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 郭小安*

 （中國(guó)石油大慶石化分公司煉油廠延遲焦化車(chē)間，黑龍江大慶163714）

摘要：針對(duì)延遲焦化裝置焦炭塔頂壓力偏高的原因，從原料性質(zhì)、操作條件、管線、設(shè)備結(jié)焦堵塞等方面進(jìn)行逐一查找分析。并對(duì)焦炭塔油氣管線采用y射線故障掃描檢測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確檢測(cè)出結(jié)焦堵塞部位，對(duì)裝置檢修處理具有很好的指導(dǎo)作用。

 關(guān)鍵詞：焦化；油氣線；堵塞；y射線檢測(cè)

 中圖分類(lèi)號(hào)：TQ053.3 文章編號(hào)：0253 - 4320( 2016) 03 - 0141  - 03

 DOI:10. 16606/j. cnki. issn 0253 - 4320. 2016. 03. 035

 120萬(wàn)t/a延遲焦化裝置于2008年9月建成投產(chǎn)，采用一爐兩塔的工藝路線，裝置設(shè)計(jì)循環(huán)比為0.5，以大慶減壓渣油及催化油漿和乙烯焦油為原料，主要產(chǎn)品為干氣、液態(tài)烴、汽油、柴油、蠟油和焦炭。焦化過(guò)程是對(duì)重質(zhì)油進(jìn)行無(wú)催化劑的熱破壞加工，加熱到一定的溫度下，在焦炭塔內(nèi)發(fā)生一系列的熱裂解和縮合反應(yīng)，隨著處理量的逐步加大，焦炭塔泡沫層及空高與安全生產(chǎn)的矛盾更加突出，帶來(lái)的直接后果是焦炭塔泡沫夾帶嚴(yán)重，把來(lái)不及沉降下來(lái)的焦粉帶到分餾塔底部后，又通過(guò)分餾塔底循環(huán)油進(jìn)入加熱爐管，焦粉在爐管內(nèi)形成結(jié)焦因子，加劇輻射爐管的結(jié)焦，進(jìn)而形成惡性循環(huán)。另外，焦炭塔油氣攜帶大量焦粉使焦炭塔頂油氣線結(jié)焦傾向加大，焦炭塔頂壓力升高，嚴(yán)重影響該裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

1  焦炭塔運(yùn)行狀況

 從圖1和圖2可以看出，2014年6月25日焦化裝置檢修開(kāi)工后焦炭塔頂壓力一直處于0.20 M Pa以上（2012年和2013年檢修開(kāi)工正常后焦炭塔頂壓力均為0. 18 M Pa左右，設(shè)計(jì)壓力為0.17 M Pa，工藝指標(biāo)為≤0. 25 M Pa）。初步判斷懷疑是該階段原料中冷渣摻煉比例較高，約為45 t/h，檢修前原料冷渣摻煉量一般為10 t/h，而冷渣中又混入輕質(zhì)原料，因此導(dǎo)致焦炭塔頂壓力相對(duì)檢修前下降不明顯。6月30日根據(jù)調(diào)度指令，裝置處理量提高至3 600 t/d，焦炭塔生產(chǎn)壓力上升明顯，此時(shí)熱渣油量充足，焦化冷渣油摻煉量為5 t/h以下。7月9日焦化冷渣油摻煉量增加，裝置處理量降至3 550 t/d。8月6日裝置處理量降至3 400 t/d。8月9日對(duì)焦炭塔塔口進(jìn)行了清焦，采取以上措施后，焦炭塔頂壓力基本沒(méi)有變化，仍處于較高水平。

2焦炭塔頂壓力偏高的原因分析

 造成焦炭塔頂壓力偏高的原因有4個(gè)方面：①后路的分餾系統(tǒng)結(jié)焦或堵塞；②焦炭塔塔口結(jié)焦；③原料性質(zhì)及操作條件變化；④油氣線堵塞。

2.1  后路分餾系統(tǒng)結(jié)焦或堵塞

 (1) 2014年6月份檢修時(shí)打開(kāi)分餾塔T1102底人孔進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)分餾塔油氣線入口被焦塊堵塞或分餾塔底焦粉淤積封堵分餾塔油氣線入口。

 (2)分餾塔塔盤(pán)結(jié)焦或堵塞。2014年6月檢修時(shí)打開(kāi)了分餾塔全部人孔，技術(shù)員從分餾塔通道至上而下對(duì)塔盤(pán)進(jìn)行了全面檢查，除了分餾塔頂個(gè)別浮閥存在失靈現(xiàn)象，其他塔盤(pán)均未發(fā)生結(jié)焦和浮閥失靈，而且分餾系統(tǒng)各側(cè)線抽出溫度及回流量均正常。因此可以排除分餾塔盤(pán)結(jié)焦或堵塞的可能性。

 (3)對(duì)分餾塔底液位計(jì)進(jìn)行了校驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)分餾塔底壓力指示對(duì)分餾塔底液位進(jìn)行了推算，證明分餾塔底液位指示準(zhǔn)確，排除了分餾塔底發(fā)生淹塔，導(dǎo)致油相沒(méi)過(guò)氣相人口的可能性。

 (4)聯(lián)系儀表操作工對(duì)分餾塔頂壓力表、分餾塔底部壓力表、甩油罐頂壓力表進(jìn)行了檢查，檢查確認(rèn)壓力表指示準(zhǔn)確，又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力表進(jìn)行了更換，現(xiàn)場(chǎng)壓力表指示與DCS指示吻合，因此排除了儀表指示失靈的可能性。同時(shí)根據(jù)壓力指示對(duì)分餾塔壓降進(jìn)行了計(jì)算(0. 025~0.035 M Pa)，在分餾塔壓降的運(yùn)行范圍內(nèi)。通過(guò)以上分析可以排除后路分餾系統(tǒng)結(jié)焦或堵塞造成焦炭塔壓力升高的可能性。

2.2焦炭塔塔口結(jié)焦

 由于焦炭塔壓力偏高，在2014年8月9日對(duì)T1101A塔口進(jìn)行了高壓水清焦，發(fā)現(xiàn)塔口結(jié)焦厚度在10 cm左右（以往清焦厚度在13 cm左右），橫向油氣線內(nèi)未發(fā)現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，在塔口清焦后焦炭塔壓力下降0. 002 M Pa。8月15日對(duì)T1101B塔口進(jìn)行了高壓水清焦，塔口結(jié)焦厚度約為15 cm，清焦后焦炭塔壓力下降0. 001 M Pa。因此可以判定焦炭塔塔口結(jié)焦不是焦炭塔壓力偏高的主要原因。

2.3原料性質(zhì)或操作條件變化

 原料組成越輕或反應(yīng)溫度越高，焦炭塔內(nèi)油氣量越多，焦炭塔頂壓力越高。能夠造成原料變輕的原因有3個(gè)：①裝置外來(lái)的原料組成性質(zhì)變輕；②原料經(jīng)過(guò)的換熱器發(fā)生內(nèi)漏，導(dǎo)致原料輕質(zhì)化；③與原料系統(tǒng)相連的輕質(zhì)油管線與原料發(fā)生介質(zhì)互串。

2.3.1  原料性質(zhì)變輕

 從表1可以看出，焦化裝置開(kāi)工后，原料的殘?zhí)坑?. 38%下降至最低的6.10%，焦化熱渣油加工量降低，含有輕組分的冷渣油摻煉量上升，導(dǎo)致原料的殘?zhí)拷档�，因此懷疑此期間焦炭塔壓力升高的原因?yàn)樵�料性質(zhì)變輕，但從8月份對(duì)原料的加樣化驗(yàn)分析中可以看出，原料的組成性質(zhì)逐漸平穩(wěn)，并且接近正常生產(chǎn)水平，但焦炭塔壓力沒(méi)有明顯下降，仍舊持續(xù)保持0. 234 M Pa左右。因此可以判定原料變輕不是此次焦炭塔壓力上升的主要原因。

2.3.2換熱器發(fā)生內(nèi)漏

 混合后的原料經(jīng)過(guò)E1101~E1105換熱升溫后，與循環(huán)油混合進(jìn)入加熱爐升溫后進(jìn)入焦炭塔，如果E1101~E1105中任何一個(gè)換熱器發(fā)生泄漏，均能使原料輕質(zhì)化，從而導(dǎo)致焦炭塔頂壓力升高，循環(huán)比增加，在同等處理量下的加熱爐進(jìn)料量也會(huì)隨之增加。但經(jīng)過(guò)裝置原料累計(jì)表計(jì)算的加工量與加熱爐進(jìn)料量扣除循環(huán)油量計(jì)算的加工量對(duì)比，2個(gè)數(shù)值基本吻合，因此可以排除因換熱器內(nèi)漏導(dǎo)致原料變輕。

2.3.3  輕介質(zhì)油品串入原料系統(tǒng)

 原料系統(tǒng)串人輕介質(zhì)油品有2種情況：①裝置外渣油系統(tǒng)直接串入輕介質(zhì)，此情況已在前面進(jìn)行了說(shuō)明；②裝置內(nèi)輕介質(zhì)油品通過(guò)開(kāi)工線、開(kāi)工柴油或開(kāi)工蠟油開(kāi)工線串人原料系統(tǒng)，因此通過(guò)以下方法來(lái)逐項(xiàng)排除：①檢查開(kāi)工線，在污油線不使用時(shí)，打開(kāi)水槽至開(kāi)工線閥門(mén)，污油流量表沒(méi)有流量顯示，并且污油溫度沒(méi)有變化，證明開(kāi)工線不存在串線現(xiàn)象。②檢查開(kāi)工柴油線，開(kāi)工柴油線兩端各有一放空閥，在放空閥處進(jìn)行泄壓，最終沒(méi)有柴油流出，證明開(kāi)工柴油閥門(mén)不存在內(nèi)漏。③檢查開(kāi)工蠟油線，原料系統(tǒng)與開(kāi)工蠟油線相連，為了檢查開(kāi)工蠟油線是否存在從裝置外向原料串油的可能性，打開(kāi)了T1104收蠟油閥門(mén)，經(jīng)過(guò)1 d的運(yùn)行，T1104液位數(shù)值平穩(wěn)，沒(méi)有發(fā)生任何變化，證明開(kāi)工蠟油線不存在互串。因此可以判定裝置內(nèi)未有輕介質(zhì)串人原料系統(tǒng)。

2.3.4循環(huán)比變化對(duì)焦炭塔壓力的影響

 2014年8月12日采取了提高循環(huán)比降低處理量的方法，在加熱爐進(jìn)料量不變的情況下，單純以提高循環(huán)比降低處理量（從0. 21提高至0.25），焦炭塔壓力沒(méi)有明顯變化。因此可以排除循環(huán)比偏大對(duì)焦炭塔壓力的影響。

2.4油氣線結(jié)焦、堵塞

 2014年8月19日利用放空線將油氣線與甩油罐聯(lián)通，對(duì)焦炭塔瓦斯閥前的壓力進(jìn)行了測(cè)量，見(jiàn)表2。

 從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，油氣線的壓力降主要集中在焦炭塔瓦斯閥至分餾塔段，說(shuō)明此段管線值得重點(diǎn)懷疑。

 2014年6月份檢修期間，已對(duì)焦炭塔油氣線進(jìn)行了全面清焦，根據(jù)往年油氣線結(jié)焦經(jīng)驗(yàn)，油氣線的結(jié)焦厚度不能在這么短時(shí)間內(nèi)達(dá)到現(xiàn)在的效果。因此懷疑管線堵塞有以下2點(diǎn)：①環(huán)閥故障。在油氣線去分餾塔上存在一環(huán)閥，該閥門(mén)在2008年開(kāi)工至今沒(méi)有開(kāi)關(guān)過(guò)，同時(shí)歷年檢修期間只進(jìn)行了清焦處理，未對(duì)閥門(mén)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)檢查，因此懷疑該閥門(mén)內(nèi)部執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能損壞，導(dǎo)致油氣線憋壓。2014年6月份檢修期間，在油氣線回裝的過(guò)程中存在著異物掉入或遺落的風(fēng)險(xiǎn)，異物進(jìn)入油氣線后，在生產(chǎn)過(guò)程中隨著油氣運(yùn)行至環(huán)閥處，被環(huán)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡住，導(dǎo)致油氣線堵塞，造成焦炭塔發(fā)生憋壓。②油氣線彎頭存在異物堵塞。大慶石化公司煉油廠聘請(qǐng)?jiān)狸?yáng)長(zhǎng)嶺設(shè)備研究所有限公司于2014年9月7日采用y射線故障掃描檢測(cè)技術(shù)對(duì)油氣線管線進(jìn)行了掃描檢測(cè)，具體詳見(jiàn)圖3、表3和圖4。

 從表3及圖4可以看出，三通后第二個(gè)彎頭的數(shù)據(jù)明顯下降，存在異常，而三通至分餾塔段管線數(shù)據(jù)正常，表明此處存在嚴(yán)重的異物堵塞，判斷該段管線可能是導(dǎo)致焦炭塔頂壓力偏高的直接原因。而三通后第四個(gè)彎頭后面的水平管道數(shù)據(jù)下降，主要原因是由于前路堵塞導(dǎo)致流速減慢從而產(chǎn)生結(jié)焦。

3  焦炭塔頂壓力偏高的危害

 焦炭塔頂壓力偏高對(duì)裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的影響主要有2點(diǎn)：①原料油在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)深度加強(qiáng)，氣體收率和焦炭收率增加，液收降低。②焦炭塔頂壓力高，焦炭塔底蓋容易發(fā)生泄漏著火事故。

4結(jié)論

 2014年9月12日對(duì)焦炭塔油氣線進(jìn)行了檢修，在油氣線三通后第二個(gè)彎頭處存在厚度約40 cm的焦塊，而油氣線內(nèi)徑為47.8 cm，彎頭處幾乎被焦塊堵死，此焦塊是造成焦炭塔頂壓力升高的最終原因。

 歷次檢修都是對(duì)該段管道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清焦，沒(méi)有拆卸至地面檢查，該彎頭位置在空中比較特殊，人無(wú)法進(jìn)入管道內(nèi)部進(jìn)行檢查，只能通過(guò)高壓水槍兩端進(jìn)行掃射清焦，對(duì)管道內(nèi)部清焦質(zhì)量無(wú)法受控。在技術(shù)分析過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)特殊位置進(jìn)行過(guò)多思考，經(jīng)過(guò)射線檢測(cè)后，明確了油氣線結(jié)焦位置，證明射線檢測(cè)結(jié)果是準(zhǔn)確的，以后可以廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，為裝置短時(shí)間搶修提供依據(jù)和基礎(chǔ)，同時(shí)開(kāi)辟了技術(shù)人員分析問(wèn)題的新思路，對(duì)今后檢修清焦的質(zhì)量檢查也起到了警鐘作用。