制氢装置开工难点分析及对策

2012-08-15江红伟

科技传播 2012年6期

江红伟

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012

1 概述

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司的4×104m3/h制氢装置是油品质量升级改造项目第一阶段实施工程。制氢装置产氢设计能力4×104Nm3/h，操作弹性50%～110%，年开工时数为8400小时。装置主要由原料升压、脱硫、转化、中温变换、PSA及热回收及产汽系统组成，采用洛阳石化工程公司低能耗轻烃蒸汽转化技术，提纯部分采用变压吸附（PSA）技术。制氢装置于2009年5月19日建成投产，稳定运行于2011年9月，后进行停工大检修。由于生产任务需要，制氢装置中间共经历了四开三停，在多次的开工过程中，暴露出很多问题，有部分问题至今未解决。希望对其他制氢装置有一定借鉴意义。

2 开工过程中的难点及对策

2.1 吹扫过程难点问题及对策

吹扫过程中首先是能耗问题，由于装置的吹扫需要消耗大量的能源，正常来讲需要大量的氮气，为了节约能源，增加了非净化风至氮气管线的跨线，采用DN80的临时管线，用于加氢、制氢装置的吹扫，有效降低了氮气的消耗。

2.1.1 废热锅炉换热器内部杂物

废热锅炉E6101的管束内部有杂物，吹扫过程中无法将其清理干净。为此制作了一根带手阀的短钢管，用胶皮管连接非净化风管线，安排专人进入E6101东侧人孔内，逐根进行吹扫。吹扫结果发现管束内部残存了较多的陶瓷衬管和废石棉块，安排人员从东侧集合管进入E6101西侧封头内部进行了清理。

2.1.2 分水部分管线吹扫

转化炉出口至第三分水罐V6105的管线管径较大，最大DN400，最小DN300，由于管线布置紧凑，没有合适位置安装爆破板，无法进行爆破吹扫。而且用于吹扫的氮气管线较细DN40，没有足够的气量，造成该处管线难以吹扫干净。解吸气管线存在同样问题，管径DN700，没有足够气量来进行吹扫。

为此，考虑将变压吸附的吸附塔作为缓冲罐，通过程控阀控制气量，对转化炉至第三分水罐管线和解吸气管线进行吹扫。在PSA程控阀及程序调试完成后，首先对PSA各管线用非净化风进行了吹扫，发现其吹扫效果比爆破吹扫好。PSA系统处理干净后，引非净化风对中变分水部分进行了分段吹扫，起始的吹扫压力较低，从0.1MPa起始，逐步升高吸附塔压力，打开程控阀，大量气体通过管线，吹扫效果较好。同样对解吸气管线进行了吹扫，从解吸气管线中清理出来大量的锈渣。

2.2 气密过程中问题及对策

2.2.1 法兰泄漏

气密过程中发现：除盐水第一预热器E6103管程本体法兰、原料气第一预热器E6113管程法兰、蒸汽过热段除氧水注入法兰、中变反应器R6103安全阀本体法兰等处的法兰腐蚀严重，转化炉顶部2个法兰密封槽内部发现伤痕，已经无法正常密封。对几处法兰密封槽进行了研磨，及时解决了隐患。

2.2.2 设备本体缺陷

中变气第二分水罐V6103人孔本体法兰工艺孔泄漏，打开人孔检查，发现人孔接筒复合板结构中三道环焊缝中的一道存在八点缺陷（气孔和裂纹），及时进行环焊缝的补焊，经对本体法兰气密试验后，检验合格。在气密中发现多个手阀本体有缺陷，发现泄漏现象，及时进行更换。

2.2.3 手阀内漏

在气密时发现较多截止阀存在内漏现象，循环水线、工艺管线、蒸汽管线、燃料气管线上的阀门存在内漏，针对这种情况，对内漏的阀门进行维修并试压，但是生产过程中还是发现有部分阀门存在内漏。

2.3 设备问题及对策

2.3.1 转化炉炉管焊瘤未处理

在转化剂装填前，首先使用内窥镜对转化炉管内部进行了检查，发现D34内部有一根铁丝， C19内部有异物进行了处理。B29内部6.5m和10.5m处有焊瘤未经打磨，用外径89mm的钢管无法通过，协调厂家用风动砂轮对该处进行了打磨处理，处理过程中振动很小，对其它炉管内催化剂没有不良影响，经过塞规检查合格后进行了催化剂的装填工作。

2.3.2 保温塞不合格

在进行转化炉保温塞装填过程中，发现保温塞的质量同其它厂家的不同，联系相关单位进行确认。经过转化炉设计人员和厂家人员的共同确认，认为该批保温塞没有按照设计要求采用高铝纤维真空成型工艺制作，并且没有进行1000℃高温烧结（该公司采用的是浇注成型，材料内有部分颗粒状物质，用水为自来水，进行了70℃烘干，其中含有对转化催化剂及转化炉管都危害的氯离子），因此对该批产品进行了退货处理。

组织人员对新保温塞进行了彻底吹扫，保证安装过程中不会有高铝纤维漏到催化剂表面的现象。在安装过程中发现有1/3的保温塞形状不合格，不能装入转化炉管内部，在打磨后安装到位。

2.3.3 调节阀存在问题

在转化进行配入蒸汽后，配汽阀FV4202及原料气预热温控阀TV4101温度逐步上升，在升温过程中出现调节阀卡死现象，对转化炉蒸汽的配入和炉膛温度的调整都造成了极大的困难。这二个调节阀均为先导笼式调节阀，内部阀笼与阀体间隙不足，是造成调节阀卡死的根本原因，联系厂家对阀的制造过程进行了回溯查找，发现间隙没有满足设计要求，在进行车削后虽能正常调节。但是造成间隙过大，阀关闭后无法达到设计的密封等级。

开车过程中发现废热锅炉出口调节阀TV4202卡死，中变反应器入口温度无法调整，因此在催化剂干燥结束后，停止开车程序进行处理。对阀进行拆解后发现，阀杆与阀座之间间隙偏小，不符合设计要求，在升温过程中造成膨胀量超过间隙大小，造成阀杆与阀座卡死。联系厂家对阀的制造过程进行了回溯查找，发现间隙没有满足设计要求，在进行车削加工安装后，恢复开工程序。

2.4 设计和施工问题及对策

2.4.1 转化炉配重不合理

在进行TV4202处理降温过程中，发生了北侧第四个重锤脱硫现象。发现由于在施工过程中上部横梁的槽钢切割不到位，造成重锤上移过程卡在突出部位，钢丝绳拉断重锤脱落。处理方法是安排人员对该处进行切割整改。

2.4.2 中压汽包液位显示偏差大

中压汽包V6106液位计有两台，一台为导波雷达液位计，另一台为平衡容器液位计。发现V6106安装后水平度不够，东侧安装位置较西侧高，造成东侧液位计在45%时，西侧液位在76%，汽包液位联锁无法投用。联系仪表人员多次调校，仪表人员认为是液位计的安装问题，液位计本身的指示正确，这个问题还没有更好的解决方法。

2.4.3 低温段空气预热器腐蚀

开工生产时低温段空气预热器前后差压达1.22kPa，原设计烟气侧差压为200Pa，实际差压值明显过高。造成低温段空气预热器前后差压过大的原因可能有：一是低温空气预热器烟气侧不通，即堵塞。二是低温空气经空气预器泄漏，鼓风机出口空气直接短路至烟气侧。

在装置停工消块时，利用风机对空气预热器试漏，没有发现明显泄漏现象，在烟气出口的波纹板片上发现有大量的黄绿灰色腐蚀挂物，分析成分初步判断为硫酸亚铁，证明为空气预热器产生露点腐蚀。在开工转化炉烘炉过程中、需要经历低温运行阶段，在此阶段中，由于燃料气硫含量超出设计值（200ppm），就会引起露点腐蚀和腐蚀物的出现，造成空预器堵塞。

一方面提高排烟温度，提高提高空预器入口的空气温度；另一方面更换耐腐蚀材料的预热器，改造成本比较高。

2.4.4 吸附塔丝网安装设计不合理

吸附塔入口扩散器上安装有多层丝网，出口收集器上有两层丝网。底部丝网是安装的关键，要求铺平铺实，丝网不能有破损，否则在交变应力作用下容易发生断裂造成吸附剂跑损。吸附塔及吸附剂的设计寿命为20年，一旦处理不好发生泄漏，则需要将吸附剂全部抽出再进行丝网的更换，将要付出沉重的代价，这样的事情在其它炼厂曾经发生过。发现吸附塔底的丝网设计安装不合理，原设计整张丝网铺在锥台面上，造成丝网在台面上根本无法按设计要求进行铺设。处理措施：对吸附塔内的入口扩散器结构进行整改，将入口扩散器焊接在底部，原设计的不锈钢螺栓改为碳钢双头螺柱，丝网改为扇形结构进行铺设，解决了丝网铺设的难题。