探究分析射線檢測技術在石油化工裝置中的作用

陳壽華，王洪娟，張秀玲

（1.中國石油吉林石化分公司高碳醇廠，吉林吉林 132021；2.中國石油吉林石化分公司合成樹脂廠，吉林吉林 132021）

探究分析射線檢測技術在石油化工裝置中的作用

陳壽華1，王洪娟2，張秀玲2

（1.中國石油吉林石化分公司高碳醇廠，吉林吉林 132021；2.中國石油吉林石化分公司合成樹脂廠，吉林吉林 132021）

射線檢測技術在石油化工裝置中能夠起到評價石油化工裝置的狀況，優化其操作，進行預測維修等作用，是保證石油化工裝置正常運行的重要技術手段。

射線檢測技術；石油化工；γ射線掃描技術；中子背散射技術

1 γ射線掃描技術

1.1 γ射線掃描技術原理

γ射線是一種掃描工業設備裝置，與人體透視相似，是一種工業裝置進行“透視”的先進技術。γ射線掃描技術具有能夠在線檢測、準確性高、速度快等優點，應用于石油化工裝置中，不僅能夠快速、準確的檢測出石油化工裝置中故障，還能夠對裝置操作進行優化。現階段，γ射線掃描技術還能夠對石油化工裝置中精餾塔、反應器內催化劑位置、管的流狀狀態等方面進行診斷。該技術還對現場操作的版式塔和填料塔內的流體力學的研究和檢測有一定的幫助。一般進行測試時是將γ射線源和探測器置于待測裝置的兩側，同時在設置γ射線源和探測器下方設置一個掃描移動裝置，從而實現同步掃描裝置。然后按照掃描射線繪制圖譜，以此便能夠大概推斷出裝置內部的操作情況。版式塔和填料塔位置與介質密度的不同，吸收γ射線的程度也不同。此技術也能檢測出一些異常的現象：比如說失蹤或塌陷的塔板、氣體分布器位置偏移、嚴重漏液與起泡等。應用γ射線掃描技術除了能夠快速、準確的對塔設備故障進行診斷之外，還能隨時對塔設備進行檢測。在生產關鍵設備的時候需要使用該技術對設備進行經常性的掃描檢查，保證生產的安全、穩定、長期的生產。還應建立設備運行的歷史數據庫，對易結垢、易腐蝕、易堵塞、原料波動較大的分離塔設備的數據進行記錄，然后利用γ射線掃描技術進行有目的的跟蹤，找出關鍵參數變化情況，可以提前預測出可能發生的故障問題，以便能更好的解決潛在的問題，保證生產可以正常可靠運行，節約時間和成本。在檢修前進行γ射線掃描，可以提前幾周或幾個月準備好所需要的材料、人力等。

1.2 射線掃描技術對塔盤沖落故障檢測

某一催化分餾塔存在操作異常情況，為了查明原因，使用了γ射線掃描技術對催化分餾塔的異常情況進行掃描診斷和檢測，從圖1所示的掃描圖譜能夠看出塔盤11至26層在波谷位置的射線強度存在明顯差異變化，其中塔盤11、14、15、18、19、20、21層在波谷位置的射線強度要超過其他塔盤層，而射線強度越高則塔盤上積液越少，被沖翻或是脫落的機率就越大。這就表明塔盤11、14、15、18、19、20、21層極可能被沖翻或是脫落。一段時間后該塔需要臨時停工搶修，將塔打開檢查時，發現射線強度高的層塔盤確實都被沖翻。

圖1 催化分餾塔的掃描圖譜

2 中子背散射測量技術

2.1 中子背散射原理

中子背散射技術測量技術能夠對管道、化工反應器、容器等壁厚變化情況進行測量。因為可能會在使用的過程中因腐蝕或結垢使得器壁的厚度發生變化，該測量技術的使用必須具有一個前提條件，即有水、酒精、酸性物質等這些能夠作為中子慢化劑的物體。大量中子通過中子源被放射出來，當中子穿過器壁后就會轉變成慢化介質。中子在轉變成慢化介質過程中會形成熱中子，達到熱平衡，熱中子會出現背散射，在反射時器壁會緩慢吸收一些熱中子。這時探測器所測量的熱度包括兩部分，一部分是被器壁和結焦或結垢后形成的。另一部分是被慢化介質慢化形成的。

2.2 中子背散射技術在檢測料位中的應用

在檢測料位中應用中子背散射技術，是對料位的確定，對罐或壓力的測量。

通過對液、固、汽界面進行檢測，能夠準確確定降液管內泡沫液位和高度，對填料床層上下兩端在填料塔的位置進行確定，催化劑料面進行確定，對儲藏在底部的沉積物的量進行確定。石油化工裝置中采用中子源為241Am-Be作為測量料位的方法，因為從這種中子源產出的中子很難有效進行控制，在測量厚度極大的反應器壁時，對中子源活度要求較大，這就會增加防護上的困難。因此，提出了將241 Am-Be中子源替換成中子管的方法，因為從中子管產出的中子具有可控性，產額大約為每秒100到1 000，且中子的活度水平極高。例如某工廠的氣液分離罐和加氫反應器和監控液位壓差裝置中的導壓管發生堵塞，根據以往情況推測堵塞原因可能是經常出現結焦，但是由于其反應體系原因，無法即可停工進行檢查，針對這樣的情況，為了能夠查明故障原因就必須對裝置中的料位有準確了解。且分離器壁厚為5cm，反應器厚度為10cm，其壓力在107帕以上，這就增加了料位準確測量的困難。氣液分離罐和加氫反應器料位測量，通常是采用中子背散射技術進行。與其他相關的技術相比，中子背散射技術測量的料位準確性較高。

3 放射性示蹤技術

放射性示蹤技術是石油化工裝置中比較常用的射線檢測技術之一。相較于上述兩種射線檢測技術，放射性示蹤技術只能在外部對設備進行測量。放射性示蹤技術的作用是通過測量弄清設備頻率與速率以及設備內部介質的量。當前，在我國這種技術使用的還未成熟。

4 其他應用

當前的γ射線掃描技術不僅應用在塔設備的檢測和維修故障方面，在其他石油化工設備中也廣泛應用。如提升聚合反應器、加氫反應器、管等設備的流動分布、結構和操作診斷，可以診斷單相和多相輸送管線，可以檢測特殊物料的料位。

5 結束語

γ射線透射掃描技術和中子背散射技術兩種技術互為補充，當進行測量器壁厚度較大的物體的料位或者器壁的結焦時，應進一步完善射線檢測技術和中子背散射技術。該技術在石油化工領域具有廣泛的應用前景。

[1] 魏偉勝.γ射線故障診斷技術[C]//中國化工學會2003年石油化工學術年會論文集.2003.

Exploring the role of analytical ray detection technology in petrochemical plants

Chen Shou-hua，Wang Hong-juan，Zhang Xiu-ling

The ray detection technology can play an important role in the evaluation of the status of petrochemical plants，optimize its operation，forecast and maintenance in petrochemical plants.It is an important technical means to ensure the normal operation of petrochemical plants.

ray detection technology；petrochemical；γ-ray scanning technology；neutron backscattering technique

TQ050

A

1003–6490（2017）05–0057–02

2017–04–05

陳壽華（1966—），男，吉林吉林人，工程師，主要從事化工生產工作。