延迟焦化装置非计划停工原因分析及对策

王乐毅 ， 韩 靖 ， 刘岳军 ， 景泽乐 ， 王 平， 张晓宁

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳 471012)

延迟焦化装置非计划停工原因分析及对策

王乐毅 ， 韩 靖 ， 刘岳军 ， 景泽乐 ， 王 平， 张晓宁

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳 471012)

2016年4月24日，国内某延迟焦化装置在切换四通阀时由于处理塔进料隔断阀传动涡轮后轴承散架导致非计划停工，通过对进料隔断阀的拆检维修发现，造成阀门故障的主要原因是其结焦严重，对进料隔断阀结焦的原因进行了分析，同时提出了应对其结焦的防范措施。

延迟焦化 ； 非计划停工 ； 进料隔断阀 ； 结焦

某延迟焦化装置采用中石化洛阳工程有限公司(LPEC)设计的大型化“一炉两塔”工艺技术方案和可灵活调节循环比工艺流程。装置设计进料量1.6 Mt/a，循环比为0.25，生焦周期为24 h，年开工时间8 000 h，连续生产时间可达3年。从常减压装置来的减压渣油，和分馏塔的各个侧线换热后进入加热炉，经加热炉的对流、辐射段加热到490 ℃左右进入焦炭塔，高温渣油在焦炭塔中发生分解和缩合反应，最终得到液态烃、汽油、柴油和轻重蜡油以及部分石油焦和干气。

2016年4月24日1时10分进行四通阀切换操作，准备将进料由焦炭塔B切换至焦炭塔A，在切换四通阀前操作人员按照操作步骤打开A塔进料隔断电动阀(球阀)，1时14分该隔断阀仪表信号显示已经打开，外操用蒸汽试通，1时19分操作人员确认A塔底温度由326 ℃下降至301 ℃，认为隔断阀确实打开，开始进行四通阀切换，但在切换四通阀的过程中出现加热炉出口管线憋压，出口压力上升至1.5 MPa，联锁停加热炉进料泵，加热炉联锁降温，加热炉燃料气紧急切断阀关闭，装置紧急停工。

1 停工原因分析

1.1 抢修时发现的问题

在装置停工后，立即组织人员对焦炭塔A塔的进料线进行了排查，发现焦炭塔A塔进料隔断阀传动涡轮后轴承散架，该阀仪表信号显示已经全开，但实际阀芯开度在5%左右，开度很小，在四通阀切至A塔(预热塔)底部进料后，导致炉出口管线憋压，约10 min后才将进料改回老塔，但老塔已到生焦末期，没有足够的生焦空间供隔断阀抢修，装置被迫停工。

进料隔断阀流通介质为高温渣油，操作温度为485～500 ℃，密封蒸汽温度250～280 ℃，操作压力0.45 MPa，密封蒸汽压力0.8～1.1 MPa,阀体材料ASTMA217 C12，密封为金属硬密封，硬度65 HRC， 进料隔断阀位于加热炉出口到焦炭塔之间的渣油管线上，周期性频繁操作，工作温度较高，易结焦。2016年2月以后，进料隔断阀出现阀门电动头扭矩增大，阀门开关卡涩，电动头超力矩跳停等现象，迅速恶化，直到最后阀门故障无法进行开关操作，装置被迫停工，阀门进行拆检维修。

1.2 结焦、堵塞原因

拆检维修进料隔断阀，确认故障主要原因是阀门结焦。进料隔断阀使用在整个焦化装置温度最高也是最容易出现结焦的管线上。根据高温球阀内部结构特点，虽然有防结焦蒸汽保护，但还是不可避免地有一部分渣油进入阀体与球体之间的空腔和波纹管的内外蒸汽腔[1]。虽然进入的渣油量很少，但会在远离蒸汽注入口位置首先沉积，然后逐渐结成硬焦，在长期使用过程中不断有渣油进入，将沿着空腔壁在原有的焦块上继续堆积结焦。在阀体内的结焦主要集中在球体底部与阀体之间，在这个部位结焦将会导致球体位置被焦块抬升，造成球体密封面与阀座密封面局部接触，球体与阀座之间密封间隙变大，导致阀门内漏，防结焦蒸汽保护作用变差，渣油会更容易进入空腔造成波纹管结焦失效，最后发生更为严重的情况，在球体外形成一层硬焦层，包覆球体表面，使阀门动作失效无法开关。特别是球体下半部，体现得更加明显，硬焦层几乎包裹了球体的一半。

1.3 进料隔断阀保护蒸汽的影响

在装置正常生产过程中，由于蒸汽注入量根据阀门及生产工艺特点已设定范围不可随意改变，当蒸汽的压力、温度随着蒸汽管网的情况有小幅度变化时，对防结焦蒸汽的注入量有轻微的影响，也会加剧阀门内部结焦。另外由于延迟焦化装置的工艺特点，在焦炭塔切换四通阀后，老塔进行给汽操作，此时由于蒸汽用量较大，使得进料隔断阀与四通球阀之间2～3 m的管线内的渣油不能及时被吹扫走，在吹扫结束隔断阀关闭后，残存的渣油就会在管线底部与阀体底部结焦，虽然量较少，但长期堆积就会影响阀门的正常使用，从阀门打开的情况，也反映出阀门底部残存渣油造成球体下半部结焦比其他部位更严重。

1.4 操作人员原因

操作人员切换四通阀前，切换条件检查确认不到位，仅通过进料隔断阀的仪表信号、贯通蒸汽后(预热塔)底部进料温度下降以及切换进料后底部进料温度上升来判断进料线是否畅通，没有通过检查进料隔断阀的机械开度来确认球阀实际状况。

操作人员对突发异常的判断和应急处理能力不足，造成约10 min才将进料改回老塔，使得高温渣油在炉管内结焦。由于在四通阀切换前蒸汽贯通、焦炭塔底温度变化的趋势与正常隔断阀全开趋势一样，并且电动头显示信号也全开，所以在隔断阀开度不够造成加热炉出口憋压、加热炉出口转油线上法兰泄漏冒烟后，在现场进行四通阀切换的三名操作人员没有通过现场仪表判断出是后路不畅，而是将注意力放在对泄漏的法兰进行检查和处理，丧失了处理焦炭塔进料不畅的最佳时机。

2 防范措施

延迟焦化装置中高温球阀高温油气环境的工艺特点，决定了设备结垢、结焦等问题的客观存在[2]，但可以采取一系列措施加以防范，延缓结垢、结焦过程，保证装置长周期生产，主要措施有：

2.1 优化阀门结构，定期更换阀门

由于装置球阀多次出现故障，影响装置长周期运行，同时考虑费用因素，将焦炭塔系统10台两通电动球阀国产化，对其结构进行了改进，采购10台阀门，与原来进口阀门互为备用。测定阀门开关原始力矩值及对在用阀门的力矩进行定期监测，根据力矩值等条件综合判定阀门运行状态，根据判断结果，利用装置停工检修时对阀门进行更换，拆卸下来的阀门返厂维修，避免阀门长期使用所带来的不利影响，达到可靠运行的目的。

2.2 更改蒸汽源，减少其他操作对高温球阀保护蒸汽的影响

拆除吹扫蒸汽的限流孔板，最大程度对阀门进行吹扫,委托设计部门将3.5 MPa蒸汽减温减压后作为高温球阀保护蒸汽的汽源，消除管网蒸汽波动及焦炭塔赶空气及大量吹汽用汽对高温球阀保护蒸汽的影响。

2.3 加强操作管理提高员工应变能力

建立装置高温球阀台账，每周定期对装置中的高温球阀进行检查，确认高温球阀的保护蒸汽全开，高温球阀的电池电量充足。所有的高温球阀在动作时，现场人员观察变速箱上方指针到位后，并确认阀杆标识旋转到位(红色关位，绿色开位)，方可进行下一步操作。

贯通进料短节时，现场两道手阀全开，操作人员确认DCS上吹扫蒸汽流量FIQ1133A显示不低于1.5 t/h，时间不低于30 s。四通阀切换过程中，操作人员密切关注加热炉出口、入口压力变化正常，炉分支进料量变化正常。如出现压力过高等异常，及时切回处理塔。四通阀切换到位后，处理塔进料隔断阀前吹扫蒸汽量不低于1.5 t/h，时间不低于30 min。四通阀切换到位后10 min内，四通平台留人观察有无异常。

所以，应加强职工培训，组织应急演练，提高职工对异常情况的判断能力和事故处理能力。

2016-09-21

王乐毅(1988-)，男，助理工程师，从事延迟焦化技术管理工作，电话：15236126228。

TQ050.7

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1003-3467(2016)12-0045-02