連續(xù)重整裝置增壓機(jī)波動原因分析

姜 威，李 騰，胡 光

（1.大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163711；2.四川石化機(jī)動設(shè)備處，四川彭州 611900；3.大慶油田工程建設(shè)有限公司資源共享中心，黑龍江大慶 163712）

0 引言

國內(nèi)某煉油廠120 萬噸/年連續(xù)重整裝置采用UOP 最新一代超低壓連續(xù)重整工藝技術(shù)，使用UOP 公司的R334 催化劑。4 臺反應(yīng)器兩兩重疊布置，平均反應(yīng)壓力0.35 MPa（G），反應(yīng)溫度530 ℃，屬芳烴型連續(xù)重整。催化劑連續(xù)再生裝置采用UOP CycleMax 工藝技術(shù)，再生放空氣脫氯采用UOP Chlorsorb 工藝技術(shù)回收再生放空氣中的氯化氫。

1 裝置工藝簡述

重整反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣經(jīng)過PSA 提高氫純度后送入氫氣管網(wǎng)。由于采用超低壓重整工藝，平均反應(yīng)壓力0.35 MPa，在此壓力下，大量輕烴進(jìn)入氫氣，氫氣的純度較低，并且烴類損失較多，因此設(shè)置產(chǎn)品回收即重整氫再接觸單元。重整產(chǎn)物分離罐底液體經(jīng)重整產(chǎn)物分離罐底泵升壓后與增壓后的含氫氣體逆流接觸以提高含氫氣體的純度，并提高液體收率，重整氫增壓機(jī)在再接觸流程中起著提高氫氣壓力、調(diào)整重整反應(yīng)系統(tǒng)壓力的作用，再接觸流程如圖1 所示。

圖1 再接觸流程

2 問題及措施

重整氫增壓機(jī)采用兩段壓縮，一、二段機(jī)組型號：BCL528，采用雙出軸凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動。在裝置低負(fù)荷運(yùn)行時（三分程主控制器輸出值小于33%），通過控制防喘振閥開度調(diào)整重整氫外送量，保證重整反應(yīng)壓力；在裝置進(jìn)入正常負(fù)荷運(yùn)行時（三分程主控制器輸出值33%～66%），通過調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制重整氫外送量，保證重整反應(yīng)壓力；在裝置進(jìn)入超負(fù)荷運(yùn)行時（三分程主控制器輸出值大于66%），通過調(diào)整增壓機(jī)一段入口分液罐氫氣放火炬量控制重整反應(yīng)壓力。

由于三分程控制的復(fù)雜性，機(jī)組在運(yùn)行過程中很容易因氫氣外管網(wǎng)波動、蒸汽管網(wǎng)波動、操作人員操作幅度過大等問題出現(xiàn)工況波動，造成重整反應(yīng)壓力出現(xiàn)大幅變化，直接影響重整正常反應(yīng)，開工期間引起若干次波動。

2.1 開工投料期間再接觸進(jìn)油導(dǎo)致重整氫增壓機(jī)波動

重整開工過程中，需先開重整氫增壓機(jī)建立氫氣循環(huán)，溫度滿足要求后重整系統(tǒng)進(jìn)油。再接觸進(jìn)油過程中，控制閥LIC2007開度過大，氫氣進(jìn)空冷A-203 阻力突然增大，導(dǎo)致增壓機(jī)一段流量驟然下降并進(jìn)入防喘振區(qū)，防喘振控制系統(tǒng)立即介入先后打開一、二段防喘振閥。如圖2 所示：10 月24 日16 時27 分，K-202 一、二段防喘閥打開，一段防喘閥由46%開至88%，二段防喘閥由24%開至52%，一、二段出口壓力分別降至0.89 MPa、2.11 MPa，重整反應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大波動。

圖2 CCS 系統(tǒng)截圖

經(jīng)緊急處理，手動調(diào)整一、二段防喘閥開度，并調(diào)整重整氫增壓機(jī)轉(zhuǎn)速，重整反應(yīng)系統(tǒng)逐漸恢復(fù)正常，氫氣恢復(fù)外送流程。期間為避免汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，及時降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，并適量從一段入口分液罐放火炬，維持反應(yīng)系統(tǒng)壓力。

再次投用再接觸時，緩慢打開控制閥LIC2007，控制好進(jìn)油速度和流量。另外，進(jìn)油前適當(dāng)提高增壓機(jī)K-202 一段出口壓力也可有效避免類似波動。

2.2 未能準(zhǔn)確識別關(guān)鍵儀表的誤動作

重整產(chǎn)氫自再接觸單元至PSA 控制閥PIC2019 伴熱效果不理想，降溫后儀表出現(xiàn)假指示，自動控制狀態(tài)下的PIC2019 因壓力變送器假指示導(dǎo)致閥位開度自動變小，重整氫增壓機(jī)氫氣外送受阻，外送流量逐漸減小。因操作人員經(jīng)驗(yàn)不足，判斷不準(zhǔn)確，未能及時發(fā)現(xiàn)壓力變送器假指示，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行工況點(diǎn)逐漸左移，重整反應(yīng)壓力逐漸升高（產(chǎn)物分離罐壓力最高已達(dá)0.297 MPa，正常壓力約0.241 MPa），重整產(chǎn)物流程如圖3 所示。

圖3 重整產(chǎn)物流程

經(jīng)調(diào)查，操作人員直至反應(yīng)壓力出現(xiàn)高報警提示時才發(fā)現(xiàn)異常，經(jīng)數(shù)分鐘查找后發(fā)現(xiàn)PIC2019 閥位在逐漸關(guān)小，閥位最低時已降至17.41%（正常運(yùn)行時閥位開度超過40%），增壓機(jī)因氫氣外送受阻導(dǎo)致流量大幅降低，即將觸發(fā)防喘振系統(tǒng)動作。經(jīng)緊急手動調(diào)整，運(yùn)行恢復(fù)正常。圖4 為波動期間DCS 趨勢截圖。

圖4 DCS 趨勢截圖

2.3 增壓機(jī)轉(zhuǎn)速控制不穩(wěn)

重整氫增壓機(jī)采用雙出軸凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動，配套伍德沃德505 調(diào)速器。正常情況下，調(diào)速器可以自動調(diào)整調(diào)速閥開度以消除主蒸汽壓力波動的影響。

裝置開工期間，蒸汽用量和蒸汽壓力波動比較大，導(dǎo)致調(diào)速器動作頻繁，且轉(zhuǎn)速一直不穩(wěn)，波動幅度超過100 r/min，如圖5所示。

圖5 轉(zhuǎn)速波動趨勢截圖

由于轉(zhuǎn)速波動幅度大，導(dǎo)致重整反應(yīng)壓力不穩(wěn)，重整再生系統(tǒng)一直無法正常投用，經(jīng)過多次調(diào)整無法解決，波動依舊。

經(jīng)詳細(xì)排查、分析，初步判斷轉(zhuǎn)速控制器比例積分整定不合理，存在優(yōu)化的空間，通過優(yōu)化轉(zhuǎn)速控制器的比例和積分值，將轉(zhuǎn)速調(diào)整頻率提高。經(jīng)過多次優(yōu)化，最終將轉(zhuǎn)速控制器比例值P 由調(diào)整前的136 調(diào)整至20，積分值I 由調(diào)整前的196 調(diào)整至20。經(jīng)過重新整定后，轉(zhuǎn)速控制明顯穩(wěn)定，波動幅度不超過20 r/min，重整反應(yīng)壓力穩(wěn)定并達(dá)到再生投用條件。

3 總結(jié)

連續(xù)重整裝置重整氫增壓機(jī)，既調(diào)節(jié)重整反應(yīng)系統(tǒng)壓力，又提升重整產(chǎn)氫壓力并外送，是工藝流程中的核心設(shè)備，增壓機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響重整裝置的正常生產(chǎn)。雖然引起增壓機(jī)波動的因素較多，但通過分析引起該機(jī)組波動的關(guān)鍵因素，并采取相應(yīng)的對策，有效提升了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行水平。