[发明专利]一种常减压设备中操作完整性平台建立的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力容器设备安全性检测领域，特别是保证压力容器安全运行的常减压设备（即常减压装置）操作完整性平台建立的方法。

背景技术

设备运行时操作条件和工艺参数的初始设置也许并不会将设备可能出现的退化机理统统考虑进去；即使所有潜在的退化机理都已考虑在设计和操作条件中，但设计的错误、结构的缺陷等都会导致设备出现失效，因此操作条件和工艺参数需要及时改变；而这些条件和参数未能及时变化有可能引起设备使用寿命的减少，甚至会导致故障的发生。

在石化操作环境中，仅仅根据之前设备的检验记录和已知的设备条件来布置检验计划是不够的。为了建立和维护一个能最高概率检测出潜在设备劣化的检验程序，需要对操作过程，工艺条件和所产生的损伤机理有基本的认识。操作完整性平台正是需要对设备的操作数据，工艺条件和存在或潜在的损伤机理有全面的掌握并进行分析来确定操作参数以及工艺条件的变化范围，从而起到防止设备提前发生劣化，设备突然发生破裂以及造成装置非计划停车事故，确保设备长周期安全运行的作用。

操作完整性平台(Integrity Operating Windows，简称IOW)是设备完整性管理运行操作层面中的重要组成部分，操作完整性平台通过预先设定并建立操作条件、工艺参数，将这些操作条件和工艺参数严格控制在界定的范围之内，使得其能保证压力容器安全运行。一旦有主要影响因素超过设定的变化范围时，操作完整性平台就会发生警报，提示操作或是管理人员操作条件或工艺参数已越界，提醒他们及时采取措施。

由于原油劣质化的情况越发的严重，所以加工原油中常常会含有高硫高酸。造成硫化物以及环烷酸的腐蚀现象不断增加。因此，如何进行高温环烷酸和硫化物的腐蚀防护，已是目前石油炼制过程中亟待解决的问题。建立常减压设备的操作完整性平台，根据工艺条件、操作参数、设备的材质和设备的损伤机理进行实时监控，通过从设备操作期间获取的测量数据进行分析、计算，预测设备的劣化风险，在操作平台上设置参数边界，使操作与管理人员引起警惕，减缓设备的风险，确保装置长周期安全运行。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种常减压设备中操作完整性平台建立的方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了本发明公开了一种常减压设备中操作完整性平台建立的方法，包括以下几个步骤：

(1)计算机系统收集设备的设计数据、材料的性能数据、操作数据和实时监测的工艺数据；其中设计数据包括设备的筒体内径D，筒体壁厚t_o；设备的材料性能数据包括材料的屈服强度σ_s，材料的抗拉强度σ_b；操作数据包括设备的操作温度T，操作压力P；实时监测的工艺数据包括总酸值TAN和硫含量S。在常减压设备中，塔体中的介质为高硫高酸原油，因此主要的腐蚀机理为高温硫化物腐蚀和环烷酸腐蚀。在常减压设备中，高温硫化物腐蚀和环烷酸腐蚀的主要影响因素是总酸值TAN和硫含量S。

(2)建立约束方程，定总酸值TAN和硫含量S的三层操作边界；总酸值TAN指常减压设备工作时中和1g工作物料所需氢氧化钾的毫克值，硫含量S为常减压设备工作时物料中硫元素按重量百分比的硫含量wt%；

(3)实时监控步骤（1）中的设备的总酸值TAN和硫含量S，一旦总酸值TAN和硫含量S超过步骤（2）中的三层操作边界，即计算机系统进行设备报警。

本发明步骤（2）中的操作边界确定方法如下：

根据失效可能性F范围值的划分（根据美国石油协会标准《API5812008》和《API584》以及挪威DNV公司Orbit软件中的《ORBIT help文档》都可以查得，见表1），将操作边界对应分为三层曲线，三层边界值的失效可能性范围如表1：

第一层：目标值曲线，总酸值TAN和硫含量S在目标值曲线的范围内，即设备的失效可能性等级不超过2级，能保证设备运行的可靠性，失效可能性F范围为0.000011～0.0001。

第二层：标准水平值曲线，总酸值TAN和硫含量S在目标值曲线和标准水平值曲线范围内，即设备的失效可能性等级不超过3级，失效可能性F范围为0.000101～0.001；总酸值TAN和硫含量S在标准水平值曲线范围内超过一定时间，会对长周期运行的设备造成不良影响，且会降低设备的使用寿命。

第三层：临界值曲线，总酸值TAN和硫含量S在标准水平值曲线和临界值曲线范围内，即设备的失效可能性等级不超过4级，可能会导致设备快速失效，失效可能性F范围0.001001～0.01。