焦化汽油加氢装置压缩机卸荷器故障处理

2020-02-16李立峰谢建生

设备管理与维修 2020年3期

李立峰，吴浩，谢建生，李平

（中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003）

0 引言

中石油克拉玛依石化有限责任公司45 万吨/年焦化汽油加氢装置有2 台往复式氢气压机组C301/AB，机组设计为新氢压缩机和循环氢压缩机联合机组，新氢和循环氢压缩机共用一个底座。设备由德国NEUMAN&ESSER 公司设计制造，采用南阳防爆集团有限公司TAW1700-18/2600 增安型无刷励磁同步电机。

往复式氢气压机组在日常生产过程中一开一备，2014年10至11月发生2 次压缩机C301A 出口循环氢流量大幅度波动事故，严重影响装置平稳运行与安全。

1 压缩机组基础数据

C301/AB 联合机组为对称平衡型往复式压缩机，采用4 列气缸，新氢二级压缩，每级各一个气缸。循环氢一级压缩，2 个气缸。每级气缸进排口均按上进、下出布置，每个气缸均配置进、出口缓冲器，缓冲器与气缸直接连接，气缸为双作用。压缩机每个进气阀上均设有卸荷器，新氢压缩机配合余隙腔可进行0%、50%、85%、100%流量调节，循环氢压缩机可进行0%、50%、75%、100%流量调节。

2 事故经过

2.1 第一次事故

2014年10月29日8：30，45 万压缩机C301A 出口循环氢流量FIC317 出现大幅波动。8：28，压缩机循环氢流量由38 000 Nm3/h左右开始下降至28 000 Nm3/h；8:32，下降至15 000 Nm3/h。班组汇报值班干部后准备进行机组切换工作，由于天气较冷，C301/B 机在第一次启动过程中，润滑油温度较低，没有及时启动；8:58，循环氢流量降至0 值。9:00，备用机C301/B 启动，系统循环氢流量恢复正常数值。

设备拆检维修情况：钳工拆检卸荷器，4 个卸荷器顶杆不同程度松动。钳工维修采取双背帽防松措施；4 个进气阀弹簧大部分已经断裂，循环1#缸盖侧进、排气阀阀片断裂，阀片断裂和弹簧损坏也与卸荷器顶杆松动也有关。钳工更换8 个气阀。

维修完成后，车间安排C301A 进行试运，现场循环氢缸声音正常，机组各设备数据正常，工艺流量数值正常。

2.2 第二次事故

继第一次事故C301/A 压缩机维修完成后，运行至11月16日，6:27 分左右装置出现系统压力PIC304 低报，高分液面LIC304 高报。立即检查操作画面，发现循环氢量FIC317 从33 000 Nm3/h 到56 000 Nm3/h 大幅波动，影响到加热炉出口TIC301 从199到214大幅波动。

车间立即安排人员到现场检查，现场压缩机房发现循环氢缸声音非常刺耳，紧急切换压缩机。准备工作完成后，6:45 将C301/A 切换至C301/B 后，在停运C301/A 后循环氢量恢复正常，装置迅速恢复操作。

本次切机过程较迅速，7:30 左右装置系统各工艺参数恢复正常控制范围。期间反应器床层压差上升至0.2 MPa 左右，加热炉波动在199214。

本次波动过程中，由于循环氢量为上涨过程，造成高分液位、界位上涨至80%左右。在高分液位上涨过程中，高分向低分液面减油，造成低分压力上涨至1.1 MPa 左右（低分安全阀定压1.35 MPa）。班组处置过程中，用FIC306 将多余循环氢返至空冷，同时利用低分V303 压控PIC304 副线对低分压力进行控制。

设备拆检情况：拆检循环缸4 个卸荷器，发现循环氢1#缸轴侧卸荷器顶杆松动，由此可见双背帽防松措施效果不好；钳工对4 个卸荷器重新确认顶杆安装长度，顶杆防松螺母紧固后回装。

本次维修完成后，车间再次安排C301A 进行试运，现场循环氢缸声音恢复正常，机组各设备数据正常，工艺流量数值正常。

3 原因分析及对策

3.1 卸荷器顶杆松动原因

（1）由于循环氢压缩机设计排量较大，一般情况下50%负荷状态即可满足装置生产要求。为了防止长期卸荷的吸气阀和气缸过热，以及防止不做功的气阀带液或局部超温，机组制造厂设计50%负荷状态下循环氢缸气阀在模式A 和模式B 两种状态下切换使用（每10 min 切换一次），在气阀频繁切换冲击力的作用下卸荷器顶杆容易松动。

（2）本装置压缩机从2002年12月试车成功后运行至今，压缩机组卸荷器从未进行过更换，使用时间较长，造成顶杆丝扣间隙增大，使得卸荷器顶杆松动。

3.2 对策

由于卸荷器顶杆松动问题还没有解决，45 万压缩机相当于带病运行，为彻底消除隐患，车间提出以下解决措施。

（1）设备方面。现有卸荷器采取螺纹锁扣胶防松措施，保证压缩机正常平稳运行的前提下，检维修车间采购新的卸荷器或卸荷器顶杆局部配件，待配件到货后整体更换。如修改为压缩机循环缸50%负荷时气阀不做切换，固定的两组气阀工作，空负荷两组气阀的进气阀拆除，防止空负荷气阀局部超温，此工作方式并非完全有利于设备长期安全运转。根据生产经验，压缩机50%负荷采用气阀不切换工作方式长期使用后，机组大检修时发现，靠近长期不用的一侧气缸内支撑环、活塞环组件局部出现严重的材料高温熔化现象。说明长期停用侧气缸内积聚气体热量无法带出，温度很高，对气阀和缸内组件损害较大，每次维修费用极高。

最终车间建议改变仪表逻辑，将模式A、B 工作时间由10 min延长至约30 min，减少运行过程中卸荷器切换频率。

（2）工艺方面。10月29日，循环氢机事故造成循环氢短暂中断，造成加热炉及反应器温度上升较大，反应器压差有一定波动，启动备用机过程时间较长。

11月16日，循环氢机事故为循环氢超量，这种情况下对高分液位冲击较大，容易造成设备超压事故。循环氢大幅度波动事故对反应器催化剂寿命影响较大。

两次事故过程中，班组2 h 一次的巡检过程中，现场声音、振动等设备检查数据均正常，DCS 各监控数据也正常，事发较为突然，工艺操作无法预防。车间完善工艺应急操作，现仅有《循环氢中断事故应急处理预案》，班组学习并熟练掌握，但并没有循环氢超量等事故应急处理经验，工艺方面需要进行以下工作：完善对循环氢中断、超量等异常状态下的应急学习；检查各工艺操作，对各调节阀进行检查，日常操作过程中投用自动控制（如FIC306 氢气反空冷控制、系统压力控制PIC304、高分液位控制等），确保在紧急情况下各调节控制点能够自动完成，各连锁能够启动，确保生产安全。

装置改造为焦化汽油加氢装置后，原料为焦化汽油，其中焦化汽油中焦粉含量较多。即使经过装置反冲洗过滤器后，仍然有部分焦粉被带入装置，以至于进入循环氢系统，容易造成循环氢压缩机气阀损坏。

根据设备要求，车间工艺、公司技术处室评价投用100%负荷，目前循环氢量为42 000 Nm3/h，加工负荷25 t/h，氢油比达到1450 左右（设计400），已经远远大于设计数值。

投用100%负荷时，循环氢量增加，优势在于一定程度上有利于加氢反应，同时大气量使得E303/AB 处流量增加，避免焦化汽油在换热器处的结焦，有利于长周期运行；缺点是由于循环氢量增加，造成反应器压差一定程度上增大，同时在一定量上增加设备运行电量。