刘小毛　周兵

【摘 要】压力管道在乙苯-苯乙烯装置中起到重要传输纽带作用，其安全性是确保整套设备稳定运行的重要保障。由于管道相关法规不完善导致全面检验未能全面开展，管道全面检验是按照有效方案进行的，是确保管道安全运行的有力保证。本文阐述一套年产苯乙烯6万吨装置中压力管道全面检验方案的制定过程。

【关键词】乙苯-苯乙烯装置 压力管道 全面检验方案 损伤模式

1 概述

乙苯-苯乙烯装置是以苯和催化干气中的稀乙烯为原料，经烷基化反应及烷基转移反应生成中间产品乙苯，再经脱氢反应得到产品苯乙烯，装置中涉及到压力管道数量较多，压力管道在整套装置中起到重要的桥梁纽带作用，其运行安全性是确保整套装置稳定运行的重要保障。由于压力管道相关检验规程不完善导致工业管道全面检验在很多地区未开展，本文阐述一套年产苯乙烯6万吨装置中压力管道全面检验方案的制定，管道数量达1336条长度约为25km。

2 装置特点及管道易出现的损伤

整套装置分两个单元乙苯单元和苯乙烯单元，乙苯单元采用气相法干气制乙苯技术，工艺系统包括催化干气脱丙烯、烷基化反应、乙苯分离、热载体部分、产汽部分、热水和冷冻水系统等辅助系统。苯乙烯单元采用乙苯负压绝热脱氢制苯乙烯技术，包括脱氢反应、苯乙烯精馏、苯乙烯辅助系统等工艺过程。装置中的原料和产品大多属于甲类火灾危险性物质，主要原料苯是具有极度危害的I级毒物，且二硝基苯酚为剧毒化学品，因此该装置中存在的主要危险危害是火灾、爆炸、中毒。

工艺生产中苯和乙烯烷基化反应是在压力1.3MPa、温度320～400℃条件下进行，若超压或超温会在管道的薄弱处发生物料泄漏或漏进空气极易引发火灾或爆炸。工艺生产中乙苯脱氢反应是在温度615～640℃、负压下操作，极易发生火灾爆炸；为脱氢反应提供热量的蒸汽过热炉系明火操作，蒸汽温度高达800℃左右，若失控超温会烧断炉管。苯乙烯精馏过程会发生聚合反应，易导致管道及管件堵塞。苯乙烯单体易燃，遇明火源、热摩擦、静电等因素能与空气形成爆炸性混合物，且在一定条件下苯乙烯能聚合而损坏、堵塞管道，苯乙烯聚合为放热反应，如果处理不当会造成危害。

中间罐区主要储存乙苯、不合格乙苯、烃化液、不合格苯乙烯、脱氢液、苯乙烯，成品罐区主要储存苯乙烯，这些物质均为易燃易爆物质，极易引发火灾或爆炸。苯乙烯储存温度过高会发生聚合反应并放出大量的热，易导致管道、管件堵塞或造成其破裂及爆炸事故，故要求控制储存温度不应超过30℃且不宜久存，储存时应与空气隔绝。

3 管道主要损伤模式及方案制定重点

由于管道数量大，在有限时间内为了更好地完成检验工作，需制定一套切实可行的检验方案，有重点地进行检验。现场由于管道数量大且大部分覆盖了保温层，从外形上无法明显区分开各管线，依据相同压力、温度、介质将整套装置中管道进行整合划分为一个个小单元区，在制定方案前需按照工艺流程现场逐条进行巡线，找准介质流向和管线走向。需以装置各单元工艺原理为主，兼顾物流及腐蚀流等特点，通过分析腐蚀及损伤机理。做到针对设备及部位，突出压力高、温度高、介质毒性程度高以及易发生腐蚀的重点单元区。制定合理地检验策略，避免出现部分管道检验过量或检验不足的情况，主要关注易产生腐蚀、产生裂纹、可能发现的缺陷的管道及部位。

乙苯-苯乙烯装置中的压力管道在生产设备中存在多种损伤模式，其中以氢损伤、氯离子晶间腐蚀为主；其次腐蚀危害还有苯乙烯单元脱氢反应中生成的二氧化碳溶解到水中呈酸性，对下游设备产生腐蚀；再次装置地处海边，空气湿度大，年平均相对湿度82%，最大相对湿度100%，对金属设备、管道及钢结构外表面均有一定的腐蚀性。乙苯单元反应分为烷基化反应和烷基转移反应两部分，乙苯绝热脱氢反应的进口温度一般为615～645℃，操作压力通常为60～40kPa，且在较低的水比条件下获得较高的苯乙烯。乙苯脱氢反应是在催化剂作用于615～645℃左右高温下发生的催化脱氢反应。所用催化剂的性能除了脱氢活性之外，特别重要是对于生成苯乙烯的选择性要高，并且在高温和水蒸汽存在条件下稳定性要好，使用寿命要长。脱氢催化剂的毒物是氯离子，必须控制催化剂床层进料中的氯离子含量小于1.0ppm，以免催化剂中毒失效。催化剂床层中一定不能有游离水，二乙苯含量也要求小于10ppm。苯乙烯单元工艺过程分为脱氢反应及苯乙烯精馏、辅助系统等部分。通过分析单元工艺流程、设备参数，找出装置失效机率较高的设备及部位，确定机理，有效提高检验的缺陷检出率。

按照《在用工业管道定期检验规程》和《压力管道规范 工业管道》GB/T 20801.2第2部分相关要求，对于材料为N08811 ASTM B407 P45和TP304H ASTM A358，操作温度大于430℃，介质为工艺流体的管道，一般应选择有代表性的部位进行金相和硬度检验抽查。鉴于铬镍不锈钢、奥氏体不锈钢在540～900℃温度下长期使用时可能会产生σ相脆化，使用时应控制奥氏体钢中的铁素体含量及过度冷变形，故高温下使用的奥氏体不锈钢管道应进行金相及硬度检验，金相检验对检查项目为σ相脆化相评价及平均晶粒度检查。

4 结语

在熟悉装置特点及管道易出现的损伤模式后，按照《在用工业管道定期检验规程》相关要点编制压力管道全面检验方案，本文主要从以下几点着手制定：

（1）按工艺流程将相同压力、温度、介质划分为一个小的检验单元，将1336条压力管道划分为328个检验单元，大大减少了文字上工作量。

（2）在制定检验方案前，按照介质流向逐条管道进行巡线，熟悉每条管道的实际情况，避免错检漏检。

（3）依据每单元工艺特点找出管道的主要损伤模式，重点突出地进行检验。