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    风险评估方法在加氢精制装置中的应用.pdf

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    风险评估方法在加氢精制装置中的应用.pdf

    第43卷增刊1 2014年8月 石油化工设备 PETROCHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 Supplement 1 Aug.2014 文章编号100074662014增刊卜00490004 风险评估方法在加氢精制装置中的应用 王志成 ,任名展 ,王郁林 ,王志亮 ,郭培杰 1.江苏省特种设备安全监督检验研究院,江苏南京 210036; 2.中国石化金陵石化公司,江苏南京210033 摘要采用RBI技术对某厂加氢精制装置的部分在用压力容器进行了定量风险评估。结果表明, 该装置当前的风险水平较高,其中失效可能性3级以上的设备项占25.0 ,中高风险项及以上的 设备项占16.7 ,主要损伤为碱性酸性水腐蚀和湿硫化氢环境下的损伤。经停机检验验证,评估 结果准确,此次定量风险评估为装置的日常安全管理提供了依据。 关键词加氢精制装置;风险评估;碱性酸性水腐蚀;湿硫化氢环境损伤;应用 中图分类号TE965;TQ051.7 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.s1.016 Application of Risk Assessment in Hydrotreating Plant WANG Zhicheng ,REN Ming-chen ,WANG Yu-lin ,WANG Zhiliang ,GUO Pei-jie 1.Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute。 Nanjing 210036,China;2.Jinling Petrochemical CorporationJPC, SINOPEC,Nanjing 210033,China AbstractQuantitative risk assessment has been conducted for some pressure vessels inservice of the hydrotreating plant.The results showed that this hydrotreating plant was at a high level of risk,and the assessment units which likelihood Category were above category 3 accounted for 25.0 and the assessment units with medium-high risk rank or above accounted for 16.7 9/5.The main damage mechanisms of the equipments was ammonium bisulfide corrosion and wet H2 S damage. Key wordshydrotreating unit;risk assessment;ammonium bisulfide corrosion;wet H2 S dam age;application 汽油中所含的硫会严重污染环境,随着我国对 汽油中硫质量分数的要求越来越严格l1 ],各大炼 油厂的加氢精制装置也在不断进行技术升级和产能 扩大,随之带来了一定的安全生产隐患,如何在高负 荷生产的同时确保装置和设备的安全运行越来越受 到关注。 某厂加氢精制装置于1988年建成投产,虽经过 几次技术改造和设备更新,但绝大多数设备服役已 超过2O a。 考虑到装置建造时的材料和设备制造水平以及 加氢精制装置的工艺特殊性,该装置可能存在多种 损伤机理。 从历史检验记录看,反应产物空冷器E-105注 水点前端管线曾出现过2次腐蚀穿透、汽提塔塔顶 回流罐V103亦检出过局部减薄和裂纹。因此,对 加氢精制装置部分压力容器进行了风险评估,评估 收稿日期20140403 作者简介王志成1981一,男,江苏洪泽人,工程师,硕士,主要从事石化装置风险评估及结构完整性方面的研究。 石油化工设备 2014年第43卷 认为,该加氢精制装置当前风险水平较高,需采取必 要的在线降险措施,并尽快对高风险设备进行停机 内部检验。 1加氢精制装置工艺流程 加氢精制是指各种油品在氢压下进行催化改 质,加氢精制的原料油可以是汽油、柴油、灯油,也可 以是润滑油或燃料油。 加氢精制工艺是指在一定的温度、压力条件下, 借助催化剂的作用,将原料油品中的硫、氮、氧等有 害杂质转化成易被去除的H S、NH。、H o而脱除, 同时使原料油中烯烃、芳烃得到饱和,从而得到安定 性、燃烧性都较好的产品_3“]。 常见的加氢精制装置工艺流程简图见图1,其 中反应部分以高温设备为主,汽油稳定部分以低温 设备为主小于260℃,主要设备包括加热炉、加氢 反应器、高压分离器和汽提塔等。 2装置危险因素辨识及损伤机理分析 2.1 潜在失效模式与损伤机理 加氢精制装置的设备在高温最高超过450。C 硫 水 油 图1 典型的加氢精制装置工艺流程简图 下操作,物料中含有H、H S、NH 等介质,因此设 备损伤除了由于外界环境造成的外部腐蚀和保温层 下腐蚀之外,主要还包括高温氢损伤、高温硫化氢/ 氢腐蚀、热壁反应器铬一钼钢回火脆化及不锈钢堆焊 层剥离5]。 对于操作温度较低的设备和管道,损伤主要以 湿硫化氢环境下的损伤包括氢鼓包、氢致开裂、应 力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂、氯化铵腐 蚀、碱性酸水腐蚀为主,见表1。 表1 加氢精制装置设备潜在失效模式与损伤机理 本次风险评估设备主要分布在工艺流程的汽油 稳定部分,确定本装置待评价设备的损伤机理主要 包括外部腐蚀大气腐蚀和保温层下腐蚀、氢脆、湿 硫化氢环境损伤包括氢鼓泡、氢致开裂、应力导向 氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂及酸性水腐蚀。 2.2腐蚀减薄速率 设备的腐蚀减薄速率根据之前3次设备全面检 验报告的测厚数据统计计算得出,在得出初步风险 计算结果后,对减薄因子较高的设备进行在线测厚 验证,并修正先前指定的减薄速率。 在线测厚数据修正前后设备减薄速率见图2, 从图中可以看出,在线测厚得到的数据与之前全面 检验报告所得到的数据相近,总体上新速率较原速 率略有增加。 2.3 湿硫化氢环境下设备开裂敏感性 设备的开裂敏感性应根据设备的操作参数和工艺 条件,参照API 581--2008 Risk Based Inspection[阳的 一 0 20 c 0 1 5 桀0 l0 删 馓0 05 0 圈. . .圈. 。 图2在线测厚数据修正前后设备减薄速率 推荐值进行确定,并根据腐蚀专家的意见进行了适 当调整。基于风险的检验Riskbased Inspection, RBI技术是在追求系统安全性与经济性统一的理 念基础上建立起来的一种优化检验策略的方法。它 通过对承压设备的潜在损伤机理、失效模式、失效概 率、失效后果等方面进行科学分析,对风险状况进行 排序,找出主要问题和薄弱环节,通过实施检验和风 险减缓措施,将风险降至可接受的期望水平,在确保 增川1 { 成,等 险fl47i方法 加 精计州装置中的心川t 承 没备奉质安 的 时,降低 运行枪修费用,优 化 榆验策略。 4 t 硫化氧环境F的设备损伤 通常包括① 氰敛 裂和 力 氖敛_Jf裂,其主要影响 素有 环境条件水、PH值、HS质 分数、氰化物、温 度、材料 能如材料中硫元素的质量分数、微观结 构、 度和臆力水平外部施_』Jl】的或残余的。②硫 化物』、 力腐蚀外裂,其主要影响 素为材料的硬度 和应力水平。 湿硫化氧环境下pH值估汁约9.5,通过调研 设备操作参数和介质采样点的历史记录、历次全面 检验报告、没备损伤记录,得到 湿硫化氢环境损伤 相关的11个没备项,见表2。 3风险计算结果 采用DNVrbitnshore软件计算风险水平。 表2湿硫化氢环境下设备开裂敏感性 根据详细的定 风险分析结果,本次评估范围 内的29台 力容器共计‘48个设备项的总体风险 分 阵见图3,其中没有出现高风险项,中高风险 火效可能性3级以上没备项共7个,占25.0%, 装 处于较高的风险水平,其中起主导作用的损伤 足氰脆、湿硫化氰环境下的损伤以及酸水腐蚀碱 ,H-。 表3。 5 王4 3 2 l 险数 比例 f 风险0 0 II1『岛Jx 命8 I6 67% _fl风险29 60,42% 低 险lI 22.92% I{ I】 I一 3 『J【J叙精制装皆总体 险分m矩阵 表3 中高风险且失效可能性3级以上的设备 4在线检验及停机检验策略 险评估并不建议一味延长装置的检验周期, 而址建立耩】Jxl险的检验策略。埘风险水平较高但 义九法直l_{lJ进行停机检验的设备提出有效的降低运 i 险的措施.从 将设备的风险控制在其可接受 的范 【太j。 虽然该加氧精制装置当前的风险水平较高,但 考虑到该厂的实际生产需求和风险可接受水平,根 据该装置的设备风险水平和损伤机理,依然可以选 择适当的检验手段和比例对中高风险及以上的设备 进行在线检验,降低设备风险,从而满足适度延期停 机检验的生产需要。 RBI策略的制定应以控制设备的风险可接受为 52 石油化工设备 2014年第43卷 目标,重点关注损伤机理、损伤速率以及失效模式, 根据设备潜在的损伤机理和严重程度确定检验方法 和比例。 对于检验过程中发现问题的设备,还应排查同 一腐蚀回路的其他设备。 对于减薄因子较高的设备,应重点关注是否存在 腐蚀减薄现象。对于开裂因子较高的设备,采用磁粉 检测、射线检测及硬度检验等手段重点关注是否存在 氢鼓包以及内表面、近表面母材和焊缝裂纹。 风险评估的结果同时建议该厂应结合生产需要 尽快安排高风险设备的停机开罐检验,通过对存在 开裂倾向的设备开展内表面无损检测或其他有效检 测,判断设备是否存在开裂现象,一旦发现裂纹应及 时处理或更换,切实保障设备和装置安全。 为消除装置安全隐患,该厂于201207利用生 产间隙对4台主要高风险设备E105/1、E105/2、 E107/1和E107/2进行停机开罐检验,发现4台容 器壳程简体内壁多处密布着鼓泡和细小裂纹,随即 采取措施及时处理,排除了装置的运行风险,停机检 验结果很好地印证了风险评估报告的结论。 5 结语 风险评估工作并不推荐一味的推迟全面检验, 特别是首次全面检验的日期和降低相应检验有效性 等级,而是在参考设备风险水平的基础上为评估装 置制定更为合理的检验周期,以达到经济性和安全 性的统一 。 对某厂加氢精制装置的部分在用压力容器进行 了定量风险评估,对所评估的设备进行风险排序,对 高风险设备采取相应降险措施不仅为该厂节约了生 产成本,提高了停机检验的效率,而且为装置的日常 安全管理提供了依据。 参考文献 [1]GB 17930--2013,车用汽油Es]. 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