行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工用套管結(jié)晶器》的應(yīng)用現(xiàn)狀及修訂

劉 恒，陳孫藝，蘇 建

(茂名重力石化裝備股份公司，廣東 茂名 525024)

在潤(rùn)滑油生產(chǎn)過(guò)程中，原料油脫蠟是關(guān)鍵一步，它直接影響到所生產(chǎn)潤(rùn)滑油成品的性能。酮苯脫蠟工藝是以潤(rùn)滑油餾分或精制油為原料，丁酮和甲苯為二元混合溶劑(或丙酮、苯、甲苯為三元混合溶劑)，利用丁酮和甲苯混合溶劑具有易溶解油而難溶解蠟的特性，在低溫下將潤(rùn)滑油料中的石蠟結(jié)晶分離出來(lái)。這是我國(guó)潤(rùn)滑油型煉油廠生產(chǎn)石蠟的主要方法。在實(shí)現(xiàn)油蠟分離過(guò)程中，所采用的主要設(shè)備是套管結(jié)晶器，目前，其基本結(jié)構(gòu)和規(guī)格與文獻(xiàn)【1】綜述的情況變化不大。

套管結(jié)晶器的作用就是將蠟油冷卻，使蠟受冷結(jié)晶而析出，蠟、油經(jīng)分離后制得低凝固點(diǎn)潤(rùn)滑油。套管結(jié)晶器按其在工藝流程中的作用可分為換冷用和氨冷用兩種。氨冷卻套管結(jié)晶器(見圖1)的冷卻介質(zhì)是液氨，這種結(jié)晶器附有氨罐，蠟油在此深冷脫蠟制得低凝固點(diǎn)潤(rùn)滑油；換冷套管結(jié)晶器(見圖2)的冷卻介質(zhì)是經(jīng)氨冷卻套管結(jié)晶器脫蠟后的低凝固點(diǎn)潤(rùn)滑油，蠟油在換冷套管結(jié)晶器預(yù)冷后才進(jìn)入氨冷卻套管結(jié)晶器，這種結(jié)晶器是一個(gè)回收冷量的設(shè)備，沒有氨罐。

圖1 氨冷卻套管結(jié)晶器

圖2 換冷套管結(jié)晶器

1 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展脈絡(luò)

套管結(jié)晶器是在中石化重大設(shè)備國(guó)產(chǎn)化辦公室領(lǐng)導(dǎo)下，于20世紀(jì)80年代初期由中國(guó)石化北京石化工程公司(已于1999年和原中國(guó)石化工程建設(shè)公司、中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院改革重組成新的中國(guó)石化工程建設(shè)公司，現(xiàn)更名為中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，簡(jiǎn)稱SEI)和茂名石化機(jī)械廠(已于2005年從中國(guó)石化茂名石油化工公司改制分流，現(xiàn)更名為茂名重力石化裝備股份公司， 簡(jiǎn)稱茂名重力)共同進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化研制， 并于1986年成功應(yīng)用， 1988年進(jìn)一步改進(jìn)。該設(shè)備先后在中國(guó)石化茂名石油化工公司、 燕山石油化工公司、 高橋石油化工公司、荊門煉化總廠、蘭州煉化總廠、濟(jì)南煉油廠等的諸多裝置中使用，運(yùn)行狀況長(zhǎng)、穩(wěn)、安、滿。

1990年， 在中國(guó)石化集團(tuán)公司的指導(dǎo)下， 茂名重力主編了SH 2002—1991《氨蒸發(fā)型套管結(jié)晶器技術(shù)條件》， 并于2004年對(duì)其進(jìn)行了首次修訂。當(dāng)時(shí)進(jìn)行了10點(diǎn)修改， 充分反映了行業(yè)專家的意見， 形成了現(xiàn)在的SH/T 3416—2005《石油化工用套管結(jié)晶器》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石油化工用套管結(jié)晶器設(shè)計(jì)、 制造和檢驗(yàn)的技術(shù)要求, 適用于氨冷卻套管結(jié)晶器和換冷套管結(jié)晶器。

SH/T 3416—2005自2005年發(fā)布以來(lái)，已實(shí)施14年，期間該標(biāo)準(zhǔn)在石化行業(yè)中得到了廣泛的使用，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著國(guó)家加大環(huán)境保護(hù)治理，石油化工裝置密封技術(shù)的可靠性及其失效泄漏問題面臨更加嚴(yán)格的考驗(yàn)和考核。近年來(lái)向茂名石化、濟(jì)南石化等多家用戶了解，套管結(jié)晶器經(jīng)長(zhǎng)周期運(yùn)行，雖然基本符合設(shè)計(jì)要求，但在密封、氨介質(zhì)沖蝕及彈簧刮刀等方面的確存在需改進(jìn)的問題，例如，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)密封材料無(wú)要求，用戶在更換密封填料時(shí)較為隨便，容易出現(xiàn)泄漏等問題；又如，由于在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮氨氣對(duì)內(nèi)管外壁的沖蝕，所以結(jié)構(gòu)上未要求在相應(yīng)位置設(shè)置不銹鋼防沖環(huán)，導(dǎo)致沖蝕嚴(yán)重，造成氨氣泄漏進(jìn)入內(nèi)管等安全和質(zhì)量問題；另外，還有彈簧刮刀容易脫落影響操作等問題。同時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)所引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如GB 150、《容規(guī)》及材料標(biāo)準(zhǔn)等，已作較大修改，為更好地指導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造、確保設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，需對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。

在初步調(diào)研中了解到， 文獻(xiàn)【2】中提到的結(jié)晶器內(nèi)管塌陷失效是偶合因素引發(fā)的單個(gè)案例， 與材質(zhì)及正常的操作工況無(wú)關(guān)， 不具有普遍性和代表性， 因此不考慮專門的技術(shù)對(duì)策。文獻(xiàn)【3】中分析了套管結(jié)晶器定期分組除垢對(duì)于傳熱效率的影響， 建議備用幾組套管結(jié)晶器切換運(yùn)行以便清洗除垢。文獻(xiàn)【4】中分析了套管結(jié)晶器常見的故障(如內(nèi)管積蠟導(dǎo)致刮刀卡死和安全銷被剪斷、 鏈輪產(chǎn)生軸向位移等)產(chǎn)生的原因， 并給出了增加頂絲孔對(duì)鏈輪進(jìn)行二次定位的改進(jìn)措施。文獻(xiàn)【5】中分析了套管結(jié)晶器傳統(tǒng)密封材料泄漏的原因主要是在溶劑中溶脹， 并推薦采用改性聚苯酯材料。另外在專利方面， 僅檢索到錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司的1項(xiàng)發(fā)明專利《刮刀套管式結(jié)晶器》【6】和大連天祿機(jī)電設(shè)備制造有限公司的1項(xiàng)實(shí)用新型專利《新型套管結(jié)晶器》【7】。這2項(xiàng)專利內(nèi)容都和套管結(jié)晶器整體結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2 修訂原則

對(duì)原有標(biāo)準(zhǔn)的修訂所遵循的原則與文獻(xiàn)【8】近似，主要有以下幾點(diǎn)：

一是標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫要符合GB/T 1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的規(guī)定；

二是標(biāo)準(zhǔn)的修訂應(yīng)兼顧先進(jìn)性、前瞻性、適用性的原則，并考慮標(biāo)準(zhǔn)的可操作性；

三是標(biāo)準(zhǔn)的修訂按照目前技術(shù)的發(fā)展，刪除落后淘汰的內(nèi)容，并重點(diǎn)對(duì)應(yīng)用中反饋的問題進(jìn)行補(bǔ)充完善，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的目的。

另外，該標(biāo)準(zhǔn)的修訂主要依托SH/T 3416—2005《石油化工用套管結(jié)晶器》的框架，將標(biāo)準(zhǔn)中引用的過(guò)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)以及與現(xiàn)行的其他標(biāo)準(zhǔn)相矛盾的條文和規(guī)定進(jìn)行修訂，使修訂后的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)相配套和相融合；同時(shí)根據(jù)應(yīng)用中反饋的問題，補(bǔ)充完善2005版中規(guī)定不明確和缺少的內(nèi)容，使新標(biāo)準(zhǔn)更好地發(fā)揮指導(dǎo)作用。

3 修訂過(guò)程

2015年4月，中國(guó)石油化工股份有限公司工程部發(fā)布了《關(guān)于安排2016年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)計(jì)劃申報(bào)和召開行業(yè)內(nèi)部評(píng)審會(huì)的通知》(石化股份建標(biāo)函[2015]162號(hào))。SH/T 3416—2005已列在石化工程標(biāo)準(zhǔn)體系中，對(duì)應(yīng)于該通知中的1.[2].3.3.4.4條，為一般標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。茂名重力成立了以總工程師為組長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)修訂小組，綜合整理有關(guān)資料，申請(qǐng)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂并獲得立項(xiàng)。按照中國(guó)石油化工集團(tuán)公司設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站(以下簡(jiǎn)稱中心站)的安排，茂名重力負(fù)責(zé)對(duì)SH/T 3416—2005《石油化工用套管結(jié)晶器》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。接到中心站的任務(wù)后，茂名重力標(biāo)準(zhǔn)修訂小組迅速開展工作。

經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)修訂小組的努力，于2017年3月29日形成了《石油化工用套管結(jié)晶器》征求意見稿，并報(bào)送給中心站。中心站將該征求意見稿發(fā)至中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司(SEI)、中石化上海工程有限公司(SSEC)、中石化南京工程有限公司(SNEI)、華陸工程科技有限責(zé)任公司、中國(guó)石化北京燕山分公司、中石化勘探公司等多家單位征求意見，符合文獻(xiàn)【9】中的原則和程序性要求。2017年8月，中心站將收集到的反饋意見轉(zhuǎn)交給茂名重力標(biāo)準(zhǔn)修訂小組，標(biāo)準(zhǔn)修訂小組成員根據(jù)反饋意見進(jìn)行了認(rèn)真研究，并再次進(jìn)行修改，于2017年10月18日完成了《石油化工用套管結(jié)晶器》送審稿。

2018年2月1～2日，中心站在茂名組織召開了《石油化工用套管結(jié)晶器》送審稿審查會(huì)，經(jīng)過(guò)專家討論研究后，形成了“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工用套管結(jié)晶器》送審稿審查會(huì)紀(jì)要(中石化設(shè)備站2018文字第04號(hào))”。會(huì)后茂名重力根據(jù)送審稿審查會(huì)紀(jì)要，對(duì)其中的20點(diǎn)要求進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，形成了《石油化工用套管結(jié)晶器》報(bào)批稿。

2019年1月15～16日，中心站在南寧主持召開了《石油化工用套管結(jié)晶器》報(bào)批稿審查會(huì)，專家組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿逐條進(jìn)行了審查，經(jīng)過(guò)討論研究后再次提出了12點(diǎn)修改意見，形成了“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工用套管結(jié)晶器》報(bào)批稿審查會(huì)紀(jì)要(中石化設(shè)備站2019文字第02號(hào))”。專家組認(rèn)為，茂名重力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送審稿審查意見落實(shí)到位，可較好地滿足石油化工套管結(jié)晶器的使用要求，要求盡快完成報(bào)批稿的修改和上報(bào)工作。目前該工作已經(jīng)完成，修改稿已經(jīng)報(bào)批。

4 標(biāo)準(zhǔn)修訂的主要內(nèi)容

在標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中，茂名重力標(biāo)準(zhǔn)修訂小組先后走訪(或聯(lián)系)了茂名石化、大連石化、蘭州石化等多家使用套管結(jié)晶器生產(chǎn)高級(jí)潤(rùn)滑油的用戶，另外也專門調(diào)研了套管結(jié)晶器在中高級(jí)潤(rùn)滑油生產(chǎn)裝置中的運(yùn)行狀況，并逐一落實(shí)會(huì)議紀(jì)要的有關(guān)要求或條款，按要求完成了修訂工作。下面對(duì)主要修訂內(nèi)容進(jìn)行介紹。

首先按照石化行標(biāo)編制規(guī)定對(duì)文本格式進(jìn)行修改，同時(shí)，核實(shí)并修改了規(guī)范性引用文件中標(biāo)準(zhǔn)的名稱、時(shí)間，以及在標(biāo)準(zhǔn)中的引用情況。

其次根據(jù)反饋的問題，重點(diǎn)修訂了以下內(nèi)容：

1) 新增條文說(shuō)明，對(duì)密封材料的選用和安裝進(jìn)行了規(guī)定

密封材料可以選用改性聚醚醚酮(PEEK)，材質(zhì)代碼TYHH-PEEK-013、TYHH-PEEK-014。該密封填料專為酮苯結(jié)晶器套管密封設(shè)計(jì)，用于傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)密封。

密封填料在裝配時(shí)，應(yīng)預(yù)先檢查填料函和傳動(dòng)軸倒角是否符合標(biāo)準(zhǔn)，防止安裝時(shí)傷害密封填料的工作面；另外，安裝過(guò)程應(yīng)先涂潤(rùn)滑脂，然后依次將密封填料分單件安裝到傳動(dòng)軸上，再用壓蓋將填料壓入填料盒。安裝數(shù)量以壓蓋能壓入填料盒為宜。安裝過(guò)程注意密封面的保護(hù)，防止密封面被劃傷，同時(shí)，應(yīng)注意各個(gè)部件的方向和位置。填料函螺栓在緊固時(shí)應(yīng)保持適度的預(yù)緊力，以確保正常工作時(shí)無(wú)滲漏；密封填料在運(yùn)行一星期后應(yīng)進(jìn)行螺栓二次緊固，以不松動(dòng)為宜；禁止填料函螺栓一次緊固超過(guò)設(shè)計(jì)模量。

2) 新增在結(jié)構(gòu)上設(shè)置不銹鋼防沖環(huán)、防止氨氣對(duì)內(nèi)管外壁沖蝕的條款內(nèi)容

氨冷套管結(jié)晶器應(yīng)在氨入口處(內(nèi)管外壁)設(shè)置厚度不小于3 mm的不銹鋼防沖環(huán)；防沖環(huán)應(yīng)緊貼內(nèi)管外壁并與之焊接牢固；防沖環(huán)寬度應(yīng)不小于進(jìn)口管內(nèi)徑的2倍。

3) 新增刮刀的材質(zhì)、固定方式和排列方式的條款內(nèi)容

刮刀應(yīng)選用金屬材料；刮刀片與刮刀桿連接宜采用鉚接固定；沿軸向相鄰的刮刀應(yīng)錯(cuò)開排列。

最后還修改了其他內(nèi)容，主要包括：

1) 新增傳動(dòng)軸材料35CrMo和相應(yīng)材料標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47008《承壓設(shè)備用碳素鋼和合金鋼鍛件》，具體條款修改為“傳動(dòng)軸如采用35CrMo時(shí)，應(yīng)符合NB/T 47008的規(guī)定；如采用40Cr時(shí)，應(yīng)符合GB/T 3077的規(guī)定”。

2) 新增內(nèi)管橢圓度要求，并提高了直線度要求，具體條款修改為“內(nèi)管的橢圓度應(yīng)不大于1.0 mm，直線度應(yīng)不大于1.0 mm/m，全長(zhǎng)直線度應(yīng)不大于3.0 mm”。

3) 新增外管拼接接頭的磁粉或滲透檢測(cè)要求及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，具體條款修改為“內(nèi)管不得拼接。外管可拼接，對(duì)接接頭應(yīng)按NB/T 47013.2進(jìn)行100%射線檢測(cè)，Ⅱ級(jí)合格，還應(yīng)按NB/T 47013.4進(jìn)行100%磁粉檢測(cè)或按NB/T 47013.5進(jìn)行100%滲透檢測(cè)，Ⅰ級(jí)合格”。

4) 新增電動(dòng)機(jī)防爆要求標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求》和GB 3836.2《爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d” 保護(hù)的設(shè)備》，具體條款修改為“電動(dòng)機(jī)的防爆要求應(yīng)符合GB 3836.1～3836.2規(guī)定。防護(hù)等級(jí)應(yīng)按用戶要求確定”。

5) 提高了設(shè)備安全銷的抽查比例和件數(shù)，具體條款修改為“每臺(tái)設(shè)備的安全銷應(yīng)抽查10%且不少于2件進(jìn)行破壞性試驗(yàn)”。

5 結(jié)語(yǔ)

從SH 2002—1991《氨蒸發(fā)型套管結(jié)晶器技術(shù)條件》到SH/T 3416—2005《石油化工用套管結(jié)晶器》，茂名重力一直嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造，為用戶提供了一大批優(yōu)質(zhì)設(shè)備，并在裝置中實(shí)現(xiàn)了“長(zhǎng)、穩(wěn)、安、滿”運(yùn)行，為我國(guó)石油化工行業(yè)的高效和快速發(fā)展提供了設(shè)備保障。

此次標(biāo)準(zhǔn)的修訂和即將頒布實(shí)施，將不斷提高石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平，完善石化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系，并推動(dòng)石化行業(yè)研發(fā)技術(shù)和工藝裝備的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)在新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)不斷總結(jié)在設(shè)備研制和應(yīng)用中出現(xiàn)的新問題，以及對(duì)國(guó)內(nèi)外設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)注，必將進(jìn)一步提高我國(guó)套管結(jié)晶器乃至石油化工行業(yè)設(shè)備的研制水平。

【致謝】：標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作得到中國(guó)石油化工集團(tuán)公司設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站和修改稿審查組各位專家的指導(dǎo)和幫助， 標(biāo)準(zhǔn)修訂小組對(duì)此表示衷心感謝!