汽油加氫裝置壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)分析及預(yù)防措施

王磊

摘? ? ? 要：針對(duì)某石化公司煉油廠汽油加氫裝置壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)事件，簡(jiǎn)要分析了能夠?qū)е聣嚎s機(jī)停機(jī)的主要原因，并提出改進(jìn)及預(yù)防措施，保證壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

關(guān)? 鍵? 詞：汽油加氫;壓縮機(jī);聯(lián)鎖;長(zhǎng)周期

中圖分類號(hào)：TQ 051.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）10-2399-04

Abstract： Aiming at the interlocking shutdown problem of compressor in gasoline hydrogenation unit of a petrochemical company， the main reasons to cause the compressor shutdown were analyzed， and improvement and preventive measures to ensure long-term operation of the compressor were proposed.

Key words： Gasoline hydrogenation; Compressor; Interlock; Long cycle

某石化公司煉油廠120萬t/a汽油選擇性加氫裝置以催化汽油為原料，生產(chǎn)國(guó)V、國(guó)VI調(diào)和汽油組分，副產(chǎn)品不凝氣及酸性氣送至焦化雙脫單元精制后作為制氫原料[1-5]。

本文針對(duì)該裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)出口壓差升高導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)事件，對(duì)有可能造成停機(jī)的原因逐一排查，進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出預(yù)防措施以及解決方案，為同類裝置壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行提供借鑒和參考[6-10]。

1裝置簡(jiǎn)介

1.1? 工藝技術(shù)

該廠120萬t/a汽油選擇性加氫裝置采用Gardes工藝技術(shù)，由中國(guó)石油大學(xué)（北京）和中國(guó)石油石油化工研究院蘭州化工研究中心共同開發(fā)。該技術(shù)將催化汽油在臨氫條件下進(jìn)行全餾分預(yù)加氫后進(jìn)入分餾塔進(jìn)行餾分切割;切割后的輕組分不進(jìn)行處理，這時(shí)輕組分中的硫醇轉(zhuǎn)化成硫醚轉(zhuǎn)移至重組分中、其它指標(biāo)合格，而重組分則在臨氫條件下經(jīng)選擇性加氫脫硫以及辛烷值恢復(fù)后再與上面輕組分混合得到滿足國(guó)V、國(guó)IV清潔汽油標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)和組分油。

2.2? 工藝流程

工藝流程如圖1。

2? 事件經(jīng)過

2018年2月4日，某石化公司煉油廠120萬t/a汽油選擇性加氫裝置加氫脫硫反應(yīng)器入口壓力突然由2.2 MPa快速下降至1.7 MPa，混氫點(diǎn)壓力同步下降，循環(huán)氫壓縮機(jī)（K-302A）出口壓力從2.71 MPa瞬間上升至3.03 MPa，造成K-302A聯(lián)鎖停運(yùn)，混氫點(diǎn)壓力上升，裝置立即啟動(dòng)預(yù)案退守至安全狀態(tài)。裝置進(jìn)入退守狀態(tài)后再次滿負(fù)荷啟動(dòng)循氫機(jī)，循氫壓縮機(jī)（K-302A）出口壓力繼續(xù)超壓再次停機(jī)，為保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行，循氫機(jī)只能維持50%負(fù)荷運(yùn)行，裝置處理量按照63%低負(fù)荷生產(chǎn)。

3原因分析

汽油選擇性加氫裝置于2013年12月開工，主要的生產(chǎn)目標(biāo)是汽油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)，加工催化汽油為原料，設(shè)計(jì)規(guī)模120萬t/a，操作彈性60%～110%，年開工時(shí)數(shù)84 00 h。裝置由汽油預(yù)加氫及分餾、重汽油加氫脫硫及辛烷值恢復(fù)、循環(huán)氫脫硫及公用工程四個(gè)部分組成。汽油加氫循環(huán)壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)，流速高、壓力大，可采用負(fù)荷器調(diào)節(jié)以及返回流量調(diào)節(jié)方式得到恒定壓力下可變流量。

自裝置開工以來該循環(huán)氫壓縮機(jī)并未出現(xiàn)頻繁多次的停車，分析這次能夠造成汽油加氫反應(yīng)器入口壓力下降，循環(huán)氫壓縮機(jī)出口壓力上升導(dǎo)致壓縮機(jī)停車的原因大致可分為：反應(yīng)器入口結(jié)垢堵塞，儀表顯示假象，設(shè)備管線堵塞，氫氣壓縮機(jī)故障等。

3.1? 加氫反應(yīng)器入口結(jié)垢情況分析

導(dǎo)致入口結(jié)垢的主要原因可以歸納為：原料含機(jī)械雜質(zhì);上游原料不穩(wěn)定造成在高溫區(qū)快速結(jié)焦形成焦粉顆粒沉積在反應(yīng)器床層頂部;原料中含有無機(jī)鹽沉積在催化劑表面等。

裝置原料緩沖罐設(shè)置氮封可以避免原料氧化，分餾塔底至反應(yīng)器入口溫度持續(xù)穩(wěn)定可以排除結(jié)焦可能，原料質(zhì)量主要分析殘?zhí)考跋N芳烴并趨于穩(wěn)定，分餾塔底重汽油采樣油樣目測(cè)未發(fā)現(xiàn)上游反應(yīng)器攜帶催化劑粉末現(xiàn)象，從以上分析判斷可以排除入口結(jié)垢造成反應(yīng)器入口壓力下降。

3.2? 儀表假象情況分析

從脫硫反應(yīng)器入口沿流程反向檢查壓力儀表運(yùn)行狀態(tài)，檢查脫硫反應(yīng)器入口壓力儀表、脫硫反應(yīng)器原料/產(chǎn)品換熱器出入口壓力儀表、混氫點(diǎn)壓力儀表、循環(huán)氫氣壓縮機(jī)出入口壓力儀表，經(jīng)儀表專業(yè)人員確認(rèn)運(yùn)行正常，可以排除儀表指示假象造成的脫硫反應(yīng)器入口壓力下降以及循環(huán)氫氣壓縮機(jī)停運(yùn)。

3.3? 氫氣壓縮機(jī)運(yùn)行情況分析

通過在運(yùn)循環(huán)氫壓縮機(jī)（K-302A）在故障時(shí)間點(diǎn)之前的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，顯示油壓、振值、軸承溫度、出入口壓力均無異常，可以排除壓機(jī)本身故障原因。

儀表人員分別對(duì)出口控制閥、緊急切斷閥、壓縮機(jī)啟閥器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢查，均處于正常，排除由控制閥故障憋壓導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)。汽油選擇性加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)（K-302A）主要運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

3.4? 檢查循環(huán)氫流程情況

經(jīng)查看DCS工藝參數(shù)操作畫面，循環(huán)氫壓縮機(jī)（K-302A）出口總管壓力與混氫點(diǎn)注入前壓力，為同一時(shí)間上升，說明造成循環(huán)氫壓縮機(jī)（K-302A）出口壓力上升的憋壓點(diǎn)應(yīng)該在混氫點(diǎn)之后。圖2為循環(huán)請(qǐng)壓縮機(jī)出口及混氫點(diǎn)壓力趨勢(shì)圖。

另經(jīng)調(diào)閱其他參數(shù)，在壓機(jī)出口壓力上升的同時(shí)，脫硫反應(yīng)器進(jìn)料泵（P-201）出口流量從趨勢(shì)上判斷流量變化是受壓機(jī)出口壓力影響，機(jī)泵本身運(yùn)轉(zhuǎn)正常。圖3為脫硫反應(yīng)器進(jìn)料泵（P-201）流量趨勢(shì)圖。

加氫脫硫反應(yīng)器（R-201）入口壓力下降的時(shí)間在壓機(jī)停運(yùn)之后，反應(yīng)器（R-201）出入口壓降在壓機(jī)停運(yùn)前與重新啟動(dòng)后并沒有發(fā)生變化，排出R-201堵塞的可能。說明憋壓點(diǎn)在混氫點(diǎn)之后，R201反應(yīng)器之前。圖4為加氫脫硫反應(yīng)器（R-201）出入口壓差趨勢(shì)圖。

3.5? 堵塞位置確認(rèn)

根據(jù)對(duì)循環(huán)氫流程一系列排查，排除儀表、壓縮機(jī)本身、反應(yīng)器堵塞原因造成聯(lián)鎖停機(jī)，進(jìn)一步對(duì)加氫脫硫反應(yīng)器前三組換熱器進(jìn)行排查。

由于換熱器E-201A入口至脫硫反應(yīng)器（R-201）之間無壓力測(cè)量點(diǎn)，為測(cè)量各組換熱器殼層出入口壓差，在混氫點(diǎn)后E-201A、E-201B、E-202殼層出口分別安裝現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)壓力表對(duì)三臺(tái)換熱器出入口壓力進(jìn)行測(cè)量。圖5為脫硫反應(yīng)器（R-201）進(jìn)料簡(jiǎn)易流程圖。

通過對(duì)各組換熱器現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定得到E-201A、E-201B、E-202出入口溫度及壓力指示，如表2所示。

根據(jù)上1所得數(shù)值得到，E-201A出入口壓差為0.1 MPa，E-201B出入口壓差為0.9 MPa，E-202出入口壓差為0.1 MPa ，由此可以看出E-201B出入口壓差較大，判斷E-201B換熱器殼層堵塞，進(jìn)而造成反應(yīng)器（R-201）入口壓力降低。

3.6 換熱器內(nèi)部檢查

進(jìn)一步排查換熱器殼程堵塞原因， 將E-201B管束抽出后，發(fā)現(xiàn)換熱器管束出口側(cè)液體導(dǎo)流筒上側(cè)開裂變形擋住出口，由流通面積減小導(dǎo)致流通量下降，殼程壓差上升。如圖6所示。

造成導(dǎo)流筒開裂的直接原因?yàn)椋?/p>

導(dǎo)流筒上部焊道開焊變形，堵塞E201B殼程出口，是本次事件的直接原因。

造成導(dǎo)流筒間接原因：

（1）導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)為3 mm厚鐵板，從變形程度上看，強(qiáng)度不夠。

（2）設(shè)計(jì)在圖紙上未注明導(dǎo)流筒與中間隔板的連接方式，導(dǎo)致制造廠家在制造過程中一側(cè)未焊接，另外一側(cè)只有兩處大概40 mm焊點(diǎn);存在缺陷，未焊接側(cè)在氣液混合物的長(zhǎng)期沖刷中變形。

3.7 對(duì)裝置（含上下游）的影響及對(duì)策

（1）裝置只能維持63%的負(fù)荷生產(chǎn)。

（2）廠內(nèi)兩套催化，由于負(fù)荷低于兩套催化最低負(fù)荷所產(chǎn)的汽油量，兩套催化全開時(shí)汽油過剩，無法長(zhǎng)時(shí)間接收汽油，為平衡汽油罐存，安排蠟油催化裝置停工。

（3）重油催化裝置滿負(fù)荷運(yùn)行。原油處理量按計(jì)劃日加工量維持不變，不影響渣油、蠟油平衡。

（4）嚴(yán)密監(jiān)控裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、脫硫反應(yīng)器入口換熱器出入口壓力、混氫點(diǎn)壓力，增加巡檢以及記錄頻次。

（5）由于最低負(fù)荷生產(chǎn)，需要監(jiān)控脫硫反應(yīng)器、辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器床層溫度，防止出現(xiàn)流量過低導(dǎo)致的偏流現(xiàn)象出現(xiàn)。

（6）密切關(guān)注原料罐存。

3.8 預(yù)防措施及解決方案

（1）對(duì)于新制作的管束導(dǎo)流筒改變?cè)O(shè)計(jì)焊接方式，改為與中間隔板采用滿焊方式，并對(duì)所有焊道進(jìn)行滲透檢測(cè)合格，防止焊道缺陷（圖7）。

（2）今后在檢修過程中，換熱器打開解體后，加強(qiáng)對(duì)管束導(dǎo)流筒以及管束相關(guān)附件的重點(diǎn)檢查，制定相關(guān)的檢查明細(xì)，排查設(shè)備是否存在設(shè)計(jì)缺陷，有針對(duì)性的及時(shí)消缺處理，以防止發(fā)生類似問題。

（3）加強(qiáng)壓縮機(jī)和機(jī)泵維護(hù)和保養(yǎng)等日常管理，保持設(shè)備完好，避免頻繁切換。

（4）機(jī)泵切換時(shí)，控制流量流速，保證操作平穩(wěn)，減少物流的擾動(dòng)。

（5）循環(huán)氫壓機(jī)由于只有50%、100%兩檔調(diào)節(jié)，以往切換時(shí)先開備機(jī)掛50%負(fù)荷，同時(shí)在運(yùn)壓機(jī)降至50%負(fù)荷;隨后備機(jī)100%，在運(yùn)壓機(jī)0%，由于很難做到完全同步操作，切換時(shí)波動(dòng)較大;今后要考慮通過使用壓機(jī)出口防喘振線即通過防喘振閥的開度來減少切換時(shí)的波動(dòng)，同時(shí)要將修改完善后的操作卡、操作方法增加到操作規(guī)程內(nèi)。

4? 結(jié) 論

對(duì)選擇性加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)事件的原因進(jìn)行了逐一排查，得出由于換熱器內(nèi)部設(shè)計(jì)缺陷，造成殼層出口堵塞，反應(yīng)器入口壓力降低、壓縮機(jī)出入口壓差上升，進(jìn)而發(fā)生循環(huán)氫壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。通過改變換熱器內(nèi)部焊接方式，提高對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備切換時(shí)的平穩(wěn)操作，以及加強(qiáng)檢維修檢查，可以避免類似情況的發(fā)生，保證壓縮機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，為同類裝置壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了借鑒。

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