RBI技术在乙烯裂解装置中的应用

梁国华 欧阳英

摘要：本文运用RBI（基于风险的检验）技术，对乙烯裂解装置静设备和管线进行风险评估，并进行风险排序，提出降低风险措施，制定优化的检验策略，为装置长周期运行提供可靠的依据。

关键词：RBI 裂解装置风险评估检验策略

中图分类号： G449 文献标识码： A 文章编号：

1前言

基于风险的检验技术（Risk Based Inspection，以下简称RBI检验技术）是在追求特种设备安全性与经济性统一的基础上建立的一种优化检验方案的方法[1]。RBI技术是风险工程学的一部分，在国内的应用已有十年，是近三十年在国际上发展起来的一门新技术。根据事故案例统计数据表明：装置80%风险是由不到20%的设备所贡献的[2]。而装置超过80%设备故障是由压力设备引起的[3]。这说明装置中的设备风险分布是不均匀的。为了解装置设备风险，提高设备运行可靠性，降低装置承压设备风险，指导检验计划的制定，克服装置传统检修方式存在的“过修或失修”现象，课题组借助专业评估软件，对裂解装置进行定量风险评估。

2装置及工艺简介

裂解装置采用美国S&W公司乙烯生产技术，1993开工建设，1996年建成投产，原设计以石脑油、加氢尾油和轻柴油等为原料，通过裂解、急冷、压缩、深冷分离、精馏等一系列工艺步骤，年生产聚合级乙烯30万吨，聚合级丙烯15万吨，以及混合碳四和加氢汽油等产品。1999年通过改造，年生产聚合级乙烯能力达到38万吨。由于条件的变化，近几年基本用的原料都是石脑油(NAP)。NAP大致组成是正构烷烃36.8％，异构烷烃36.3％，环烷烃18.7％，芳烃8.16％，总Ｓ小于400ppm。

由于裂解装置工艺流程复杂且主线较长，为便于分析与评估，课题组按相互的紧密程度将装置划分为６个单元。

(1)100单元：由石脑油裂解炉、AGO、HCR裂解炉和循环乙烷裂解炉组成。

(2)200单元：由预分馏、急冷水塔和馏出物汽提塔、稀释蒸汽发生、盘油和急冷水循环系统组成。(3)300单元：由裂解气压缩机一至四段、MEA洗涤和再生、碱洗塔、裂解气压缩机五段、低压脱丙烷塔和C3加氢等组成。

(4)400单元：由脱甲烷塔预分馏、脱甲烷塔、甲烷化系统、脱乙烷塔和乙烯塔等组成。

(5)500单元：分为热分馏和C3选择性加氢两个工段。

(6)600单元：为乙烯制冷和丙烯制冷两个工段。

3风险评析

3.1 RBI的工作程序及步骤

工作程序严格按API581进行，并制定了相应的实施步骤。如图1示

图1

3.2裂解装置RBI分析结果

在对裂解装置的物流、设备等数据进行详细的讨论、收集整理后，按照API510、API581的要求，利用法国BV公司的RB.eye软件评估系统计算该装置的风险。乙烯裂解装置设备和管道的风险分布情况分别如图2、图3所示；中高风险设备和管道的分布情况见表1。装置无高风险区的设备或管道，这与裂解工艺介质的相对干净、设备管线较新是相符的。

图2乙烯裂解装置设备风险分布情况

图3乙烯裂解装置管道风险分布情况

其中，处于中高风险区的设备有20台，主要是换热器及塔；处于中高风险区的管道有27条。设备处于中高风险区有以下两种典型情况：

（1）由于介质危害性高和设备容积较大而导致的失效后果较为严重(达到E)，但失效可能性并不是很高(1～2)。例如：T-210(1-E)、T-530(1-E)、T-540(1-E)。

（2）由于失效可能性很高(主要是应力腐蚀开裂敏感性高，失效可能性达到4～5，但失效后果并不算严重，为A～C区域。例如：T-220(4-A)、T260(5-A)、E-215(5-A)等。

表1乙烯裂解装置中高风险设备和管道分布情况表

从表1中可以看出，中高风险的设备主要分布在100、200和300单元，管道主要分布在100、200、300和500单元。这与1999年装置大修时采用常规检验手段普查的结果基本一致，也符合装置腐蚀流分布情况。因此可以认为，乙烯裂解装置100、200和300单元是重点(中高风险的设备相对较集中的)区域。

3.2检验策略

通过本次RBI评估，我们制定了设备、管道不同腐蚀机理采用不同的检验策略，如仅存在减薄失效机理的设备和管道的检验策略、存在应力腐蚀开裂可能性的设备和管道的检验策略、存在保温层下腐蚀可能性的设备和管道的检验策略等，同时也制定了优先安排检验的设备和管道，可以通过在线检验调整设备和管道的风险，因此仅需要对中高风险的20台设备，27条管道实施相应的检验策略，则可降低装置的运行风险，达到长周期可靠运行的目的。

3小结

通过对裂解装置进行风险评估，我们掌握了装置工艺流程中腐蚀介质存在部位与含量，以及这些腐蚀介质会造成什么样的破坏，掌握装置运行风险较高的设备和部位，获得明确的检验策略，纠正了检验工作中的偏颇，使设备检验更具针对性与合理性。同时促使我们对设备安全管理方法进行了一次全面的总结，对装置运行现状进行了一次全面摸底，为装置长周期运行提供了可靠的分析数据。

随着RBI技术的深入推广和应用，国家所检总局对RBI工作也越来越重视，并于2009年8月31日批准颁布的《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSGR0004-2009）中首次引入了RBI技术，并对RBI应用、实施条件，检验周期的确定等做了明确的规定[4]。这使中国的RBI应用与发展向前迈进一大步，为企业、检验单位、科研机构研究与应用RBI提供了法律上的支持。

参考文献

1American Petroleum Instisure,Risk-Based Inspection Base Resoure Dosument，API581[S]， 2000

2中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院、英国TISCHUK国际公司编著，设备风险检测技术实施指南，中国石化出版社，2003，18-19

3John T.Reynoids(API RSI主办委员会主席)，以风险为基础的检查----我们在哪里？Shell/Equilon Enterprise LLC Westhollow技术中心，Houston，TX

4国家质量监督检验检疫总局，固定式压力容器安全技术监察规程，2009.8

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。