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），管徑高達1200mm，介質為含油易結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力安裝方面來分析大閥開關困難的原因及預防措施。

關鍵詞：裂解氣大閥；雙閘板閥；防焦蒸汽；無應力安裝

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)。裂解氣大閥在國內的運用，目前主要是Z&J閥的雙閘板閥。其系統(tǒng)結構有三閥組（清焦小閥與裂解氣大閥通過機械連桿連接，先關裂解氣大閥，同時關閉清焦小閥，裂解氣大閥全開后再關閉清焦大閥，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　雙閘板閥的結構

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將閥板撐開、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。其中雙閘板閥的應用最為廣泛，隨著單爐生產能力的提高，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、結焦、防焦蒸汽不通等造成的閥門開關困難，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，蒸汽在閥腔內形成一定的壓力，減少及阻止裂解氣及其他雜質向閥腔泄漏；并通過防焦蒸汽的吹掃將泄漏到閥腔內的裂解氣等介質帶回到閥后，達到防止和減少閥腔結焦的目的；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)在防焦蒸汽的調整主要是利用壓差和限流孔板來實現(xiàn)的，如若壓差設計過小，進入閥腔后不能形成有效的密封性，裂解氣泄漏到閥腔內，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裂解氣大閥存在應力

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

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統(tǒng)一考慮。增加閥門和管線的支撐，將其法蘭面調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生的應力。

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