3/h制氢装置设计总结'> 榆林炼油厂项目20000Nm3/h制氢装置设计总结

【摘 要】榆林炼油厂20000Nm3/h制氢装置是北京工程公司西安分公司成立以来第一个开工建设并顺利投产的项目，制氢装置于2014年5月20日17：18开始点火，24日完成催化剂还原， 25日16：30正式投料，并于26日凌晨4：00产出合格氢气。一次性投料开车成功！目前，整个装置运行平稳，各项技术指标符合设计要求，顺利产出合格氢气以供汽柴油加氢脱硫，提升油品等级。我在这个项目中从设计、校核、现场施工代表到最后开车前技术服务都全程参与，也是我第一个从基础设计、详细设计到开车成功都参与其中的项目，对我来说意义不凡，也受益匪浅，现在对这个项目从设计流程到施工中存在的问题和开车前设计漏项与安全隐患做一个项目总结。

【关键词】榆林炼油厂；20000Nm3/h制氢装置；设计总结

1 概述

榆林炼油厂位于陕西榆林靖边县东南的瓦房梁化工工业区，紧邻307国道，厂区占地1542亩。炼油厂以加工榆林地区原油为主，预计2014年原油产量接近500万吨/年，超过了炼油厂的加工能力，所以必须尽快实施全厂500万吨/年原油加工以及配套系统改造工程，以适应榆林地区原油产量不断上升的要求。且为了配合国家的汽柴油品升级，特在90万吨汽油装置和200万吨柴油装置的联合装置中设立20000Nm3/h的制氢装置，以保证汽柴油的各项指标达到国Ⅳ标准。BPEC西安分公司承担联合装置中的制氢装置的设计工作。

本制氢装置设计为重整气提氢单元13000Nm3/h合格氢气，设计负荷60%～110%；转化制氢单元规模20000Nm3/h合格氢气，设计负荷40%～110%。

2 工艺说明及设计基础

20000Nm3/h制氢装置。

工艺说明：

1）本装置以重整天然气为原料，采用蒸汽转化法、中温变换及PSA的工艺技术生产满足要求的氢气，供炼厂氢气管网。装置设计还可适应以拔头油为原料的工况。装置主要产品为氢气，要求的总纯氢流率为20000Nm3/h，分别供给90万吨/年汽油精制装置和200万吨/年柴油加氢装置使用。

2） 装置组成。

本装置主要由以下五部分组成：原料气预处理、转化及中温变换、中变气换热及冷却、酸性水回收系统、PSA氢气提纯单元。

重整气提氢单元包括重整气升压系统、PSA提氢系统及解析气升压系统；

转化制氢单元包括原料净化、转化系统、中变系统、酸性水处理系统、PSA净化系统及公用工程系统。

3） 生产规模。

纯氢生产能力（99.99%的氢气）20000Nm3/h。

3 工程特点及工作难点

1）本工程属地方政府和国家都迫切要求油品升级的项目，时间紧、任务重、要求严。

2）这是我们西安分公司成立以来第一个进入施工阶段的项目，各个专业的设计人员来自不同的设计院，之前的工作习惯、处事风格都不一致，通过项目的不断深入，大家在一起不断的磨合，融汇成一个团结的设计团队。

3）部分设计人员参加工作时间较短，有些是刚参加工作一、两年的新同志，设计经验、工程经验、现场经验不足。

4）制氢装置的压缩厂房中的压缩机进出口的工艺气管道都是应力管道，其脉动计算全部由制造厂家沈阳远大压缩机厂完成，但是需要我方提供工艺管道走向，由厂家在脉动计算后确定振动支架的安装位置，返给我方，我方再确认支架的安装位置是否合理，如果存在对设备布置或者其他管道设计影响太大的情况，需要再次给压缩机厂家提供我方建议的振动支架支撑位置，由厂家重新进行脉动计算，确认是否合适，如果不能通过脉动计算还需要调整工艺管道的走向，以便适应布置，再向压缩机厂家重新提交新的工艺管道单线图，因为我方和压缩机厂家不在一起办公，一来一去条件交接很耗费时间和精力，对设计进度也造成不少的影响。

5）西安分公司2013年一共有三个制氢项目在做详细设计，712#和100#项目的转化炉炉管的应力计算都是由成达工程公司来完成的，只有榆炼项目是西安分公司的管机专业独立完成的转化炉相关工艺管道的应力计算。虽然过程中也参考了另外两个项目的计算结果，但毕竟是通过自己的计算和经验完成最终的设计，对公司具有很重要的价值和意义。

6）由于施工队伍比较年轻、缺乏经验，聘用的监理单位北京吉星监理公司对其约束能力不足，有些施工错误睁一只眼闭一只眼，把关不严格，甚至放任施工人员野蛮施工，直接导致装置部分施工环节质量低下。

4 设计成品文件

5 设计、施工安装和“三查四定”中存在的问题及整改措施

5.1专业：布置（图纸错误）

图纸名称：设备布置图

图号：12002.0209.E311.02-01

问题内容：0209-P501A/B、0209-PA501、0209-PA502设备基础和地梁相撞。

解决方法：四台设备基础和地梁相撞部分用木板隔开再灌浆。未出变更单。

经验教训：设计和校核人员工作不够细致。这也反映出布置专业和结构专业的沟通还不到位，专业间的会签还不够仔细。

5.2专业：管道（施工误差）

图纸名称：管道轴测图

图号：12002.0209.E321.09-

问题内容：由于现场施工误差，导致压缩机0209-K-702A/B的一级、二级排气缓冲罐的出口管线与结构梁碰撞（误差最小的为20mm左右，误差最大的为70mm左右）。

造成问题原因：压缩机本体的南北方向定位和标高的定位与图纸不符，施工误差严重。

解决方法：施工方切掉了与之相撞的钢梁，化建的结构专业发来一张联络单，请设计院出了一个加固方案。

经验教训：由于施工工期太紧，设计代表与压缩机厂家的代表沟通的修改结果尚未反馈给施工单位，施工人员已经将框架主梁切割，目前来看，安全隐患已排除。得到一个教训就是设计人员在做设计的时候管道与梁柱的净距还是要预留的大一些，在施工方施工粗糙的情况下，还可以保证管道与梁柱不碰撞。

5.3专业：结构（设计原因）

问题内容：汽包反应框架2-A、2-C轴立面图（图号为12002.0209.E621.02-02/22）中显示，2-A轴立面图和2-5、2-6轴之间，标高EL2.000m以下斜撑ZC3（图中左上角处）与现管线300-BW-03203-D3B-HC相撞，现斜撑已施工完毕，管线施工时，已将此斜撑割断。

解决方法：在图12002.0209.E621.02-02/22中，2-A轴立面图靠2-5轴处，ZC3左移500mm距离，500范围内，梁两侧增加劲肋δ=8，S=150，焊缝hf=8mm.

经验教训：管道在上烟道模型的时候没有把结构条件全部反映在管道模型中，缺少两根主梁的模型，导致这根管道跟主梁相撞。在施工过程中发现碰撞，施工方将管道标高降低躲开烟道的主梁，但又与管廊的斜撑ZC3相撞，施工方直接将斜撑切割。根本原因还是管道设计的问题。目前该框架的加强方案用联络单的形式已出，安全隐患基本排除。PDS模型人员没有把上游专业返回的条件完整的反映在模型中，尤其是缺少结构条件，在管道的空间布局中大大受限。

5.4专业：设备（供货商）供货问题

图纸名称：酸性水汽提塔（0209-C-301）装配图。

图号：12002.0209.E511.35-0101.

问题内容：下图为酸性水汽提塔内部的实际照片，根据目测判断，制造厂在本台设备出厂前很可能未进行焊缝打磨、酸洗钝化等处理，最终会影响整台设备的安全操作和使用寿命。

解决方法：项目经理已经告知建设单位，建设单位协调厂家。

经验教训：业主对于供货商运送来的成品，验收不够仔细严格，导致汽提塔安装后才发现设备未做焊缝打磨、酸洗钝化处理，这样整改起来就很麻烦。榆炼项目不属于总承包项目，以后我们公司如果做EPC，现场代表要对过程文件严格控制，供货商把货发来，开箱验收认真仔细，之后再签收验收记录单，真正把项目的每一个过程都做仔细。

5.5专业：管道（设计原因）整改方案已出

问题内容：1）鼓风机管道出口阀门太高。

2）转化炉顶燃料气放空阀门高度太高，检修不便。

3）转化炉顶EL15.78m平台与汽包反应框架EL15.00m平台没有斜梯连接。

4）转化炉顶方烟道中间阀门操作不便。

解决方法：由结构专业出具整改方案。

经验教训：以上四个关于工业炉的管道的四个问题都属于设计遗漏，当时在做设计的时候没有考虑到的问题，对以后的制氢项目是个经验教训。

现场的问题远不止这5条，我只是从中挑选这几个比较有代表性的作为总结教训，转发给同事，对年轻人设计能力的提高也有所帮助。

6 结论

在本项目的整个设计过程中，项目组设计部门始终以“保质量、保进度”的原则开展各项设计工作，严格按照基础工程设计文件及总公司的基础工程设计批复意见，严格遵守相关设计标准、规范和规定及编制的榆林炼油厂详细工程设计统一规定，严格控制设计质量。按照汽柴油升级联合装置的整体进度要求，制定行之有效的设计进度计划，设计分批出图，保证现场施工进度要求，从而保证联合装置的整体进度。

本制氢装置是我们西安分公司承担的第一个进入施工阶段的项目，项目组全体设计人员在来自不同的设计单位，有些设计同事刚参加工作不久，工程经验少、设计经验不足、工作难度大、设计周期短、条件交接面多等情况下，顺利的完成了各项设计任务。整个设计过程虽然遇到了许多困难、发现了许多问题，这些问题最后都得以圆满解决，同时也为以后的设计项目积累了很多宝贵的经验和教训，设计团队得到了很好地锻炼和提高，希望今后BPEC西安分公司可以蒸蒸日上，更上一层楼。

【参考文献】

[1]陈苏.在炼油厂中寻找新的氢源和制氢原料[J].石油炼制与化工.2001（09）

[2]陈红宇.40000m～3/h制氢装置技术改造[J].齐鲁石油化工.1999（04）