氫氣壓縮機(jī)運(yùn)行中存在的問題及解決方法

孫龍彬，杜 燕，高鵬飛

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319）

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“北元化工”）一期50萬t/a聚氯乙烯，40萬t/a燒堿裝置于2010年7月開車投運(yùn)，其中一期氯氫處理工段，氫氣處理工序采用的是水環(huán)式壓縮機(jī)，本文主要介紹該氫氣壓縮機(jī)及其組件在運(yùn)行時(shí)存在的問題及相對(duì)應(yīng)的處理方法。

1 生產(chǎn)工藝

由于電解槽出來的氫氣溫度較高，其中含有大量的水蒸氣，同時(shí)還帶有堿霧等雜質(zhì)。經(jīng)過洗滌、冷卻，氫氣溫度得到降低，濕氫氣所帶的堿霧被液化除掉，同時(shí)因氣體溫度降低，其中所含的飽和水蒸氣也被冷凝下來，從而使氫氣得到凈化，再經(jīng)過氫壓機(jī)加壓、冷卻，送往合成爐使用。氫氣處理工段工藝流程圖見圖1。

2 參數(shù)控制

為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，氫氣系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)為：氫壓機(jī)進(jìn)口壓力0 MPa；氫壓機(jī)出口壓力0.1 MPa；氫壓機(jī)氣水分離器液位45%～60%；氫壓機(jī)出口氫氣溫度≤45℃；氫氣總管壓力60～100 kPa；最大吸氣量91 m3/min；壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速406 r/min；電機(jī)功率220 kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速1 485 r/min。

3 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及應(yīng)對(duì)措施

3.1 氫壓機(jī)氣水分離器水串進(jìn)后冷和水霧捕集器

正常運(yùn)行時(shí)，氫氣后冷卻器冷凝液和水霧捕集器捕集下來的冷凝液通過管線排放到指定氫壓機(jī)，給氫壓機(jī)氣水分離器補(bǔ)水（氣水分離器水分消耗主要為氫氣壓縮輸送過程中氫氣帶走量），運(yùn)行方式為將氫氣后冷卻器和水霧捕集器排冷凝液閥門打開，氫壓機(jī)氣水分離器加水旁通打開，將氣水分離器液位投自動(dòng)（實(shí)際運(yùn)行時(shí)冷凝液量大于氣水分離器耗水量），當(dāng)氣水分離器液位達(dá)到高限時(shí)，自動(dòng)排水閥門打開排水，液位達(dá)到低限時(shí)，自動(dòng)排水閥門關(guān)閉。

當(dāng)氫氣冷凝液不能滿足氫壓機(jī)氣水分離器用水時(shí)，就需要將氫氣后冷卻器和水霧捕集器下冷凝液閥門關(guān)閉，加純水閥門打開，將氣水分離器加水旁通關(guān)閉，加水調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)，當(dāng)氣水分離器液位達(dá)到低限時(shí)加水調(diào)節(jié)閥打開加水，當(dāng)氣水分離器液位達(dá)到高限時(shí)，加水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。氫氣后冷卻器和水霧捕集器冷凝液到氫壓機(jī)流程簡圖見圖2。

圖1 氫氣處理工段工藝流程圖

存在問題：由于經(jīng)常性調(diào)節(jié)及改變補(bǔ)水方式，導(dǎo)致氫氣后冷卻器和水霧捕集器下冷凝液閥門內(nèi)漏，當(dāng)采用純水補(bǔ)水時(shí)，純水通過此閥門倒串回氫氣后冷卻器和水霧捕集器（純水壓力＞0.4 MPa，氫氣總管壓力70 kPa），導(dǎo)致氫氣總管壓力波動(dòng)，甚至產(chǎn)生液封，造成停車。

解決方法：（1）給氫氣后冷卻器和水霧捕集器下冷凝液閥門增加雙閥控制。（2）崗位人員巡檢每小時(shí)檢查氫氣后冷卻器和水霧捕集器視鏡，杜絕冷凝液積聚。（3）DCS崗位人員密切注意氫氣總管壓力，如遇波動(dòng)及時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場排查，及時(shí)調(diào)整合成爐配比，避免過氯停車。

3.2 氫壓機(jī)氣水分離器排水自動(dòng)閥門故障，導(dǎo)致氫壓機(jī)氣水分離器液位被排空 （氫壓機(jī)排水閥門示意圖見圖3）

事故案例：某日14：55：43，氯堿分廠B線氫壓機(jī)D氣水分離器液位急劇下降，DCS人員立即聯(lián)系現(xiàn)場崗位人員檢查，現(xiàn)場崗位人員第一時(shí)間關(guān)閉了氫壓機(jī)氣水分離器排水手閥，并手動(dòng)打開加水旁通給分離器補(bǔ)水，氣水分離器液位才慢慢上漲，后經(jīng)拆開檢查排水自動(dòng)調(diào)節(jié)閥發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)閥閥芯膜片破損。

處置措施：儀表人員定期檢查調(diào)節(jié)閥各組件，達(dá)到一定期限后及時(shí)更換。

圖2 氫氣后冷卻器和水霧捕集器冷凝液到氫壓機(jī)流程簡圖

3.3 本機(jī)回流自動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門定位器故障脫落

事故案例：某日 17：55：43 至 17：56：25，氯堿分廠D線氫氣總管壓力突然由74 kPa驟降至37.5 kPa，觸發(fā)“氫氣總管壓力達(dá)到極低”聯(lián)鎖導(dǎo)致D線合成爐全停、有機(jī)D線停車。同時(shí)，DCS人員發(fā)現(xiàn)氫壓機(jī)F電流從13 A降至9.2 A，并聯(lián)系現(xiàn)場人員檢查，現(xiàn)場人員接到DCS通知后立即到氫壓機(jī)房查看，發(fā)現(xiàn)氫壓機(jī)F本機(jī)回流閥定位器脫落。

圖3 氫壓機(jī)排水閥門示意圖

事故原因：氫壓機(jī)F本機(jī)回流閥定位器底座斷裂、脫落后，回流閥全開，導(dǎo)致氫氣總管壓力聚降，達(dá)到聯(lián)鎖設(shè)定值，聯(lián)鎖D線合成爐全停。

防范措施：（1）崗位人員巡檢時(shí)認(rèn)真檢查氫壓機(jī)回流閥各部件磨損及松動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)問題立即匯報(bào)本班班長。（2）分廠定期測量本機(jī)回流閥振動(dòng)位移和加速度是否超標(biāo)。

3.4 氫壓機(jī)本機(jī)回流自動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣源管脫落

事故案例：某日17時(shí)31分左右，氯化氫C線3#氫氣壓縮機(jī)本機(jī)回流閥氣源管噴開，本機(jī)回流閥全開，導(dǎo)致氫氣總管壓力降低，聯(lián)鎖氯化氫C線合成爐全熄；有機(jī)C線系統(tǒng)停車。

事故原因：氫壓機(jī)C回流閥儀表氣源管接頭松動(dòng)，導(dǎo)致氣源管噴開，回流閥全開，氫氣總管壓力低低，聯(lián)鎖停車。

防范措施：（1）動(dòng)力檢修分廠儀表人員加強(qiáng)對(duì)全廠氣源管的巡檢力度；將氫壓機(jī)氣源管全部改為PO管，氣源管與球閥連接方式改為快速接頭；將氫氣回流閥反饋桿加粗；對(duì)氫氣回流閥增加鎖位閥。（2）各分廠人員對(duì)具備檢查條件（如停車或單臺(tái)設(shè)備停運(yùn)時(shí)）的氣動(dòng)閥門及時(shí)聯(lián)系儀表人員對(duì)其進(jìn)行檢查，并要求雙方確認(rèn)。

3.5 氫壓機(jī)本機(jī)回流閥門開度DCS和現(xiàn)場不符

事故案例：某日10時(shí)左右電氣人員處理氯氫處理A線氫壓機(jī)A電機(jī)振動(dòng)后，要求帶量試轉(zhuǎn)，DCS主操匯報(bào)當(dāng)班生產(chǎn)調(diào)度后，氫壓機(jī)需帶量試轉(zhuǎn)，值班技術(shù)員安排當(dāng)班班長準(zhǔn)備切換氫壓機(jī)B至A，通知DCS主操給氫壓機(jī)A憋壓至77 kPa，現(xiàn)場檢查氫壓機(jī)A一切正常后，班長安排將氫壓機(jī)A出口閥緩慢打開，11：15氫壓機(jī)A開始并系統(tǒng)，隨后DCS主操按照正常切換步驟給氫壓機(jī)A帶量，同時(shí)給氫壓機(jī)B減載，11：34：52氫壓機(jī)B的本機(jī)回流閥開至23.9%時(shí)，發(fā)現(xiàn)氫氣總管壓力從74.14 kPa降至53.8 kPa，立即將大回流閥從45%關(guān)至18%，但壓力仍無上漲趨勢(shì)，11：36：36將氫壓機(jī)A本機(jī)回流關(guān)至20%，氫壓機(jī)B的本機(jī)回流閥關(guān)至13%，此時(shí)氫氣總管壓力迅速上漲至 93.9 kPa，11：39：11迅速將大回流閥開至67%，總管壓力仍無下降趨勢(shì)，11：40：05將氫壓機(jī)A的本機(jī)回流閥開至24.7%，氫壓機(jī)B的本機(jī)回流開至20.2%，氫氣壓力突然下降至43 kPa，合成爐配比降至0.9，合成爐過氯，VCM合成預(yù)熱器溫度升至98℃，急停5臺(tái)合成爐。

事后排查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場氫壓機(jī)B本機(jī)回流閥開度為65%，而DCS顯示本機(jī)回流閥開度為21%。經(jīng)儀表人員拆開檢查，氫壓機(jī)B本機(jī)回流閥內(nèi)壁襯膠有鼓泡現(xiàn)象。

事故原因：（1）氫壓機(jī)B的本機(jī)回流閥運(yùn)行過程中長期未進(jìn)行操作，閥體橡膠密封長期在有水環(huán)境中使用老化鼓泡將閥板卡死，導(dǎo)致閥門不能正常動(dòng)作，不能正常調(diào)節(jié)氫氣總管壓力。（2）氯化氫DCS崗位操作人員在氫壓機(jī)倒負(fù)荷過程中未及時(shí)判斷出異常情況，最終造成氯氫配比失調(diào)，合成爐急停。

防范措施：（1）氫壓機(jī)切換過程中如發(fā)現(xiàn)回流閥異常應(yīng)立即停止作業(yè)，將異常閥門切出系統(tǒng)后檢查處理。（2）氫壓機(jī)停車后要求工藝、電儀人員全面檢查相關(guān)工藝管線閥門及電儀部件。

4 結(jié)語

氫氣壓縮機(jī)是氫氣處理崗位的重要設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到系統(tǒng)的平穩(wěn)，一旦氫氣壓縮機(jī)出現(xiàn)問題必將導(dǎo)致氯化氫合成過氯停車等嚴(yán)重事故，所以日常運(yùn)行時(shí)一定要消除所有潛在隱患，保證氫氣壓縮機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。