制氫裝置開工難點分析及對策

江紅偉

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012

1 概述

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司的4×104m3/h制氫裝置是油品質(zhì)量升級改造項目第一階段實施工程。制氫裝置產(chǎn)氫設(shè)計能力4×104Nm3/h，操作彈性50%～110%，年開工時數(shù)為8400小時。裝置主要由原料升壓、脫硫、轉(zhuǎn)化、中溫變換、PSA及熱回收及產(chǎn)汽系統(tǒng)組成，采用洛陽石化工程公司低能耗輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)，提純部分采用變壓吸附（PSA）技術(shù)。制氫裝置于2009年5月19日建成投產(chǎn)，穩(wěn)定運行于2011年9月，后進行停工大檢修。由于生產(chǎn)任務(wù)需要，制氫裝置中間共經(jīng)歷了四開三停，在多次的開工過程中，暴露出很多問題，有部分問題至今未解決。希望對其他制氫裝置有一定借鑒意義。

2 開工過程中的難點及對策

2.1 吹掃過程難點問題及對策

吹掃過程中首先是能耗問題，由于裝置的吹掃需要消耗大量的能源，正常來講需要大量的氮氣，為了節(jié)約能源，增加了非凈化風至氮氣管線的跨線，采用DN80的臨時管線，用于加氫、制氫裝置的吹掃，有效降低了氮氣的消耗。

2.1.1 廢熱鍋爐換熱器內(nèi)部雜物

廢熱鍋爐E6101的管束內(nèi)部有雜物，吹掃過程中無法將其清理干凈。為此制作了一根帶手閥的短鋼管，用膠皮管連接非凈化風管線，安排專人進入E6101東側(cè)人孔內(nèi)，逐根進行吹掃。吹掃結(jié)果發(fā)現(xiàn)管束內(nèi)部殘存了較多的陶瓷襯管和廢石棉塊，安排人員從東側(cè)集合管進入E6101西側(cè)封頭內(nèi)部進行了清理。

2.1.2 分水部分管線吹掃

轉(zhuǎn)化爐出口至第三分水罐V6105的管線管徑較大，最大DN400，最小DN300，由于管線布置緊湊，沒有合適位置安裝爆破板，無法進行爆破吹掃。而且用于吹掃的氮氣管線較細DN40，沒有足夠的氣量，造成該處管線難以吹掃干凈。解吸氣管線存在同樣問題，管徑DN700，沒有足夠氣量來進行吹掃。

為此，考慮將變壓吸附的吸附塔作為緩沖罐，通過程控閥控制氣量，對轉(zhuǎn)化爐至第三分水罐管線和解吸氣管線進行吹掃。在PSA程控閥及程序調(diào)試完成后，首先對PSA各管線用非凈化風進行了吹掃，發(fā)現(xiàn)其吹掃效果比爆破吹掃好。PSA系統(tǒng)處理干凈后，引非凈化風對中變分水部分進行了分段吹掃，起始的吹掃壓力較低，從0.1MPa起始，逐步升高吸附塔壓力，打開程控閥，大量氣體通過管線，吹掃效果較好。同樣對解吸氣管線進行了吹掃，從解吸氣管線中清理出來大量的銹渣。

2.2 氣密過程中問題及對策

2.2.1 法蘭泄漏

氣密過程中發(fā)現(xiàn)：除鹽水第一預(yù)熱器E6103管程本體法蘭、原料氣第一預(yù)熱器E6113管程法蘭、蒸汽過熱段除氧水注入法蘭、中變反應(yīng)器R6103安全閥本體法蘭等處的法蘭腐蝕嚴重，轉(zhuǎn)化爐頂部2個法蘭密封槽內(nèi)部發(fā)現(xiàn)傷痕，已經(jīng)無法正常密封。對幾處法蘭密封槽進行了研磨，及時解決了隱患。

2.2.2 設(shè)備本體缺陷

中變氣第二分水罐V6103人孔本體法蘭工藝孔泄漏，打開人孔檢查，發(fā)現(xiàn)人孔接筒復(fù)合板結(jié)構(gòu)中三道環(huán)焊縫中的一道存在八點缺陷（氣孔和裂紋），及時進行環(huán)焊縫的補焊，經(jīng)對本體法蘭氣密試驗后，檢驗合格。在氣密中發(fā)現(xiàn)多個手閥本體有缺陷，發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，及時進行更換。

2.2.3 手閥內(nèi)漏

在氣密時發(fā)現(xiàn)較多截止閥存在內(nèi)漏現(xiàn)象，循環(huán)水線、工藝管線、蒸汽管線、燃料氣管線上的閥門存在內(nèi)漏，針對這種情況，對內(nèi)漏的閥門進行維修并試壓，但是生產(chǎn)過程中還是發(fā)現(xiàn)有部分閥門存在內(nèi)漏。

2.3 設(shè)備問題及對策

2.3.1 轉(zhuǎn)化爐爐管焊瘤未處理

在轉(zhuǎn)化劑裝填前，首先使用內(nèi)窺鏡對轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)部進行了檢查，發(fā)現(xiàn)D34內(nèi)部有一根鐵絲， C19內(nèi)部有異物進行了處理。B29內(nèi)部6.5m和10.5m處有焊瘤未經(jīng)打磨，用外徑89mm的鋼管無法通過，協(xié)調(diào)廠家用風動砂輪對該處進行了打磨處理，處理過程中振動很小，對其它爐管內(nèi)催化劑沒有不良影響，經(jīng)過塞規(guī)檢查合格后進行了催化劑的裝填工作。

2.3.2 保溫塞不合格

在進行轉(zhuǎn)化爐保溫塞裝填過程中，發(fā)現(xiàn)保溫塞的質(zhì)量同其它廠家的不同，聯(lián)系相關(guān)單位進行確認。經(jīng)過轉(zhuǎn)化爐設(shè)計人員和廠家人員的共同確認，認為該批保溫塞沒有按照設(shè)計要求采用高鋁纖維真空成型工藝制作，并且沒有進行1000℃高溫燒結(jié)（該公司采用的是澆注成型，材料內(nèi)有部分顆粒狀物質(zhì)，用水為自來水，進行了70℃烘干，其中含有對轉(zhuǎn)化催化劑及轉(zhuǎn)化爐管都危害的氯離子），因此對該批產(chǎn)品進行了退貨處理。

組織人員對新保溫塞進行了徹底吹掃，保證安裝過程中不會有高鋁纖維漏到催化劑表面的現(xiàn)象。在安裝過程中發(fā)現(xiàn)有1/3的保溫塞形狀不合格，不能裝入轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)部，在打磨后安裝到位。

2.3.3 調(diào)節(jié)閥存在問題

在轉(zhuǎn)化進行配入蒸汽后，配汽閥FV4202及原料氣預(yù)熱溫控閥TV4101溫度逐步上升，在升溫過程中出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥卡死現(xiàn)象，對轉(zhuǎn)化爐蒸汽的配入和爐膛溫度的調(diào)整都造成了極大的困難。這二個調(diào)節(jié)閥均為先導(dǎo)籠式調(diào)節(jié)閥，內(nèi)部閥籠與閥體間隙不足，是造成調(diào)節(jié)閥卡死的根本原因，聯(lián)系廠家對閥的制造過程進行了回溯查找，發(fā)現(xiàn)間隙沒有滿足設(shè)計要求，在進行車削后雖能正常調(diào)節(jié)。但是造成間隙過大，閥關(guān)閉后無法達到設(shè)計的密封等級。

開車過程中發(fā)現(xiàn)廢熱鍋爐出口調(diào)節(jié)閥TV4202卡死，中變反應(yīng)器入口溫度無法調(diào)整，因此在催化劑干燥結(jié)束后，停止開車程序進行處理。對閥進行拆解后發(fā)現(xiàn)，閥桿與閥座之間間隙偏小，不符合設(shè)計要求，在升溫過程中造成膨脹量超過間隙大小，造成閥桿與閥座卡死。聯(lián)系廠家對閥的制造過程進行了回溯查找，發(fā)現(xiàn)間隙沒有滿足設(shè)計要求，在進行車削加工安裝后，恢復(fù)開工程序。

2.4 設(shè)計和施工問題及對策

2.4.1 轉(zhuǎn)化爐配重不合理

在進行TV4202處理降溫過程中，發(fā)生了北側(cè)第四個重錘脫硫現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)由于在施工過程中上部橫梁的槽鋼切割不到位，造成重錘上移過程卡在突出部位，鋼絲繩拉斷重錘脫落。處理方法是安排人員對該處進行切割整改。

2.4.2 中壓汽包液位顯示偏差大

中壓汽包V6106液位計有兩臺，一臺為導(dǎo)波雷達液位計，另一臺為平衡容器液位計。發(fā)現(xiàn)V6106安裝后水平度不夠，東側(cè)安裝位置較西側(cè)高，造成東側(cè)液位計在45%時，西側(cè)液位在76%，汽包液位聯(lián)鎖無法投用。聯(lián)系儀表人員多次調(diào)校，儀表人員認為是液位計的安裝問題，液位計本身的指示正確，這個問題還沒有更好的解決方法。

2.4.3 低溫段空氣預(yù)熱器腐蝕

開工生產(chǎn)時低溫段空氣預(yù)熱器前后差壓達1.22kPa，原設(shè)計煙氣側(cè)差壓為200Pa，實際差壓值明顯過高。造成低溫段空氣預(yù)熱器前后差壓過大的原因可能有：一是低溫空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)不通，即堵塞。二是低溫空氣經(jīng)空氣預(yù)器泄漏，鼓風機出口空氣直接短路至煙氣側(cè)。

在裝置停工消塊時，利用風機對空氣預(yù)熱器試漏，沒有發(fā)現(xiàn)明顯泄漏現(xiàn)象，在煙氣出口的波紋板片上發(fā)現(xiàn)有大量的黃綠灰色腐蝕掛物，分析成分初步判斷為硫酸亞鐵，證明為空氣預(yù)熱器產(chǎn)生露點腐蝕。在開工轉(zhuǎn)化爐烘爐過程中、需要經(jīng)歷低溫運行階段，在此階段中，由于燃料氣硫含量超出設(shè)計值（200ppm），就會引起露點腐蝕和腐蝕物的出現(xiàn)，造成空預(yù)器堵塞。

一方面提高排煙溫度，提高提高空預(yù)器入口的空氣溫度；另一方面更換耐腐蝕材料的預(yù)熱器，改造成本比較高。

2.4.4 吸附塔絲網(wǎng)安裝設(shè)計不合理

吸附塔入口擴散器上安裝有多層絲網(wǎng)，出口收集器上有兩層絲網(wǎng)。底部絲網(wǎng)是安裝的關(guān)鍵，要求鋪平鋪實，絲網(wǎng)不能有破損，否則在交變應(yīng)力作用下容易發(fā)生斷裂造成吸附劑跑損。吸附塔及吸附劑的設(shè)計壽命為20年，一旦處理不好發(fā)生泄漏，則需要將吸附劑全部抽出再進行絲網(wǎng)的更換，將要付出沉重的代價，這樣的事情在其它煉廠曾經(jīng)發(fā)生過。發(fā)現(xiàn)吸附塔底的絲網(wǎng)設(shè)計安裝不合理，原設(shè)計整張絲網(wǎng)鋪在錐臺面上，造成絲網(wǎng)在臺面上根本無法按設(shè)計要求進行鋪設(shè)。處理措施：對吸附塔內(nèi)的入口擴散器結(jié)構(gòu)進行整改，將入口擴散器焊接在底部，原設(shè)計的不銹鋼螺栓改為碳鋼雙頭螺柱，絲網(wǎng)改為扇形結(jié)構(gòu)進行鋪設(shè)，解決了絲網(wǎng)鋪設(shè)的難題。

3 結(jié)論

制氫裝置在開車過程中遇到一些難解決的問題，在洛陽設(shè)計院、生產(chǎn)廠商和車間的共同努力下基本都得到了有效解決。對于制氫裝置的建設(shè)和首次開工，有幾個方面需要多加關(guān)注：

1）工藝設(shè)計、配管設(shè)計要考慮到正常生產(chǎn)的需要，特別是細節(jié)問題的考慮；2）在建設(shè)期間要加強對設(shè)計與施工的對照，避免發(fā)現(xiàn)施工不合設(shè)計要求的現(xiàn)象；3）烘爐、煮爐期間要進行配汽試運行，將一些可能出現(xiàn)問題解決在投料開車之前。

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