.2 一化肥事故氮

一化肥事故氮系統(tǒng)由兩個(gè)事故氮儲(chǔ)罐4111-V4-1、2以及加熱器4111-E9、E10構(gòu)成，兩個(gè)儲(chǔ)罐正常液位一般保持在20%以上，低于此液位即對該儲(chǔ)罐充液，正常情況下一個(gè)運(yùn)行一個(gè)備用，其自身壓力由自帶的換熱器維持在0.65MPa～0.80MPa，然后通過加熱器4111-E9、E10分別復(fù)熱到0℃及20℃以上，外送至4114-R1、4117-R1觸媒保護(hù)、二化壓縮機(jī)干氣密封及補(bǔ)充儀表風(fēng)系統(tǒng)。

正常情況下，為了應(yīng)對儀表風(fēng)中斷、設(shè)備泄漏等緊急情況，故在一化肥長時(shí)間停運(yùn)的情況下，為保證安全，事故氮系統(tǒng)處于應(yīng)急備用狀態(tài)。

4.3 氮?dú)馄?/h3>

由于鍋爐水加熱器（4117-E1）內(nèi)漏，氨合成塔4117-R1系統(tǒng)無法隔離，并且二化肥裝置充氮防腐區(qū)域龐大，尤其是在一化肥長時(shí)間停運(yùn)的條件下，如果采用瓶裝氮?dú)獗Ｗo(hù)，則氮?dú)馄肯牧繉?huì)很大，且氮?dú)馄康牟少彙F(xiàn)場放置、管線配置及人員安排將耗費(fèi)大量的人力、物力，成本費(fèi)用明顯增大，安全性也無法保證。

4.4 煉油廠通過化肥至煉油互送管線反送中壓氮?dú)?/h3>

從煉油廠通過化肥至煉油互送管線反送2.2MPa中壓氮?dú)?，可以有效利用現(xiàn)有設(shè)備、管線及氮?dú)赓Y源，且可以達(dá)到連續(xù)供給的目的。但由于煉油廠主體裝置用氮量較大且氮?dú)饬坑邢?，為了不對主體裝置的安全運(yùn)行造成影響，考慮到用戶多、統(tǒng)一管理困難、需要長期使用等因素，煉油廠反送中壓氮?dú)夥桨笇?shí)施較困難。

5 解決措施

經(jīng)過多次現(xiàn)場勘查及反復(fù)地合理性評估、分析，綜合考慮工藝安全、設(shè)備完整及成本最低等因素，從煉油廠空分空壓站引0.8MPa低壓氮?dú)?，?jīng)由三化肥低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)，通過技改增加跨線，將三化肥低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)與中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)連接，反向引低壓氮?dú)庵粱仕蜔捰蛷S8.0MPa高壓氮?dú)饣ニ凸芫€，最終實(shí)現(xiàn)煉油廠低壓氮?dú)馔ㄟ^高壓氮?dú)夤芫€反送化肥的目的，煉油裝置低壓氮?dú)夥此土鞒蹋ㄒ妶D2）。

圖2 煉油裝置低壓氮?dú)夥此土鞒淌疽鈭D

6 方案實(shí)施

（1）一化肥在氮壓機(jī)（4111-K2）高壓氮外送閥后加裝盲板；

（2）一化肥在氮壓機(jī)外送氮閥后配置兩條管線，一條配至原事故氮保護(hù)觸媒流程管線；另外一條配至甲醇罐區(qū)氮封管線；

（3）一化肥新配管線總管處增加壓力表；

（4）二化肥負(fù)責(zé)將原一化肥外送N80管線單向閥閥芯抽掉或?qū)颍?/p>

（5）煉油廠負(fù)責(zé)關(guān)閉化肥送煉油廠N80管線減壓閥組，防止煉油廠2.2MPa中壓氮?dú)夥创?/p>

（6）煉油廠負(fù)責(zé)將一化肥送三化肥N80管線閥后盲板導(dǎo)通，并打開閥門；

（7）三化肥負(fù)責(zé)在保持目前開工準(zhǔn)備最低用氮量的情況下，盡可能少用氮?dú)猓?/p>

（8）三化肥負(fù)責(zé)在三化肥界區(qū)低壓氮管線和高壓氮管線通過技術(shù)改造，增加跨線，并保持閥門處于打開狀態(tài)；

（9）煉油廠負(fù)責(zé)保持空分空壓站的安全、連續(xù)運(yùn)行及低壓氮?dú)鈮毫?、流量的穩(wěn)定供給，送至一化肥氮?dú)鈮毫刂圃?0.3MPa～0.8MPa，流量 200m3/h～500m3/h；

（10）煉油廠外送低壓氮?dú)馄陂g，要保持煉油廠各用戶的穩(wěn)定和安全運(yùn)行；

（11）公司調(diào)度負(fù)責(zé)整體協(xié)調(diào)工作，若用氮量增大或波動(dòng)，影響空分空壓裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，協(xié)調(diào)三化肥減少三化肥裝置氮?dú)庥昧?，確保送煉油及一化肥氮?dú)鈮毫Ψ€(wěn)定。如氮?dú)庥昧克查g較大、空分空壓裝置生產(chǎn)氮?dú)獠荒軡M足需求時(shí)，可緊急啟用空分空壓站備用液氮；

（12）一化肥事故氮系統(tǒng)作為緊急備用。

7 效果驗(yàn)證

2015年一化肥大修期間，上述技改方案得到順利實(shí)施。投運(yùn)后，一化肥、二化肥設(shè)備觸媒得到有效的保護(hù)，檢修過程中沒有發(fā)生由于氮?dú)獠蛔愕仍驅(qū)е碌挠|媒溫度上升等現(xiàn)象（見表1）。

表1 2015年一化肥大修期間設(shè)備觸媒保護(hù)及充氮防腐摘錄

表2 2015年一化肥大修期間二化肥裝置充氮防腐摘錄

但由于項(xiàng)目技改時(shí)間緊 、任務(wù)重，對化肥用氮量估算不足，2015年一化肥大修期間二化肥裝置防腐充氮壓力波動(dòng)較大，設(shè)備、管線內(nèi)氧含量偶有超標(biāo)（見表2）。

2017年，為了做好一化肥計(jì)劃22 d的小修工作，確保裝置檢修期間設(shè)備的觸媒保護(hù)及裝置充氮防腐工作，結(jié)合一化肥鍋爐水加熱器（4117-E1）內(nèi)漏較大、氨合成塔（4117-R1）無法單獨(dú)隔離的情況，對煉油廠外送低壓氮方案進(jìn)行了修改和完善，通過增開三化肥PSA制氮機(jī)、優(yōu)化煉油廠空分空壓站工況的情況下，在三化肥開工用氮量逐漸增大的條件下，合理分配煉油廠、一化肥、二化肥等用戶用氮量，使得2017年一化肥小修期間，煉油廠低壓氮?dú)鈮毫?、流量供?yīng)穩(wěn)定，一化肥、二化肥設(shè)備的觸媒保護(hù)氮?dú)鈮毫]有發(fā)生中斷（見表3），二化肥合成氨、尿素及公用工程充氮防腐指標(biāo)沒有發(fā)生異常（見表4）。

表3 2017年一化肥小修期間設(shè)備觸媒保護(hù)及充氮防腐摘錄

表4 2017年一化肥小修期間二化肥裝置充氮防腐摘錄

8 結(jié)語

面對設(shè)備老舊、能耗較大、工藝落后、產(chǎn)品單一以及市場產(chǎn)能過剩等問題，隨著三化肥項(xiàng)目的開工，受原料等資源的制約，寧夏石化公司化肥區(qū)域（一化肥、二化肥）部分裝置、流程將不可避免地遭到淘汰，停運(yùn)后的設(shè)備觸媒保護(hù)、裝置防腐問題將會(huì)逐步凸顯。煉油廠低壓氮?dú)夥此突恃b置技術(shù)改造項(xiàng)目不僅解決了現(xiàn)有的一化肥長時(shí)間停運(yùn)造成的設(shè)備觸媒保護(hù)及防腐問題，也為今后化肥裝置的運(yùn)行、維護(hù)方式指明了方向和奠定了基礎(chǔ)。

Catalyst protection and nitrogen filling corrosion prevention measures for chemical fertilizer plant equipment during shutdown of chemical fertilizer plant

HAN Jianjun
（PetroChina Ningxia Petrochemical Company，Yinchuan Ningxia 750026，China）

This paper focuses on the problem of nitrogen in the field of no-equipment catalyst protection and equipment anti-corrosion in chemical fertilizer plant during the period of chemical fertilizer shut-down.Under the condition of not using the source of the oil refinery medium pressure nitrogen and other sources,the solution to the low pressure nitrogen from refinery was put forward.

catalyst protection；anticorrosive；technical reform；back delivery

TE985.9

A

1673-5285（2017）09-0108-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.027

2017－08-24