基于风险的检验技术的石化公司重油催化裂化装置分析

基于风险的检验技术的石化公司重油催化裂化装置分析

蒙良

中石油云南石化有限公司 云南 安宁 650300

摘要：石油化工行业是我国的支柱型产业，主要是通过一系列繁杂的工艺技术，将石油原油材料制为成品燃油、天然气、沥青、橡胶、塑料、化学纤维等工业原料，在石化行业的生产系统中，重油裂化催化装置是最常用到的一种大型生产设备。基于此，文章主要是以RBI（Risk Based Inspection）风险管理理论为依据，分析了重油催化裂化装置的风险评估方法，而后根据设备的不同工艺类型针对性提出检修方案。

关键词：石化公司；催化裂化装置；风险检验技术

前言：催化裂化就是汽油与柴油产品生产的必需工艺，然而当期阶段的催化裂化工艺尚存在较高的生产操作风险，一旦催化裂化装置本身存在故障或者参数设置错误，那么极容易导致催化裂化工序的环境条件发生改变，导致出现剧毒化工原料泄露、爆燃或爆炸的问题。因此为了石化企业的生产经济与社会效益，必须要采用先进的风险评估体系来检验重油催化裂化装置的运行可靠性，并对可能存在的隐患问题展开针对性处理措施，这样才能够确保石化产业长期稳定发展。

1. 重油催化裂化装置的RBI风险评估体系

RBI风险评估体系是一种专门用于检测特种设备的风险管理理论，在国外被广泛应用于石化行业生产安全管理中。在该理论视角下，石化生产的风险就是可能出现的生产事故后果与该事件发生概率的量化乘积。根据API580对风险的定义来看，重油催化裂化装置的风险量化值可以用如下公式来表示：生产风险=失效概率*失效后果。当前我国石油行业对重油催化裂化装置采用的风险评估体系，主要是以法国BV公司开发的RB.eye信息化软件系统为主。该体系下重油催化裂化装置的风险量化结果是采用风险矩阵来表示的，其中装置失效风险等级分为“高风险”、“中高风险”、“中风险”与“低风险”四类；将催化裂化装置按照工作介质种类特性不同，分为有毒介质、易燃介质、扩散介质三类；将装置失效管理分为损伤机理、损伤因子、次因子、通用失效因子四个部分^[1]。

2. 基于风险的重油催化裂化装置检验技术的应用路径

2.1风险评估结果分析

某地石化企业组织对厂区内的年生产量270万吨的重油催化裂化装置系统开展RBI分析，该催化裂化装置系统中主要包括四个子系统：反应-再生系统、分馏系统、吸收稳定系统与脱硫醇系统。其中风险评估对象主要包括220个热工设备与动力设备、1019个仪表部件、691条管道设施以及58个调节阀门与电气化控制仪表。

经过RBI风险评估结果来看，该厂区内约有11.80%的装置设备为高风险等级，50.60%的装置为中高风险等级；28%的装置为中风险等级；9.60%的设备为低风险等级。其中高风险等级的生产装置主要集中在管道、储罐、压力容器以及反应器四类；中高风险等级的装置主要集中在塔类设备上；中风险等级的装置主要有换热器、空冷器两类；低风险等级的设备多数为安全阀门与调节阀门。该厂区内催化裂化装置的RBI分析项目，基本涵盖了所有炼厂可能发生的装置损伤问题，样本具有一定代表性。

2.2高风险等级装置的检验

催化裂化工序的介质环境条件通常为160-520摄氏度的高温和0.1-0.2MPa压力条件，且在催化裂化反应的过程中，可能会产生可燃性的一氧化碳其它与其它可逸散有机物。所以若是管道、压力容器以及反应器存在故障损坏，极容易使再生器的火焰被吹入反应器内，极容易引发一系列的介质爆炸事故导致群死群伤的严重后果。

高风险等级装置的检验周期通常为不超过2年，从装置设备的外观质量、耐压性、致密查三个方面来检查设备损伤。检验技术手段应当以无损探伤为主，这里以一种MT磁粉探伤检验方法为例进行说明。首先将停产等待检验的催化裂化装置设备进行表面除污处理，避免设备油污锈迹等影响探伤精度。而后采用电流贯通法或轨通电法进行适当磁化，具体做法就是将设备的金属部分接入一定强度的感应电流环境中，让电流通过装置的探伤部位^[2]。接着将带有荧光特性的探伤磁粉施加在装置内外表面，并用紫外线照射灯与探伤检测设备记录装置的磁粉图像。最后是从磁粉图像中分析设备的伤痕部位，并根据伤痕的位置、尺寸综合制定装置的维护保养方案。

2.3中高风险等级的装置检验

例如洗涤塔、萃取塔、精馏塔与吸解塔等设备，由于长时间在排气口部位产生积垢或结晶，且由于长期与腐蚀性气体介质接触，容易出现密封垫圈疲劳损坏、法兰连接翘曲松动以及补强焊口开裂等问题。而一旦塔类装置的密封部件彻底失效，将会直接导致塔类设备出现漏液量大、雾沫夹带过多以及介质传输质量过低的问题，使毒性化工介质泄露，严重影响生产作业人员的健康安全。

中高等级风险的装置设备检验周期通常为2-3年，塔类设备的损伤机理表现主要是SS-CC、HIC/SOHIC的酸性溶液腐蚀，以及催化再生装置的硝酸盐腐蚀导致的塔身变薄、开裂或密封损坏。所以塔类设备的检验内容应当为如下：一是检查塔类工作面的结垢，当发现设备上存在水垢、结晶物或者冲刷积垢时，应立即清理后做好塔类设备表面的防腐处理，同时还应当优化改良塔类设备的过滤装置，提高介质的过滤质量。二是检查塔类设备的法兰连接部位以及密封垫圈，若发现存在损坏、变形或松动现象，应当将破损的垫圈与连接螺栓全部拆除更换，为了避免更换部件与塔类设备配合不牢，在完成密封检验后，还应当空载运行检查塔类设备是否存在异常振动问题。三是检查塔身是否存在局部变形与裂缝问题，并以外部矫正或者以焊接补板的形式，修复塔身的伤痕部位。

2.4中风险等级与低风险等级的装置检验

散热器、空冷器装置若是存在老化泄露故障，会导致换热器或空冷器的蒸汽与排水流速受到影响，使送往锅炉的水量减少，影响催化裂化工序的参数条件，导致炼化产品质量受损。严重时容易因热工装置的散热不及时导致压力容器爆炸或泄露。除此以外，安装年限过久的安全阀门容易出现运动机构的故障问题，使阀门灵敏度与密闭性有所下降。以U型管部位为例，由于该管线上安装的安全阀门与小设备数量较多，一旦阀门密闭失效，极容易使介质直接接触反应器火焰，造成厂区失火事故。

中、低等级风险的催化炼化装置，通常每6年检验一次，若失效可能性指数不超过3，则可以适当延长为7-9年检验一次，但期间应当每年组织一次装置在线检验。例如在RBI分析项目中，应用涡流、声发射、或者超声测厚等技术手段，对管道仪表、安全阀门以及散热器、空冷器等装置的减薄程度、近表面裂缝、微裂孔以及焊缝裂纹等进行检查。

结语：综上所述，在重油催化裂化装置的可靠性分析中应用基于风险的RBI检验技术，其目的在于科学、经济、合理地制定催化裂化装置的检修、维护与更新方案。它主要是从装置的失效概率以及危害影响两个方面，对催化裂化装置系统的风险等级进行量化评估。而根据RBI风险分析结果，石化企业可以根据催化裂化装置的运行现状，针对性地制定隔离检修与缓解预防措施，以此降低重油催化裂化的风险程度，提高生产单元的安全操作系数。

参考文献：

[1]李涛. 基于RBI结果的装置隐患排查[J]. 中国特种设备安全,2021,37(05):37-41.

[2]罗重春,成雷,方立定. 基于风险的检验在催化裂化装置检修中应用和优越性分析[J]. 石化技术,2021,28(04):14-16.