S Zorb装置闭锁料斗阀门的故障分析和处理

工程技术 石 油 化 工 设 计 P e t r o c h e mi c a l De s i g n S Z o r b装置闭锁料斗阀门的故障分析和处理 何 龙 ，杨海河，张瑞妍 ( 中国石油化工股份有限公司济南分公司，山东 济南2 5 0 1 0 1 ) 摘要：简要介绍汽油吸附脱硫 S Z o r b 技术原理和工艺特点， 详细列举了闭锁料斗阀门的故障现象， 并 提出解决方案， 同时分析 了滑阀和压控阀的磨损原因， 提出了使用硬质舍金加陶瓷材料组合的解决方案， 并应用于 S Z o r b装置 ， 取得 了良好的效果 ， 确保装置 的长周期运行 。 关键词 ：闭锁料 斗阀门故障解决方案吸附脱硫 S Z o r b是 中石化专利技术 ， 主要用于催化汽 油的吸附脱硫 。与传统加氢脱硫技术相 比能以较 低的辛烷值损 耗生产 出 1 0 m g L以下 的低 硫汽 油。济南炼化 9 O万 t a S Z o r b装置是 中石化第 3 套装置 ， 于 2 0 0 9年 l 2月一次开车成功 。随着加 工量的增大， 2 0 1 3年 5月 ， 装置扩容到 1 2 0万 t a 的加工能力。装置连续运行 4年， 最突 出的问题 是程控球阀和再生滑阀的磨损。本文详细分析了 阀门的各种故障现象以及处理措施。 1闭锁料斗介绍 闭锁料斗是 S Z o r b装置 的核心 ， 是反应 和再 生装置链接 的中转站 ， 吸附剂通过 闭锁料斗运输 到反应器中， 反应后的吸附剂再通过 闭锁料 斗， 回 到再生器中。在整个运行过程中， 反应器为高温 、 高压 、 临氢环境 ， 再生器为低压含氧环境 ， 闭锁料 斗的主要作用就是严格实现氢氧环境隔离和进行 吸附剂的输送 。闭锁料 斗运行 温度是 4 5 0 o C， 操 作压力为 2 8 MP a ， 4 5 0的高温氧环境和氢环境 一 旦接触 ， 就会发生爆炸。所 以闭锁料斗 阀门要 求紧密关闭， 达到六级泄漏 ， 表现为 内漏 、 动作 超 时 、 和外漏 3种 现象 ， 其 中阀门 内漏现 象最 为突 出 。 1 1 闭锁料斗阀门介绍 济南炼化 S Z o r b装置的程控球阀选用是 MO G A S 、 V T I 和台湾进典三个品牌 的阀门。其 中 MO G A S阀门是闭锁料斗 的根部 阀门， 工艺条 件最苛 刻 ， 压力高、 温度高 、 控制介质为硬质微小颗粒 ， 阀 体磨损严重 ， 故障率最高。 1 2 S Z o r b吸附剂介绍 S Z o r h吸附剂( S Z o r b S R T s o r b e n t ) 主要组分 是钴 、 镍 、 铜 ， 颗粒度是 6 57 5 Ix m， 其 载体成分是 氧化锌 、 硅 石和氧化 铝混合物 ， 粘度 是 1 9 0 6 g c m 。吸附剂及其 载体的的主要 成分都是微小 的金属颗粒 ， 对阀门的磨损非常严重， 给装置 的长 周期运行带来严重的考验。 2 阀门磨损内漏 问题 从 中石化运行 的几套 S Z o r b装 置来看 ， 阀门 内漏是制 约闭锁料 斗长周期 运行 的一个 主要 因 素。其原因是由吸附剂结构决定的。虽然阀门都 采用硬质合金 、 超音速喷涂碳化钨处理， 但是在运 行过程中， 难以抵挡吸附剂 的冲刷磨损。 从 阀门的维 修情 况统 计来 看。济南 炼 化 s Z o r b装置从 2 0 0 9年 1 2月开工 以来 ， 2 0 1 0年 阀门 故障更换 1 次， 2 0 1 1 年阀门故障维修6 次， 2 0 1 2 年 阀门故障 维修 6次 ， 2 0 1 3年计 划性 返厂 维修 1 2 台， 正常生产时 ， 阀门故 障更换 过 8次 ， 加上计划 性维修的， 共维修了 2 0台阀门。由此可 以看 出， 闭锁料斗的阀门故障率逐年上升 。从 阀门故障率 来看 ， 程 控 球 阀 主 要 是 再 生 去 反 应 控 制 球 阀 收稿日期： 2 0 1 31 2 2 3 。 作者简介 ： 何龙 ， 男， 2 0 0 3年毕业 于抚顺石油 学院 自动 化专业， 工学学士， 自控工程师， 从事技术管理工作。 曾在核 心 期 刊 发 表 论 文 2篇。联 系 电 话 ： 0 5 3 1 8 8 8 3 3 4 8 9 ； Em a i l ： h e l o n g j n l h s i n o p e c e o m 石 油 化 工 设 计 2 0 1 4 年第 4 期( 第 3 l 卷) 5 密封填料的老化问题 密封填料的老化是造成外漏 的主要原 因， 闭 锁料斗上的阀门都采用 的是高温石 墨填料 ， 这种 石墨填料理论上可 以耐 6 0 0 的高温， 但是长年 运行在 4 5 0高温下 ， 填料 的物理性质完全改变， 填料失去柔性 ， 变得干枯 ， 没有密封性能 。导致 阀 门外漏 ， 对于闭锁料斗上 的阀门密封填料 ， 可采用 高温石墨绳 ， 用缠绕挤压法 ， 在程序控制 阀门关 闭 时间较长的步骤中进行快速处理。 6 汽缸弹簧老化问题 闭锁料斗上的程控球 阀一般是 2 0 mi n左右动 作一次 ， 一天要动作 7 2次左右 ， 经过 4年的运行 ， 弹簧已经普遍 的出现老化 问题 ， 表 现为关 闭力量 不足 ， 阀门动作缓慢 ， 甚至超过 8 S 造成闭锁料斗 停止 。特别 是到 2 0 1 3年 ， 汽缸 问题表 现非 常突 出 ， 经常有阀门关闭不到位现象 。经过对 MO G A S 阀门的研究 ， 发现可以利用汽缸 的排气孔 ， 在弹簧 端的汽缸 里增加仪表 风来帮 助弹簧快 速实 现关 闭。经过实验 ， 利用 A S C 0 8 3 2 7电磁 阀、 S MC两位 五通气控 阀、 和 1 2 ” ( D N 1 5 ) 接 口的 S MC快速接 头等， 对弹簧乏力的汽缸改造为单缸双作用。配 置一套标准的气路图 ， 如图 3所示。配置后 ， 阀门 一 旦动作不畅 ， 可 以在半个小时 内完成汽缸 的改 造 ， 完全不耽误汽油吸附脱硫产品的质量 。 汽源 图 3 改造后 的汽源连接 需要特别注意的是 ， 把执行机构改为双气缸， 只是延缓弹簧疲劳和加速闭锁料斗阀门动作时间 的一个有效手段 ， 但是这种方法不能作为解决弹 簧乏力的最终方案。动力风能帮助弹簧快速关 闭 阀门， 但是绝对代替不了弹簧在动力风失效故障 状态下的关键作用。动力风源失效后 ， 要靠 弹簧 的作用 ， 把闭锁料斗 的阀门快速关 闭， 隔断氢氧环 境 ， 防止氢氧接触发生爆炸危 险。所 以阀门在维 修时 ， 弹簧关闭力也是一个重要的指标 。 7滑 阀 问题 S Z o r b再生滑阀的磨损也是一个很棘手 的问 题 ， 从 2 0 0 9年 1 2月投用 ， 在 4年的时间里 ， 由于滑 阀问题 ， 装置暂时停工维修过 8次 ， 每次都是由于 阀板磨损 ， 造成泄漏量增 大。阀门的磨损如 图 4 所示 图4 硬质合金喷涂碳化钨滑板磨损情况 H V 2 6 3 4没有副线 ， 一旦需 要维修 ， 装 置就只 能停工 ， 并且阀门开度一般在 2 0 3 0 ， 阀门开 度过小 ， 加速 了滑阀磨损 的速度 。在检修 中， 滑 阀 的阀板使用 了陶瓷工艺 ， 耐磨 陶瓷是 以氧化铝或 氧化锆为主要原料 ， 以稀有金属氧化物为溶剂 ， 经 1 7 0 0 高温而成 的特种陶瓷 ， 硬度大 ， 耐磨性极 好 ， 硬度达到 H R A 8 5以上 ， 相当于锰钢 的 2 6 6倍 ， 高铬铸铁 的 1 7 1 5倍 。但 是 陶瓷 阀芯 的特 点是 脆 ， 抗拉伸能力差 ， 不耐震 J 。济南炼化更换陶瓷 阀芯的滑阀使用 5个月 ， 效果 良好 ， 但是 2 0 1 3年 9 月 2 6 E t ， 陶瓷 阀芯断裂。从 断裂痕迹来看 ， 是 由 于催化剂卡 ， 执行机构在拉动 阀板打开阀门时， 外 力使得阀板断裂。但是拆除阀门后， 没发现陶瓷 阀芯有丝毫的磨损 ， 如 图 5所示 。这说 明， 陶瓷阀 芯在这种工艺条件下 ， 比阀板进行碳 化钨喷涂的 硬质合金要 更好 ， 是完全 能克 服吸 附剂 的磨损