鄭 杰

(中韓(武漢)石油化工有限公司,湖北 武漢 430080)

1 武漢石化的氫氣平衡

武漢石化年原油處理能力達(dá)到850萬噸，主要有蠟油加氫裝置、加氫裂化、1#、2#、3#柴油加氫、航煤加氫、S-zorb裝置，氫氣正常需求約為13.0萬m3/h左右。氫氣由重整裝置、2#制氫、中韓石化管輸?shù)裙餐峁?#制氫正常情況下停產(chǎn)。中韓石化管輸正常量約為3.6萬m3/h左右，一旦中斷，必然會造成武漢石化用氫裝置降量甚至停工。因此，解決中韓石化氫氣外送波動具有非常重要的意義。

2 乙烯裝置氫氣波動原因分析及措施

中韓石化80萬t/a乙烯裝置采用中國石化自主研發(fā)的前脫丙烷前加氫工藝，通過近兩年的運行，結(jié)合裝置實際情況，總結(jié)得出影響乙烯裝置氫氣穩(wěn)定供應(yīng)的因素主要有以下3點：

(1)乙烯裝置裂解氣壓縮機(K-201)停車，氫氣供應(yīng)中斷。

(2)碳二加氫反應(yīng)器(R-201)跳車，氫氣供應(yīng)中斷。

(3)乙烯制冷壓縮機波動導(dǎo)致氫氣與其他組分無法分離，甲烷化系統(tǒng)跳車，氫氣供應(yīng)中斷。

乙烯裝置流程見圖1。

圖1 乙烯裝置流程簡圖

2.1 減少裂解氣壓縮機K-201波動

裂解氣壓縮機為整個乙烯裝置的心臟，其停車都會導(dǎo)致氫氣外送量中斷，針對開工以來壓縮機出現(xiàn)的因為抽汽投用失誤、潤滑油泵切換波動、裂解氣壓縮機喘振造成的氫氣中斷，針對性的提出了以下對策。

2.1.1 裂解氣壓縮機汽輪機抽汽操作的規(guī)范化操作

裂解氣壓縮機透平投用抽汽是一項很重要的工作，可以有效降低乙烯裝置能耗。但抽汽投用出現(xiàn)波動則會導(dǎo)致裂解氣壓縮機波動甚至跳車。

2.1.1.1 抽汽操作

抽汽調(diào)節(jié)器投用之前必須具備下列條件：(1)抽汽總管達(dá)到其控制的壓力。((2)透平進(jìn)汽流量至少為150t/h，當(dāng)透平進(jìn)汽流量低于150t/h，進(jìn)汽閥位置聯(lián)鎖限制開關(guān)使透平不能進(jìn)行抽汽。

2.1.1.2 抽汽控制器投用(1)緩慢提高抽汽設(shè)定壓力高出管網(wǎng)7kPa左右。

(2)緩慢將抽汽調(diào)節(jié)閥的閥位限制從99.9%向0%調(diào)節(jié)，低壓閥的閥位限制將降低，在接近0%限位時，LP閥將逐漸受抽汽控制器控制。

(3)當(dāng)抽汽控制器投用后，通過增減抽汽壓力設(shè)定，可調(diào)節(jié)抽汽流量，但調(diào)節(jié)速度要緩慢。

2.1.1.3 目前抽氣閥存在故障的規(guī)范化操作

抽氣閥錯油門反饋桿上增加一個臨時彈簧，同時在抽氣閥杠桿下增加一個臨時限位塊，需要調(diào)整抽氣閥時將限位塊抽出，內(nèi)操慢慢開大或關(guān)小閥開度，外操報現(xiàn)場閥位開度，與中控輸出閥位對應(yīng)，閥門調(diào)整完后，將臨時限位塊卡住抽氣閥杠桿位置。

2.1.2 潤滑油泵無擾動切換的規(guī)范化操作

裂解氣壓縮機潤滑油及控制油是保證機組正常運行的重要部分，油泵切換如果不規(guī)范，導(dǎo)致油壓波動，會導(dǎo)致裂解氣壓縮機波動甚至跳車。因此，制定了潤滑油泵無擾動切換的規(guī)范化操作流程(圖2)。

(1)對備用油泵油杯液位、油質(zhì)、冷卻水進(jìn)行檢查，是否具備啟動條件，油泵進(jìn)行盤車。

(2)檢查運行油泵總管出口壓力是否正常，在1MPa左右。

(3)緩慢全開備用油泵的安全閥旁路閥，啟動備用油泵，總管油壓穩(wěn)定1MPa左右時，逐漸關(guān)閉備用油泵安全閥旁路閥。

(4)確認(rèn)壓力穩(wěn)定后，打開原運行泵的出口安全閥旁路閥。

(5)根據(jù)現(xiàn)場泵出口壓力表，緩慢關(guān)閉原運行泵的出口閥，直到泵出口壓力達(dá)到1.5MPa則停止關(guān)閉出口閥，停原運行油泵，泵出口壓力表壓力不能超過1.5MPa。

(6)關(guān)閉原運行泵出口安全閥旁路閥，關(guān)閉原運行泵出口閥。

圖2 潤滑油泵無擾動切換示意圖

2.1.3 裂解氣壓縮機防喘振系統(tǒng)的規(guī)范化操作

裂解氣壓縮機如果發(fā)生喘振，輕則會導(dǎo)致碳二加氫系統(tǒng)跳車，重則會導(dǎo)致裂解氣壓縮機跳車。因此，防喘振系統(tǒng)的規(guī)范化操作具有重要意義。裂解氣壓縮機防喘振閥工藝流程見圖3。

(1)內(nèi)操發(fā)現(xiàn)裂解氣壓縮機流量突然下降時，應(yīng)立即查看CCC系統(tǒng)畫面三段、四段、五段防喘振閥裕度。

(2)內(nèi)操開始調(diào)整防喘振閥操作，首先要兼顧各段裕度，先打開五返五防喘振閥(FZV-20028A) 的開度5%，再打開四返四防喘振閥(FZV-20005)的開度5%，最后打開三返一防喘振閥(FZV-20001)的開度5%。

(3)內(nèi)操通過調(diào)整操作，如果各段裕度還是低于10%，內(nèi)操再次打開五返五、四返四、三返一防喘振閥，來回均勻往復(fù)操作，最終三段、四段和五段防喘振曲線裕度大于10%以上，實現(xiàn)防喘振控制平滑性操作。

2.2 碳二加氫反應(yīng)器避免跳車規(guī)范化操作

乙烯裝置碳二加氫反應(yīng)器跳車是影響氫氣管網(wǎng)穩(wěn)定最關(guān)鍵因素之一，而影響碳二加氫反應(yīng)器跳車的因素主要有以下幾點：

(1)裂解氣中一氧化碳含量急劇變化。

(2)高壓脫丙烷塔塔頂丁二烯含量急劇變化。

圖3 裂解氣壓縮機防喘振閥工藝流程圖

2.2.1 碳二加氫應(yīng)對裂解氣中一氧化碳大幅度波動的規(guī)范化操作

2.2.1．1 避免一氧化碳含量波動的對策

避免一氧化碳含量波動的對策實施一覽表見表1。

表1 避免一氧化碳含量波動的對策實施一覽表

2.2.2 碳二加氫應(yīng)對一氧化碳波動的規(guī)范化操作

碳二加氫應(yīng)對一氧化碳波動的規(guī)范化操作見表2。

表2 碳二加氫應(yīng)對一氧化碳波動的規(guī)范化操作

2.2.2 應(yīng)對高壓脫丙烷塔塔頂丁二烯含量波動的方法

高壓脫丙烷塔塔頂丁二烯組分升高，分離熱區(qū)內(nèi)操應(yīng)該立即減少再沸加熱量(FZV20026)和加大回流量(FV20033)以此來控制塔頂丁二烯含量。重點是控制塔頂溫度和壓力，同時密切監(jiān)控碳二加氫反應(yīng)器各段出口溫度，確保碳二加氫系統(tǒng)安全運行。碳二加氫流程見圖4。

圖4 碳二加氫流程簡圖

2.3 避免乙烯制冷壓縮機波動的對策

乙烯制冷壓縮機提供的充足并且合格的乙烯冷劑是裂解氣中氫氣和其他組分順利分離的關(guān)鍵，乙烯制冷壓縮機波動的主要原因有以下幾點：(1)乙烯制冷壓縮機防喘振閥、冷劑控制閥等關(guān)鍵閥門意外故障；(2)丙烯制冷壓縮機能力不足，乙烯制冷壓縮機出口無法順利冷凝。

2.3.1 乙烯制冷壓縮機關(guān)鍵閥門的維保

乙烯制冷壓縮機工藝系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵閥門出現(xiàn)故障極有可能導(dǎo)致機組工藝負(fù)荷出現(xiàn)大幅度的波動，輕則導(dǎo)致氫氣質(zhì)量不合格，重則會導(dǎo)致甲烷化系統(tǒng)跳車，氫氣中斷，因此，制定了以下措施：

(1)每天對乙烯制冷壓縮機系統(tǒng)內(nèi)的13個關(guān)鍵閥門進(jìn)行檢查，重點檢查閥門氣路、儲氣罐、定位器等設(shè)施，確保閥門始終處于一個良好的狀態(tài)。

(2)停車大修期間，將所有的控制閥門下線進(jìn)行針對性的效驗，確保閥門本體完好。

2.3.2 應(yīng)對丙烯制冷壓縮機冷凝能力不足的對策

(1)在2016年的停工檢修中，對每一段的防喘振線進(jìn)行實測校核。每一段防喘振線均有一定程度的左移，徹底解決了裝置滿負(fù)荷運行時丙烯制冷壓縮機二段、三段防喘振閥仍有一定開度的問題，大幅度降低了丙烯制冷壓縮機的負(fù)荷，提高了其抗干擾能力。

(2)在2016年的停工檢修中，新增了一臺板式換熱器E-441B與原乙烯產(chǎn)品脫過冷換熱器E-441A并聯(lián)，徹底解決了由于丙烯制冷壓縮機回收冷量不足而導(dǎo)致的丙烯制冷壓縮機負(fù)荷高的問題。

(3)在循環(huán)水溫度較高，丙烯制冷壓縮機負(fù)荷較高的夏季，授予值班長及時調(diào)整裝置負(fù)荷的權(quán)利，根據(jù)丙烯制冷壓縮機的適時負(fù)荷調(diào)整乙烯裝置的負(fù)荷。避免了因為丙烯制冷壓縮機負(fù)荷高導(dǎo)致的乙烯制冷壓縮機超負(fù)荷的問題。

(4)對丙烯制冷壓縮機出口循環(huán)水冷凝器E-501A-D內(nèi)管束內(nèi)漏的情況，增加了技術(shù)改造，從循環(huán)水側(cè)彎頭頂點新增一條管線至地漏，用以觀察這四臺換熱器管束的內(nèi)漏情況。發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏時，及時切出堵管修復(fù)，避免了泄漏的擴大化。既能有效降低丙烯制冷壓縮機的負(fù)荷，也避免了丙烯制冷壓縮機因為復(fù)水器冷凝能力下降導(dǎo)致丙烯制冷壓縮機停車。

3 結(jié)束語

通過大量實踐操作，總結(jié)上述調(diào)整措施，氫氣中斷事故大幅度下降，這說明各項措施具有很強針對性。氫氣屬于高附加值產(chǎn)品，且與下游裝置生產(chǎn)息息相關(guān)，減少氫氣事故，為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益并為110萬t/a脫瓶頸改造打下了良好的基礎(chǔ)。