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炼油装置循环冷却水系统物料泄漏查找技术

发表时间: 2021-03-19 13:40:35

作者: 郎国江 胡 洋 曹雪峰

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石化行业循环冷却水系统物料泄漏问题普遍存在,对渣油、蜡油和柴油等9种典型泄漏物料的表象进行了分析,总结了包括浊度法、pH值法等在内的9种常用的物料泄漏查找技术,介绍了油品不同泄漏量下的检测仪器及在线测油仪器,还介绍了氨水、酸性物料和气体泄漏等检测仪器。从查漏基础管理、查漏过程管理和查漏结果管理三个方面提出了建议。

关键词:石化行业;循环冷却水;水冷器;物料泄漏;查漏方法

在循环水系统日常运行过程中,系统的循环水冷却器,受工艺腐蚀性介质、循环水腐蚀性介质或其他诸多因素的影响,常常会出现腐蚀泄漏现象。当循环水场水质出现异常(如浊度异常、pH值异常、碱度异常、游离氯降低、COD升高,油含量升高、水面出现油花、泡沫、油状悬浮物)时[1-3],应迅速采用应急快速查漏技术,对所属异常区域内的在用水冷器进行漏点定位。如果查漏不及时,不仅增大能耗、加剧设备腐蚀,甚至危及装置安全生产。

1 循环水系统泄漏案例

某石化公司第四循环水场循环水中余氯含量连续一个月持续下降,直至检测不出来;碱度从360 mg/L降至61 mg/L;pH值从8.98降至7.75,系统存在严重的泄漏问题,但一直未查找到漏点。开始判断为酸性介质泄漏,后期检测发现硝化细菌严重超标,黏泥量最高达到116 mL/m3。经过分析查找,最终确定为氨水冷器泄漏。该次泄漏持续一个月,恢复水质用时10 d,月能耗比平时增大两倍多,并且造成系统多台水冷器堵塞严重,之后紧急增大循环水流速并进行反冲洗,设备隐患才得以消除。

另一家石化公司循环水场出现大量重质油泄漏(见图1)。循环冷却水的浊度、油含量等数值急剧上升,造成循环水系统污染严重。尽管一周后查出泄漏源,但重质油黏附在凉水塔顶填料、旁滤器滤料、系统水冷器管壁及管道管壁等处,很难清除,经各种反复清洗处理,直到3个月后循环水水质才得以恢复正常。在这期间,由于水质长时间受到严重污染,缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂效果下降,细菌大量滋生,腐蚀速率加速上升,水系统很快又出现水冷器腐蚀泄漏问题。

图1 某循环水场重质油泄漏

因此,实现循环冷却水系统泄漏的快速查找,对保障循环水系统的平稳运行和水冷器寿命延长具有重要的意义。

2 炼化行业冷却水系统典型泄漏物料

循环水冷却器泄漏后会造成循环水系统水质发生异常变化,主要是由于泄漏物料在水中发生了物理或化学反应。由于泄漏介质的不同,发生的反应和泄漏的表象不同,对水质造成的影响也不尽相同。通过分析泄漏表象可以快速筛查泄漏物料。炼化装置循环冷却水系统典型泄漏物料及 其表象见表1。


表1 炼化行业冷却水系统泄漏物料及表象

3 石化行业循环冷却水系统查漏方法

鉴于物料泄漏对循环冷却水系统平稳高效运行的影响,一旦发生泄漏,需要快速采取查漏技术准确找出泄漏的水冷器。目前常用的循环冷却水系统物料泄漏查找技术有浊度法、pH值测定法和红外分光测油法等9种,具体见表2。

表2 炼化装置循环冷却水系统查漏方法

4 循环冷却水系统物料泄漏

4.1 油品泄漏

(1)油品泄漏量较大

当油品泄漏量比较大时,台式红外分光测油仪或便携式红外测油仪,对嫌疑水冷器出、入口水中油含量进行测量。台式红外分光测油仪测量操作相对复杂,所用四氯化碳溶剂有毒性且不环保。而便携式红外测油仪,不需使用有机溶剂,即可检测水中油含量。该仪器操作简单,但精度稍差。


2013年3月19日,某公司循环水场水面出现浅黄色浮沫,塔池边角处有浅黄色油脂漂浮物,断定存在蜡油泄漏。经便携式红外测油仪现场采样检测结果见表3。由表3判断E137水冷器泄漏,对E137进行隔离、切出和打压处理,发现64根管出现不同程度的泄漏。

表3 蜡油泄漏红外测油仪检测结果

(2)油品泄漏量较小

当油品泄漏量较小时,现场就地分析,可采用便携式总有机碳(TOC)或水中油等分析仪。如果在室内进行油品分析,可采用紫外分光光度计,该仪器检测灵敏度较高,检测精度达到1 mg/L。

(3)油品泄漏量小到难以定量分析

当油品泄漏量难以定量分析时,可采用顶空进料和固相微萃取与气相色谱仪联用方法进行定性分析检测。固相微萃取集采集、浓缩于一体,无溶剂,不会造成二次污染。该方法先采集易泄漏装置油品样品,建立特征谱图,之后将样品进行萃取,然后用气相色谱仪进行分析,最后将检测结果与谱图进行比对,可快速定性泄漏油品,从而定位泄漏水冷器。

2014年6 月某公司循环水系统循环水浊度从12.5 NTU缓慢上升到18.3 NTU,根据经验初步判断为水冷器微漏。对总回水进行固相微萃取和色谱分析,分析结果见表4。根据表4,对照水冷器台账查找,顺利查到泄漏的水冷器。

表4 某循环水场泄漏物色谱分析结果

(4)在线测油仪

在装置的循环水总线或支线安装在线测油仪,实时检测循环水系统的油含量,实现循环水冷却器泄漏情况的有效监控,大幅度缩短了循环水物料泄漏查找的时间。目前常用的在线测油仪分旁路型和光纤型。

2018年,某公司循环水场发现浊度升高至26 NTU,常减压蒸馏装置在线水中油监测仪检测到油质量浓度为14 mg/L;两天后水中油质量浓度达到34 mg/L(见图2)。经快速排查发现常减压蒸馏装置循环水冷却器E136因小浮头钩圈变形造成泄漏。

图2 某循环回水在线测油仪检测曲线

4.2 其他介质泄漏

(1)氨水、胺液泄漏

采用水质多参数快速检测仪,可以在现场快速检测水冷器的出入口余氯、氨氮、亚硝酸盐含量,根据前后数值比对,即可初步判断该水冷器是否泄漏。

(2)酸性物料泄漏

酸性物料泄漏,可以采用便携式pH计或精密试纸,对可能泄漏部位进行检测。

(3)气体泄漏

采用便携式VOCs气体分析仪进行检测。

5 循环冷却水系统泄漏的管理

5.1 查漏基础管理

(1)健全查漏机制

建立健全循环水系统全流程运行管理体系及制度,即建立组织网络(指定具体查漏牵头单位、牵头人和相关责任人)、考核制度、预防措施、快速反应机制和应急处理预案等。当发生循环水系统物料泄漏时,真正做到各级相关单位及时联动、齐抓共管、快速查漏和堵漏并对循环水水质快速恢复。

(2)健全循环水冷却器台账

建立健全循环水冷却器台账、循环水冷却器重点监护台账、循环水冷却器日常泄漏台账和循环水冷却器流速检测台账等,按照生产重要性、自身重要性、使用年限、可维修性、历次泄漏情况和工艺介质腐蚀危害程度等方面对水冷器进行ABC分级。另外,可按工艺介质种类、工艺介质腐蚀性和操作温度偏高情况等进行分类,以便在循环水系统发生泄漏时能够迅速定位泄漏方向和准确查找泄漏部位。

(3)完善循环水冷却器采样口

对每套装置的每台循环水冷却器采样口进行摸底调查整改,保证每台水冷器均设有循环水出、入采样口,利于随时采样检测。

(4)配备查漏检测仪器设备

各装置(单元)要配备好循环水采样瓶,采样瓶放在存取方便的部位,随用随取。实验室应配齐各类气体、液体台式或便携式检测仪,及时检测循环水总管或单台水冷器中的泄漏气体或液体。装置回水总管或易泄漏支线宜加装游离氯、浊度、油含量、TOC和pH值等在线检测仪表,实时监测水质波动情况。

5.2 查漏过程管理

(1)各循环水场密切监视循环水水质变化情况,出现异常及时向具体查漏负责单位的负责人汇报,汇报内容应包括:塔池水质表面颜色、状态、循环水各参数异常情况、可能泄漏的工艺介质等。

(2)负责人接到报警后,立即组织相关责任人对所属装置循环水总线、支线上水和回水进行采样,并初步判断泄漏介质及区域。

(3)疑似泄漏区域锁定后,生产单元或装置应根据泄漏表象对应的水冷器台账中重点关注的对象,立即展开排查。通过现场对水冷器排放的循环水目视和嗅觉感知,初步判定水冷器是否泄漏,应立刻进行采样分析。

(4)分析单位接到查漏指令后应及时赶到现场或生产装置,对所采水样进行分析,并将分析结果及时上报相关部门。

(5)泄漏源确定之后,生产单元或装置应及时切除泄漏水冷器,避免造成水质恶化,并迅速联系检维修单位进行施工处理。

(6)泄漏污染源切断后,所在循环水场应及时对污染的循环水进行置换,同时加强旁滤和水稳剂相应投加,尽快使水质恢复正常。

5.3 查漏结果管理

(1)组织相关技术人员,分析泄漏原因,梳理查漏流程,提出改进措施。

(2)对泄漏过程中水质状态、异常数据、水冷器腐蚀、结垢形貌照片和水冷器维修结果等文字及影像材料一一存档。

(3)评估该水冷器使用寿命,制定其大修、更新计划。

6 结 语

完善循环水系统相关基础工作是循环水系统快速查漏的前提;建立快速反应机制,齐抓共管,是快速查出漏点的关键;掌握泄漏介质表象和查漏方法,可以大大提高循环水系统查漏效率,缩短查漏时间,改善循环水水质,保障设备安全运行。

循环冷却水系统查漏是一项长期的系统工程,每一台水冷器的泄漏,其影响的形式各不相同,需要持续总结提炼,改进查漏技术方法,尤其是在线查漏技术,以不断提高快速查漏水平,为炼化企业的节水降耗、安稳运行保驾护航。

本文作者:郎国江,胡 洋,曹雪峰。

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