浅谈延迟焦化装置设备运行的问题

赵凡

摘要：锦州石化公司二套焦化装置于2012年11月开车，至今已连续生产两年。装置内设备种类多，作业环境差、设备故障频繁出现。针对日常生产中出现的一些设备瓶颈问题，就如何加强焦化设备的平稳运行谈谈几点看法。

关键词：焦炭塔顶盖机；加热炉燃烧器；换热器；过滤器及防焦器；电动阀

1.引言

锦州石化公司160万吨/年延迟焦化装置采用一炉两塔，全密闭放空系统，双塔单井架水力除焦，设计生焦周期为24小时，年开工时数8400小时。装置以辽河原油的减压渣油为原料，主要产品为焦化脱硫干气、脱硫液化气、稳定汽油、柴油、蜡油、焦炭和少量污油。装置内共分为焦化、吸收稳定、干气及液化气脱硫三部分组成。其中加热炉1台、塔10台、储罐34台、换热器47台、空冷器42台、机泵64台、通用机械56台、动力设备5台、其它类设备66台，总计325台（阀门、管线千余计）。

二套延迟焦化装置已经运行10年，焦炭塔顶盖机、加热炉燃烧器、稳定塔汽油冷却器、过滤器和电动阀门生产运行中极易出现问题。针对出现的问题，本文从技术、管理角度加以论述。

2. 焦炭塔顶盖机问题及分析

焦炭塔是焦化装置的核心设备，随着装置自动化程度的提高，国内外各大石油公司都逐步采用顶/底盖机技术，减少了人力的支出，提高机械的性能，缩短了生焦的周期。顶盖机是焦炭塔的重要组成部分，是日常巡检的重中之重，一旦出现泄漏等问题，将给生产带来极大的危害。

2.1 顶盖机简介

我车间自动顶盖机的型号为DGJ-Ⅱ，由机械主体、控制系统、液压系统三部分组成，其适用于延迟焦化装置焦炭塔上塔口的自动开合，采用法兰密封技术，法兰之间通过液压螺栓连接，通过水平旋转方式进行焦炭塔顶盖的开和关，具有体积小、重量轻、可靠性高以及易于实现远程自动控制等优点。

2 .2 事故案例

2.2.1 2011年9月24日晚22时25分许，上海高桥石化公司炼油厂内，一延迟焦化装置起火。大火顺着焦炭塔井架上蹿至五六十米高，消防等部门紧急出动，一小时左右控制住火势，并在次日凌晨1时30分明火被扑灭。主要原因为焦炭塔顶盖机锁环未关到位，在生焦阶段后期，顶盖机头盖飞出，高温油气喷出自燃， 导致火灾，造成较大的经济损失。

2.2.2 技术措施：发生上海高桥的案例事故后，我建议本车间顶盖机采取双重保护，顶盖机在锁环部位设置开关位回讯信号，接入DCS系统联锁，并在锁环的基础上增加定位销，定位销插好后会有声光报警，这样，操作员可以直观的观察顶盖是否盖好，防止因锁环未锁紧而造成类似事故的发生。我车间顶盖机至今未发生过泄漏现象。

2.2.3 顶盖机操作要点

①蒸汽试压时，必须合格，无泄漏；出现泄漏，重新封盖。

1. 重新开盖，调整液压螺栓预紧密封力。

2. 更换液压螺栓。

②进料开始后，发现油气泄漏

1. 使用应急螺栓，增大设备的密封力，保证本次生焦中不泄漏，装置安全生产。

2. 蒸汽局部吹扫，保证装置。

2.3 发生过的事件：由于焦炭塔的周期性生产（一般生产周期为24小时），顶盖机长期受到-30℃—400℃的温变，并且长期受密封蒸汽与空气中痒的腐蚀。在一次操作关闭顶盖时，将近1吨重的顶盖掉在焦炭塔上法兰上，如果顶盖脱落至其他位置，而未脱落至塔顶法兰上，顶盖将带动整体液压油管路的脱落，这将对顶盖系统造成破坏性的损伤。短时间内无法恢复液压油系统，将造成装置的停产。

技术措施：图5中我要求顶盖上法兰更换新螺丝把紧并加焊短钢筋加固，防止顶盖再次脱落。后期运行良好，无再次脱落事故发生。

3. 加热炉燃烧器问题及分析

加热炉运行的好坏，取决于火嘴的燃烧情况，火嘴燃烧不好，直接影响炉子的热效率。当紧急停炉或升温操作时，很难达到理想效果，无法满足正常生产的需求。

3.1火嘴问题：设计火嘴为满负荷生产，由于现装置低负荷（60%）运行，加热炉仅使用异形砖内侧瓦斯枪，经过长时间的燃烧，高温热量聚集于砖墙内，无法全部被吸收，本人发现砖墙上方有结焦现象，炉火火焰偏斜严重，甚至出现无火苗或火苗特别高的现象。2016年大修拆开枪头，发现枪头已被焦块堵死，甚至烧坏的约有100多个，以至无法继续正常使用。炉火燃烧状态差，直接影响了加热炉的升温与降温操作，紧急情况下甚至被迫停产。

3.2技术措施：经过我的研究分析，我将内侧瓦斯枪由4个喷嘴改为2个喷嘴，外侧枪头开孔直径减小一半。燃烧改为内、外侧瓦斯枪同时燃烧，枪头接口处改为高压接头，防止瓦斯泄漏。改造后枪头结焦的问题得以解决，内、外侧枪头均未再发生结焦现象，现炉火燃烧正常，解决了加热炉的炉火燃烧带来的生产波动等问题。

4.焦化换热器问题及分析

4.1换热器问题：二套焦化装置内换热器共47台，装置已运行10年，经过采样分析等排查，未出现泄漏较大的异常现象。2020年6月，本人通过循环水采样分析，发现稳定汽油冷却器E-207循环水中带有异味， 其它换热器排查均无此种现象，初步判定是换热器内漏。介质互窜，严重影响产品质量。经过吊装拆卸换热器并打压试漏，发现管板焊缝处有多处腐蚀开裂，后动焊将泄漏点修补。

4 .2技术分析：稳定汽油冷却器E-207内漏，主要原因是稳定塔顶发生低温H₂S-HCN-HCL-H₂O型腐蚀所致。原油中大部分氮化物、硫化物和电脱盐后的原油中含有少量的氯化物经过常减压分离后进入渣油中，它们在焦化过程中裂解，分别生成H₂S、HCN及HCL。在低温下，对设备造成腐蚀。

解决腐蚀问题：一个是工艺防腐蚀，再有就是设备材料防腐蚀。

工艺防腐蚀：①加强原油的电脱盐操作和分馏塔顶注水、注氨、注缓蚀剂操作。

②提高循环水水质，降低循环水浊度。

设备防腐蚀：①稳定汽油冷却器E-207管板、管束选材上应选用耐酸腐蚀性强的材质。

②防腐涂层材料升级，原涂层TH901升级为当前最先进的材料。

设备检修注意：

    （1）利用系统大修机会，采用物理法和化学清洗法对旧有换热器进行了彻底清洗，尤其是对化学清洗过的设备，在酸洗之后及时用清水进行清洗置换；水洗干净后，随即对换热器进行预膜或钝化处理。

    （2）新换热器投用前，认真执行碱洗-清洗-酸洗-中和-清洗-预膜（如果不能立即投用就钝化）的步骤，使换热器在投用之前金属表面就形成均匀的金属钝化膜。      

    （3）制定循环水清洗预膜方案，即循环水停车之前投加杀菌剥离剂、清洗剂，并对循环水彻底排放，大排大补。停车之后，对各个换热器进行彻底清洗。大系统开车之前对循环水系统进行比较系统的预膜，期间及时分析药剂浓度，添加预膜剂，预膜完成之后大排大补，提高循环水的pH值，转入日常水处理。

5.过滤器及塔顶防焦器问题及分析

过滤器及防焦器安装在管道上，以除去流体中的较大固体杂质，保证机器设备正常工作和运转，达到工艺过程的稳定，保证生产的安全。当介质不能流通过滤器时，必须及时清理，以保证装置的正常生产。 焦化装置中的过滤器经常堵塞，需要及时清理。

设备堵塞问题处理：分馏塔底油温度达320℃，切除过滤器并保证安全检修尤为重要，扫线时稍有不慎将蒸汽窜入分馏塔底，还容易造成加热炉进料泵的抽空，进料量过低时导致加热炉连锁停炉。打开过滤器头盖前，用盲板在阀后隔离，以避免上述现象的发生。制作耙子、铁钎子等清焦工具，将堵塞的焦块人工清除干净。头盖回装后液压扳手紧固，防止由于螺栓与法兰热膨胀系数的不同而导致螺栓松动，造成泄漏。这样清理只治标不治本，本质上防止结焦是应降低焦炭塔的空高，这样老塔处理时小吹汽去分馏塔的焦块就可以减少，塔顶结焦也同时会减少。对于塔顶堵塞，还可适当增加塔顶消泡剂的注剂量，以降低泡沫层高度，从而减少塔口焦粉携带量。

6. 电动阀门问题及分析

6.1电动阀门使用简介：

电动阀是以电能为主要能量来源，用电来驱动阀门开关的机械。其使用大大降低了人工成本。焦炭塔操作控制采用SEI新设计的基于SIS（安全连锁自保）系统的焦炭塔联锁及顺序操作控制系统。国内焦化装置的传统设计中，焦炭塔操作仅有四通阀自带具有简单联锁关系的操作盘，对四通阀、进料隔断阀、甩油阀进行简单联锁控制。SEI新设计的基于SIS系统的焦炭塔联锁及顺序操作控制系统将焦炭塔所有关键阀门的操作及安全联锁纳入统一的系统进行管理和监控，有效控制和规范焦炭塔操作，确保焦炭塔操作安全。

现场操作面板可远端集中控制执行器开关，并直观观察阀门联锁开关情况。由于焦炭塔操作为间歇性操作，误开阀门有可能引起火灾等重大安全事故。阀门通过执行器参与联锁后，在条件不允许的情况下，是无法启闭的。这样就防止了人为的不必要的生产事故的发生。装置内现87台电动执行器，28台参与顺序控制联锁。

6.2阀门故障事件：电动瓦斯阀铜套轴承磨损严重，造成内部铜套偏心使用，加速其与阀杆的磨损，铜套内部螺纹几乎被磨平，不能使阀杆升降，无法继续使用。

执行器问题分析处理：在阀门可以关严的情况下，减小阀门关闭力矩的设定，从而降低轴承的内部挤压形变，保证铜套可以在平稳的工况下运行。同时铜套材质升级，由59黄铜材质升级为铝青铜，其耐磨性大幅提高。铝青铜硬度仍低于阀杆，可以代替黄铜使用。使用后效果显著，大大提升了瓦斯闸阀的使用时间。

结论

设备是企业生产运行的主体，设备的安全运行是企业安全生产的保证。我公司二套延迟焦化装置设备的安全平稳运行生产是公司安全生产的重要组成部分，从源头上改善延迟焦化装置现场的环境，降低劳动强度，实现清洁生产以及企业绿色低碳发展。

参考文献:

[1]　洛阳涧光设备有限公司、湖南吉祥设备有限公司、北京瑞基设备有限公司随机资料.

[2]　翟 滨. 延迟焦化装置技术问答.中国石化出版社,2010.

[3] 马秉骞. 炼油设备基础知识. 中国石化出版社，2009.

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