停机事故的应急处理

作者:董庆国 李晓明 文章来源:广东石化公司生产运行三部 发布时间:2013-07-18

本文通过介绍大庆石化120万t/a加氢裂化装置循环机停机后快速启机恢复生产过程,对事故处理中出现的问题进行分析、总结,阐述了加氢裂化装置循环机故障处理过程中得到的经验。

循环机故障停机是加氢裂化非常严重的紧急事故,如果不采取适当的措施,将出现全面的温度失控。为了避免恶性飞温事故,即使在积极恢复循环机运转的情况,也必须使反应系统尽快降温降压。大庆石化公司120万t/a加氢裂化装置于2004年8月28日开工以来,遇到过循环机由于机械原因而紧急停机的现象,2007年4月29日循环机紧急停车,当时采用快速启动循环机恢复生产的处理方法。

循环氢压缩机紧急停车原因

2007年4月29日,大庆石化公司炼油厂加氢二车间120万t/a加氢裂化装置循环氢压缩机K-3102突然停机,通过检查ESD画面压力趋势,发现控制油压力波动较大,最低压力已经低于联锁动作值0.38MPa,从联锁动作记录看,控制油压力低导致速关阀2301、2302关闭,从而使循环机K-3102紧急停机。

从油压趋势图来看,循环机的总管压力、润滑油压力、控制油压力都出现了瞬间(1s)波动。查看润滑油透平1.0MPa蒸汽压力趋势,蒸汽压力正常,排除由于蒸汽压力波动导致油压波动的可能;润滑油透平再次开启后,各种运行状况正常,排除由于润滑油透平本体故障导致油压波动的可能;最后导致油压波动的原因确定是泵入口过滤器瞬间堵塞,导致泵瞬间抽空,油压下降。其控制油压力变化如图1所示,速关阀2301、2302由于控制油压力低而动作情况如图2所示。

通过图1、图2可以看出,循环机控制油压力下降后,虽然润滑油备泵在1s内启动,但汽轮机速关阀关闭在0.4s内即关闭,虽然马上重新开启,但此时循环机已经停机。

紧急停工处理过程

2007年4月29日,循环氢流量低低报警,主操作发现DCS画面循环氢流量指示为零,0.7MPa/min紧急泄压阀打开,加热炉停炉联锁启动,尾油事故用油阀打开。外操作员立即到现场检查循环氢及紧急泄压阀真实情况,发现循环氢压缩机停运,0.7MPa/min紧急泄压阀打开。主操作按照循环氢压缩机事故处理方案处理生产。班长经过查找循环机K-3102停机原因后,检查盘车和控制画面,确认为润滑油泵抽空导致控制油压力低引起循环机停车,事故原因查清以及排出后,1:11分现场重新开启循环机K-3102,转速为1000r/min,由于循环氢压缩机在1000r/min模式下运行需要15min,1:49分循环机转速按照升速程序达到4200r/min,2:54分循环机达到正常转速7200r/min,反应系统循环氢流量为190000Nm3/h,反应进料量为90t/h,分馏系统保持短循环运转,通过不合格尾油线向外甩油,系统此时趋于一个安全的退守状态,反应主操根据反应器升温速度要求,以不大于15℃/h的速度升温恢复生产,14:00分全部产品改走合格线,标志着事故处理结束。

在生产事故处理过程中,由于循环机提到正常转速需要一定的时间,导致裂化反应器第三床层出口温度、第四床层出、入口温度出现超温现象,如表所示。

装置停工及恢复开工过程中存在问题分析

循环机启机时反应系统压力为7.276MPa,在系统背压较高的情况下启动循环机,加大了循环机启动负荷,存在损坏循环机的危险,此种情况下应该等到系统压力降到4.5MPa以下再考虑重新启动循环机,保证循环机的正常运行。

循环机启动时反应系统反应器床层最高点温度出现在第三床层,达到473.2℃,循环机K-3102启动初期转速只有1000r/min,压缩机在1000r/min运行15min后启动。在此期间循环氢流量基本没有,无法满足工艺上带走反应系统热量的要求,而当循环机转速由1000r/min上升到4200r/min时,虽然循环氢有一定的流量,但由于流动速度与正常生产还有一定的差距,最终造成反应器内床层热量带出缓慢,导致裂化反应器R-3102第三床层出口温度、第四床层出入口温度超指标,对于催化剂的活性造成了一定的影响,当循环机转速达到4200r/min以上时,反应器床层温度短时间内下降,如图3所示。

由图3可以看出,在循环机转速由1000r/min上升到4200r/min过程中,反应器床层温度上升较快,而当循环机转速达到正常转速达到4200r/min后,反应器床层温度迅速下降,热量快速从反应器内带出,床层催化剂处于安全状态。

循环机停机后,反应进料泵没有停机,继续运转状态,通过紧急事故用油线引尾油进反应器来降低反应器床层温度,虽然使精制反应器的床层温度有所下降,但随着大量液体油品进入反应器,当循环机重新启动后,使反应系统内大量的存油迅速进入 D3105、D3107引发高低分系统及分馏系统液位出现超工艺指标现象,威胁循环氢压缩机的安全运行及分馏系统的平稳操作。

在循环机停机过程中,系统补充氢气一直保持进入反应系统,虽然通过紧急放空保持反应器内气体的流动,使部分热量从反应器内带出,但同时也造成反应器压力下降速度较慢。在循环机运转状态、无法启动2.1MPa/min紧急放空的情况下,造成反应器局部温度超高,因此循环机停机后应立即停止向反应系统补充氢气。

小结

加氢裂化循环机故障停机处理从循环机停机到系统恢复正常只用了13个小时的时间,创造了国内同类装置循环机停机恢复生产的最快纪录,对炼油厂以及裂解装置没有造成大的影响,但在循环机紧急恢复中也出现了一些我们所不希望看到的现象,例如反应器床层短时间超温,高低分液面超高。针对此次事故处理中出现的问题可以得到如下结论:

在反应器内催化剂使用时间较短且反应活性较高的情况下,循环机停机后首先要保证反应系统不超温,如0.7MPa/min紧急放空无法满足降温要求,应果断启动2.1MPa/min紧急放空系统,同时停止反应进料以及向系统补充氢气,当反应器内床层温度得到控制后再重新恢复生产。

如果循环机能够快速恢复到正常转速下,在循环机停机原因确认并消除后,可以参考本次事故处理过程,在系统压力降到足够低的情况下可以快速启动循环机迅速带走反应系统内热量,通过控制系统压力以及放空速度防止反应系统超温,实现在最短的时间内恢复生产。

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