γ射线扫描流程模拟在蒸馏塔故障诊断中应用.pdfVIP

中国核科学技术进展报告（第一卷） 核技术工业应用分卷 Progress Report on China Nuclear Science Technology （Vol.1 ） 2009 年11 月 γ射线扫描与流程模拟在蒸馏塔故障诊断中的应用 魏伟胜，徐 建 （中国石油大学（北京）化学科学与工程学院，北京 102249 ） 摘要：开展塔器操作状况评估的研究，对于提高石化企业的经济效益，实现塔器的安全、稳定、长周期运行具有重 大的意义。应用γ射线扫描－流程模拟于一体的集成技术对150 kt/a 催化重整汽油抽提蒸馏塔进行了操作状况评估、 故障诊断、并提供了优化操作方案，为企业减少非正常停工和缩短停工时间，取得了显著的经济效益和社会效益。 首先采用化工流程模拟软件Aspen Plus 对蒸馏塔的操作状况进行了模拟计算；然后利用γ射线扫描技术对可能出现 的故障进行重点扫描，确定了塔顶10 层塔板极有可能存在堵塞；最后依据γ射线扫描结果更改塔板开孔率和板效率， 重新对蒸馏塔进行了流程模拟计算，实现了定量计算故障程度（堵塞程度）。 关键词∶γ射线扫描；蒸馏塔；故障诊断；流程模拟 实现设备的长周期安全运行是炼化企业创造最佳经济效益的必然途径。塔设备在石油化工行业 中占有很重要的地位,是化工企业和炼油企业生产过程中应用极为广泛的传质传热设备，塔设备装置 操作的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。因此，开展塔器操作状况评估的研究，对于提高 石化企业的经济效益，保证塔设备安全、稳定、长周期运行具有重大的意义。 判断塔设备故障常用的方法主要有过程流程模拟和工艺参数在线测量。过程流程模拟使得化工过程 的优化控制和操作成为可能，但其成功应用是以塔设备的结构“正常”为前提的，当塔器因结垢、腐 蚀、振动、超载等原因发生难以预测的机械故障或操作条件超出模型的预测范围时，就难以对塔器 的操作状态正常与否做出正确判断。温度、压力、流量、组成等工艺参数在线测试技术只能给出塔 设备操作状态的表观现象，一旦设备出现机械和操作故障，采用这些常规检测手段难以确定“病灶” 所在。 类似于人体透视的 X 射线技术，γ 射线故障扫描技术是一种用于设备“透视” 的先进技术，可快 速、直接地对设备结构和操作故障进行诊断，确定故障的部位和程度，可作为辅助过程优化操作和 在线维护的重要工具[1-3] 。DuPont 公司于20 世纪70 年代尝试用γ射线扫描技术对重水蒸馏塔进行了 检测，1987 年Phillip 、Glitsch 和Koch 公司等进行了该技术的商业化开发，并为Koch 公司所垄断， 不对外转让仅提供技术服务，且收费高昂。为此，中国石油大学（北京）从1983 年起就试图把射线 扫描技术应用到石油化工中进行关键装置的故障诊断，直到1997 年才开始进行γ射线故障诊断技术 的工业化试验，2001 年成功完成了工业化试验，这些工业化试验取得了显著的经济效益和社会效益 [4-8] 。 射线扫描技术用于塔器故障诊断的原理相当简单，对于一些显著的异常现象比较容易检测出来， 如失踪或塌陷的塔板，塌陷的填料层，液泛，严重起泡沫和塔底贮槽中液位不正常等。但对于一些 细微的异常现象，例如起泡沫，过量雾沫夹带，过量泄漏，堵塞，多流程塔板上液体的不均匀分布， 填料层中持液量以及气体的不均匀分布等，其扫描结果的正确解释并不容易，这不仅需要扫描技术 的知识和经验，还需要塔的操作方面的知识。 作者简介：魏伟胜(1962—)，男，广东五华县人，研究员，工学硕士，化学工程 124 综上所述，仅靠单一技术手段难以准确确定故障原因和制定正确的故障解决方案，而集多种技 术手段于一体的过程设备故障诊断技术是当今发展趋势[9] 。 1 催化重整的芳烃抽提蒸馏塔的流程模拟 某150 kt/a 催化重整汽油抽提蒸馏分离苯工艺（SED 工艺）流程如图1 所示。该过程包括分馏、 抽提蒸馏、溶剂回收、溶剂再生以及产品后处理等单元。来自上游重整单元的脱戊烷油原料，换热 后进入脱C6 分馏塔，经普通精馏，塔顶得到C6 馏分，塔底获得无苯高辛烷值汽油组分。C6 馏分 作为抽提蒸馏塔进料，经预热后进入抽提蒸馏塔（ED 塔）中部，循环溶剂从塔顶进入，经过抽提精 馏，塔顶得到非芳烃，塔底得到含高纯苯的富溶剂。富溶剂进入溶剂回收塔（RC 塔），该塔在减压 下操作，塔顶采出苯，塔底的贫溶剂经换热后循