煉化裝置水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

張志鋒

（中國(guó)石油化工股份有限公司茂名分公司，廣東茂名 525000）

0 引言

受原油性質(zhì)劣質(zhì)化影響，各裝置水冷器泄漏情況時(shí)有發(fā)生。因泄漏初期很難人為判斷，只能靠人工檢測(cè)進(jìn)行排查，周期長(zhǎng)、效率低，且隨著泄漏量的擴(kuò)大，水中微生物滋長(zhǎng)迅速，水質(zhì)惡化又加速水冷器的腐蝕，同時(shí)油類物質(zhì)粘附在管束內(nèi)壁，影響換熱器的換熱效率，水冷器泄漏逐步擴(kuò)大與水體繼續(xù)惡化的惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響到系統(tǒng)內(nèi)其他用水設(shè)備的安全運(yùn)行。所以，水冷器泄漏的早期發(fā)現(xiàn)與及時(shí)切換處理對(duì)保證裝置正常運(yùn)行及節(jié)能減排有十分重要的意義。水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，很好的解決了上述問題，并為裝置水冷器排查提供準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工具，保駕裝置安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

1 系統(tǒng)介紹

煉化裝置水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為一套覆蓋全面、完整、可靠的監(jiān)管系統(tǒng)，主要包括水中油分析儀、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊及泄漏監(jiān)測(cè)軟件等。

（1）水中油分析儀。水中油分析儀是系統(tǒng)的核心模塊，其實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的當(dāng)量含油量數(shù)據(jù)，采用RS485 通信通過(guò)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊直接接入企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)部署的泄漏監(jiān)測(cè)軟件，企業(yè)用戶可通過(guò)局域網(wǎng)登錄泄漏監(jiān)測(cè)軟件，調(diào)取各裝置水冷器漏油數(shù)據(jù)及報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示與泄漏預(yù)警功能。技術(shù)原理如下：

石油中包括很多熒光物質(zhì)，其中占主導(dǎo)地位的是芳香族化合物和含共軛雙鍵化合物，這些化合物主要是多環(huán)芳烴——萘、蒽、菲、熒蒽、苯并芘、含有重金屬和氫的卟啉以及間二甲苯、鄰二甲苯、1，3，5-三甲苯、1，2，4-三甲苯和1，2，3-三甲苯等，他們均具有π 電子的未飽和結(jié)構(gòu)。由熒光產(chǎn)生機(jī)理可知，流動(dòng)的π 電子吸收的激發(fā)能躍遷到較高激發(fā)態(tài)，從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)射熒光，因此，石油具有較強(qiáng)的熒光特性。

具有吸收光子能力的物質(zhì)在特定波長(zhǎng)光的照射下能在瞬間發(fā)射出比激發(fā)光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光，根據(jù)朗伯-比耳定律，熒光強(qiáng)度與該物質(zhì)的含量成正比，因此可通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度標(biāo)定介質(zhì)濃度。

紫外熒光技術(shù)主要應(yīng)用于各類水中油類介質(zhì)微量泄漏監(jiān)測(cè)和污染檢測(cè)，包括：常減壓、催化裂化、加氫裂化、焦化、重整、加氫裝置、加氫精制、對(duì)苯二甲酸（TPA）、對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）、聚酯（PET）等煉化裝置油類介質(zhì)水冷器泄漏監(jiān)測(cè)。

（2）監(jiān)測(cè)方式。水中油分析儀實(shí)行的監(jiān)測(cè)方式為前后差值比對(duì)法，能更有效的確定當(dāng)前水中油的泄漏量。在水場(chǎng)總出水口總管或在常減壓裝置及加氫裂化裝置的總進(jìn)口管處安裝一臺(tái)水中油分析儀，監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)標(biāo)為裝置前水冷器組前泄漏量A；再在常減壓裝置及加氫裂化裝置的總回水管處安裝一臺(tái)水中油分析儀，監(jiān)測(cè)得到的水冷器組后泄漏量B；最終通過(guò)軟件計(jì)算被監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)出口的泄漏量C=A-B，來(lái)判斷所監(jiān)測(cè)的裝置是否發(fā)生泄漏情況，系統(tǒng)軟件的泄漏報(bào)警閾值可以設(shè)置。該方式可以有效避免因個(gè)別水冷器泄漏后造成水場(chǎng)污染，后導(dǎo)致同一水場(chǎng)中多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都可以監(jiān)測(cè)到泄漏，卻無(wú)法判斷具體泄漏位置的情況。

除上述監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行差值比較判斷泄漏外，系統(tǒng)也可以把單個(gè)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)對(duì)比法判斷，同時(shí)結(jié)合歷史累計(jì)數(shù)據(jù)比較，通過(guò)多種方式驗(yàn)證泄漏，提高泄漏監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

（3）泄漏監(jiān)測(cè)軟件。軟件為全中文界面，可以接入企業(yè)局域網(wǎng)，采用J2EE 技術(shù)架構(gòu)，B/S 瀏覽器模塊，可以直接登入瀏覽器遠(yuǎn)程訪問瀏覽。功能包含：測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)異常值判斷、原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、油含量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、油含量數(shù)據(jù)展示、報(bào)警閾值設(shè)定、差值式泄漏判定和報(bào)警等功能，并且開放數(shù)據(jù)接口。軟件數(shù)據(jù)能通過(guò)接口開發(fā)與其他平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一展示。

（4）安裝方式。水中油分析儀采用光學(xué)探頭通過(guò)主管道上的短接閥門結(jié)構(gòu)直接插入管道內(nèi)的方式安裝，具備有效隔絕管道內(nèi)介質(zhì)溫度對(duì)光學(xué)器件的影響，有在線快速插拔機(jī)構(gòu)，可在線拆卸和更換，可快速清洗維護(hù)，被監(jiān)測(cè)介質(zhì)不外排，防止二次污染影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，符合非停工檢修安裝要求。管線在地面上的插入型在線含油監(jiān)測(cè)儀安裝接管如圖1 所示。

圖1 插入型在線含油監(jiān)測(cè)儀安裝接管

2 系統(tǒng)應(yīng)用

水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在中國(guó)石油化工股份有限公司茂名分公司也得到應(yīng)用，在不同水場(chǎng)及裝置合計(jì)安裝有30 個(gè)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，該系統(tǒng)在其他煉化企業(yè)的各類水場(chǎng)及裝置上共計(jì)安裝該類系統(tǒng)超過(guò)600 個(gè)測(cè)點(diǎn)，該系統(tǒng)具有兼容性，可以將其他不同形式的水中油分析儀信息及監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)局域網(wǎng)匯入水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)在泄漏監(jiān)測(cè)軟件界面上進(jìn)行展示。

3 案例分析

（1）案例一。2018 年4 月2 日16 時(shí)左右，循環(huán)進(jìn)水管線的上水含油量急劇上升（圖2），同一個(gè)裝置的回水管線的泄漏量卻沒有發(fā)生變化。同水場(chǎng)的其余測(cè)點(diǎn)均有相同趨勢(shì)，故判定循水場(chǎng)的其他未被監(jiān)測(cè)的水冷器裝置有發(fā)生泄漏情況。

圖2 循環(huán)進(jìn)水管線的上水含油量實(shí)時(shí)趨勢(shì)

2018 年4 月3 日，車間人員對(duì)水冷器裝置進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)渣油加氫新氫壓縮機(jī)C102A 壓縮機(jī)油位低，懷疑是此處水冷器有問題，故立刻切出水冷器，發(fā)現(xiàn)測(cè)油站水冷器帶壓，判定該臺(tái)水冷器有內(nèi)漏發(fā)生。及時(shí)切出水冷器后，通過(guò)新鮮水冷器置換，水場(chǎng)的油含量均降低，與系統(tǒng)上展示的數(shù)據(jù)趨勢(shì)有一致性。

（2）案例二。2020 年7 月20 日，常減壓裝置的上水管線的油含量突然上升（圖3），對(duì)比回水管線泄漏量沒有明顯上升，因此推測(cè)該裝置的水池含油量上升導(dǎo)致整體的數(shù)據(jù)上升。7 月24日現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)裝置全部?jī)x表進(jìn)行清洗維護(hù)，對(duì)其3 個(gè)點(diǎn)位分別進(jìn)行取水樣，水冷器進(jìn)口的取樣油含量濃度高于兩個(gè)回水點(diǎn)位的含油量濃度，與系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一致，另外水池通過(guò)不斷地置換新鮮水，還能肉眼可見的油說(shuō)明余熱回收水池還有油漏進(jìn)入水池，所以判定該裝置所管轄的有未安裝監(jiān)測(cè)儀表的換熱器發(fā)生泄漏，導(dǎo)致整個(gè)水池的油含量上升。

圖3 水冷器進(jìn)口含油量

（3）案例三。2020 年8 月26 日22 時(shí)，某煉油廠水冷器泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到上水測(cè)點(diǎn)發(fā)生泄漏報(bào)警，具體情況如下：水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到二循水場(chǎng)100 萬(wàn)汽油加氫裝置（II 加氫）進(jìn)水總管測(cè)點(diǎn)發(fā)生泄漏預(yù)警。100 萬(wàn)汽油加氫裝置（II 加氫）進(jìn)水總管含油量如圖4 所示，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，該水場(chǎng)全部測(cè)點(diǎn)都有發(fā)生變化，對(duì)比監(jiān)測(cè)點(diǎn)的上升時(shí)間先后順序，3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的上升時(shí)間比較接近，但100 萬(wàn)汽油加氫裝置（II 加氫）進(jìn)水總管測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)上升最早，因此判定是同個(gè)水場(chǎng)的其他裝置下的水冷器發(fā)生泄漏，導(dǎo)致整個(gè)水場(chǎng)的含油量上升。現(xiàn)場(chǎng)人員去廠里核實(shí)，確認(rèn)泄漏位置為二循水場(chǎng)的焦化裝置，泄漏介質(zhì)為蠟油。

圖4 100 萬(wàn)汽油加氫裝置（II 加氫）進(jìn)水總管含油量

4 結(jié)束語(yǔ)

煉化裝置水冷器泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈敏度高，穩(wěn)定性好。水中油分析儀采用高檢測(cè)靈敏度的紫外熒光法檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)精度達(dá)到0.1×10-6，滿足水冷器微量泄漏早發(fā)現(xiàn)的實(shí)際要求。系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，降低成本。插入式水中油分析儀儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，安裝方便，只需要焊接安裝實(shí)際內(nèi)徑尺寸大于35 mm 的短接與閥門即可在線安裝水中油分析儀儀，大大降低不停工在線安裝施工成本。系統(tǒng)技術(shù)成熟、成功預(yù)警。系統(tǒng)泄漏預(yù)警及時(shí)正確，靈敏度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、可維護(hù)性好、無(wú)外排，為煉化企業(yè)水冷器系統(tǒng)漏油排查提供了準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工具，保駕裝置安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。