榆林煉油廠項目20000Nm3/h制氫裝置設計總結

孫晨昊

（北京石油化工工程有限公司西安分公司，西安 710075）

榆林煉油廠項目20000Nm3/h制氫裝置設計總結

孫晨昊

（北京石油化工工程有限公司西安分公司，西安 710075）

榆林煉油廠20000Nm3/h制氫裝置是北京工程公司西安分公司成立以來第一個開工建設并順利投產的項目，制氫裝置于2014年5月20日17：18開始點火，24日完成催化劑還原，25日16：30正式投料，并于26日凌晨4：00產出合格氫氣。一次性投料開車成功！目前，整個裝置運行平穩，各項技術指標符合設計要求，順利產出合格氫氣以供汽柴油加氫脫硫，提升油品等級。我在這個項目中從設計、校核、現場施工代表到最后開車前技術服務都全程參與，也是我第一個從基礎設計、詳細設計到開車成功都參與其中的項目，對我來說意義不凡，也受益匪淺，現在對這個項目從設計流程到施工中存在的問題和開車前設計漏項與安全隱患做一個項目總結。

榆林煉油廠；20000Nm3/h制氫裝置；設計總結

1 概述

榆林煉油廠位于陜西榆林靖邊縣東南的瓦房梁化工工業區，緊鄰307國道，廠區占地1542畝。煉油廠以加工榆林地區原油為主，預計2014年原油產量接近500萬噸/年，超過了煉油廠的加工能力，所以必須盡快實施全廠500萬噸/年原油加工以及配套系統改造工程，以適應榆林地區原油產量不斷上升的要求。且為了配合國家的汽柴油品升級，特在90萬噸汽油裝置和200萬噸柴油裝置的聯合裝置中設立20000Nm3/h的制氫裝置，以保證汽柴油的各項指標達到國Ⅳ標準。BPEC西安分公司承擔聯合裝置中的制氫裝置的設計工作。

本制氫裝置設計為重整氣提氫單元13000Nm3/h合格氫氣，設計負荷60%～110%；轉化制氫單元規模20000Nm3/h合格氫氣，設計負荷40%～110%。

2 工藝說明及設計基礎

20000Nm3/h制氫裝置。

工藝說明：

1）本裝置以重整天然氣為原料，采用蒸汽轉化法、中溫變換及PSA的工藝技術生產滿足要求的氫氣，供煉廠氫氣管網。裝置設計還可適應以拔頭油為原料的工況。裝置主要產品為氫氣，要求的總純氫流率為20000Nm3/h，分別供給90萬噸/年汽油精制裝置和200萬噸/年柴油加氫裝置使用。

2）裝置組成。

本裝置主要由以下五部分組成：原料氣預處理、轉化及中溫變換、中變氣換熱及冷卻、酸性水回收系統、PSA氫氣提純單元。

重整氣提氫單元包括重整氣升壓系統、PSA提氫系統及解析氣升壓系統；

轉化制氫單元包括原料凈化、轉化系統、中變系統、酸性水處理系統、PSA凈化系統及公用工程系統。

3）生產規模。

純氫生產能力（99.99%的氫氣）20000Nm3/h。

3 工程特點及工作難點

1）本工程屬地方政府和國家都迫切要求油品升級的項目，時間緊、任務重、要求嚴。

2）這是我們西安分公司成立以來第一個進入施工階段的項目，各個專業的設計人員來自不同的設計院，之前的工作習慣、處事風格都不一致，通過項目的不斷深入，大家在一起不斷的磨合，融匯成一個團結的設計團隊。

3）部分設計人員參加工作時間較短，有些是剛參加工作一、兩年的新同志，設計經驗、工程經驗、現場經驗不足。

4）制氫裝置的壓縮廠房中的壓縮機進出口的工藝氣管道都是應力管道，其脈動計算全部由制造廠家沈陽遠大壓縮機廠完成，但是需要我方提供工藝管道走向，由廠家在脈動計算后確定振動支架的安裝位置，返給我方，我方再確認支架的安裝位置是否合理，如果存在對設備布置或者其他管道設計影響太大的情況，需要再次給壓縮機廠家提供我方建議的振動支架支撐位置，由廠家重新進行脈動計算，確認是否合適，如果不能通過脈動計算還需要調整工藝管道的走向，以便適應布置，再向壓縮機廠家重新提交新的工藝管道單線圖，因為我方和壓縮機廠家不在一起辦公，一來一去條件交接很耗費時間和精力，對設計進度也造成不少的影響。

5）西安分公司2013年一共有三個制氫項目在做詳細設計，712#和100#項目的轉化爐爐管的應力計算都是由成達工程公司來完成的，只有榆煉項目是西安分公司的管機專業獨立完成的轉化爐相關工藝管道的應力計算。雖然過程中也參考了另外兩個項目的計算結果，但畢竟是通過自己的計算和經驗完成最終的設計，對公司具有很重要的價值和意義。

6）由于施工隊伍比較年輕、缺乏經驗，聘用的監理單位北京吉星監理公司對其約束能力不足，有些施工錯誤睜一只眼閉一只眼，把關不嚴格，甚至放任施工人員野蠻施工，直接導致裝置部分施工環節質量低下。

4 設計成品文件

各分專業的入庫藍圖數量統計詳見下表

5 設計、施工安裝和“三查四定”中存在的問題及整改措施

5.1 專業：布置（圖紙錯誤）

圖紙名稱：設備布置圖

圖號：12002.0209.E311.02-01

問題內容：0209-P501A/B、0209-PA501、0209-PA502設備基礎和地梁相撞。

解決方法：四臺設備基礎和地梁相撞部分用木板隔開再灌漿。未出變更單。

經驗教訓：設計和校核人員工作不夠細致。這也反映出布置專業和結構專業的溝通還不到位，專業間的會簽還不夠仔細。

5.2 專業：管道（施工誤差）

圖紙名稱：管道軸測圖

圖號：12002.0209.E321.09-

問題內容：由于現場施工誤差，導致壓縮機0209-K-702A/B的一級、二級排氣緩沖罐的出口管線與結構梁碰撞（誤差最小的為20mm左右，誤差最大的為70mm左右）。

造成問題原因：壓縮機本體的南北方向定位和標高的定位與圖紙不符，施工誤差嚴重。

解決方法：施工方切掉了與之相撞的鋼梁，化建的結構專業發來一張聯絡單，請設計院出了一個加固方案。

經驗教訓：由于施工工期太緊，設計代表與壓縮機廠家的代表溝通的修改結果尚未反饋給施工單位，施工人員已經將框架主梁切割，目前來看，安全隱患已排除。得到一個教訓就是設計人員在做設計的時候管道與梁柱的凈距還是要預留的大一些，在施工方施工粗糙的情況下，還可以保證管道與梁柱不碰撞。

5.3 專業：結構（設計原因）

問題內容：汽包反應框架2-A、2-C軸立面圖（圖號為12002.0209.E621.02-02/22）中顯示，2-A軸立面圖和2-5、2-6軸之間，標高EL2.000m以下斜撐ZC3（圖中左上角處）與現管線300-BW-03203-D3B-HC相撞，現斜撐已施工完畢，管線施工時，已將此斜撐割斷。

解決方法：在圖12002.0209.E621.02-02/22中，2-A軸立面圖靠2-5軸處，ZC3左移500mm距離，500范圍內，梁兩側增加勁肋δ=8，S=150，焊縫hf=8mm.

經驗教訓：管道在上煙道模型的時候沒有把結構條件全部反映在管道模型中，缺少兩根主梁的模型，導致這根管道跟主梁相撞。在施工過程中發現碰撞，施工方將管道標高降低躲開煙道的主梁，但又與管廊的斜撐ZC3相撞，施工方直接將斜撐切割。根本原因還是管道設計的問題。目前該框架的加強方案用聯絡單的形式已出，安全隱患基本排除。PDS模型人員沒有把上游專業返回的條件完整的反映在模型中，尤其是缺少結構條件，在管道的空間布局中大大受限。

5.4 專業：設備（供貨商）供貨問題

圖紙名稱：酸性水汽提塔（0209-C-301）裝配圖。

圖號：12002.0209.E511.35-0101.

問題內容：下圖為酸性水汽提塔內部的實際照片，根據目測判斷，制造廠在本臺設備出廠前很可能未進行焊縫打磨、酸洗鈍化等處理，最終會影響整臺設備的安全操作和使用壽命。

解決方法：項目經理已經告知建設單位，建設單位協調廠家。

經驗教訓：業主對于供貨商運送來的成品，驗收不夠仔細嚴格，導致汽提塔安裝后才發現設備未做焊縫打磨、酸洗鈍化處理，這樣整改起來就很麻煩。榆煉項目不屬于總承包項目，以后我們公司如果做EPC，現場代表要對過程文件嚴格控制，供貨商把貨發來，開箱驗收認真仔細，之后再簽收驗收記錄單，真正把項目的每一個過程都做仔細。

5.5 專業：管道（設計原因）整改方案已出

問題內容：1）鼓風機管道出口閥門太高。

2）轉化爐頂燃料氣放空閥門高度太高，檢修不便。

3）轉化爐頂EL15.78m平臺與汽包反應框架EL15.00m平臺沒有斜梯連接。

4）轉化爐頂方煙道中間閥門操作不便。

解決方法：由結構專業出具整改方案。

經驗教訓：以上四個關于工業爐的管道的四個問題都屬于設計遺漏，當時在做設計的時候沒有考慮到的問題，對以后的制氫項目是個經驗教訓。

現場的問題遠不止這5條，我只是從中挑選這幾個比較有代表性的作為總結教訓，轉發給同事，對年輕人設計能力的提高也有所幫助。

鼓風機管道的出口閥門

6 結論

在本項目的整個設計過程中，項目組設計部門始終以“保質量、保進度”的原則開展各項設計工作，嚴格按照基礎工程設計文件及總公司的基礎工程設計批復意見，嚴格遵守相關設計標準、規范和規定及編制的榆林煉油廠詳細工程設計統一規定，嚴格控制設計質量。按照汽柴油升級聯合裝置的整體進度要求，制定行之有效的設計進度計劃，設計分批出圖，保證現場施工進度要求，從而保證聯合裝置的整體進度。

本制氫裝置是我們西安分公司承擔的第一個進入施工階段的項目，項目組全體設計人員在來自不同的設計單位，有些設計同事剛參加工作不久，工程經驗少、設計經驗不足、工作難度大、設計周期短、條件交接面多等情況下，順利的完成了各項設計任務。整個設計過程雖然遇到了許多困難、發現了許多問題，這些問題最后都得以圓滿解決，同時也為以后的設計項目積累了很多寶貴的經驗和教訓，設計團隊得到了很好地鍛煉和提高，希望今后BPEC西安分公司可以蒸蒸日上，更上一層樓。

［1］陳蘇.在煉油廠中尋找新的氫源和制氫原料［J］.石油煉制與化工.2001（09）

［2］陳紅宇.40000mˉ3/h制氫裝置技術改造［J］.齊魯石油化工.1999（04）