催化汽油脱硫装置控制阀故障实例分析

薛伟（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州516086）

0 引言

催化汽油脱硫装置的生产技术引自美国康菲石油公司，目前在国内有超过30 套不同规模的生产装置，生产能力从90 万吨/年至240万吨/年不等，该工艺被广泛应用于高端环保汽油的生产中，具有脱硫率高、辛烷值损失小、操作费用低的优点。催化汽油脱硫装置工艺部分的核心是闭锁料斗系统，该系统通过31 台程控开关阀来实现吸附剂的正常循环再生工作。此外，催化汽油脱硫装置中还应用了许多不同类型的仪表控制阀门，以下首先对装置中应用的仪表控制阀门种类进行简要描述：

1 催化汽油脱硫装置仪表控制阀种类及应用

催化汽油脱硫装置应用的仪表控制阀种类较多，具体说来包括如下几种：

（1）用于原料及回流泵入口，新氢、循环氢和反吹氢压缩机出入口电动球阀；

（2）用于闭锁料斗及紧急氢的程控开关球阀（LMS 系统控制）；

（3）用于再生烟气出装置，E111 壳程入口及热旁路管道的两偏心蝶阀；

（4）用于反应器粉尘过滤器底部，再生器底部以及再生进料罐底部的滑阀；

（5）用于反应器过滤器的10台以及再生器过滤器的6台定时反吹阀；

（6）再生器进料罐以及再生器接收器顶去再生器的气动偏心旋转调压阀；

（7）再生烟气出装置的气动三偏心蝶阀（分两路至界区外）；等等

2 催化汽油脱硫装置仪表控制阀常见故障

自装置投产的2 年半的时间里，对装置影响较大的阀门故障来源于用于闭锁料斗物料循环控制的31台程控开关阀。此类阀门采用程序控制，开关动作频繁，并且介质为吸附剂，属于固体介质，具有一定的硬度，在频繁的开关过程中容易造成阀芯的磨损、卡滞。因此，程控阀故障是造成装置停车的十分主要的原因。此外，同吸附剂流转循环相关的3台滑阀，再生器进料罐以及再生器接收器顶去再生器的气动偏心旋转调压阀也多次出现故障。下面对本装置中仪表控制阀常见故障分类讨论如下：

（1）程控阀回讯开关轴销断裂，回讯异常，经排查，故障原因为阀位开关轴销为金属片卷制中空形式，在阀门运行过程中，阀位转盘存在装配间隙，如在偶然情况下与内部结构接触，容易造成应力过大，从而引起轴销断裂。此故障隐患为阀位开关内部结构自身问题，在与阀门制造厂家沟通协调后，确定方案整体将32台阀门的回讯开关轴销进行了加强，并将转接件更换为不锈钢材质。

（2）程控阀电子器件因雨季原因进水，导致电磁阀线圈及接近开关端子锈蚀，造成阀门不动作或回讯故障。经现场检查发现，装置反再框架各层之间存在许多孔洞和缝隙。因此在雨季部分程控阀会存在淋雨情况，有些部位程控阀刚好位于雨水汇流的位置，进一步加重了雨季进水的可能性，后通过对反再各层钢格板增加雨水开孔避免阀门直接淋雨的方式，改善了阀门的运行环境。

（3）程控阀气路附件气控阀阀芯有明显油泥，阀体内有油污，造成程控阀控制气路不畅，引起阀门动作缓慢或异常。本装置程控阀的结构采用了双气缸加弹簧复位的结构形式，经拆解检查，发现部分阀门气控阀阀芯内部存在油泥等情况，造成阀芯动作卡涩，从而导致阀门动作异常。

（4）程控阀本体内件存在磨蚀情况，工艺反馈无法满足吸附剂循环再生要求。随着装置运行，部分阀门出现了不同程度的阀体内漏和阀内件冲蚀磨损情况，按工艺要求，对相应阀体进行了下线更换，对内漏阀体进行拆解发现，部分阀门内部因吸附剂长期冲蚀，造成阀芯阀座甚至是部分阀体均出现较为明显的磨蚀。

（5）烟气蝶阀阀位波动。再生出装置烟气蝶阀在前期运行过程中多次出现阀位波动，阀位变送器返厂维修仍无法排除，经现场多次排查最终确定回讯传动机构设计存在不合理，经查询厂家技术手册，现场增加阀位传动联轴器后故障得以解决。

（6）气动偏心旋转阀冲蚀内漏，经下线拆检发现阀座密封面磨损、冲刷，阀体与阀座接触处密封面冲刷呈蜂窝状，阀座护圈端面冲刷呈凹凸状。经补焊、车削阀体与阀座接触处端面，研磨阀芯密封面后恢复使用。

（7）再生器底部滑阀和再生进料罐底滑阀长期磨蚀，相继出现磨蚀内漏情况，经下线补焊后重新安装，通过观察补焊后的磨蚀情况，维保单位尝试了在阀门修补焊接中采用新型耐磨蚀焊材，后经验证使用，可较好的缓解吸附剂的磨蚀现象。

（8）反应器过滤器反吹阀电磁阀接线盒及阀位回讯开关进水异常故障。由于反应器过滤器反吹阀安装在反再框架的顶部，雨季防水维护尤其重要，此类故障表明现场仪表的防水处理以及检修后的恢复安装工作是否到位，将是一项维保单位需要长期引起足够重视的基本工作。（如图1）

3 控制阀故障原因分析及处理方式

通过记录装置运行期间仪表控制阀出现的各类故障，我们可以看出，造成仪表控制阀故障的主要原因为以下几个方面：

（1）吸附剂冲蚀环境引起的故障，如内漏，穿孔，内件磨损；

（2）执行机构故障，电磁阀，气控阀等气路附件异常，进水，卡涩；

（3）回讯机构故障

在装置运行的过程中，程控阀的回讯开关多次发生回讯杆轴销断裂的情况，轴销整改加强后出现回讯开关与阀体之间的转接件破损或轴杆断裂情况，通过分析整个故障的链条，不难分析出阀门回讯故障的主因是回讯开关内运行阻力过大，导致应力集中释放，从而引起回讯状态的异常。由于在装置的运行过程中，闭锁料斗系统以约半个小时为一个周期，高频率的重复进行着吸附剂的循环与再生工序，在2年半的时间里，每台程控阀开关阀的回讯动作将超过4-8万次不等，这无疑是对阀门结构设计和性能的一项艰巨考验，此类问题原因是阀门回讯开关选型无法满足本装置高频次开关动作的工况引起，通过技术改进或更换符合工况的部件完全可以解决此类问题。而对于吸附剂冲蚀工况造成阀体磨损的问题，对于此类在吸附剂长期冲刷环境下工作的阀门，如何减轻阀门冲蚀将是一项非常值得研究的工作。目前可行的做法包括：

（1）改进工艺管道布局，调整吸附剂流向降低吸附剂对阀内件的冲蚀效应；

（2）采用新工艺，新材料，增加阀体内件的耐磨性，延缓磨损；

（3）完善管理制度，开展预防性维修维护，针对个别磨蚀严重的阀门，设定合理的阀门检修周期，在阀门磨蚀初期进行下线维护，修复初期磨蚀，延长使用寿命。

图1 催化汽油脱硫装置程控阀内件磨蚀及气路附件卡涩故障示意图

4 结语

综上所述，催化汽油脱硫装置在运行过程中仪表控制阀的良好运行状态是装置平稳高效运行的基础，因此程控阀性能的高低和可靠性，直接关系着整套装置的生产效率。在日常的仪表控制阀门维护和修理过程中，我们应重点关注阀门的安装位置，动作频次，以及回讯开关和电磁阀等部件的状态，对关键位置的阀门建立维护台账，做好仪表阀门的预防性维护和保养，同时应同工艺专业保持密切联系，不断总结延长阀门使用寿命的新技术，新方法，从而为更高效的装置生产创造良好的条件。