镇海炼化100万吨乙烯装置开工报告

镇海炼化100万吨乙烯装置开工总结报告
撰写人：胡天生
扬子公司石化烯烃厂乙烯车间
2010年11月18日
目录
1装置概况 (2)
2工艺流程及技术特点 (2)
工艺流程简介 (2)
主要工艺技术特点 (4)
3开车准备情况 (5)
4开工准备阶段主要存在问题与处理情况 (9)
5装置开车过程 (12)
6开工过程中主要遇到的问题与处理 (18)
7经验与教训 (22)
吸取的经验 (22)
吸取的教训 (31)
1装置概况
镇海炼化乙烯装置设计年产100万吨乙烯、万吨丙烯。

装置年运行时间设计为8,000小时，操作弹性为50%～110%（裂解炉部分为70%～110%），设计运转周期为3年。

裂解炉采用中石化科技开发公司/鲁姆斯（ST/LUMMUS）合作开发的技术，共有11台裂解炉，其中1台产能为12万吨/年的气体原料（循环乙烷/丙烷）裂解炉、9台产能为10万吨/年的液体原料裂解炉（5台轻质进料炉，4台重质进料炉），1台产能为15万吨/年的轻质原料裂解炉。

分离部分采用LUMMUS 公司的深冷顺序分离流程专利技术，其中有减粘塔、分凝分馏塔（CFT）、低压脱甲烷、丙烯制冷、二元制冷、双塔脱丙烷、双塔丙烯精馏以及炼厂干气低压回收（LPR）等。

2 工艺流程及技术特点
工艺流程简介
镇海炼化100万吨乙烯装置界区内共划分为11个区域(如表1所示)，装置区内的锅炉给水除氧系统和炼厂干气预精制系统扬子乙烯装置区内所没有的。

整个装置区分为三个单元：裂解、压缩与分离，其中裂解单元负责管辖000、100、150和900区；压缩单元负责管辖200、300、500、650和800区；分离单元负责管辖400和700区。

镇海炼化100万吨乙烯装置工艺流程和扬子2#乙烯装置较为接近，设备位号与1#乙烯基本相同，但采用的仪表控制系统和部分设备较
扬子先进，其工艺流程简图如图1所示。

表1镇海炼化100万吨乙烯装置区域划分情况
主要工艺技术特点
镇海炼化100万吨乙烯装置采用了较多新技术，其中比较典型的有：15万吨/年乙烯大型裂解炉技术；急冷油过滤器使用了旋流器技术；裂解气压缩机段间注油+注水技术；分凝分馏塔技术；炼厂干气低压回收技术；乙烯“三机”CCS控制技术等。

这些新技术的应用使该套乙烯装置目前处于行业领先水平。

主要工艺技术特点如下：
(1)裂解炉采用ST/LUMMUS中国石化科技开发公司/鲁姆斯合作开发的SL-Ⅰ型裂解炉（BA101～BA110），配线性废热锅炉（LQC），引风机采用变频电机，辐射段炉管采用强化传热技术。

(2)15万吨/年裂解炉（BA111），属于中国石化“十条龙”科研攻
关项目之一，采用ST/ LUMMUS联合开发的技术，即基于国产化CBL 技术设计的SL-Ⅲ型裂解炉。

采用双辐射炉膛方案，辐射段采用96组2-1型炉管，设计上考虑进行分炉膛裂解和分炉膛烧焦。

(3)以循环乙烷/丙烷裂解气作为汽提介质的急冷油粘度控制系统。

(4)裂解气五段压缩，段间注油和注水技术，以防止压缩机内部结垢，同时降低裂解气温度。

(5)典型的顺序分离流程，技术成熟可靠。

(6)采用ST开发的分凝分馏塔（CFT）的前冷系统。

(7)低压脱甲烷，碳二馏分后加氢，高、低压双塔脱丙烷。

(8)丙烯制冷、甲烷/乙烯二元制冷技术。

(9)炼厂干气低压回收（LPR）技术。

3 开车准备情况
2009年12月28日镇海炼化100万吨乙烯装置中交，随后进入投料试车准备阶段。

其开车准备情况主要如下：
裂解炉系统
1月15日～21日：燃料气系统和裂解炉工艺管线气密、N2置换。

1月22日：燃料气系统引入天然气。

因乙烯火炬未投用条件，FG 系统安全阀以及压力控制排放WF线配临时管线引至界外。

1月28日～3月15日：11台裂解炉分批烘炉，裂解炉自身超高蒸汽系统吹扫。

3月29日～4月1日：裂解炉系统和原料供应系统二次气密。

4月9日：裂解原料（NAP/HCR）由罐区引至炉前，总管建立压力。

4月12日～19日：裂解点火升温，超高蒸汽系统安全阀定压。

4月19日：6台裂解炉点火升温，在装置投料开车前3台炉处于热备状态（COT 760℃），2台炉处于COT 600℃恒温状态，1台炉处于COT 200℃恒温状态。

急冷系统
1月20日～2月10日：急冷油（QO）和急冷水（QW）系统工艺管道水冲洗和PA吹扫。

2月11日～20日：系统复位、气密。

2月21日～3月20日：QO/QW循环泵透平联试，QO/QW系统水联运。

3月21日～4月2日：QO/QW系统N2置换。

4月3日：引入低压锅炉给水（LPBW）；4日建立QW循环；10日从工艺水汽提塔引LS加热QW；11日急冷水塔釜温达到70℃。

4月6日：急冷油系统接开工油（催化轻柴），用时约24h（总量约2000t）；7日建立QO循环；9日开始QO倒加热；11日急冷油塔釜温达到150℃，并打通PFO外送流程。

4月10日：盘油系统引入开工油（催化轻柴）。

4月11日：稀释蒸汽发生器小浮头热紧，大浮头复位。

4月12日：启动盘油泵，建立盘油循环，打通PGO外送流程。

4月13日：工艺水系统投用，QW系统加热流程为:油水分离罐FA152
→工艺水汽提塔DA154→DS发生罐FA153→DS发生器EA154→急冷水塔DA152。

4月14日：油水分离罐油侧FA152接入开工油（NAP），并打通裂解汽油外送界区流程。

4月19日：QO/QW系统循环，急冷油塔釜温控制在150～155℃，急冷水塔釜温保持在70℃；工艺水（PW）系统运转；两台MC凝液稀释蒸汽发生器投用，产稀释蒸汽（DS）；急冷系统具备接受裂解气条件。

压缩系统
①裂解气压缩机（GB201）
1月11日：透平单试。

1月12日～2月27日：大口径管道爆破吹扫。

2月28日～3月5日：仪表联锁调试、CCS控制系统调试。

3月6～7日：空负荷试车。

3月12～21日：空气开车；系统自身吹扫、低压气密。

3月22～26日：氮气置换。

4月16～19日：系统氮气充压；氮气开车，后三段高压气密；与前冷系统建立氮气大循环。

②丙烯制冷压缩机（GB501）
2月26日：透平单试。

3月9～20日：空负荷试车，安装正式干气密封，系统低压气密（LPN2）。

3月21～23日：系统N2置换。

3月23～28日：系统高压气密（HPN2）。

3月31～4月3日：热氮干燥（由脱乙烷塔再沸器加热至50℃）、N2置换合格（露点＜-50℃）。

4月6日：引气相丙烯，系统进行实气置换；7日接入液相丙烯；9日实气开车。

4月10日：实物料开车，至13日开车正常。

③二元制冷压缩机（GB651）
3月11～21日：系统低压气密（LPN2）。

3月27～30日：系统高压气密（HPN2）
4月1～4日：氮气干燥、置换合格。

4月10日：系统引气相乙烯进行涨压式置换。

4月13日：系统接液相乙烯，GB651暖机，准备开车。

14～15日分别因低压缸和高压缸非驱动端止推轴承温度高联锁停车、处理。

4月16日：GB651带负荷运行。

④碱洗系统
4月10日：碱液罐FB201接入20%碱液（总量约304t）。

4月18日：碱洗系统水运。

4月19日：配碱，建立中、强碱循环，打通废碱外送流程。

冷区系统
3月15日：裂解气干燥器FF201再生。

3月20～28日：冷箱与甲烷塔系统N2置换、HP N2气密和系统干
燥。

4月6日：引液相丙烯至脱乙烷塔，通过塔釜汽化器蒸汽加热，汽化后的气相丙烯引至GB501系统，同时进入丙烯精馏塔及脱丙烷塔系统进行实气置换和充压。

4月7日：引开工氢气(来自化肥装置)进入氢气干燥器FF-301A 充压至，同时向裂解汽油加氢供氢气。

4月8日：脱甲烷塔引液相丙烯充液，首台低温泵脱甲烷塔底泵以丙烯为介质进行物料试泵，随后其余13台低温泵陆续进行实物料试泵工作。

4月13日：引HPN2入冷箱开始预冷。

17日预冷至-50℃；18日预冷至-90℃；19日：冷箱温度-91℃，脱甲烷塔顶温-65℃左右。

热区系统
3月22日：点燃乙烯火炬常明灯（此火炬为国内最高，高168.8m）。

3月25日～4月5日：热区各塔系统高压气密，热氮干燥。

4月6日：碳二/碳三加氢反应器引开工氢气还原，15日两台碳二加氢反应器和两台碳三加氢反应器的催化剂还原工作全部完成。

4月7日：引低温罐气相乙烯至产品罐FB401、乙烯精馏塔DA402系统进行实气置换。

11日～16日引液相乙烯至乙烯贮罐FB401和DA402塔，并建立液位。

4月8日：高/低压脱丙烷塔DA403/DA404以及1#、2#丙烯精馏塔DA405/DA406引气相丙烯进行实气置换；9日凌晨由丙烯产品线引液相丙烯至丙烯精馏塔回流罐，试塔顶回流泵；10日通过开工丙烯线
引丙烯垫塔。

4月16日：丙烯精馏双塔开始循环，打通丙烯产品外送流程；乙烯精馏塔全回流循环；高压脱丙烷DA403单塔全回流循环；脱乙烷塔乙烯预冷。

4月19日：DA402/403/404/405/406全回流运转；DA401/403/404塔注入阻聚剂；运行泵全部切换一遍，清理滤网；碳三加氢反应器DC402引液相丙烯泡床。

4 开工准备阶段主要存在问题与处理情况
裂解区
①裂解炉在烘炉期间多台炉反复发生联锁逻辑故障，引起裂解炉联锁跳车，原因为DCS系统与SIS系统采购分别来自于两家供应商（Honeywell公司和黑马公司），两套系统发生冲突，造成DCS通讯故障。

最终将DCS 和SIS两个系统分开，并将程序整体下装后解决了此问题。

②3月4日，乙烷炉 (BA101)引风机轴承温度高、振动异常，风机跳车，经检查风机轴承箱进水，润滑脂失效，轴承箱烧坏，更换风机轴承。

③4月19日，BA106/108炉因SS放空阀手操器卡降温处理，仪表将调节阀解体检查发现阀道内有焊渣，清除后重新复位。

急冷区
①冲洗油泵入口过滤器设计滤网目数太高，为1250目；在水冲洗过程多次发生过滤器抽瘪、泵不上量的情况，将滤网目数改为200目
后正常。

②4月9日，在QO循环加热过程中，发现炉前QO总管至BA103炉急冷器支管环焊缝处冒油，经检查为焊接缺陷，停止QO循环，用加强板将泄漏部位堵死，另增焊加强圈，堵漏完成后重新建立急冷油循环。

③在QO循环加热过程中，取样分析发现QO中带水严重，经排查水来自炉前QO总管残存的水，因QO总管低点设计未安装倒淋，QO 管道水冲洗时残留了大量的水没有排放干净，在QO循环过程中带入系统中。

打开急冷油塔釜倒淋以及管道与设备各处低点倒淋，经过两天时间处理基本将QO系统内的水排放、蒸发干净。

压缩区
①3月6日，裂解气压缩机GB201透平空负荷试车过程中，机组过临界时因透平轴振动高联锁跳车（联锁值180μm），主要原因为透平调速器PID设置不合理，修正后试车正常。

②3月9日，丙烯制冷压缩机GB501空负荷试车过程中，因SS管网压力波动(最高压力至，造成GB501透平蒸汽入口压力高联锁跳车（联锁值），将联锁值改为后试车正常。

③4月9日0:40，GB501实物料试车过程中，在过临界时，因机组振动高联锁跳车；1:10重新冲转，1:45因二段出口温度高（≥54℃）联锁再次跳车，其主要原因为跨临界转速设置太快（为32r/s），造成透平轮室压力在过临界时大幅升高，导致机组振动快速升高，并且在此期间因喷淋阀来不及打开，段间排气温度很难控制，容易引发联
锁。

经讨论决定将跨临界转速降为20 r/s，并对升速曲线加以了改进；2:05再次冲转，2:35因GT501 抽汽单向阀泄漏停机处理，至10日6:00单向阀内漏处理结束；11日GB501开车后发现一段和二段防喘振阀不动作，12日经仪表检查CCS系统中一、二段吸入压力量程设置有误（现场量程为0～,而CCS量程为0～），仪表改正后正常动作；但随后发现“四返一”仅能关至40%，怀疑调节阀阀道内有焊渣，无法处理。

④4月14日21:30 ，二元制冷压缩机GB651因低压缸非驱动端止推轴承温度高联锁停车；15日开车时又因高压缸止推轴承温度高紧急停机。

两次停机检查均发现润滑油回油管线中有碎橡胶垫片，造成回油不畅，导致轴承温度升高。

日本供应商承认在压缩机出厂前测试时可能不小心将橡胶垫片弄碎带入油路中。

清理复位后，16日开车正常。

⑤4月17日11:28， GB-201因HS管网压力波动造成抽汽压力低联锁跳车（扬子设计没有该联锁，镇海在扬子的建议下将GT-201 SS 温度高高、SS压力高高及HS抽汽压力高高、抽汽压力低低联锁全部摘除）。

分离区
①4月8日，在脱甲烷塔釜出料泵GA301试车时，发现泵出口在线分析仪引压管法兰泄漏，原因是厂家安装时未将包装盒子铁皮拿掉（铁皮卡在法兰密封面上），导致仪表引压管法兰面不严密泄漏，重新更换垫片把紧。

随后检查发现分离区内21套在线分析仪均存在此
问题。

②冷箱系统的管道过滤器排汽设计全部为丝堵，容易泄漏，不安全，将丝堵全部焊死。

③4月13日，冷泵试车时发现低温乙烯泵GA-421B422A-403A4月20
日4月27日4月28日6月17日
2010年4月20日0”0”0”-18℃2010年4月21日0”0”2010年4月22日0”0”501升2010年4月23日0”49 2010年4月24
日37 C10 C4月24日
2010年4月25日2010年4月26日0”2010年4月27日1”2010年4月28日4月20日4月20日4月20日4月20日4月21日4月21日4月22日4月22日4月22日4月22日54℃4月22日501升
96℃4月22日4月22日18℃33℃4月20日4月20日4月21日4月21日4月23日4月25日下午4月23日起410A4月24日4月24日 1.2m装置开车前编制了非常详细的各类试车方案和工艺操作卡片，并组织岗位人员对重点部位的开车方案（如乙烯“三机”、急冷油系统等）学习。

b.开车期间，岗位操作人员的工作指令和日常任务均由片区技术员通过书面形式下达，重要任务附上操作注意事项。

c.将中石化各家乙烯（福炼乙烯、天津乙烯、茂名乙烯、赛克乙烯等）近年来开车过程中出现的问题一一罗列并加以归纳，下发到班组学习，并对可能出现同类问题的地方进行改进。

如天津100万吨乙烯装置开车期间急冷油泵出口的3台急冷油旋液过滤器均发生了故障（设备制造缺陷），镇海针对此问题及时改进避免了开车时此类问题的重复发生。

d.广泛吸取各家乙烯在开车过程中的一些好的做法，如：将备用泵入口滤网撕网作为紧急备用、重要部位阀门上锁挂牌、仪表风考克阀手柄用铁丝绑住等等。

另外，在开车期间PSSR程序、仪表联锁投停用、工艺操作卡片等制度都得到了很好的贯彻落实。

②现场管理
在现场管理方面，主要表现在现场工器具摆放整齐，管线和设备标识规范。

装置中每个区域都设有专门的密闭排放系统，含油污水、烃类物料、废碱液都排放至相应的地槽罐、DF或WF。

现场卫生采用
专人负责制，并且车间还定期组织岗位操作人员利用副班时间打扫本辖区内的机泵和地面卫生。

③HSE管理
在HSE管理方面，镇海炼化乙烯除真正做到令行禁止外，岗位人员积极参与到装置现场HSE管理中，查找事故隐患和制止违章作业。

开车期间每个班组都配备了便携式测爆仪，用于引入实物料时对可能存在泄漏部位（法兰、封头和阀门等）进行检测。

特别值得一提是在分离冷区用测爆仪发现了很多漏点，消除了事故隐患。

④分析取样管理
镇海炼化乙烯装置所有取样器的设计采用了先进的密闭取样系统，避免了取样时直接排放物料至现场。

并且，现场常规取样和加样全部由岗位人员完成，然后送至指定的地点，由分析人员取走分析。

这一点与福炼乙烯、扬巴乙烯、赛克乙烯等装置的做法相同。

（联想事故这种做法尤其值得借鉴）
3、团队协作精神强
镇海炼化乙烯团队协作精神给人留下深刻强的印象，在开车过程中凡是遇到难题，各专业人员自觉参与讨论分析问题，达成共识后形成书面指令，下发到岗位进行实施。

如果问题没有解决，再开会讨论，直到问题得到解决为止。

此举有利于提高团队技术水平以及应对和处理突发事件的能力。

4、充分利用老区装置资源
在装置开车过程中，镇海乙烯将老区空分装置低纯度氮气引入装
置进行吹扫、气密和干燥，加快了乙烯装置的总体试车进度；将化肥装置高纯度氢气引入装置进行催化剂还原和反应器开车；将老区聚丙烯装置丙烯引入装置用于开车前冷泵试车、丙烯压缩机实物料试车以及脱乙烷塔、高压脱丙烷塔、丙烯精馏塔的全回流运转等。

这些都为装置开车提供了有利的条件。

5、回收炼厂干气
镇海炼化有丰富的炼厂干气资源，流量达h，炼厂干气中含约%w 的乙烯、%w的乙烷以及%w的丙烷有用组分，但也含有酸性气体、汞、砷、氧等有害杂质，其组成如表4所示。

为了回收干气中这部分组分，镇海炼化专门建了一套炼厂干气低压回收系统，对干气进行胺洗、压缩、碱洗、除杂质、激冷和脱甲烷后，将干气脱甲烷塔釜C2及C2以上组分送至脱乙烷塔，分离生产乙烯等，将干气脱甲烷塔顶的尾气送入燃料气管网。

干气回收系统投用后每年可从干气中直接回收万吨乙烯产品，同时回收万吨乙烷、万吨丙烷作为裂解原料，经济效益可观。

6、先进的仪表操作平台和操控系统
镇海炼化乙烯装置仪表控制系统很先进，主要包括基于现场总线（FF）的分散控制系统（DCS3000）、安全仪表系统（SIS）、压缩“三机”控制系统（CCS）、火灾及气体检测系统（FGS）等。

在中控DCS 操作台上可以浏览公用工程系统、联锁系统状态、可燃气体报警仪监控画面、机泵状态监控画面、乙烯裂解装置实时与累计能耗物耗统计等。

镇海炼化100万吨乙烯中央控制室(CCR1)如图11所示。

图11 镇海炼化100万吨乙烯中央控制室
吸取的教训
1、岗位操作人员操作经验欠缺
镇海炼化乙烯装置管理人员和岗位操作人员绝大部分来自于炼油和化肥装置，虽然从其它乙烯装置（中海油壳牌、齐鲁、茂名等）招了部分技术骨干，但占总人数比例不到10%。

在开车期间因岗位人员操作经验欠缺，发生了多起人为操作事故。

如：在碳二加氢反应器合格后向乙烯精馏塔系统冲压过程中，上下游压力尚未达到平衡，就匆忙打碳二加氢反应器出口开电动阀，导致流经反应器床层的裂解气流量大幅波动，在调整过程中因氢气补入过量，造成二段床层出口温度超温而联锁停车；又如：在脱乙烷塔顶冷凝器裂解气侧浮头法兰发
生泄漏时，岗位人员错误决定打开脱乙烷塔回流罐顶部放火炬阀进行泄压，导致冷凝器内液相丙烯大量蒸发至丙烯压缩机二段吸入罐，使二段吸入温度飞升，排气温度也随之大幅升高，造成压缩机因二段出口排气温度高联锁；等等。

2、装置象征性中交带来的问题较多
2009年12月28日镇海炼化100万吨乙烯装置中交时，装置现场仍有大量的施工尾项和许多三查四定问题未解决，因而在开车期间出现了许多问题。

主要如下：
①低温碳钢螺栓与普通螺栓混用现象比较普遍。

②现场伴热分布器存在严重缺陷，所有伴热分布器各支管之间的连接方式采用了活接头和橡胶垫片。

在投用伴热时接头处出现大面积泄漏，致使开车期间装置所有伴热无法投用。

如图12所示。

图12 镇海炼化乙烯装置现场伴热分布器
③投料试车期间，现场漏点多。

因施工期缩短，施工质量得不到保证，特别是冷箱系统，由于冷箱系统气密压力仅能做到，实际操作压力达 MPa。

在冷箱升压过程中，该系统人孔、换热器以及管道等多处法兰发生了泄漏。

裂解炉横跨管文丘里与集合管因焊接时因未做热处理，存在焊接应力，在开车后不久角焊缝处便大面积出现裂纹。

3、乙烯“三机”机问题多
①镇海炼化100万吨乙烯裂解气压缩机选择了美国GE 公司生产的五段离心压缩机，如图13所示。

该压缩机在开车期间发生的问题
主要有：透平调速器PID设置不合理；一段吸入压力量程范围（0～60KPa）设置不合理；抽汽阀故障（需要停车解决）；抽汽单向阀内漏；仪表联锁设置不合理；压缩机反转损坏干气密封；缺少备件等。

②丙烯制冷压缩机为国内沈鼓公司制造的四段离心压缩机，如图14所示。

该压缩机在开车期间发生的问题主要有：透平升速曲线设置不合理；仪表联锁设置不合理；“四返一”防喘阀卡；抽汽单向阀内漏；CCS系统一、二段吸入压力量程范围设置错误；CCS系统防喘流量设计偏保守，造成GB-501满负荷下“四返一”和“三返一”防喘阀仍有30%~40%开度（需要停车解决）等。

③二元制冷压缩机为日本EETC公司制造的三段离心压缩机，如图15所示。

该压缩机在开车期间发生的问题主要有：润滑油回油管线堵塞；出口电动阀回讯故障；HS放空阀关闭不严（需要停车解决）等等。

镇海炼化计划在12月份乙烯装置安排1次停车消缺，以彻底解决“三机”的遗留问题。

图13 镇海炼化乙烯裂解气压缩机
图14 镇海炼化丙烯制冷压缩机
图15 镇海炼化二元制冷压缩机
4、装置设计局部存在严重缺陷
SEI在镇海100万吨乙烯装置设计上主要有两处严重的缺陷；一是绿油洗涤泵最小回流线和泵出口安全阀返回至乙烯精馏塔回流罐；二是裂解气压缩机五段出口未设置排放火炬阀。

前者导致镇海在乙烯装置开车成功后，数天产不出合格的乙烯产品，大量物料排放火炬；后者造成在裂解气压缩机紧急停车后，因压缩机五段出口无处泄压，导致裂解气返窜，带动压缩机反转，使干气密封全部受损，因缺备件，装置被迫长时间停车检修。

5、仪表DCS系统和SIS系统冲突造成通讯故障
由于镇海炼化乙烯装置仪表DCS系统和SIS系统软件和硬件分别由Honeywell公司和黑马公司两家供应商供货，在实际使用过程中两套系统发生冲突，造成DCS通讯故障，导致裂解炉在烘炉期间多次误联锁。