軒忠民

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

甲醇二期是中海石油建滔化工有限公司一套年產(chǎn)800kt 甲醇的裝置，位于海南省東方市工業(yè)園區(qū)；PSA 是甲醇二期一套以馳放氣為原料、提取高純度氫氣的變壓吸附單元，由四川天一科技股份有限公司設(shè)計(jì)和建造。

本裝置主要采用變壓吸附技術(shù)將原料氣中的二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮?dú)獾入s質(zhì)分離脫除，充分回收氫氣。工藝流程框圖如圖1所示：

圖1 工藝流程框圖

變壓吸附PSA 工序主要采用10-1-6/P 工藝，10個(gè)吸附塔，1個(gè)吸附塔進(jìn)料，6次均壓，順放沖洗再生。多次均壓，保證各次均壓過程壓差合適，并能充分有效回收氫氣。順放沖洗再生工藝無動力消耗，各個(gè)步驟的切換是通過94臺程控閥按一定的控制程序來實(shí)現(xiàn)的。

1 出現(xiàn)問題

本裝置主要的設(shè)備有原料氣冷卻器1臺，氣液分離器1臺，吸附器10臺，解吸氣緩沖罐1臺，解吸氣混合罐1臺，順放氣緩沖罐2臺，程控閥門94臺，其中程控閥是兩位閥門，由儀表空氣壓力通過電磁閥的開啟或關(guān)閉實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)動作，94臺中的22臺帶有換向器。自2010年中旬開車至2012年底，系統(tǒng)運(yùn)行正常，無較大故障或報(bào)警發(fā)生；自2013年初，閥門報(bào)警逐漸增多，并主要以程控閥門為主，多次導(dǎo)致吸附塔切除，甚至導(dǎo)致PSA 單元跳車。

由于PSA 程控閥閥門頻繁報(bào)警，引起PSA 壓力波動較大，經(jīng)常導(dǎo)致切塔運(yùn)行，甚至導(dǎo)致PSA 單元跳車。于是在2013年五月至七月，對PSA 程控閥閥門報(bào)警出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

從圖2可以看出，PSA 程控閥閥門工作很不穩(wěn)定，報(bào)警十分頻繁，嚴(yán)重威脅著PSA 單元的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于PSA 單元為主裝置提供氫氣和轉(zhuǎn)化爐燃料，其一旦運(yùn)行不穩(wěn)定，將會導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷大幅波動，同時(shí)也將導(dǎo)致轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力出現(xiàn)波動。所以解決PSA 閥門報(bào)警的問題成了迫在眉睫的任務(wù)。

圖2 2013年P(guān)SA程控閥閥門報(bào)警情況柱狀圖

2 原因分析

通過對PSA 故障的處理和認(rèn)真分析，找出了可能導(dǎo)致PSA 程控閥故障報(bào)警的幾個(gè)原因，同時(shí)經(jīng)過分析和判斷，也列出各個(gè)原因的主次，見表1。

表1 PSA閥門報(bào)警原因分析表

通過認(rèn)真分析確認(rèn)，初步確認(rèn)以下幾項(xiàng)為主要原因（見表2）。

表2 PSA閥門報(bào)警主要原因列表

從表3可以看出，影響PSA 閥門報(bào)警發(fā)生的主要原因有三點(diǎn)，見圖3。

3 制定對策

針對以上主要原因，經(jīng)過和技術(shù)人員、廠家一起商量討論，制定了以下對策。對策表見表3。

表3 PSA閥門報(bào)警解決對策列表

4 對策實(shí)施

2013年底至2018年6月，利用甲醇二期兩次檢修的機(jī)會，經(jīng)過公司批準(zhǔn)，按計(jì)劃對PSA 單元故障進(jìn)行了處理，按照相應(yīng)的處理措施逐一進(jìn)行了實(shí)施，并最后對程控閥門進(jìn)行了調(diào)試和空載運(yùn)行。

實(shí)施一：

（1）2013年12月17日，拆卸舊換向器，檢查發(fā)現(xiàn)有故障的換向器全部由彈簧斷裂引起。

（2）2013年12月17日，對所有有故障的換向器進(jìn)行了更換。

（3）不影響閥門動作的前提下，調(diào)低氣源壓力，降低彈簧的工作壓力。

實(shí)施二：

（1）2015年6月27日，利用PSA 空轉(zhuǎn)的機(jī)會，現(xiàn)場檢查P+F 反饋探頭的信號反饋情況，并對探頭做了細(xì)致的防水處理。

（2）對P+F 探頭接口處老化的接線端進(jìn)行升級，延長接線端壽命。

（3）徹底檢查控制柜內(nèi)P+F 安全柵，沒發(fā)現(xiàn)異常情況。

實(shí)施三：

（1）2018年5月28日，利用檢修時(shí)機(jī)，更新DO 卡件（帶光電隔離器的數(shù)字量輸出卡）。

（2）對于所有去現(xiàn)場控制程控閥的DO 回路，串接超薄中間繼電器。

實(shí)施四：

現(xiàn)場調(diào)試程控閥。利用2018年6月大修的機(jī)會，對實(shí)施完上述三種解決方案的程控閥進(jìn)行調(diào)試，先在PSA 上位機(jī)將程控閥打手動，然后遙控現(xiàn)場開啟或關(guān)閉，與現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)校，檢查發(fā)現(xiàn)所有閥門聯(lián)校都正常。

調(diào)試結(jié)束后，讓PSA 空轉(zhuǎn)運(yùn)行10h，閥門無故障報(bào)警，運(yùn)行良好，程序運(yùn)行正常。

5 效果檢查

實(shí)施和調(diào)試完以后，PSA 閥門運(yùn)行一直都很穩(wěn)定，提高了PSA 裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。雖然偶爾有報(bào)警，但是由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，可以立即處理，因此未造成PSA 壓力的波動。未因PSA 閥門故障而造成PSA 跳車，更未造成甲醇裝置生產(chǎn)波動和跳車等重大事故。實(shí)施前后對比圖如圖3。

圖3 PSA閥門報(bào)警解決對策實(shí)施前后對比圖

通過對PSA 閥門報(bào)警原因的分析和故障的解決，取得了良好的結(jié)果，消除了由PSA 閥門報(bào)警而引起的PSA 壓力波動，減少了裝置的非計(jì)劃檢修，節(jié)約了檢修費(fèi)用、人工費(fèi)用和儀表維護(hù)費(fèi)用，杜絕了因PSA 閥門故障而造成的PSA 塔罐的切出和跳車等事故。

活動之后，進(jìn)行了全面的經(jīng)濟(jì)核算：

（1）減少儀表維護(hù)費(fèi)用

一臺換向器3 000元，按一年損壞五臺計(jì)算：

儀表維護(hù)費(fèi)用=3 000*5=15 000元

（2）減少設(shè)備檢修費(fèi)用

PSA 閥門檢修一次按3 000元計(jì)算：

設(shè)備檢修費(fèi)用=3 000*98=294 000元

（3）PSA 一個(gè)罐切出一次損失，一次按10 000元計(jì)算：

能耗損失：10 000*8=80 000元

（4）PSA 裝置短期停車一次，損失在10萬元左右

除此之外，還有不定期更換P+F 探頭和PSA 的數(shù)字量輸出卡件（DO 卡），除去人工費(fèi)用和其他設(shè)備損耗等間接效益，以上四項(xiàng)共創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益50萬元。

由此可見，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

6 結(jié)語

通過對甲醇二期PSA 閥門歷年報(bào)警次數(shù)的統(tǒng)計(jì)以及報(bào)警原因的分析，找出了閥門報(bào)警的主要原因，根據(jù)主要原因制定了相應(yīng)的對策，同時(shí)根據(jù)實(shí)施的難易程度，制定了先現(xiàn)場、后控制系統(tǒng)的分時(shí)實(shí)施步驟，將問題一步一步地解決。經(jīng)過兩年多的觀察，PSA 控制系統(tǒng)的數(shù)字輸出DO 卡及中間繼電器未發(fā)生過故障，現(xiàn)場閥門換向器彈簧未出現(xiàn)過斷裂，閥門反饋探頭接線端的老化問題也得到了逐步改善，PSA 閥門報(bào)警頻次大大降低，為裝置的穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。