汽油加氫裝置壓縮機聯鎖停機分析及預防措施

王磊

摘? ? ? 要：針對某石化公司煉油廠汽油加氫裝置壓縮機聯鎖停機事件，簡要分析了能夠導致壓縮機停機的主要原因，并提出改進及預防措施，保證壓縮機長周期運行。

關? 鍵? 詞：汽油加氫;壓縮機;聯鎖;長周期

中圖分類號：TQ 051.3? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）10-2399-04

Abstract： Aiming at the interlocking shutdown problem of compressor in gasoline hydrogenation unit of a petrochemical company， the main reasons to cause the compressor shutdown were analyzed， and improvement and preventive measures to ensure long-term operation of the compressor were proposed.

Key words： Gasoline hydrogenation; Compressor; Interlock; Long cycle

某石化公司煉油廠120萬t/a汽油選擇性加氫裝置以催化汽油為原料，生產國V、國VI調和汽油組分，副產品不凝氣及酸性氣送至焦化雙脫單元精制后作為制氫原料[1-5]。

本文針對該裝置循環氫壓縮機出口壓差升高導致聯鎖停機事件，對有可能造成停機的原因逐一排查，進行詳細分析，并提出預防措施以及解決方案，為同類裝置壓縮機長周期運行提供借鑒和參考[6-10]。

1裝置簡介

1.1? 工藝技術

該廠120萬t/a汽油選擇性加氫裝置采用Gardes工藝技術，由中國石油大學（北京）和中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心共同開發。該技術將催化汽油在臨氫條件下進行全餾分預加氫后進入分餾塔進行餾分切割;切割后的輕組分不進行處理，這時輕組分中的硫醇轉化成硫醚轉移至重組分中、其它指標合格，而重組分則在臨氫條件下經選擇性加氫脫硫以及辛烷值恢復后再與上面輕組分混合得到滿足國V、國IV清潔汽油標準的調和組分油。

2.2? 工藝流程

工藝流程如圖1。

2? 事件經過

2018年2月4日，某石化公司煉油廠120萬t/a汽油選擇性加氫裝置加氫脫硫反應器入口壓力突然由2.2 MPa快速下降至1.7 MPa，混氫點壓力同步下降，循環氫壓縮機（K-302A）出口壓力從2.71 MPa瞬間上升至3.03 MPa，造成K-302A聯鎖停運，混氫點壓力上升，裝置立即啟動預案退守至安全狀態。裝置進入退守狀態后再次滿負荷啟動循氫機，循氫壓縮機（K-302A）出口壓力繼續超壓再次停機，為保證裝置穩定運行，循氫機只能維持50%負荷運行，裝置處理量按照63%低負荷生產。

3原因分析

汽油選擇性加氫裝置于2013年12月開工，主要的生產目標是汽油產品質量升級，加工催化汽油為原料，設計規模120萬t/a，操作彈性60%～110%，年開工時數84 00 h。裝置由汽油預加氫及分餾、重汽油加氫脫硫及辛烷值恢復、循環氫脫硫及公用工程四個部分組成。汽油加氫循環壓縮機為離心式壓縮機，流速高、壓力大，可采用負荷器調節以及返回流量調節方式得到恒定壓力下可變流量。

自裝置開工以來該循環氫壓縮機并未出現頻繁多次的停車，分析這次能夠造成汽油加氫反應器入口壓力下降，循環氫壓縮機出口壓力上升導致壓縮機停車的原因大致可分為：反應器入口結垢堵塞，儀表顯示假象，設備管線堵塞，氫氣壓縮機故障等。

3.1? 加氫反應器入口結垢情況分析

導致入口結垢的主要原因可以歸納為：原料含機械雜質;上游原料不穩定造成在高溫區快速結焦形成焦粉顆粒沉積在反應器床層頂部;原料中含有無機鹽沉積在催化劑表面等。

裝置原料緩沖罐設置氮封可以避免原料氧化，分餾塔底至反應器入口溫度持續穩定可以排除結焦可能，原料質量主要分析殘炭及烯烴芳烴并趨于穩定，分餾塔底重汽油采樣油樣目測未發現上游反應器攜帶催化劑粉末現象，從以上分析判斷可以排除入口結垢造成反應器入口壓力下降。

3.2? 儀表假象情況分析

從脫硫反應器入口沿流程反向檢查壓力儀表運行狀態，檢查脫硫反應器入口壓力儀表、脫硫反應器原料/產品換熱器出入口壓力儀表、混氫點壓力儀表、循環氫氣壓縮機出入口壓力儀表，經儀表專業人員確認運行正常，可以排除儀表指示假象造成的脫硫反應器入口壓力下降以及循環氫氣壓縮機停運。

3.3? 氫氣壓縮機運行情況分析

通過在運循環氫壓縮機（K-302A）在故障時間點之前的在線監測系統以及運行狀態數據，顯示油壓、振值、軸承溫度、出入口壓力均無異常，可以排除壓機本身故障原因。

儀表人員分別對出口控制閥、緊急切斷閥、壓縮機啟閥器開關狀態進行檢查，均處于正常，排除由控制閥故障憋壓導致聯鎖停機。汽油選擇性加氫裝置循環氫壓縮機（K-302A）主要運行參數如表1所示。

3.4? 檢查循環氫流程情況

經查看DCS工藝參數操作畫面，循環氫壓縮機（K-302A）出口總管壓力與混氫點注入前壓力，為同一時間上升，說明造成循環氫壓縮機（K-302A）出口壓力上升的憋壓點應該在混氫點之后。圖2為循環請壓縮機出口及混氫點壓力趨勢圖。

另經調閱其他參數，在壓機出口壓力上升的同時，脫硫反應器進料泵（P-201）出口流量從趨勢上判斷流量變化是受壓機出口壓力影響，機泵本身運轉正常。圖3為脫硫反應器進料泵（P-201）流量趨勢圖。

加氫脫硫反應器（R-201）入口壓力下降的時間在壓機停運之后，反應器（R-201）出入口壓降在壓機停運前與重新啟動后并沒有發生變化，排出R-201堵塞的可能。說明憋壓點在混氫點之后，R201反應器之前。圖4為加氫脫硫反應器（R-201）出入口壓差趨勢圖。

3.5? 堵塞位置確認

根據對循環氫流程一系列排查，排除儀表、壓縮機本身、反應器堵塞原因造成聯鎖停機，進一步對加氫脫硫反應器前三組換熱器進行排查。

由于換熱器E-201A入口至脫硫反應器（R-201）之間無壓力測量點，為測量各組換熱器殼層出入口壓差，在混氫點后E-201A、E-201B、E-202殼層出口分別安裝現場工業壓力表對三臺換熱器出入口壓力進行測量。圖5為脫硫反應器（R-201）進料簡易流程圖。

通過對各組換熱器現場標定得到E-201A、E-201B、E-202出入口溫度及壓力指示，如表2所示。

根據上1所得數值得到，E-201A出入口壓差為0.1 MPa，E-201B出入口壓差為0.9 MPa，E-202出入口壓差為0.1 MPa ，由此可以看出E-201B出入口壓差較大，判斷E-201B換熱器殼層堵塞，進而造成反應器（R-201）入口壓力降低。

3.6 換熱器內部檢查

進一步排查換熱器殼程堵塞原因， 將E-201B管束抽出后，發現換熱器管束出口側液體導流筒上側開裂變形擋住出口，由流通面積減小導致流通量下降，殼程壓差上升。如圖6所示。

造成導流筒開裂的直接原因為：

導流筒上部焊道開焊變形，堵塞E201B殼程出口，是本次事件的直接原因。

造成導流筒間接原因：

（1）導流筒設計為3 mm厚鐵板，從變形程度上看，強度不夠。

（2）設計在圖紙上未注明導流筒與中間隔板的連接方式，導致制造廠家在制造過程中一側未焊接，另外一側只有兩處大概40 mm焊點;存在缺陷，未焊接側在氣液混合物的長期沖刷中變形。

3.7 對裝置（含上下游）的影響及對策

（1）裝置只能維持63%的負荷生產。

（2）廠內兩套催化，由于負荷低于兩套催化最低負荷所產的汽油量，兩套催化全開時汽油過剩，無法長時間接收汽油，為平衡汽油罐存，安排蠟油催化裝置停工。

（3）重油催化裝置滿負荷運行。原油處理量按計劃日加工量維持不變，不影響渣油、蠟油平衡。

（4）嚴密監控裝置循環氫壓縮機運行狀態、脫硫反應器入口換熱器出入口壓力、混氫點壓力，增加巡檢以及記錄頻次。

（5）由于最低負荷生產，需要監控脫硫反應器、辛烷值恢復反應器床層溫度，防止出現流量過低導致的偏流現象出現。

（6）密切關注原料罐存。

3.8 預防措施及解決方案

（1）對于新制作的管束導流筒改變原設計焊接方式，改為與中間隔板采用滿焊方式，并對所有焊道進行滲透檢測合格，防止焊道缺陷（圖7）。

（2）今后在檢修過程中，換熱器打開解體后，加強對管束導流筒以及管束相關附件的重點檢查，制定相關的檢查明細，排查設備是否存在設計缺陷，有針對性的及時消缺處理，以防止發生類似問題。

（3）加強壓縮機和機泵維護和保養等日常管理，保持設備完好，避免頻繁切換。

（4）機泵切換時，控制流量流速，保證操作平穩，減少物流的擾動。

（5）循環氫壓機由于只有50%、100%兩檔調節，以往切換時先開備機掛50%負荷，同時在運壓機降至50%負荷;隨后備機100%，在運壓機0%，由于很難做到完全同步操作，切換時波動較大;今后要考慮通過使用壓機出口防喘振線即通過防喘振閥的開度來減少切換時的波動，同時要將修改完善后的操作卡、操作方法增加到操作規程內。

4? 結 論

對選擇性加氫裝置循環氫壓縮機聯鎖停機事件的原因進行了逐一排查，得出由于換熱器內部設計缺陷，造成殼層出口堵塞，反應器入口壓力降低、壓縮機出入口壓差上升，進而發生循環氫壓縮機聯鎖停機。通過改變換熱器內部焊接方式，提高對轉動設備切換時的平穩操作，以及加強檢維修檢查，可以避免類似情況的發生，保證壓縮機組平穩運行，為同類裝置壓縮機的長周期運行提供了借鑒。

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