張學信

(河南龍宇煤化工有限公司 , 河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司富余合成氣年產(chǎn)20萬t乙二醇裝置采用河南能源與通遼金煤合作的“羰化、加氫兩步法間接合成工藝”制乙二醇技術(shù),其中循環(huán)氫氣變壓吸附裝置是草酸酯與氫氣在催化劑生成乙二醇過程中加氫反應(yīng)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。該裝置由四川同盛科技有限責任公司設(shè)計并施工完成,主要包括預處理系統(tǒng)、循環(huán)氫氣提純系統(tǒng)、解吸氣處理系統(tǒng)、閥組以及所匹配的動力設(shè)備等。本文以河南龍宇煤化工有限公司富余合成氣年產(chǎn)20萬t乙二醇裝置為基礎(chǔ),對其中循環(huán)氫氣變壓吸附裝置在運行過程中程控閥出現(xiàn)故障的原因進行分析,提出有效的整改解決措施,并獲得了顯著效果。

1 工藝簡介

自加氫系統(tǒng)裝置的循環(huán)氫氣在壓力2.85 MPa,溫度25 ℃條件下通過預處理系統(tǒng)脫除甲醇后送往循環(huán)氫氣提純系統(tǒng)。預處理系統(tǒng)是由2臺預處理吸附器、加熱器、再生氣加熱器及相應(yīng)的程控閥和調(diào)節(jié)閥組成。采用2塔工藝流程,設(shè)計約8 h按照步驟切換吸附器1次;吸附器吸附飽和后,切換成未吸附的吸附器。吸附過的吸附器進行再生,再生時的再生氣源來自循環(huán)氫氣提純系統(tǒng)的解吸氣,沖洗后送出火炬,吸附劑再生結(jié)束后進行下一次循環(huán)吸附。

來自預處理器凈化后的工藝氣進入循環(huán)氫氣提純系統(tǒng)中,循環(huán)氫氣提純系統(tǒng)是由10臺吸附塔、2臺沖洗氣緩沖罐、1臺逆放氣緩沖罐、1臺解吸氣混合罐以及一系列調(diào)節(jié)閥和程序控制閥門構(gòu)成。在循環(huán)氫氣提純吸附器中,弱吸附質(zhì)組分H2從吸附塔上部流出作為 H2產(chǎn)品氣輸出,產(chǎn)品H2經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)至2.8 MPa、35 ℃后輸出界區(qū)。

強吸附質(zhì)的組分CO、CH4和微量CH3OH等氣體被吸附,通過逆放和沖洗步驟解吸出來作為解吸氣,進入到解吸氣處理系統(tǒng)中,解吸氣通過解吸氣混合罐壓力緩沖后,再經(jīng)鼓風機加壓0.08 MPa作為預處理系統(tǒng)的再生氣,另一部分與去預處理系統(tǒng)的再生后的沖洗氣、加氫系統(tǒng)氫氣閃蒸罐出來的氫氣、一氧化碳等氣體經(jīng)冷卻器、分離器后一起去火炬或外送至界區(qū)外;其中閥組是程控閥與調(diào)節(jié)閥的統(tǒng)稱,是實現(xiàn)變壓吸附心臟所輸送液體(氣體)完成吸附劑吸附與再生的保障,其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

2 程控閥出現(xiàn)故障的原因

對于變壓吸附裝置來說,吸附劑是保證裝置達產(chǎn)達能的核心要素,是變壓吸附的心臟;而程控閥是變壓吸附心臟所輸送流體的保障。因此在循環(huán)氫氣變壓吸附裝置中程控閥出現(xiàn)故障時,導致裝置降負荷甚至停車的案例較多。本文結(jié)合近兩年循環(huán)氫氣變壓吸附裝置在運行過程中程控閥多次出現(xiàn)故障進行歸納原因分析,具體原因如下:

①程控閥的啟閉是通過電磁閥得失電,線圈產(chǎn)生電磁效應(yīng),就像磁鐵吸電磁閥內(nèi)的閥芯,使電磁閥閥芯上下動作,控制儀表氣是進程控閥上氣缸還是下氣缸,實現(xiàn)程控閥啟閉,而電磁得失電頻次受到步序時間的控制,步序時間設(shè)定不合適,均壓、順放、逆放、終充不到位,使程控閥前后壓差大,程控閥打不開。②程控閥閥檢(閥位反饋輸出信號)探頭松動、脫落、損壞、或者儀表線斷線導致程控閥現(xiàn)場動作與中控程序要求不一致,出現(xiàn)反饋異常。③程控閥的儀表氣氣源三元件為程控閥的電磁閥提供干燥、穩(wěn)定的氣源以及優(yōu)良的潤滑。氣源三元件是空氣過濾器、減壓閥和油霧器三種氣源處理元件的組合件,其中油霧器油杯缺或油變質(zhì)易造成電磁閥潤滑效果不好,出現(xiàn)閥卡澀的情況,使程控閥動作延遲或動作不到位。④電磁閥線圈損壞導致電磁閥接受中控室控制信號后無法進行電磁閥得失電動作或儀表氣壓力不足、中斷、儀表氣管線脫落,使程控閥啟閉不動作或不到位,中控程控閥顯示變黃色。⑤程控閥發(fā)生外漏。程控閥的填料與閥桿處泄漏,填料使用過長出現(xiàn)密封失效,閥桿表面出現(xiàn)磨損,閥蓋連接法蘭處泄漏,使程控閥發(fā)生外漏。對出現(xiàn)問題的程控閥拆檢發(fā)現(xiàn),閥桿、注油套內(nèi)環(huán)、V 型填料存在拉痕,閥門有不同程度的磨損,造成程控閥外漏。⑥程控閥發(fā)生內(nèi)漏。吸附劑或雜物進入閥內(nèi),大氣量工藝氣體與顆粒一塊沖蝕造成密封面、閥芯損壞,造成程控閥內(nèi)漏。程控閥的閥桿、半圓環(huán)、螺套等部件進行加工或進行熱處理時溫度控制不當,造成閥桿、半圓環(huán)硬度較低,導致快速磨損發(fā)生內(nèi)漏。程控閥的閥桿、半圓環(huán)、螺套與閥芯裝配存在質(zhì)量問題,當螺套裝配不到位,閥門打開,閥桿向上運動時,造成螺套、閥芯與半圓環(huán)之間形成線接觸,導致磨損急劇加快,發(fā)生程控閥內(nèi)漏;對程控閥閥體拆檢未發(fā)現(xiàn)雜物存在,排除了第一種情況導致程控閥內(nèi)漏的原因,程控閥閥芯、半圓環(huán)、螺套磨損嚴重造成的內(nèi)漏情況。

3 解決措施

循環(huán)氣氫氣提純系統(tǒng)程控閥在運行過程中出現(xiàn)故障后,先檢查出現(xiàn)問題的吸附塔壓力參數(shù)變化趨勢情況,并與其他投運正常的吸附塔操作壓力趨勢變化情況進行對比。若壓力正常,很有可能是程控閥閥位反饋問題;若壓力不正常,則是程控閥泄漏問題,在線無法處置時要作緊急停車處理,具體方法如下:

①根據(jù)負荷大小合理調(diào)整步序設(shè)定時間,控制好吸附塔的壓力變化流量速率,使均壓、順放、逆放、終充到位,防止均壓壓差過大,使程控閥開啟困難,延長吸附劑使用壽命,減輕對程控閥的沖擊頻次。②聯(lián)系儀表在線進行處理,對程控閥閥檢探頭緊固、恢復正常啟閉指示位置;儀表人員更換損壞的儀表線并按照要求接線,使程控閥閥檢處于正常工作狀態(tài)。③電磁閥因線圈損壞或儀表氣存有的顆粒或油潤滑不良導致程控閥動作問題,要及時切塔并聯(lián)系儀表將電磁閥拆檢用煤油進行清理,除去臟東西,清理處理好后按照程序投用切除的吸附塔;并定期檢查氣源三元件過濾分離定壓潤滑情況,過濾器底部存有臟物較多時要及時清理,油杯油質(zhì)變壞或缺油時,要及時更換或添加,必要時可以切換備用氣源三元件,以保證電磁閥工作環(huán)境處于最佳狀態(tài)。④儀表氣壓力要控制在0.6 MPa左右,壓力<0.3 MPa時循環(huán)氫氣變壓吸附裝置會聯(lián)鎖系統(tǒng)停車,儀表氣壓力不足時要及時聯(lián)系調(diào)度提壓,對于儀表氣管線脫落時,要根據(jù)實際情況及時恢復儀表管線,不影響生產(chǎn)的情況下,可以不切塔處理,不能及時使儀表恢復的要及時切塔處理,處理好后再投用。⑤程控閥的填料與閥桿泄漏、閥蓋連接法蘭泄漏時聯(lián)系儀表進行緊固,同時在填料使用過長出現(xiàn)密封失效,程控閥外漏嚴重時要及時切投塔處理,必要時停車處置。與廠家聯(lián)系,優(yōu)化程控閥填料密封結(jié)構(gòu)型式,取消原注油套O形圈設(shè)計,更改為導向帶設(shè)計,加大導向帶溝槽底徑處公差,使注油套與閥桿的同軸性大大提高,同時也加大導向帶溝槽底徑與閥桿之間的間隙,當出現(xiàn)一定偏壓情況時,可避免閥桿與注油套之間的擦傷情況;利用裝置大修期間,對程控閥更換新的程控閥填料密封型式。⑥查看吸附塔壓力參數(shù)變化趨勢,出現(xiàn)嚴重偏離工藝指標范圍,程控閥內(nèi)漏嚴重影響裝置運行時,要及時停車處理,并對程控閥閥體解體更換備件,嚴格要求進行配裝,確保安裝檢修質(zhì)量。與廠家聯(lián)系對閥桿、半圓環(huán)等部件制造工藝進行優(yōu)化,進行強化滲氮處理,使氮原子滲入鋼的表面,形成富氮硬化層,使其滲氮處理后零件具有高的硬度、耐磨性及高的疲勞強度,較高的抗咬合性,較高的抗蝕性,增強閥桿等部件使用壽命,有效避免程控閥內(nèi)漏的發(fā)生;定期對程控閥維護保養(yǎng),對閥桿進行涂抹黃油、潤滑保養(yǎng),使程控閥開關(guān)靈敏。

4 結(jié)束語

通過對循環(huán)氫氣變壓吸附裝置出現(xiàn)程控閥問題進行逐項分析,采取可靠的解決措施,程控閥出現(xiàn)故障的頻次得到徹底處理與合理管控,有效避免因程控閥故障問題而減少吸附劑使用壽命的問題;使加氫反應(yīng)系統(tǒng)中循環(huán)氫氣純度控制在工藝指標范圍內(nèi),有效調(diào)控加氫系統(tǒng)壓力,減少副反應(yīng)的發(fā)生,提高了草酸酯轉(zhuǎn)化率,延長加氫催化劑的使用壽命。