加氢装置减压站易出现的故障及原因_王晓光.pdf

设备运维110|2023年05月右送至悬浮床热高压分离罐(V4)中部。悬浮床反应器(R3)底部循环油采出一部分与经过 R4 进料加热炉升温的热氢气与供氢溶剂混合后送至悬浮床反应器(R4)的底部。来自第三悬浮床加氢反应器(R3)和第四悬浮床加氢反应器(R4)的反应产物进入悬浮床 热高压分离罐(V4)中部后分离为气液两相。热高压分离罐(V4)顶部设置洗涤段，自高压洗 涤油泵升压后的温度相对较低的洗涤油进入热高压分离罐(V4)顶部，与热高分气逆向 接触，洗去热高分气中的固体杂质1。悬浮床热高压分离罐(V4)底热高分油经减压站降压后至悬浮床热中压分离罐(V5)，经下游装置进这一步分馏、提纯。1.2 减压站的功能减压站将悬浮床热高压分离罐来的高温、高压烃类液体(含固)进行减压，达到下游过程要求的压力值。减压站拥有一个独立的入口，包括 1 个四通阀、3个紧急切断阀、3 个调节阀、6 个切断阀和冲洗、泄放系统(防止阀门磨蚀、烃液凝固)、热备系统。减压站由四通阀分为三路，三路管线互为备线(一开两备，一路热备、一路冷备)，可满足在线维修的0 引言近年来，随着中国经济的迅速发展，能源需求越来越迫切。现在我国的石油主要依靠进口，我国已经成为纯石油进口大国。原料(兰炭焦油或热解焦油)在高压氢和催化剂的条件下，通过悬浮床加氢反应生成中间产品是煤化工企业重要生产工艺。悬浮床加氢装置工艺流程主要由原料分馏单元、油浆配制单元、氢气压缩、悬浮床加氢反应单元、加氢产物分馏单元组成。减压站的可靠运行对悬浮床加氢装置的正常运行起着至为关键的作用。1 减压站系统简述1.1 工艺概述原料油(兰炭焦油或热解焦油)浆经原料油浆循环泵升压到 23.1 MPa 后，与部分氢气混合经悬浮床进料加热炉加热至 355 左右，与经悬浮床循环氢加热炉 升温的热氢气混合后进入悬浮床反应器(R1)底部，浮床反应器(R1)反应产物从反应器顶部 流出，依次经悬浮床反应器(R2)、悬浮床反应器(R3)，悬浮床反应器(R3)顶部流出的反应产物经降温至 409 左加氢装置减压站易出现的故障及原因王晓光，王文超(陕煤集团榆林化学有限责任公司，陕西 榆林 719000)摘要：随着科学技术的发展和人类对保护环境认知增加，加氢技术在当今变得尤为重要，成为煤炭深加工、炼油、石化行业不可或缺的核心工业装置。减压站作为煤化工悬浮床加氢装置生产工艺操作中的重要控制设备，是保护装置安全、稳定、运行操作必不可少的部分，减压站能否可靠、稳定运行，对悬浮床加氢的稳定生产安全运行有着十分重要的作用。文章通过对减压站在设计选型、安装调试中的存在的问题进行了详细的分析，并提出改进措施，从而降低减压站运行故障率，提高可持续运行时间，保证了加氢装置的平稳运行。关键词：悬浮床；减压站；维护中图分类号：TE966 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)14-0110-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.14.033Possible Faults and Causes of Pressure Reducing Stations in Hydrogenation UnitsWANG Xiao-guang,WANG Wen-chao (Shaanxi Coal Group Yulin Chemical Co.,Ltd.,Yulin 719000,China)Abstract:With the development of science and technology and the increase of Peoples awareness of environmental protection,hydrogenation technology is becoming more and more important.As an important control equipment in the process operation of the coal chemical industry suspension bed hydrogenation unit,the decompression station is an essential part of the safety,stability and operation of the protective device,it plays an important role in stable production and safe operation of suspension bed hydrogenation.In this paper,the existing problems in the design,installation and commissioning of the decompression station are analyzed in detail,and the improvement measures are put forward,so as to reduce the operation failure rate of the decompression station and increase the sustainable operation time,to ensure the smooth operation of the device.Keywords:suspended bed;decompression station;maintenance2023年05月|111中的安装位置，明确主工艺管线、仪表管线、保温伴热管线的走向、安装位置，同时最大可能地做到经济合理、便于操作、维修方便、运行安全、排列整齐美观。本装置中反应器置于框架较高处，经悬浮床热高压分离罐(V4)至减压站装置，因空间、占地及投资各方因素，现场安装布局空间受限。在化工工艺装置的设计及装置布置环节中，设计人员较为重视前期的设计，仅通过模型审查来确定其合理性，而对后期的安装环节或安装工序中存在的问题不太关注，这对设备的后期检修、维护也有重大的影响。因其紧凑的设计，甚至影响到减压站巡检、维修的作业所需空间要求。在空间布局上已经失去了进一步优化的可能性。2.3 动力源配置由于本次液压控制单元所服务阀门处于高压差位置，对阀门要求非常高。由于阀门材质原因及怕冲击的特点。所以作为阀门执行机构，除了要考虑装置运行安全稳定的基础上，还要考虑针对此类阀门特点，考虑执行机构设计，增加对阀门的保护。动力源系统总包括动力油站装置、蓄能系统、液压控制单元。动力油站包括由电动机，油箱，冷却器，仪表和过滤器组成的动力油站单元(HPU)。HPU 旨在持续保持蓄能器站内的压力处于最佳范围内，系统使用三个主泵和一个应急油泵。循环泵用于冷却 和过滤储存在油箱中的油。主泵的管路连接到蓄能器站。每个控制单元都是位于单独的机柜中。该设备包含自动和手动控制阀门所需的控制元件(电磁阀，手动阀)。对于 RPB阀，提供的是调节型液压组件和 PLC 控制组件组成的控制箱。在压力下降的情况下，蓄能器组作为缓冲罐和能量储存器工作，将压力保持在最佳范围内。蓄能器组将动力单元产生的液压功率保持为液压能量，然后用于控制阀门。每个蓄能器组都与氮气瓶连接，用作蓄能器组的氮气附加源。每个蓄能器组由油侧安全阀组，气测安全阀组，油侧和 气测压力表，液压压力变送器，还有一个活塞蓄能器和 3 个氮气瓶组成。高容积活塞式蓄能器，满足所有电机泵组不能工作情况下，活塞蓄能器储存液压油满足正常运行时的极限工况为 9 台。阀同时全开(0100%)、全关(100%0)2 个全行程，整个过程蓄能器输出压力不低于设计工作压力。每个控制单元都是位于单独的机柜中。该设备包含自动和手动控制阀门所需的控制元件(电磁阀，手动阀)。对于 RPB 阀，提供的是调节型液压组件和 PLC 控制组件组成的控制箱。减压站装置中考虑动力源的稳定，主要选动液力执行机构驱动阀门，液动执行机构较气动执行机构体积较不少，安装较方便，是比较明显的优势。但是采用液压执行机构需要单独配置液压站厂房(当地环境要求。每路管线根据需要配置适当的冲洗和泄放系统。三路经减压后分别进入悬浮床热中压分离罐(2 0007 000(T/T)，立式)，三个进料口为同一水平高度，管口之间均呈 120 均匀分布。1.3 操作工艺减压站三路管线互为备线(一开两备，一路热备、一路冷备)，工况为高温 400 以上、高压 20 MPA 以上、含固、临氢。减压站可全自动程序控制运行，且能实现工艺要求的减压功能，当一路切出时能自动智能完成阀门检漏、检修可行性判断、管线冲洗、管线降温及吹扫切出等工作；同时检修完成，阀门回装后可自动实现长期在线热备功能(阀芯不能磨损)，视工艺需求随时切入投用，避免因过大的温差对阀门造成损坏以及由巨大热应力引发的管路破坏；任何支路之间能实现在线灵活切换，并保证上述自动化功能的完备实现；上述自动化功能均有完备的监测参数送至中控室以供实时监控，同时允许用户在任何条件下切断自动运行，投入手动操作。当工艺管路切换时，需经过一系列的预热、吹扫和冲洗以防温度剧变引起热冲击，并清理管线以便维护2。减压站内所有参与流程控制的设备为全仪表化配置，投用后无需操作工现场手动操作，且减压站的管线切换、切除、检漏、冲洗、降温、惰性化处理、升温、热备等所有流程，除关键节点需要获得相关授权外，全部由减压站的控制系统自动化运行，同时在减压站内设备出现部分异常情况时，控制系统会根据具体异常问题进行报警并在获得相关授权后按照预设的故障模式程序自动化运行。减压站的控制系统为独立的PLC 控制系统，减压站的控制逻辑及保护功能均由控制系统实面。2 减压站装置应用中存在的问题2.1 设计选型减压站进料为悬浮床热高压分离罐底部排出的含有大量固体和易热缩合烃类的物流。平均粒度小于 100 m，80%(重量)以上颗粒粒度小于 80 m，最大粒径1.0 mm，莫氏硬度在 6.06.5 之间，其中高温有机硫化物为 2.0%(重量)，高温有机酸性氧化物为 5 00010-6 酚、含 1 00010-6 有机羧酸或环烷酸，介质成分复杂。因介质组分特性，重质油介质易结焦对仪表信号正常传输存在一定的干扰，含固多相介质泄放因磨损较易引发的密封问题。高温、高压、含固、酸性氧化物同时存在减压站系统中，对仪表的选型提出了较高的技术要求。2.2 系统布置设备布置是确定各个工艺生产设备在生产装置设备运维112|2023年05月高压，阀门需关注其耐火性能，保证阀门安全运行。产品市场良莠不齐，尽可能选择信誉好、业绩较广泛的制造厂家。3.3 控制阀的选择关于切断阀动力源的选择，控制阀的可操作性和稳定性是动力源选择需考虑的重要因素。常规动力源有电动、气动、液动。综合分析，建议每条线上各切断阀选不同方式驱动源，避免单一驱动源失源造成工艺操作不可控。鉴于电动驱动的局限性，可以不作为考虑对象，气动、液动是驱动源的不二选择。因介质高压，需考虑各减压线切断阀的执行机构应能保证阀门在各种工况下(含最大差压)平稳开启、关闭，执行机构的输出力矩应至少为阀门最大扭矩的 1.5 倍，执行机构同步设置限位保护功能。减压站工艺介质高温、高压、含固，其特性复杂。鉴于系统运行的重要性，在保证动力源的作用可靠的基础上，需要考虑其备用系统，如气动设备增加储气罐，其动力源需保证不少于 2 个动作行程，气动执行机构的气缸上设置易熔塞，当气缸温度达到或超过易熔塞的熔点时，易熔塞熔化将气缸内的压力泄放掉，使另一侧储气罐内的压缩空气推动活塞将阀门关闭。电液执行机构建议过滤器采用双联过滤器，采用电液伺服阀控制，有独立的电磁阀控制锁位，且为失电锁位方式，保证系统的稳定性，同时加设储能罐。4 结语化工企业生产能力是由各种装置设备组合形成的，是企业生产重要的技术基础。伴随着我国科技创新的不断深入，不断完善创新工艺水平的发展趋势，已经融入到化学工业的多方面，通过不断引进先进的生产设备和工艺水平，提高企业的生产效率，同时还能够降低在基础设施建设、运维成本。悬浮床减压站在当前化工行业应用还处于发展阶段，需要相关行业、专业人员高度重视，关注化工工艺的设计优化和相关产品的发展趋势性能，确保设计的合理性和科学性、严谨性。参考文献：1赵日峰.加氢裂化及渣油加氢技术进展与应用M.北京：中国石化出版社，2022.2 张利平.液压控制系统及设计M.北京：化学工业出版社，2006.作者简介：王晓光(1986-)，男，汉族，山西忻州人，本科，工程师，研究方向：煤化工行业自动化设备技术管理。王文超(1986-)，男，汉族，陕西西安人，本科，工程师，研究方向：煤化工行业技术管理。温度原因，极限低温可至-25)，液压站至液动执行机构较远，诸如此等原因，使的整体成本较高。3 改进措施及优化建议3.1 优化设计在进行工艺设计的环节，设计人员既要考虑生产过程中的装置布局合理性、安全性，同要考虑在企业在运行过程中不可避免的检维修问题，确保企业的经济效益。其实，重视企业生产活动中的检维修问题也是保证企业经济效益的另一个体现，一旦发生检修不能或无力检修，不仅会耗费大量的人力、物力，有可能造成大面积装置停产，对企业的经济也产生较大的影响。减压站主介质高温、高压、含固、酸性氧化物同时存在，其中切断阀的高可靠性优为重要，因其含固体颗粒可优先选用球阀，同时采用金属硬密封，全通径设计，防结焦结构设计，接触介质的阀门承压部件，均应考虑介质对金属的腐蚀减薄量，该减薄量应作出明确要求。基于以上原因，阀门可优先选用锻件。主管线LV 调节阀前后压差较大，会出现严重的闪蒸，工艺介质中含有固体及颗粒，在高速下对阀门有严重的磨蚀，设计阶段必须充分考虑到介质的磨蚀性，保证阀门长期可靠运行。3.2 产品质量控制切断阀、调节阀是减压缩装置中主要的控制、调节设备。在设计环节，要充分考虑设备在维修和检修工作开展时的可操作性、便捷性，确保后期工作开展的简单易行。制造阶段的质量控制，管道、管件加工完成后应进行固溶和稳定化热处理。热处理应有热处理报告并根据 ASTM 标准进行产品分析，逐件 100%UT 超声波检验，奥氏体不锈钢管件要求按照 ASTM E165 方法 B 进行 100%液体渗透检验。PT 的检验结果应符合 ASTM E165 的要求。所有阀门都要根据 API598 要求完成高压阀座关闭性试验和低压密封试验以及上密封试验，必须考虑耐磨，更好的抵抗介质冲刷，保证使用寿命，克服高压差对 阀芯产生的振荡影响，保证阀门稳定运行，能够实现抵御介质中的颗粒物将阀芯抱死，卡涩 等功能，且便于维修更换。每批同型号材料至少抽验一次化学成分和机械性能试验，试验结果需符合 ASTM 标准的要求。考虑到介质的含固性，建议采用浮动球形式的全通径 O 型球阀，因调节阀前后压差较大，会出现严重的闪蒸，工艺介质中含有固体及颗粒，在高速下对阀 门有严重的磨蚀，需朵充分考虑到介质的磨蚀性，出口处建议进行硬化处理。建议切断阀的阀芯和阀座通过硬化处理(高温氧焰喷涂后热熔融处理)，以提高涂层与基材的附着力，消除涂层应力。介质临氢、