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料隔斷閥傳動渦輪后軸承散架導(dǎo)致非計劃停工，通過對進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，對進料隔斷閥結(jié)焦的原因進行了分析，同時提出了應(yīng)對其結(jié)焦的防范措施。

延遲焦化 ； 非計劃停工 ； 進料隔斷閥 ； 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)計進料量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)線換熱后進入加熱爐，經(jīng)加熱爐的對流、輻射段加熱到490 ℃左右進入焦炭塔，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分進行四通閥切換操作，準(zhǔn)備將進料由焦炭塔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)為隔斷閥確實打開，開始進行四通閥切換，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塔的進料線進行了排查，發(fā)現(xiàn)焦炭塔A塔進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)底部進料后，導(dǎo)致爐出口管線憋壓，約10 min后才將進料改回老塔，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行開關(guān)操作，裝置被迫停工，閥門進行拆檢維修。

1.2 結(jié)焦、堵塞原因

拆檢維修進料隔斷閥，確認(rèn)故障主要原因是閥門結(jié)焦。進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，雖然有防結(jié)焦蒸汽保護，但還是不可避免地有一部分渣油進入閥體與球體之間的空腔和波紋管的內(nèi)外蒸汽腔[1]。雖然進入的渣油量很少，但會在遠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)焦蒸汽保護作用變差，渣油會更容易進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 進料隔斷閥保護蒸汽的影響

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，在焦炭塔切換四通閥后，老塔進行給汽操作，此時由于蒸汽用量較大，使得進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，僅通過進料隔斷閥的儀表信號、貫通蒸汽后(預(yù)熱塔)底部進料溫度下降以及切換進料后底部進料溫度上升來判斷進料線是否暢通，沒有通過檢查進料隔斷閥的機械開度來確認(rèn)球閥實際狀況。

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行檢查和處理，喪失了處理焦炭塔進料不暢的最佳時機。

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，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，影響裝置長周期運行，同時考慮費用因素，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)進行了改進，采購10臺閥門，與原來進口閥門互為備用。測定閥門開關(guān)原始力矩值及對在用閥門的力矩進行定期監(jiān)測，根據(jù)力矩值等條件綜合判定閥門運行狀態(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，達到可靠運行的目的。

2.2 更改蒸汽源，減少其他操作對高溫球閥保護蒸汽的影響

拆除吹掃蒸汽的限流孔板，最大程度對閥門進行吹掃,委托設(shè)計部門將3.5 MPa蒸汽減溫減壓后作為高溫球閥保護蒸汽的汽源，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蒸汽的影響。

2.3 加強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行檢查，確認(rèn)高溫球閥的保護蒸汽全開，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)，方可進行下一步操作。

貫通進料短節(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。

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