RBI風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)在汽油吸附脫硫裝置的應(yīng)用

王 靜，劉忠友，韓海燕

(中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京102503)

RBI基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的設(shè)備檢驗(yàn)(Risk Based Inspeetion)技術(shù)是基于風(fēng)險(xiǎn)管理思想的設(shè)備管理新技術(shù)，我國(guó)從20世紀(jì)9 0年代末開始研究，日前己經(jīng)在百余套煉油化工裝置應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果［1］。

中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司近年來(lái)先后對(duì)連續(xù)重整、中壓加氫、新區(qū)蒸餾、延遲焦化、一蒸餾、三催化裂化6套煉油裝置先后應(yīng)用RBI技術(shù)做了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其中，連續(xù)重整、中壓加氫裝置完成了驗(yàn)證檢驗(yàn)。評(píng)估結(jié)果對(duì)裝置運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)管理及檢驗(yàn)計(jì)劃的制定都給出了較為詳細(xì)的建議，為裝置的檢修工作及日常設(shè)備管理提供了指導(dǎo)。

1 評(píng)估過(guò)程及結(jié)果

基于RBI技術(shù)方法，結(jié)合DNVORBIT Onshore軟件對(duì)汽油吸附脫硫裝置的靜設(shè)備和管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，共包括71臺(tái)設(shè)備及419條管道。

汽油吸附脫硫裝置共有工藝物流11種，物流回路39條，腐蝕回路21條。該裝置中存在的主要損失模式為應(yīng)力腐蝕開裂、減薄、外部腐蝕等。主要損傷機(jī)理為氫致開裂、H2S腐蝕、保溫層下腐蝕、高溫氫損傷等。

1.1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣

經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件的計(jì)算后獲得該裝置總風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖和安全風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖。在總風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖評(píng)價(jià)時(shí)間點(diǎn)，裝置中沒(méi)有總風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)及中高風(fēng)險(xiǎn)的單元;總風(fēng)險(xiǎn)為中風(fēng)險(xiǎn)的單元共有65個(gè)，占裝置設(shè)備的13.24%;總風(fēng)險(xiǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)的單元共有144個(gè)，占評(píng)價(jià)單元數(shù)總數(shù)的 29.33%;其余57.43%的單元未參與計(jì)算。由安全風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖得知，裝置不存在安全風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)的單元，中風(fēng)險(xiǎn)單元78個(gè)，占評(píng)價(jià)單元的15.89%，低風(fēng)險(xiǎn)單元131個(gè)，占評(píng)價(jià)單元總數(shù)的26.86%，其余57.43%的單元未參與計(jì)算(未參與計(jì)算可能因軟件計(jì)算所需的參數(shù)未提供，因時(shí)間及技術(shù)原因此次未解決)。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)百分比

通過(guò)計(jì)算，裝置設(shè)備與風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系見圖1。由圖1可知，裝置90%的風(fēng)險(xiǎn)集中在20%的設(shè)備上，也就是集中精力做好這20%的設(shè)備管理，就可以很大幅度的降低裝置的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。

裝置總體風(fēng)險(xiǎn)最高的主要集中在反應(yīng)器、還原器過(guò)濾器、閉鎖料斗過(guò)濾器及再生器5臺(tái)設(shè)備及1條管道上。裝置安全風(fēng)險(xiǎn)最高的設(shè)備，主要集中在儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-201、穩(wěn)定塔頂后冷器殼程E-201A/B的殼程及部分管道。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)分布及損傷機(jī)理

經(jīng)計(jì)算，裝置總體風(fēng)險(xiǎn)分布情況見圖2。由圖2可知，裝置中管道的累計(jì)風(fēng)險(xiǎn)最高，其次主要是換熱器及容器;平均風(fēng)險(xiǎn)從高到低的順序依次是塔、容器、換熱器、管道、爐管。由統(tǒng)計(jì)可知，對(duì)裝置起作用的損傷機(jī)理主要有減薄、應(yīng)力腐蝕開裂、外部損傷及高溫氫損傷，這與裝置的腐蝕介質(zhì)有關(guān)，該裝置原料相對(duì)潔凈，主要的腐蝕介質(zhì)是少量的H2S及高溫H2。

圖1 設(shè)備與風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系ig．1 Percentage comparison of equipment and risk

2 評(píng)估結(jié)果分析

汽油吸附脫硫裝置為新建裝置，設(shè)備資料齊全，具備較完善的管理體系及較高的管理水平，此次評(píng)估過(guò)程中搜集到的數(shù)據(jù)可信度較高。由于該裝置所用原料本身相對(duì)清潔，腐蝕介質(zhì)較單一，裝置暴露的腐蝕問(wèn)題不明顯，且目前裝置沒(méi)有相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此本次評(píng)估結(jié)果沒(méi)有太多的具體數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證，但通過(guò)裝置目前的運(yùn)行情況，可對(duì)本次評(píng)估結(jié)果的可靠性進(jìn)行分析。

對(duì)裝置2009年至2012年6月期間發(fā)生的主要靜設(shè)備故障及維修記錄做統(tǒng)計(jì)，見表1。由表1可知，裝置運(yùn)行期間發(fā)生故障較多的設(shè)備主要是反應(yīng)器R-101、閉鎖料斗D-106，裝置對(duì)此維修維護(hù)的設(shè)備主要集中在ME-101等過(guò)濾器及進(jìn)料換熱器等換熱設(shè)備上。反應(yīng)器R-101發(fā)生故障較多，這與本次評(píng)估結(jié)果中該設(shè)備位于總風(fēng)險(xiǎn)最高是一致的。尤其2010年5月，反應(yīng)器大蓋著火事故影響較大，經(jīng)分析，此次事故主要是由于反應(yīng)器大蓋墊片失效所致，而墊片失效的根本原因是氫脆導(dǎo)致的徑向穿透裂紋。閉鎖料斗D-106發(fā)生故障較多的原因與其結(jié)構(gòu)及功能有關(guān)，閉鎖料斗的作用是將吸附劑從高壓的反應(yīng)系統(tǒng)輸送至低壓的再生系統(tǒng)(包括將烴/氫環(huán)境與氧/氮環(huán)境隔絕)，并將再生后的吸附劑由低壓的再生器系統(tǒng)輸送至高壓的反應(yīng)系統(tǒng)(包括將氧/氮環(huán)境與烴/氫環(huán)境隔絕)。該功能通過(guò)幾套程控閥的交替動(dòng)作完成，同時(shí)閉鎖料斗內(nèi)有過(guò)濾器以防止吸附劑被排出的氣體攜帶出去。其結(jié)構(gòu)及功能較為復(fù)雜，發(fā)生問(wèn)題較多的是與其相連的程控閥及閉鎖料斗過(guò)濾器，而閉鎖料斗過(guò)濾器風(fēng)險(xiǎn)較高與本次評(píng)估結(jié)果一致。本次評(píng)估只考慮了該設(shè)備本體，因此評(píng)估結(jié)果中閉鎖料斗并未列于高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備。另外，此次評(píng)估結(jié)果認(rèn)為還原器過(guò)濾器ME-109A/B及再生器R-102為高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備，但從裝置運(yùn)行情況看來(lái)，這三臺(tái)設(shè)備故障較低，這與實(shí)際情況有一定出入。

圖2 總體風(fēng)險(xiǎn)分布情況Fig．2 Total risk distribution

3 結(jié)束語(yǔ)

為了更深入理解風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，應(yīng)用RBI軟件完成了對(duì)汽油吸附脫硫裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。評(píng)估結(jié)果與裝置運(yùn)行情況對(duì)比發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器R-101風(fēng)險(xiǎn)最高、閉鎖料斗過(guò)濾器ME-102較高均與裝置實(shí)際情況一致，但還原器過(guò)濾器ME-109A/B及再生器R-102被評(píng)為高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備與裝置實(shí)際運(yùn)行情況有出入。對(duì)裝置起作用的腐蝕機(jī)理與裝置的主要腐蝕介質(zhì)為H2S及H2，二者是一致的。

表1 主要靜設(shè)備故障及維修記錄Table 1 Equipment trouble and maintenance recovded

本次評(píng)估結(jié)果對(duì)裝置風(fēng)險(xiǎn)分布的認(rèn)識(shí)是基本合理的，但是與裝置的實(shí)際運(yùn)行情況仍有一定差距。評(píng)估結(jié)果中存在部分單元未計(jì)算，此次由于時(shí)間及技術(shù)原因，未能解決。通過(guò)此次嘗試，對(duì)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)RBI技術(shù)在煉油裝置的應(yīng)用有了更深刻的認(rèn)識(shí)，熟悉了該項(xiàng)工作開展的整個(gè)流程及內(nèi)容，這為以后此項(xiàng)工作的開展提供了一定的基礎(chǔ)。此次評(píng)估中存在的問(wèn)題及不足可在以后的工作中得以改進(jìn)，該項(xiàng)技術(shù)的掌握可對(duì)科學(xué)識(shí)別裝置風(fēng)險(xiǎn)，管理裝置設(shè)備提供有效支持。

［1］ 楊鐵成，陳學(xué)東.基于半定量風(fēng)險(xiǎn)分析的加氫裝置安全評(píng)估［J］. 壓力容器，2002，19(12):43-45.