延遲焦化裝置非計(jì)劃停工原因分析及對策

王樂毅 ， 韓 靖 ， 劉岳軍 ， 景澤樂 ， 王 平， 張曉寧

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽 471012)

延遲焦化裝置非計(jì)劃停工原因分析及對策

王樂毅 ， 韓 靖 ， 劉岳軍 ， 景澤樂 ， 王 平， 張曉寧

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽 471012)

2016年4月24日，國內(nèi)某延遲焦化裝置在切換四通閥時由于處理塔進(jìn)料隔斷閥傳動渦輪后軸承散架導(dǎo)致非計(jì)劃停工，通過對進(jìn)料隔斷閥的拆檢維修發(fā)現(xiàn)，造成閥門故障的主要原因是其結(jié)焦嚴(yán)重，對進(jìn)料隔斷閥結(jié)焦的原因進(jìn)行了分析，同時提出了應(yīng)對其結(jié)焦的防范措施。

延遲焦化 ； 非計(jì)劃停工 ； 進(jìn)料隔斷閥 ； 結(jié)焦

某延遲焦化裝置采用中石化洛陽工程有限公司(LPEC)設(shè)計(jì)的大型化“一爐兩塔”工藝技術(shù)方案和可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程。裝置設(shè)計(jì)進(jìn)料量1.6 Mt/a，循環(huán)比為0.25，生焦周期為24 h，年開工時間8 000 h，連續(xù)生產(chǎn)時間可達(dá)3年。從常減壓裝置來的減壓渣油，和分餾塔的各個側(cè)線換熱后進(jìn)入加熱爐，經(jīng)加熱爐的對流、輻射段加熱到490 ℃左右進(jìn)入焦炭塔，高溫渣油在焦炭塔中發(fā)生分解和縮合反應(yīng)，最終得到液態(tài)烴、汽油、柴油和輕重蠟油以及部分石油焦和干氣。

2016年4月24日1時10分進(jìn)行四通閥切換操作，準(zhǔn)備將進(jìn)料由焦炭塔B切換至焦炭塔A，在切換四通閥前操作人員按照操作步驟打開A塔進(jìn)料隔斷電動閥(球閥)，1時14分該隔斷閥儀表信號顯示已經(jīng)打開，外操用蒸汽試通，1時19分操作人員確認(rèn)A塔底溫度由326 ℃下降至301 ℃，認(rèn)為隔斷閥確實(shí)打開，開始進(jìn)行四通閥切換，但在切換四通閥的過程中出現(xiàn)加熱爐出口管線憋壓，出口壓力上升至1.5 MPa，聯(lián)鎖停加熱爐進(jìn)料泵，加熱爐聯(lián)鎖降溫，加熱爐燃料氣緊急切斷閥關(guān)閉，裝置緊急停工。

1 停工原因分析

1.1 搶修時發(fā)現(xiàn)的問題

在裝置停工后，立即組織人員對焦炭塔A塔的進(jìn)料線進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)焦炭塔A塔進(jìn)料隔斷閥傳動渦輪后軸承散架，該閥儀表信號顯示已經(jīng)全開，但實(shí)際閥芯開度在5%左右，開度很小，在四通閥切至A塔(預(yù)熱塔)底部進(jìn)料后，導(dǎo)致爐出口管線憋壓，約10 min后才將進(jìn)料改回老塔，但老塔已到生焦末期，沒有足夠的生焦空間供隔斷閥搶修，裝置被迫停工。

進(jìn)料隔斷閥流通介質(zhì)為高溫渣油，操作溫度為485～500 ℃，密封蒸汽溫度250～280 ℃，操作壓力0.45 MPa，密封蒸汽壓力0.8～1.1 MPa,閥體材料ASTMA217 C12，密封為金屬硬密封，硬度65 HRC， 進(jìn)料隔斷閥位于加熱爐出口到焦炭塔之間的渣油管線上，周期性頻繁操作，工作溫度較高，易結(jié)焦。2016年2月以后，進(jìn)料隔斷閥出現(xiàn)閥門電動頭扭矩增大，閥門開關(guān)卡澀，電動頭超力矩跳停等現(xiàn)象，迅速惡化，直到最后閥門故障無法進(jìn)行開關(guān)操作，裝置被迫停工，閥門進(jìn)行拆檢維修。

1.2 結(jié)焦、堵塞原因

拆檢維修進(jìn)料隔斷閥，確認(rèn)故障主要原因是閥門結(jié)焦。進(jìn)料隔斷閥使用在整個焦化裝置溫度最高也是最容易出現(xiàn)結(jié)焦的管線上。根據(jù)高溫球閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，雖然有防結(jié)焦蒸汽保護(hù)，但還是不可避免地有一部分渣油進(jìn)入閥體與球體之間的空腔和波紋管的內(nèi)外蒸汽腔[1]。雖然進(jìn)入的渣油量很少，但會在遠(yuǎn)離蒸汽注入口位置首先沉積，然后逐漸結(jié)成硬焦，在長期使用過程中不斷有渣油進(jìn)入，將沿著空腔壁在原有的焦塊上繼續(xù)堆積結(jié)焦。在閥體內(nèi)的結(jié)焦主要集中在球體底部與閥體之間，在這個部位結(jié)焦將會導(dǎo)致球體位置被焦塊抬升，造成球體密封面與閥座密封面局部接觸，球體與閥座之間密封間隙變大，導(dǎo)致閥門內(nèi)漏，防結(jié)焦蒸汽保護(hù)作用變差，渣油會更容易進(jìn)入空腔造成波紋管結(jié)焦失效，最后發(fā)生更為嚴(yán)重的情況，在球體外形成一層硬焦層，包覆球體表面，使閥門動作失效無法開關(guān)。特別是球體下半部，體現(xiàn)得更加明顯，硬焦層幾乎包裹了球體的一半。

1.3 進(jìn)料隔斷閥保護(hù)蒸汽的影響

在裝置正常生產(chǎn)過程中，由于蒸汽注入量根據(jù)閥門及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)已設(shè)定范圍不可隨意改變，當(dāng)蒸汽的壓力、溫度隨著蒸汽管網(wǎng)的情況有小幅度變化時，對防結(jié)焦蒸汽的注入量有輕微的影響，也會加劇閥門內(nèi)部結(jié)焦。另外由于延遲焦化裝置的工藝特點(diǎn)，在焦炭塔切換四通閥后，老塔進(jìn)行給汽操作，此時由于蒸汽用量較大，使得進(jìn)料隔斷閥與四通球閥之間2～3 m的管線內(nèi)的渣油不能及時被吹掃走，在吹掃結(jié)束隔斷閥關(guān)閉后，殘存的渣油就會在管線底部與閥體底部結(jié)焦，雖然量較少，但長期堆積就會影響閥門的正常使用，從閥門打開的情況，也反映出閥門底部殘存渣油造成球體下半部結(jié)焦比其他部位更嚴(yán)重。

1.4 操作人員原因

操作人員切換四通閥前，切換條件檢查確認(rèn)不到位，僅通過進(jìn)料隔斷閥的儀表信號、貫通蒸汽后(預(yù)熱塔)底部進(jìn)料溫度下降以及切換進(jìn)料后底部進(jìn)料溫度上升來判斷進(jìn)料線是否暢通，沒有通過檢查進(jìn)料隔斷閥的機(jī)械開度來確認(rèn)球閥實(shí)際狀況。

操作人員對突發(fā)異常的判斷和應(yīng)急處理能力不足，造成約10 min才將進(jìn)料改回老塔，使得高溫渣油在爐管內(nèi)結(jié)焦。由于在四通閥切換前蒸汽貫通、焦炭塔底溫度變化的趨勢與正常隔斷閥全開趨勢一樣，并且電動頭顯示信號也全開，所以在隔斷閥開度不夠造成加熱爐出口憋壓、加熱爐出口轉(zhuǎn)油線上法蘭泄漏冒煙后，在現(xiàn)場進(jìn)行四通閥切換的三名操作人員沒有通過現(xiàn)場儀表判斷出是后路不暢，而是將注意力放在對泄漏的法蘭進(jìn)行檢查和處理，喪失了處理焦炭塔進(jìn)料不暢的最佳時機(jī)。

2 防范措施

延遲焦化裝置中高溫球閥高溫油氣環(huán)境的工藝特點(diǎn)，決定了設(shè)備結(jié)垢、結(jié)焦等問題的客觀存在[2]，但可以采取一系列措施加以防范，延緩結(jié)垢、結(jié)焦過程，保證裝置長周期生產(chǎn)，主要措施有：

2.1 優(yōu)化閥門結(jié)構(gòu)，定期更換閥門

由于裝置球閥多次出現(xiàn)故障，影響裝置長周期運(yùn)行，同時考慮費(fèi)用因素，將焦炭塔系統(tǒng)10臺兩通電動球閥國產(chǎn)化，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采購10臺閥門，與原來進(jìn)口閥門互為備用。測定閥門開關(guān)原始力矩值及對在用閥門的力矩進(jìn)行定期監(jiān)測，根據(jù)力矩值等條件綜合判定閥門運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)判斷結(jié)果，利用裝置停工檢修時對閥門進(jìn)行更換，拆卸下來的閥門返廠維修，避免閥門長期使用所帶來的不利影響，達(dá)到可靠運(yùn)行的目的。

2.2 更改蒸汽源，減少其他操作對高溫球閥保護(hù)蒸汽的影響

拆除吹掃蒸汽的限流孔板，最大程度對閥門進(jìn)行吹掃,委托設(shè)計(jì)部門將3.5 MPa蒸汽減溫減壓后作為高溫球閥保護(hù)蒸汽的汽源，消除管網(wǎng)蒸汽波動及焦炭塔趕空氣及大量吹汽用汽對高溫球閥保護(hù)蒸汽的影響。

2.3 加強(qiáng)操作管理提高員工應(yīng)變能力

建立裝置高溫球閥臺賬，每周定期對裝置中的高溫球閥進(jìn)行檢查，確認(rèn)高溫球閥的保護(hù)蒸汽全開，高溫球閥的電池電量充足。所有的高溫球閥在動作時，現(xiàn)場人員觀察變速箱上方指針到位后，并確認(rèn)閥桿標(biāo)識旋轉(zhuǎn)到位(紅色關(guān)位，綠色開位)，方可進(jìn)行下一步操作。

貫通進(jìn)料短節(jié)時，現(xiàn)場兩道手閥全開，操作人員確認(rèn)DCS上吹掃蒸汽流量FIQ1133A顯示不低于1.5 t/h，時間不低于30 s。四通閥切換過程中，操作人員密切關(guān)注加熱爐出口、入口壓力變化正常，爐分支進(jìn)料量變化正常。如出現(xiàn)壓力過高等異常，及時切回處理塔。四通閥切換到位后，處理塔進(jìn)料隔斷閥前吹掃蒸汽量不低于1.5 t/h，時間不低于30 min。四通閥切換到位后10 min內(nèi)，四通平臺留人觀察有無異常。

所以，應(yīng)加強(qiáng)職工培訓(xùn)，組織應(yīng)急演練，提高職工對異常情況的判斷能力和事故處理能力。

2016-09-21

王樂毅(1988-)，男，助理工程師，從事延遲焦化技術(shù)管理工作，電話：15236126228。

TQ050.7

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1003-3467(2016)12-0045-02