乙烯装置设备泄漏怎么处理？有哪些风险

袁柏峰 2023-08-17

乙烯装置是乙烯工程的主体生产装置，整个工艺生产过程从高温到低温、从高压到低压工艺状况跨度大，介质成分复杂，装置泄漏引起的着火、爆炸等风险很大。

一、装置泄漏的高发部位

1.1裂解炉高温区法兰泄漏

裂解炉周期性的烧焦，温度也周期性的发生变化，密封部位存在着温度剧烈的循环疲劳，高温及温度循环导致这些密封点部位的密封垫片回弹性下降、蠕变松弛，裂解气泄漏倾向性较大，极易发生着火事故，而高温部位的泄漏也正是密封技术领域上的难点。

泄漏案例1

2006华南A乙烯装置裂解炉E炉裂解气管线一手孔处6B法兰密封失效、泄漏着火。

泄漏案例2

东北B乙烯装置480kt/a扩建后裂解炉80U注汽法兰泄漏着火。

图1为裂解炉进料混合器法兰泄漏示意。

1.2裂解炉区高温管线裂纹泄漏

裂解炉系统高温管线在高温、应力的作用下，材质裂纹倾向加剧，高温管线的吊耳、工艺主管的分支管等承受应力处均是材质出现劣化、泄漏的高发部位。

泄漏案例

A乙烯装置有6台USC型裂解炉在装置开工运行3年后，在6台裂解炉恒力弹簧吊架的管线吊耳处，管线母材均出现裂纹，部分严重的出现了裂解气泄漏着火。

1.3急冷系统法兰部位急冷油泄漏

一般气相泄漏，如果泄漏部位扩散性较好(通常在法兰部位，去除保温材料，仅留下保温防烫壳) ，较容易发现，及时紧固法兰即可将泄漏消除。而热油则不易扩散，相比气相介质更容易发生着火。装置开停工出现温度剧烈变化等工况时，急冷油泄漏在遇到蒸汽管线等热源时，容易发生火灾。

泄漏案例

A乙烯装置2008年7月急冷油泵出口过滤器过滤器的法兰大盖处密封失效发生急冷油大量泄漏。见图2

图2急冷油过滤器法兰泄漏示意

1.4介质夹带焦粉冲蚀减薄引发泄漏

塔底的急冷油循环系统由于急冷油夹带的焦粉会在系统中的节流部位产生冲蚀。泄漏发生在塔底热油泵叶轮蜗壳、出口管线弯头、调节阀、管线缩径等处。

泄漏案例

A乙烯装置在2004年1月28日，急冷油泵出口系统工艺管线调节阀，由于焦粉的冲击、磨损，调节阀阀体发生泄漏，大量的高温急冷油向四周喷射。

1.5甲烷化、碳二、碳三加氢系统氢气泄漏

加氢反应器器壁出现热蠕变破裂，物料会发生泄漏着火甚至爆炸，同时加氢反应器周期性的再生也使法兰部位压力和温度变化产生疲劳松弛。

泄漏案例

A乙烯装置甲烷化进料加热器E－1453封头法兰在2007年2月8日发生氢气泄漏(见图3) ，由于封头处有保温，导致氢气积聚发生着火。

图3换热器法兰氢气泄漏示意

1.6乙烯、丙烯低温分离系统泄漏

乙烯、丙烯低温系统法兰等静密封部位，如回流缓冲罐人孔等是发生泄漏的重点部位。

泄漏案例

C乙烯装置2002年7月23日乙烯外送加热器封头法兰泄漏着火。

1.7低温系统设备露点腐蚀泄漏

乙烯分离单元乙烯分离单元凝结水内存在着腐蚀性的氯离子等，使埋藏在保冷材料下面的碳钢管线发生腐蚀。

1.8蒸汽系统温度波动等引发法兰泄漏

裂解原料在裂解炉对流段，蒸汽冲蚀性以及系统温度、压力的波动，使法兰密封失效频繁，乙烯装置内蒸汽泄漏比例较大。

泄漏案例

A乙烯装置4MPa高压蒸汽管网管线一16B法兰上安装的石墨波齿垫片被蒸汽冲开，大量高压蒸汽向外喷射。

1.9阀门本体失效引发泄漏

阀门阀体大盖及填料密封处是出现泄漏的2个常见部位，大盖密封件如缠绕垫无内环，回弹失效引发大盖泄漏等，阀门螺栓断裂引发的泄漏比较隐蔽突发性较强。

泄漏案例1

2008年10月6日A乙烯装置分离区域脱乙烷塔，塔顶回流管线上1个DN15阀门大盖上4颗螺栓中2颗发生脆断，造成物料在塔顶大量外泄，装置紧急停车。

泄漏案例2

2006年9月11日B乙烯装置分离低温区域一阀门发生泄漏，引发大火。

1.10转动设备密封失效

国内各乙烯装置均发生过由于泵类轴端密封进料问题引起压力波动产生机械密封泄漏，泄漏乙烯发生大火。

1.11其它泄漏模式

(1)介质腐蚀。乙烯装置碱洗介质中存在着H2S、CO2、Cl－、NaOH等腐蚀性成分。

(2)冷箱冻堵。若原料气或设备系统残留水分，深冷系统设备就会发生冻堵胀裂而引起爆炸着火。例如1990年12月，国内B乙烯装置裂解炉516号冷箱焊缝裂开，导致可燃气大量泄漏。

二、泄漏防范的原则

2.1泄漏问题分析

图4为乙烯装置泄漏的鱼骨分析图，根据上述泄漏原因的分析，有针对性的进行相应的预防性防范，可将泄漏的风险降到最低并最终消除泄漏。

图4乙烯装置泄漏分析鱼骨示意

2.2保持装置平稳运行

装置的平稳运行，使运行压力、温度均处于一个稳定的范围，是装置操作环节保证密封部位降低泄漏倾向的基础，乙烯装置由于各种原因引发的系统的开停车阶段也是装置发生泄漏的高发期。

2.3法兰密封失效对策

按照“GB/T 20801.3-2020 压力管道设计和计算规范”5.2.3.4款的规定，高温或承受较大温度梯度的法兰接头，应考虑法兰的高温变形、温差和螺栓材料的应力松弛以及垫片蠕变，选用抗低温交变和蠕变的高性能密封垫片或组件。根据长江三角洲区域统一标准《DB 31/T 310007-2021 设备泄漏挥发性有机物排放控制技术规范》4.1.3款的规定，不可达密封点或易泄漏密封点可采用连续监控设施实时进行泄漏监控预警，预防泄漏；《GB 37822-2019 挥发性有机物无组织排放控制标准》8.3.2款规定，配备密封失效检测和报警系统的设备与管线组件可免于泄漏检测。保温或保冷层下高低温交变法兰密封点装设泄漏在线连续监测预防系统，可在第一时间发现报警保温保冷层下法兰密封点的不可见泄漏，泄漏早知道，防患于未然。

案例

上海某石化厂苯乙烯装置烃化/ 反烃化进料换热器定扭管理后依然发生泄漏。2018 年大检修中，采用垫片式主辅密封泄漏收集器和泄漏在线监测预防系统，运行时间超过一个检修周期，依然保持健康的密封状态。