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裂解重油-煤共气化装置运行故障分析及排除

[日期:2019-10-15] 来源:《中氮肥》2019年第5期  作者: [字体: ]

于贵飞1,郑晶维2,杨林3,秦超3

1.浙江石油化工有限公司,浙江 舟山316000

2.陕西延长石油延安能源化工有限责任公司,陕西 富县727500

3.陕西延长中煤榆林能源化工有限公司,陕西 靖边718500

 

      [摘  要] 陕西延长中煤榆林能源化工有限公司1 800 kt/a--气联合制甲醇项目中,600 kt/a煤制甲醇项目气化装置采用多元料浆气化工艺,设有3台气化炉(A/B/C,两开一备),自20146月原始开车以来,运行平稳。2016年年初启动裂解重油综合利用项目,气化炉B、气化炉C改用四通道烧嘴(即在原三通道烧嘴中心氧通道中插入裂解重油通道实现裂解重油-煤共气化),气化炉A仍采用三通道烧嘴(纯煤浆气化)。裂解重油-煤共气化装置运行后,出现了诸多问题,探究影响裂解重油-煤共气化装置连续、稳定运行的因素,包括裂解重油泵隔膜破损、裂解重油泵进出口单向阀磨损、工艺烧嘴前工艺管道振动大、氧煤比及中心氧量不当、裂解重油储备系统设计不合理等,实施相应的优化改造后,上述问题得到解决。同时指出,裂解重油-煤共气化装置依旧存在许多潜在的问题,还需不断地分析、总结和优化改进,以保证裂解重油-煤共气化装置的长周期、稳定运行。

[关键词]  多元料浆气化装置;三通道烧嘴;裂解重油-煤共气化;四通道烧嘴;运行故障;影响因素;技改措施

[中图分类号]  TQ546[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201905-0013-03

 

1   

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司(简称榆林能化)是陕西延长石油集团与中国中煤能源集团共同组建的一家大型煤、气、油综合利用企业,依托陕北能源化工基地,充分发挥靖边县丰富的油、气、煤等资源综合优势,实现资源的就地转化与高效开发。20146月榆林能化一期启动项目建成,包括1 800 kt/a甲醇、1 500 kt/a渣油催化热裂解(DCC)、600 kt/a 甲醇制烯烃(DMTO)、2×300 kt/a聚乙烯(PE)、2×300 kt/a聚丙烯(PP)、90 kt/a甲基叔丁基醚(MTBE)等8套主装置及其配套的公用工程。

榆林能化1 500 kt/a渣油催化热裂解(DCC)装置副产裂解重油100135 kt/a,作为副产品销售,但近年来受国际油价波动及环保方面的影响,裂解重油消费税与售价倒挂,影响榆林能化的经济效益。依据煤、油、气资源综合利用理念,实现裂解重油的综合利用、提高企业的经济效益迫在眉睫。裂解重油以长链烃类有机物为主,并含有少量固体催化剂颗粒1-2,利用裂解重油-煤共气化技术3可实现资源的综合利用。

榆林能化1 800 kt/a--气联合制甲醇项目中,600 kt/a煤制甲醇项目气化装置采用多元料浆气化工艺,工艺烧嘴为三通道烧嘴。设有3台气化炉(A/B/C,两开一备),气化压力6.5 MPa,设计消耗原料煤3 240 t/d,装置自20146月原始开车以来,运行平稳。2016年年初启动裂解重油综合利用项目,通过气化工艺专利商的技术论证以及中试试验验证,决定采用西北化工研究院的四通道工艺烧嘴4实施重油综合利用。四通道烧嘴是在原三通道烧嘴中心氧通道中插入裂解重油通道,并调整四通道的间隙比例及喷嘴夹角,裂解重油由裂解重油泵送至四通道烧嘴之裂解重油通道,水煤浆仍用菲鲁瓦三缸单作用双隔膜泵输送至四通道烧嘴之煤浆通道,氧气依旧走环氧通道及中心氧通道。

裂解重油-煤共气化装置建设完成后,于2016731日气化炉C实现一次性投料成功,20161227日气化炉B投料运行。气化炉B、气化炉C改用四通道烧嘴(掺烧裂解重油)后,多次出现裂解重油泵故障、烧嘴堵塞等跳车事故,其运行周期最长仅52 d,无法实现与纯煤浆气化炉A(气化炉A未作改动,维持原始设计,运行周期约70 d)同步检修,不利于生产管理及降本增效。

2  运行故障影响因素及技改措施

2.1  裂解重油泵隔膜破损

裂解重油泵选用的是米顿罗三缸柱塞泵,型号为MRB146ADO70H101,为三缸单作用双隔膜泵;双隔膜材质为聚四氟乙烯,安装形式为隔膜中间V型槽挤压固定安装;双隔膜间填充ISO-VG46号透平润滑油(填充润滑油的目的是使两片隔膜紧密结合),通过手动盘车排出多余润滑油。本项目所用裂解重油泵,运行工况特殊,没有类似经验可供借鉴。

2.1.1  隔膜安装方式不当

隔膜安装形式为双隔膜就地安装,即先安装隔膜中间V型槽一侧隔膜,通过在已安装侧隔膜上均匀喷洒ISO-VG46号透平润滑油,安装V型槽另一侧隔膜,之后手动盘车挤压隔膜排气。裂解重油泵逐步提高转速运行后,发现其隔膜间泄漏报警装置有压力指示,表明双隔膜间不能很好结合,导致隔膜破损频率增大,裂解重油流量、烧嘴压差等联锁易触发,制约气化炉的稳定运行。

后期对隔膜安装方式进行如下技改:先安装V型槽两侧隔膜,并正常安装隔膜封头后,通过双隔膜V型槽处泄漏检测装置反向注射ISO-VG46号透平润滑油,之后手动多次盘车。裂解重油泵启动后,手动打开双隔膜V型槽处泄漏检测装置排放单向阀,确认无透平润滑油排出后,手动关闭双隔膜V型槽处泄漏检查装置排放单向阀,之后提高裂解重油泵运行转速。

2.1.2  隔膜封头端盖螺栓紧固不当

隔膜封头端盖螺栓紧固采用普通敲击扳手紧固。平常裂解重油泵运行约1周后,双隔膜V型槽处泄漏检测装置报警,停车检修发现隔膜V型槽处隔膜压痕有撕裂现象,且隔膜压痕不均匀,表明隔膜受力不均匀。

裂解重油泵双隔膜材质为聚四氟乙烯,隔膜封头端盖紧压重油侧隔膜,隔膜V型槽紧压液压端隔膜,两侧隔膜根部受螺栓紧固作用与V型槽形成挤压。经分析,隔膜固定端受压不均衡,是隔膜封头端盖紧固螺栓采用人工敲击扳手紧固,即未严格执行螺栓定力扭矩所致。后期检修中,隔膜封头端盖紧固螺栓严格执行螺栓定力扭矩,对称逐级紧固,从而确保了隔膜受力均匀,隔膜达到相应性能指标要求。

2.2  裂解重油泵进出口单向阀磨损

裂解重油泵进出口单向阀选材为304SS,为弹簧式单向阀。据裂解重油粘度与温度的关系(如图1所示),正常操作工况(90 ℃)下裂解重油粘度较低,便于输送。实际生产中,受DCC装置工况影响,裂解重油粘度及其固含量波动较大,导致弹簧式单向阀阀板磨损严重,固定弹簧插销脱落,阀座密封面磨损严重。

经与厂家(米顿罗)进行技术交流,将裂解重油泵进出口阀改用球型实心单向阀,同时球阀阀座、阀体材质更换为316L。改造后,裂解重油与单向阀阀体的接触形式得到改变,接触面有效增加,阀体、阀座磨损减缓,裂解重油泵运行周期明显延长。

2.3  工艺烧嘴前工艺管道振动大

裂解重油-煤共气化装置采用西北化工研究院的四通道工艺烧嘴4,国内应用较少,装置投运后产能达到设计负荷,但四通道烧嘴前工艺管道振值偏大(见表1),久而久之氧气流量调节阀卡涩而流量波动,以及工艺烧嘴管道固定模块脱落、烧嘴偏喷、烧嘴喷头出现龟裂、烧嘴压差逐级降低等问题出现,气化炉被迫停车。

经核算,西北化工研究院对四通道烧嘴间隙及四通道管道头部伸缩比例进行了调整,由此有效缓解了烧嘴前工艺管道振动(见表1),延长了系统的运行周期。

更多内容详见《中氮肥》2019年第5

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