行业标准《石油化工用套管结晶器》的应用现状及修订

刘 恒，陈孙艺，苏 建

(茂名重力石化装备股份公司，广东 茂名 525024)

在润滑油生产过程中，原料油脱蜡是关键一步，它直接影响到所生产润滑油成品的性能。酮苯脱蜡工艺是以润滑油馏分或精制油为原料，丁酮和甲苯为二元混合溶剂(或丙酮、苯、甲苯为三元混合溶剂)，利用丁酮和甲苯混合溶剂具有易溶解油而难溶解蜡的特性，在低温下将润滑油料中的石蜡结晶分离出来。这是我国润滑油型炼油厂生产石蜡的主要方法。在实现油蜡分离过程中，所采用的主要设备是套管结晶器，目前，其基本结构和规格与文献【1】综述的情况变化不大。

套管结晶器的作用就是将蜡油冷却，使蜡受冷结晶而析出，蜡、油经分离后制得低凝固点润滑油。套管结晶器按其在工艺流程中的作用可分为换冷用和氨冷用两种。氨冷却套管结晶器(见图1)的冷却介质是液氨，这种结晶器附有氨罐，蜡油在此深冷脱蜡制得低凝固点润滑油；换冷套管结晶器(见图2)的冷却介质是经氨冷却套管结晶器脱蜡后的低凝固点润滑油，蜡油在换冷套管结晶器预冷后才进入氨冷却套管结晶器，这种结晶器是一个回收冷量的设备，没有氨罐。

图1 氨冷却套管结晶器

图2 换冷套管结晶器

1 标准发展脉络

套管结晶器是在中石化重大设备国产化办公室领导下，于20世纪80年代初期由中国石化北京石化工程公司(已于1999年和原中国石化工程建设公司、中国石化北京设计院改革重组成新的中国石化工程建设公司，现更名为中国石化工程建设有限公司，简称SEI)和茂名石化机械厂(已于2005年从中国石化茂名石油化工公司改制分流，现更名为茂名重力石化装备股份公司， 简称茂名重力)共同进行国产化研制， 并于1986年成功应用， 1988年进一步改进。该设备先后在中国石化茂名石油化工公司、 燕山石油化工公司、 高桥石油化工公司、荆门炼化总厂、兰州炼化总厂、济南炼油厂等的诸多装置中使用，运行状况长、稳、安、满。

1990年， 在中国石化集团公司的指导下， 茂名重力主编了SH 2002—1991《氨蒸发型套管结晶器技术条件》， 并于2004年对其进行了首次修订。当时进行了10点修改， 充分反映了行业专家的意见， 形成了现在的SH/T 3416—2005《石油化工用套管结晶器》标准。该标准规定了石油化工用套管结晶器设计、 制造和检验的技术要求, 适用于氨冷却套管结晶器和换冷套管结晶器。

SH/T 3416—2005自2005年发布以来，已实施14年，期间该标准在石化行业中得到了广泛的使用，取得了良好的社会和经济效益。随着国家加大环境保护治理，石油化工装置密封技术的可靠性及其失效泄漏问题面临更加严格的考验和考核。近年来向茂名石化、济南石化等多家用户了解，套管结晶器经长周期运行，虽然基本符合设计要求，但在密封、氨介质冲蚀及弹簧刮刀等方面的确存在需改进的问题，例如，标准对密封材料无要求，用户在更换密封填料时较为随便，容易出现泄漏等问题；又如，由于在设计时未考虑氨气对内管外壁的冲蚀，所以结构上未要求在相应位置设置不锈钢防冲环，导致冲蚀严重，造成氨气泄漏进入内管等安全和质量问题；另外，还有弹簧刮刀容易脱落影响操作等问题。同时，该标准所引用相关标准，如GB 150、《容规》及材料标准等，已作较大修改，为更好地指导相关产品的设计及制造、确保设备的安全性和经济性，并与相关标准协调一致，需对该标准进行修订。

在初步调研中了解到， 文献【2】中提到的结晶器内管塌陷失效是偶合因素引发的单个案例， 与材质及正常的操作工况无关， 不具有普遍性和代表性， 因此不考虑专门的技术对策。文献【3】中分析了套管结晶器定期分组除垢对于传热效率的影响， 建议备用几组套管结晶器切换运行以便清洗除垢。文献【4】中分析了套管结晶器常见的故障(如内管积蜡导致刮刀卡死和安全销被剪断、 链轮产生轴向位移等)产生的原因， 并给出了增加顶丝孔对链轮进行二次定位的改进措施。文献【5】中分析了套管结晶器传统密封材料泄漏的原因主要是在溶剂中溶胀， 并推荐采用改性聚苯酯材料。另外在专利方面， 仅检索到锦西化工机械(集团)有限责任公司的1项发明专利《刮刀套管式结晶器》【6】和大连天禄机电设备制造有限公司的1项实用新型专利《新型套管结晶器》【7】。这2项专利内容都和套管结晶器整体结构有关。

2 修订原则

对原有标准的修订所遵循的原则与文献【8】近似，主要有以下几点：

一是标准的结构和编写要符合GB/T 1.1—2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》的规定；

二是标准的修订应兼顾先进性、前瞻性、适用性的原则，并考虑标准的可操作性；

三是标准的修订按照目前技术的发展，删除落后淘汰的内容，并重点对应用中反馈的问题进行补充完善，以达到标准引领技术发展的目的。

另外，该标准的修订主要依托SH/T 3416—2005《石油化工用套管结晶器》的框架，将标准中引用的过时标准以及与现行的其他标准相矛盾的条文和规定进行修订，使修订后的标准与现行标准相配套和相融合；同时根据应用中反馈的问题，补充完善2005版中规定不明确和缺少的内容，使新标准更好地发挥指导作用。

3 修订过程

2015年4月，中国石油化工股份有限公司工程部发布了《关于安排2016年工程建设标准立项计划申报和召开行业内部评审会的通知》(石化股份建标函[2015]162号)。SH/T 3416—2005已列在石化工程标准体系中，对应于该通知中的1.[2].3.3.4.4条，为一般标准项目。茂名重力成立了以总工程师为组长的标准修订小组，综合整理有关资料，申请对该标准进行修订并获得立项。按照中国石油化工集团公司设备设计技术中心站(以下简称中心站)的安排，茂名重力负责对SH/T 3416—2005《石油化工用套管结晶器》标准进行修订。接到中心站的任务后，茂名重力标准修订小组迅速开展工作。

经过标准修订小组的努力，于2017年3月29日形成了《石油化工用套管结晶器》征求意见稿，并报送给中心站。中心站将该征求意见稿发至中国石化工程建设有限公司(SEI)、中石化上海工程有限公司(SSEC)、中石化南京工程有限公司(SNEI)、华陆工程科技有限责任公司、中国石化北京燕山分公司、中石化勘探公司等多家单位征求意见，符合文献【9】中的原则和程序性要求。2017年8月，中心站将收集到的反馈意见转交给茂名重力标准修订小组，标准修订小组成员根据反馈意见进行了认真研究，并再次进行修改，于2017年10月18日完成了《石油化工用套管结晶器》送审稿。

2018年2月1～2日，中心站在茂名组织召开了《石油化工用套管结晶器》送审稿审查会，经过专家讨论研究后，形成了“行业标准《石油化工用套管结晶器》送审稿审查会纪要(中石化设备站2018文字第04号)”。会后茂名重力根据送审稿审查会纪要，对其中的20点要求进行了补充和完善，形成了《石油化工用套管结晶器》报批稿。

2019年1月15～16日，中心站在南宁主持召开了《石油化工用套管结晶器》报批稿审查会，专家组对标准报批稿逐条进行了审查，经过讨论研究后再次提出了12点修改意见，形成了“行业标准《石油化工用套管结晶器》报批稿审查会纪要(中石化设备站2019文字第02号)”。专家组认为，茂名重力对标准送审稿审查意见落实到位，可较好地满足石油化工套管结晶器的使用要求，要求尽快完成报批稿的修改和上报工作。目前该工作已经完成，修改稿已经报批。

4 标准修订的主要内容

在标准修订过程中，茂名重力标准修订小组先后走访(或联系)了茂名石化、大连石化、兰州石化等多家使用套管结晶器生产高级润滑油的用户，另外也专门调研了套管结晶器在中高级润滑油生产装置中的运行状况，并逐一落实会议纪要的有关要求或条款，按要求完成了修订工作。下面对主要修订内容进行介绍。

首先按照石化行标编制规定对文本格式进行修改，同时，核实并修改了规范性引用文件中标准的名称、时间，以及在标准中的引用情况。

其次根据反馈的问题，重点修订了以下内容：

1) 新增条文说明，对密封材料的选用和安装进行了规定

密封材料可以选用改性聚醚醚酮(PEEK)，材质代码TYHH-PEEK-013、TYHH-PEEK-014。该密封填料专为酮苯结晶器套管密封设计，用于传动轴旋转密封。

密封填料在装配时，应预先检查填料函和传动轴倒角是否符合标准，防止安装时伤害密封填料的工作面；另外，安装过程应先涂润滑脂，然后依次将密封填料分单件安装到传动轴上，再用压盖将填料压入填料盒。安装数量以压盖能压入填料盒为宜。安装过程注意密封面的保护，防止密封面被划伤，同时，应注意各个部件的方向和位置。填料函螺栓在紧固时应保持适度的预紧力，以确保正常工作时无渗漏；密封填料在运行一星期后应进行螺栓二次紧固，以不松动为宜；禁止填料函螺栓一次紧固超过设计模量。

2) 新增在结构上设置不锈钢防冲环、防止氨气对内管外壁冲蚀的条款内容

氨冷套管结晶器应在氨入口处(内管外壁)设置厚度不小于3 mm的不锈钢防冲环；防冲环应紧贴内管外壁并与之焊接牢固；防冲环宽度应不小于进口管内径的2倍。

3) 新增刮刀的材质、固定方式和排列方式的条款内容

刮刀应选用金属材料；刮刀片与刮刀杆连接宜采用铆接固定；沿轴向相邻的刮刀应错开排列。

最后还修改了其他内容，主要包括：

1) 新增传动轴材料35CrMo和相应材料标准NB/T 47008《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》，具体条款修改为“传动轴如采用35CrMo时，应符合NB/T 47008的规定；如采用40Cr时，应符合GB/T 3077的规定”。

2) 新增内管椭圆度要求，并提高了直线度要求，具体条款修改为“内管的椭圆度应不大于1.0 mm，直线度应不大于1.0 mm/m，全长直线度应不大于3.0 mm”。

3) 新增外管拼接接头的磁粉或渗透检测要求及相应标准，具体条款修改为“内管不得拼接。外管可拼接，对接接头应按NB/T 47013.2进行100%射线检测，Ⅱ级合格，还应按NB/T 47013.4进行100%磁粉检测或按NB/T 47013.5进行100%渗透检测，Ⅰ级合格”。

4) 新增电动机防爆要求标准GB 3836.1《爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》和GB 3836.2《爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d” 保护的设备》，具体条款修改为“电动机的防爆要求应符合GB 3836.1～3836.2规定。防护等级应按用户要求确定”。

5) 提高了设备安全销的抽查比例和件数，具体条款修改为“每台设备的安全销应抽查10%且不少于2件进行破坏性试验”。

5 结语

从SH 2002—1991《氨蒸发型套管结晶器技术条件》到SH/T 3416—2005《石油化工用套管结晶器》，茂名重力一直严格按标准进行产品的设计和制造，为用户提供了一大批优质设备，并在装置中实现了“长、稳、安、满”运行，为我国石油化工行业的高效和快速发展提供了设备保障。

此次标准的修订和即将颁布实施，将不断提高石化行业标准的技术水平，完善石化行业的标准体系，并推动石化行业研发技术和工艺装备的进一步发展。同时在新标准的实施过程中，通过不断总结在设备研制和应用中出现的新问题，以及对国内外设备发展趋势的关注，必将进一步提高我国套管结晶器乃至石油化工行业设备的研制水平。

【致谢】：标准的修订工作得到中国石油化工集团公司设备设计技术中心站和修改稿审查组各位专家的指导和帮助， 标准修订小组对此表示衷心感谢!