裂解氣切換大閥堵塞原因及預防處理措施

楊　池（中韓（武漢）石油化工有限公司烯烴分部,武漢　430080）

裂解氣切換大閥堵塞原因及預防處理措施

楊池
（中韓（武漢）石油化工有限公司烯烴分部,武漢430080）

摘要：裂解氣閥組所在的裂解氣油氣管線操作溫度高達200-550℃（與急冷器所在位置和爐型有關(guān)），管徑高達1200mm，介質(zhì)為含油易結(jié)焦的油氣及焦粉組成，因此，閥組所在運行環(huán)境非常惡劣。裂解氣大閥開關(guān)困難一直是乙烯行業(yè)的難題。本文主要圍繞雙閘板閥及其防焦蒸汽和無應(yīng)力安裝方面來分析大閥開關(guān)困難的原因及預防措施。

關(guān)鍵詞：裂解氣大閥；雙閘板閥；防焦蒸汽；無應(yīng)力安裝

1　概述

裂解氣切換大閥安裝在裂解爐出口的裂解氣管線上，包括裂解氣大閥和清焦大閥，是連接裂解爐和急冷系統(tǒng)的唯一通道。由于裂解爐運行一個周期后需要切出燒焦，此時，需要對裂解氣大閥進行切換作業(yè)，防止燒焦氣進入急冷系統(tǒng)及后分離系統(tǒng)。裂解氣大閥在國內(nèi)的運用，目前主要是Z&J閥的雙閘板閥。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有三閥組（清焦小閥與裂解氣大閥通過機械連桿連接，先關(guān)裂解氣大閥，同時關(guān)閉清焦小閥，裂解氣大閥全開后再關(guān)閉清焦大閥，反之亦然），也有兩閥組（沒有清焦小閥，通過前后壓力控制實現(xiàn)裂解氣大閥和清焦大閥的切換）。

2　雙閘板閥的結(jié)構(gòu)

平行雙閘板閥在閥板架上裝配有兩個獨立的閘板，閥板架精確地在兩塊導板之間運行，閥板中間部分由兩個楔形塊和能自由活動的球構(gòu)成，它會提供給閥板作用于閥座的平行力，以加強密封力。在關(guān)閥時，它有兩個停止位置，閥板達到閥座位置后，此時，密封面并未緊密貼合，閥桿需要繼續(xù)向下移動幾毫米，利用楔形塊和能自由活動的球?qū)㈤y板撐開、外漲，從而緊固密封面。在開閥時，閥桿帶動楔形塊和能自由活動的球往上提，閥板向內(nèi)收縮，松動密封面，避免密封面硬摩擦，達到保護密封面的作用（如圖所示）。

3　裂解氣大閥的常見故障及原因分析

3.1裂解氣大閥的常見故障

目前在用的裂解氣大閥類型有雙閘板閥、單閘板、蝶閥、楔形閥。其中雙閘板閥的應(yīng)用最為廣泛，隨著單爐生產(chǎn)能力的提高，裂解氣管徑增大，雙閘板閥暴露出來的問題也越多。

從表1中可以看出，目前在用平行雙閘板閥門的典型故障主要有卡澀、結(jié)焦、防焦蒸汽不通等造成的閥門開關(guān)困難，甚至閥桿彎曲、斷裂等現(xiàn)象。

3.2裂解氣大閥故障原因分析

表1　Z&J的雙閘板閥門在大型裂解爐上的應(yīng)用案例

3.2.1防焦蒸汽系統(tǒng)

防焦蒸汽是裂解氣大閥必不可少的輔助系統(tǒng)。雙閘板閘閥設(shè)有防焦蒸汽吹掃系統(tǒng)，蒸汽由閥門上端進入閥腔，由下端導出閥腔，然后返回閥后油氣系統(tǒng)。防焦蒸汽的壓力只要略高于系統(tǒng)壓力0.5bar左右即可，蒸汽在閥腔內(nèi)形成一定的壓力，減少及阻止裂解氣及其他雜質(zhì)向閥腔泄漏；并通過防焦蒸汽的吹掃將泄漏到閥腔內(nèi)的裂解氣等介質(zhì)帶回到閥后，達到防止和減少閥腔結(jié)焦的目的；同時，防焦蒸汽還可起到補充密封的作用。

表2　防焦蒸汽的類型

造成防焦蒸汽故障的主要原因有：

（1）防焦蒸汽壓力和溫度偏低，現(xiàn)在防焦蒸汽的調(diào)整主要是利用壓差和限流孔板來實現(xiàn)的，如若壓差設(shè)計過小，進入閥腔后不能形成有效的密封性，裂解氣泄漏到閥腔內(nèi)，同時限流孔板的存在增加了防焦蒸汽的阻力和壓降；

（2）防焦蒸汽本身不潔凈，含油或帶堿等，損壞密封面；

（3）防焦蒸汽返回管線設(shè)計不合理，Z&J的雙閘板閥的防焦蒸汽從閥頂進入，由閥底導出然后返回到閥體中部，返回線有一定的高度，隨著閥門直徑越大，該高度越高，再加上限流孔板、彎頭等管件，返回管線的流動阻力就越大，當防焦蒸汽壓差小于該阻力時，則無法返回，裂解氣和雜質(zhì)堆積、冷凝在返回線里，長期則慢慢冷凝堵塞管線。

3.2.2裂解氣大閥存在應(yīng)力

裂解氣大閥的應(yīng)力主要來自兩個方面：①大閥和管線設(shè)計、安裝時不合理，存在應(yīng)力，②投料生產(chǎn)后，因介質(zhì)溫度高而導致閥門本身或系統(tǒng)管線產(chǎn)生的應(yīng)力。

4　裂解氣大閥堵塞的預防措施

4.1保證防焦蒸汽系統(tǒng)暢通

（1）選擇合適的蒸汽作為防焦蒸汽，如前所述，常用的防焦蒸汽種類都存在各自的缺點；但是總體來說，應(yīng)選擇壓力較高的，潔凈的汽源，監(jiān)控防焦蒸汽入口壓力，增加蒸汽流量，確保蒸汽暢通，將凝液吹入后系統(tǒng)。

（2）合理的工藝配管，一般來說防焦蒸汽堵塞主要是返回線，減少返回線的流動阻力，取消限流孔板或者增加旁路，將返回線直接接入高度較低的裂解氣管線上，而非返回大閥中部。

（3）提高閥體表面的溫度。隨著工況變化，尤其運行/燒焦期間以及季節(jié)、晝夜等溫差變化大時，防焦蒸汽進入閥腔可能會冷凝，無法形成密封，導致裂解氣或雜質(zhì)進入閥腔，堵塞防焦蒸汽線。可以采取閥體包保溫、增加伴熱等措施。

（4）當裂解氣大閥開度未達到100%時，現(xiàn)場禁止開急冷油調(diào)節(jié)閥，防止急冷油通過間隙泄漏進閥腔。

4.2減少大閥的應(yīng)力

（1）隨著裝置大型化，管徑變大，裂解氣管線、裂解氣大閥、燒焦氣大閥的布置應(yīng)統(tǒng)一考慮。增加閥門和管線的支撐，將其法蘭面調(diào)整到一個水平面及同軸度上，增加管線的柔性，以抵抗管線熱脹冷縮而產(chǎn)生的應(yīng)力。

（2）安裝措施應(yīng)遵循制造商的安裝說明，并嚴格相應(yīng)的安裝規(guī)程。施工順序一般來說應(yīng)先安裝大閥，待就位后，加裝支撐，再對大閥兩側(cè)的工藝管線進行配管，確保無應(yīng)力安裝。安裝前應(yīng)清楚管線內(nèi)的雜物。安裝過程中，應(yīng)檢查閥門的垂直度、法蘭平行度、同軸度等，確保各安裝誤差在允許范圍內(nèi)。