风险检验在低压羰基合成装置中的应用

王艳青

（江苏省特种设备安全监督检验研究院，南京 210036）

RBI（Risk-Based Inspection）即基于风险的检验，是一种安全性与经济性的统一，从对系统中固有或潜在的危险发生的失效可能性和失效后果这2方面进行科学分析，给出风险等级，进行风险排序，找出薄弱环节，优化检验策略以确保安全和减少运行费用的一种检验技术[1-3]。该技术上世纪90年代在英美等国家石化装置得到了广泛应用，近年来在我国石化炼油等行业各装置风险检验中也得到了应用，得到了较好效果[4-6]。经过发展较为成熟，该检验技术已写入2009年颁布的TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中[7]。

1 装置简介

某公司的OXO装置，采用国外引进的以铑的化合物为催化剂、三苯基膦为配位体的低压羰基合成工艺技术，属羰基合成联合项目。该技术具有产品收率高，采用了低压羟基合成工艺，在工艺上能同时实现正丁醇、异丁醇和辛醇的生产，从而满足企业和用户供需双方的需要。根据反应条件能有效的控制产品的正、异构物比例，弹性变化较大。

该装置自2005年6月投运以来，至2008年11月曾全面检验过30台压力容器，其安全状况等级均为1、2级，其中塔C2450安全状况等级为3级（以上已检设备均不在本次风险评价范围内）。基于对实际生产和经济方面的考虑，该公司到2008年法定检验前提出对剩余的该装置的158台设备进行延期检验。

OXO装置自投运以来，管道系统有定点测厚，测点分布主要以酸性水系统为主，未曾发现异常减薄现象。装置中设备及部分管线曾发生过应力腐蚀开裂现象，非计划停车未曾发生，每年可能出现的紧急停车次数为2～3次，未曾出现过重大设备事故和隐患。通过调阅DCS操作平台的各操作参数，未出现过较大范围波动情况，运行平稳。该装置设备类型范围广，基本覆盖了全装置各个工段的主要设备，经对工艺设计资料、设备设计资料、历年法定年度检验资料、危险源分析资料等展开了大量的调研，充分掌握了与设备风险情况相关的资料。

2 RBI评估

容器的腐蚀速率及开裂敏感性是应用API581相关附录，根据容器实际使用和操作情况而确定，同时为确保此项数据的准确性和有效性，在确定速率和敏感性的同时，调阅大量历年实际测厚数据，对相关的速率及敏感性进行了修正。

2.1 风险分析结果

OXO装置内的158台设备根据设备的不同部件、不同壁厚、不同材质、不同的操作条件等被划分为580个评价单元，将收集到的不同单元的材质、壁厚、设计及操作压力温度、保温、涂层及热处理情况、腐蚀裕量、化学介质及相态等各项数据（包括假设条件和管理系统评价结果）录入DNV ORBIT Onshore软件，对可能发生的损伤模式判别后，进行失效可能性分析和失效后果的计算，获得了装置内580个评价单元的风险。将具有相同等级风险的设备数量相加，经过计算分别得到了2008—2012年OXO装置各设备部件的失效可能性、失效后果和风险等级，其各年度的风险如图1所示。

从图1可以看出，OXO装置在2008年12月时风险相对较低，运行状态良好，没有高风险项；中高风险占0.17%（有1个评价单元即加氢反应器R2322顶部）。失效可能性为3级的评价单元有1个即加氢反应器R2322顶部；没有失效可能性大于3级的评价单元。

2009年与2008年相比，风险变化不大，中高风险占0.17%（有1个评价单元即加氢反应器R2322顶部），没有失效可能性大于3级的评价单元。

2009—2010年，中高风险的评价单元有4个，占评价单元总量的0.69%，较2009年风险有所上升，中高风险等级的评价单元较2009年增加的有以下3个，即R2300底部、R2300顶部及R2300筒体。

到2011年，中高风险等级的评价单元较2010年有所上升，共有9个评价单元，占单元总量的1.55%。中高风险较2010年增加的评价单元有以下5个，即再沸器E2370壳程、E2453壳程、硫酸罐V2385筒体、V2385上封头、V2385下封头。

图1 OXO装置的风险Fig 1 The risk of OXO unit

2012年，装置中高风险等级较2011年风险上升较快，共有51个评价单元，占单元总量的8.79%；其余91.21%处于中低风险。

2.2 风险演化

表1和表2分别为OXO装置158台静设备各评价单元在2008年12月—2012年12月时的风险及失效可能性变化情况。

表1 OXO装置风险变化Tab 1 The risk changes of OXO unit

表2 OXO装置失效可能性的演化Tab 2 The failure likelihood changes of OXO unit

2008年与2009年失效可能性为三级的单元均为1个，但到2010年失效可能性为三级的评价单元较2009年又增加了14个。2010—2011年，评价单元失效可能性上升幅度较快，失效可能性为4级的单元达25个，三级的为118个。2012年失效可能性为4级的评价单元达142个，三级的为53个。分析表明，至2012年12月共有142个评价单元的失效可能性为4级，53个评价单元的失效可能性为三级。

根据本次风险分析的结果，2010年12月，OXO装置580个评价单元当中，并没有出现失效可能性达4级的评价单元，但失效可能性为3级的评价单元共计15个（分布在10个设备当中），其中中高风险项有4个（分布在2个设备当中）。根据风险结果中各设备风险等级的不同，对于2010年风险等级大于三级的设备，如反应器、塔器和部分换热器等压力容器，除加强日常巡检工作外，还需采取必要的监控和在线检验措施，降低其失效可能性等级，从而降低风险，确保设备的安全运行。

2.3 RBI检验方案

在发达国家的石化装置中，中高或高风险的设备大概占设备总数的20%。对于处于中高风险的设备，如反应器、塔器和部分换热器等压力容器，可根据损伤机理确定的检验方案适当加强检验工作，以降低失效的可能性，从而降低风险。一般情况下，容器的在线检验手段主要以宏观检验和超声波测厚为主；在设备计划停车期间，可采用更高有效性的检验方法来了解设备的安全状况。鉴于此，特根据以下原则对本装置设备制定了相应的检验方法和比例。

1)壁厚是每次进行风险再评价的关键数据，因此通常宏观检查和测厚是在线检验的必检项目;在仅有减薄机理情况下，则应在可能发生减薄的部位重点查壁厚变化；

2)对可能出现应力腐蚀开裂的设备应尽可能在计划停车时进入设备内部对焊缝部位进行渗透或磁粉检验，不能进入内部的设备则应进行外壁超声波或射线检验;对仅有应力腐蚀开裂机理情况下，应在满足应力腐蚀开裂条件的部位重点查裂纹；

3)对于存在外部腐蚀可能性的设备，应适当拆除保温层进行外部宏观检查和测厚。

3 结论

完整性管理是一个不断积累的过程，在评价过程中着重分析设备的动态风险变化规律和发展趋势。基于此，本文给出了设备连续5年的设备风险水平，以便设备管理人员更全面地了解设备的当前现状及其风险变化趋势，从而杜绝设备事故安全隐患，对设备管理人员有一定借鉴意义。

OXO装置在本次评价范围内的158台设备的风险水平较低。鉴于该公司具有完善的安全管理机制，工艺操作及运行参数稳定，并且有可靠的安全联锁保护系统。需参考TSG R7001-2004，结合在线常规检验策略，另制定了本次风险可能性等级为三级及以上容器各单元的检验方案[8]。

[1]陈学东,王冰,杨铁成,等.基于风险的检测（RBI）在中国石化企业的实践及若干问题的讨论[J].压力容器,2004,21(8):3945.

[2]API 581 2000 American petroleum institute:risk-based inspection base resource document[S].

[3]API 580 2002 American petroleum institute:risk-based inspection[S].

[4]章湘武，梁国华.风险检验技术（RBI）在茂名石化中的应用[J].中外能源,2010,15(6):82-85.

[5]马思亮.基于风险的检验技术（RBI）在石化装置上的应用分析研究[D].北京:北京化工大学,2013.

[6]王瑞思,张万铃,王伟华,等.催化裂化装置的风险评估（RBI）与检验验证[J].科学技术与工程,2011,11(29):7078-7082.

[7]TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[8]压力容器定期检验规则TSG R7001-2004[S].