探究分析射线检测技术在石油化工装置中的作用

陈寿华，王洪娟，张秀玲

（1.中国石油吉林石化分公司高碳醇厂，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林石化分公司合成树脂厂，吉林吉林 132021）

探究分析射线检测技术在石油化工装置中的作用

陈寿华1，王洪娟2，张秀玲2

（1.中国石油吉林石化分公司高碳醇厂，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林石化分公司合成树脂厂，吉林吉林 132021）

射线检测技术在石油化工装置中能够起到评价石油化工装置的状况，优化其操作，进行预测维修等作用，是保证石油化工装置正常运行的重要技术手段。

射线检测技术；石油化工；γ射线扫描技术；中子背散射技术

1 γ射线扫描技术

1.1 γ射线扫描技术原理

γ射线是一种扫描工业设备装置，与人体透视相似，是一种工业装置进行“透视”的先进技术。γ射线扫描技术具有能够在线检测、准确性高、速度快等优点，应用于石油化工装置中，不仅能够快速、准确的检测出石油化工装置中故障，还能够对装置操作进行优化。现阶段，γ射线扫描技术还能够对石油化工装置中精馏塔、反应器内催化剂位置、管的流状状态等方面进行诊断。该技术还对现场操作的版式塔和填料塔内的流体力学的研究和检测有一定的帮助。一般进行测试时是将γ射线源和探测器置于待测装置的两侧，同时在设置γ射线源和探测器下方设置一个扫描移动装置，从而实现同步扫描装置。然后按照扫描射线绘制图谱，以此便能够大概推断出装置内部的操作情况。版式塔和填料塔位置与介质密度的不同，吸收γ射线的程度也不同。此技术也能检测出一些异常的现象：比如说失踪或塌陷的塔板、气体分布器位置偏移、严重漏液与起泡等。应用γ射线扫描技术除了能够快速、准确的对塔设备故障进行诊断之外，还能随时对塔设备进行检测。在生产关键设备的时候需要使用该技术对设备进行经常性的扫描检查，保证生产的安全、稳定、长期的生产。还应建立设备运行的历史数据库，对易结垢、易腐蚀、易堵塞、原料波动较大的分离塔设备的数据进行记录，然后利用γ射线扫描技术进行有目的的跟踪，找出关键参数变化情况，可以提前预测出可能发生的故障问题，以便能更好的解决潜在的问题，保证生产可以正常可靠运行，节约时间和成本。在检修前进行γ射线扫描，可以提前几周或几个月准备好所需要的材料、人力等。

1.2 射线扫描技术对塔盘冲落故障检测

某一催化分馏塔存在操作异常情况，为了查明原因，使用了γ射线扫描技术对催化分馏塔的异常情况进行扫描诊断和检测，从图1所示的扫描图谱能够看出塔盘11至26层在波谷位置的射线强度存在明显差异变化，其中塔盘11、14、15、18、19、20、21层在波谷位置的射线强度要超过其他塔盘层，而射线强度越高则塔盘上积液越少，被冲翻或是脱落的机率就越大。这就表明塔盘11、14、15、18、19、20、21层极可能被冲翻或是脱落。一段时间后该塔需要临时停工抢修，将塔打开检查时，发现射线强度高的层塔盘确实都被冲翻。

图1 催化分馏塔的扫描图谱

2 中子背散射测量技术

2.1 中子背散射原理

中子背散射技术测量技术能够对管道、化工反应器、容器等壁厚变化情况进行测量。因为可能会在使用的过程中因腐蚀或结垢使得器壁的厚度发生变化，该测量技术的使用必须具有一个前提条件，即有水、酒精、酸性物质等这些能够作为中子慢化剂的物体。大量中子通过中子源被放射出来，当中子穿过器壁后就会转变成慢化介质。中子在转变成慢化介质过程中会形成热中子，达到热平衡，热中子会出现背散射，在反射时器壁会缓慢吸收一些热中子。这时探测器所测量的热度包括两部分，一部分是被器壁和结焦或结垢后形成的。另一部分是被慢化介质慢化形成的。

2.2 中子背散射技术在检测料位中的应用

在检测料位中应用中子背散射技术，是对料位的确定，对罐或压力的测量。

通过对液、固、汽界面进行检测，能够准确确定降液管内泡沫液位和高度，对填料床层上下两端在填料塔的位置进行确定，催化剂料面进行确定，对储藏在底部的沉积物的量进行确定。石油化工装置中采用中子源为241Am-Be作为测量料位的方法，因为从这种中子源产出的中子很难有效进行控制，在测量厚度极大的反应器壁时，对中子源活度要求较大，这就会增加防护上的困难。因此，提出了将241 Am-Be中子源替换成中子管的方法，因为从中子管产出的中子具有可控性，产额大约为每秒100到1 000，且中子的活度水平极高。例如某工厂的气液分离罐和加氢反应器和监控液位压差装置中的导压管发生堵塞，根据以往情况推测堵塞原因可能是经常出现结焦，但是由于其反应体系原因，无法即可停工进行检查，针对这样的情况，为了能够查明故障原因就必须对装置中的料位有准确了解。且分离器壁厚为5cm，反应器厚度为10cm，其压力在107帕以上，这就增加了料位准确测量的困难。气液分离罐和加氢反应器料位测量，通常是采用中子背散射技术进行。与其他相关的技术相比，中子背散射技术测量的料位准确性较高。

3 放射性示踪技术

放射性示踪技术是石油化工装置中比较常用的射线检测技术之一。相较于上述两种射线检测技术，放射性示踪技术只能在外部对设备进行测量。放射性示踪技术的作用是通过测量弄清设备频率与速率以及设备内部介质的量。当前，在我国这种技术使用的还未成熟。

4 其他应用

当前的γ射线扫描技术不仅应用在塔设备的检测和维修故障方面，在其他石油化工设备中也广泛应用。如提升聚合反应器、加氢反应器、管等设备的流动分布、结构和操作诊断，可以诊断单相和多相输送管线，可以检测特殊物料的料位。

5 结束语

γ射线透射扫描技术和中子背散射技术两种技术互为补充，当进行测量器壁厚度较大的物体的料位或者器壁的结焦时，应进一步完善射线检测技术和中子背散射技术。该技术在石油化工领域具有广泛的应用前景。

[1] 魏伟胜.γ射线故障诊断技术[C]//中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集.2003.

Exploring the role of analytical ray detection technology in petrochemical plants

Chen Shou-hua，Wang Hong-juan，Zhang Xiu-ling

The ray detection technology can play an important role in the evaluation of the status of petrochemical plants，optimize its operation，forecast and maintenance in petrochemical plants.It is an important technical means to ensure the normal operation of petrochemical plants.

ray detection technology；petrochemical；γ-ray scanning technology；neutron backscattering technique

TQ050

A

1003–6490（2017）05–0057–02

2017–04–05

陈寿华（1966—），男，吉林吉林人，工程师，主要从事化工生产工作。