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重油儲(chǔ)罐液位計(jì)配套于渣油加氫熱高壓分離器的故障案例分析
本文以某煉油廠3.3 Mt /a 渣油加氫裝置中熱高分罐重油儲(chǔ)罐液位計(jì)和差壓式液位計(jì)同時(shí)發(fā)生故障并安全處理的實(shí)例,分析其產(chǎn)生故障的原因是: 熱高分液位過(guò)高; 磁浮子消磁; 差壓式液位計(jì)伴熱效果不好; 沖洗氫未投用等。提出預(yù)防熱高分罐液位計(jì)失靈的五項(xiàng)措施: 嚴(yán)格投用儀表沖洗氫; 確保液位計(jì)保溫、伴熱良好; 定期檢查、校驗(yàn)重油儲(chǔ)罐液位計(jì); 定期切換、校驗(yàn)熱高分液控閥; 確保生產(chǎn)操作平穩(wěn)。
某煉油廠3. 3 Mt /a 渣油加氫裝置采用可實(shí)現(xiàn)單開(kāi)單停的Ⅰ,Ⅱ兩列反應(yīng)系統(tǒng),熱高壓分離器( 簡(jiǎn)稱(chēng)熱高分) 設(shè)計(jì)溫度為399 ℃,設(shè)計(jì)壓力為18. 4 MPa,具有操作溫度高、壓力高,介質(zhì)組分復(fù)雜,液位較易波動(dòng)等特點(diǎn)。熱高分主要用來(lái)分離反應(yīng)生成的油和氣,上部氣相組分冷卻后去冷高分,下部的反應(yīng)生成油去熱低分。熱高分液位控制指標(biāo)為50% ± 10%,液位過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致油氣分離效果不好,甚至將熱高分油帶入冷高分及其后路,導(dǎo)致冷高分界位無(wú)法控制,造成油水混合的事故; 液位過(guò)低,會(huì)導(dǎo)致熱高分氣竄入熱低分,導(dǎo)致熱低分安全閥起跳事故。熱高分液位是通過(guò)罐底兩組液控閥中其一控制,控制液位是通過(guò)罐側(cè)三組差壓式液位計(jì)測(cè)量。因此,熱高分液位計(jì)的可靠性直接關(guān)系著渣油加氫裝置高壓系統(tǒng)到低壓系統(tǒng)及冷高分和其后路的安全操作。
一、熱高分液位計(jì)結(jié)構(gòu)原理
雙系列渣油加氫裝置熱高分操作溫度為330 ℃,罐內(nèi)主要組分為加氫渣油及少量柴油、石腦油、氫氣、硫化氫。共有四組液位計(jì),一組重油儲(chǔ)罐液位計(jì),另三組是用于罐底兩組液控閥液位測(cè)量變送的差壓式液位計(jì)。各液位計(jì)都裝有伴熱系統(tǒng)。差壓式液位計(jì)引壓管終端膜盒處配有氫氣吹掃管線。
1.1 重油儲(chǔ)罐液位計(jì)
重油儲(chǔ)罐液位計(jì)應(yīng)用連通器原理和磁性耦合作用,以磁性浮子為感測(cè)原件,保證被測(cè)塔器與測(cè)量主導(dǎo)管內(nèi)的液位相等,當(dāng)測(cè)量主導(dǎo)管中的磁性浮子隨被測(cè)液位上下變化時(shí),浮子中的磁性體與指示面板上的紅白指示球中的磁性體發(fā)生磁性耦合作用,使色柱翻轉(zhuǎn),白色表示無(wú)液,紅色表示有液,紅白交界處即為容器內(nèi)實(shí)際液位,從而實(shí)現(xiàn)液位的清晰指示。圖1 為熱高分磁翻版液位計(jì)示意圖。該液位計(jì)具有測(cè)量范圍大,不受塔器高度限制,讀數(shù)直觀清晰,測(cè)量精度為± 10 mm; 機(jī)械式結(jié)構(gòu),安全可靠; 密封結(jié)合面少,不易泄漏; 指示部分與被測(cè)介質(zhì)完全隔離; 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝維護(hù)方便,且指示功能無(wú)須另外供電等優(yōu)點(diǎn)。
1.2 差壓式液位計(jì)
差壓式液位計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)原理工作。差壓式液位計(jì)是通過(guò)測(cè)量液位高度所產(chǎn)生的靜壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量的。熱高分內(nèi)液位改變時(shí),由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化。圖2 為熱高分差壓液位計(jì)液位變送示意圖。將差壓變送器的一端接液相,另一端接氣相。液位高度計(jì)算公式如下。
ΔP = P1 - P2 = ρgH
式中: ΔP———熱高分上部空間氣相壓力,kPa;
H———熱高分中液位高度,m;
ρ———熱高分中混合介質(zhì)密度,kg /m3 ;
g———重力加速度,9.8 N/kg;
P1,P2———差壓變送器正、負(fù)壓室的壓力, kPa。
當(dāng)變送器的正取壓口、液位零點(diǎn)不在同一水平面時(shí),需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。差壓式液位計(jì)適用于有流動(dòng)或波動(dòng)的液體場(chǎng)合,適合黏度較小,較潔凈的液體。
二、液位計(jì)故障及應(yīng)急措施
2016 年2 月10 日,3. 3 Mt /a 渣油加氫裝置控制室內(nèi)DCS 顯示熱高分液位非正常波動(dòng),且波動(dòng)幅度較大,熱高分液位波動(dòng)見(jiàn)圖3。現(xiàn)場(chǎng)檢查熱高分重油儲(chǔ)罐液位計(jì),發(fā)現(xiàn)為滿量程的全部紅色。熱高分液控閥工作狀況良好,閥位波動(dòng)不大。熱高分罐頂氣相組分壓力顯示較平穩(wěn)。
2.1 生產(chǎn)處理
在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法判斷熱高分真實(shí)液位的情況下,根據(jù)兩列進(jìn)料量均為150 t /h、兩列熱低分的液位趨勢(shì)以及Ⅰ列熱高分的液位趨勢(shì)粗略估測(cè)Ⅱ列熱高分的液位。用磁鐵在重油儲(chǔ)罐液位計(jì)主導(dǎo)管側(cè)面滑動(dòng),檢查確定磁浮子的具體位置,以此判斷熱高分的真實(shí)液位。當(dāng)時(shí)裝置區(qū)環(huán)境溫度為7 ℃,考慮到溫度較低,差壓式液位計(jì)伴熱、保溫效果不好,用蒸汽對(duì)差壓式液位計(jì)引壓管進(jìn)行吹掃暖管,以確保引壓管內(nèi)介質(zhì)油流動(dòng)狀況良好。檢查差壓式液位計(jì)吹掃氫系統(tǒng)的使用情況,發(fā)現(xiàn)吹掃氫未投用。
2.2 儀表檢修
逐一關(guān)閉三組差壓式液位計(jì)引壓管手閥,依次切除液位計(jì)。在液位計(jì)膜盒放空口接U 型放空管,開(kāi)放空口處手閥,引沖洗氫對(duì)孔板后沖洗氫接管及膜盒進(jìn)行簡(jiǎn)短吹掃( 氫氣吹掃放空較危險(xiǎn),此法只限于平??旖菔褂? 。關(guān)閉自新氫壓縮機(jī)出口來(lái)的儀表沖洗氫手閥,拆沖洗氫注入導(dǎo)管上孔板處法蘭,檢查發(fā)現(xiàn)孔板面集有很多油污,遂對(duì)孔板進(jìn)行清洗。從沖洗氫孔板法蘭處引蒸汽對(duì)沖洗氫注入管線吹掃,從膜盒接口處排放,后用儀表風(fēng)吹干。吹掃結(jié)果發(fā)現(xiàn),沖洗氫管線中有較多的油污,判斷是熱高分油竄入沖洗氫管線所致。關(guān)閉磁翻板主導(dǎo)管上下連通管手閥,開(kāi)啟主導(dǎo)管下排液手閥,對(duì)主導(dǎo)管密閉排油。拆主導(dǎo)管下法蘭,取出磁浮子檢查,發(fā)現(xiàn)磁浮子只有1 /4 面磁性較強(qiáng),其他面磁性很弱。更換新的磁浮子,投用重油儲(chǔ)罐液位計(jì)主導(dǎo)管,用磁鐵在磁翻板標(biāo)尺面上來(lái)回刷動(dòng),使翻板恢復(fù)真實(shí)狀態(tài)。
三、原因分析
( 1) 工藝操作上的波動(dòng)導(dǎo)致熱高分氣相負(fù)荷過(guò)大,使得熱高分液位波動(dòng)大,重油儲(chǔ)罐液位計(jì)主導(dǎo)管中的磁浮子被沖動(dòng),當(dāng)磁浮子沖到主導(dǎo)管頂端時(shí),磁翻板會(huì)顯示滿量程全紅,后磁浮子急劇下落時(shí),磁翻板未能翻動(dòng)回白。
( 2) 裝置運(yùn)行過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)熱高分油、氣分離效果不好,熱高分氣中夾帶加氫重油致使冷高分及后路帶入加氫渣油,界位失去控制,油水無(wú)法分離的事故。液位變送不真實(shí),導(dǎo)致熱高分罐底液控閥無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié),真實(shí)液位超高或熱高分罐內(nèi)氣相負(fù)荷過(guò)大是導(dǎo)致油、氣分離效果不好的重要原因,也會(huì)導(dǎo)致磁浮子到達(dá)主導(dǎo)管頂端而出現(xiàn)磁翻板滿量程的狀況。
( 3) 磁浮子3 /4 面消磁,導(dǎo)致磁浮子和磁翻板不能發(fā)生良好的耦合作用,當(dāng)熱高分液位出現(xiàn)劇烈波動(dòng)時(shí),磁翻板翻動(dòng)失效。
( 4) 差壓式液位計(jì)引壓管中及膜盒處存有熱高分油( 大部分為加氫渣油) ,環(huán)境溫度( 7 ℃ 左右) 較低時(shí),差壓式液位計(jì)伴熱效果不理想,熱高分油低溫下黏度較大,流動(dòng)性差,從而使液位變送不真實(shí)。
( 5) 差壓式液位計(jì)沖洗氫未投用可導(dǎo)致液位變送失效。
四、 建議
( 1) 嚴(yán)格按照正確的方式投用液位計(jì)的儀表沖洗氫。如熱高分罐進(jìn)油前沖洗氫就要投用。熱高分沖洗氫氣的壓力要高于熱高分罐的操作壓力和液位靜壓之和。
( 2) 熱高分的液位計(jì)要做到伴熱、保溫良好。
( 3) 要定期檢查重油儲(chǔ)罐液位計(jì)的工作狀況,用附帶磁鐵檢查磁浮子的真實(shí)位置,與差壓式液位計(jì)獲取的液位進(jìn)行比較、核對(duì),確保儀表的可靠性與熱高分液位的真實(shí)性。
( 4) 定期切換、校驗(yàn)兩組熱高分液控閥,定期檢查液控閥定位器,確保其工作狀況良好。
( 5) 生產(chǎn)操作上應(yīng)盡量做到平穩(wěn),特別是熱高分內(nèi)氣相負(fù)荷的穩(wěn)定。如提、降反應(yīng)進(jìn)料要緩慢; 切換進(jìn)料組成時(shí),要盡量緩慢; 盡量控穩(wěn)進(jìn)料的組成和速率。