煉油凈化風穩定性工藝提升改造研究與設計

劉 暢 劉 磊 朱南希

（1.安慶職業技術學院，安徽安慶246003；2.安徽實華工程技術股份有限公司寧波分公司，浙江寧波315040）

0 引言

石油化工生產的工藝流程中需要大量的氣動單元組合式儀表進行過程控制，還有一部分凈化空氣參與催化反應。一旦作為氣源的工業凈化風在供應穩定性上出現問題，則會嚴重影響操作的安全性及油品的質量。

目前中石化的大多數煉油廠仍采用凈化風直接供應現場儀表的模式，雖然壓縮機的性能已趨于穩定，連續工作時間長達幾萬小時，但供電系統的不平穩仍會造成風壓和風量的波動。如果從整個工業電網的穩壓改造入手，配套工程造價高昂，故不適合小范圍的工藝提升，所以應從供氣方式和管路調整的角度進行調整和設計，形成一套簡便易行、投資較低的改造方案。中石化安慶分公司煉油二部委托安徽實華工程技術股份有限公司（原安慶石化設計院）進行工程建設總承包。作為校企合作的內容之一，該公司協同安慶職業技術學院機電一體化專業進行研發設計，開展了先期項目論證、基礎設計及后期施工等工作。

1 項目背景及建設內容

安慶石化的煉油一部和二部及化肥一部共用一所始建于20世紀80年代的空壓站，雖然多年來不斷更新設備及擴容，但現有的凈化風系統仍為管道直供氣動儀表的模式，未設置增減壓設施。當空壓站出現晃電、斷電等異常情況時，現有壓縮機重啟時間約為12 min，在此期間凈化風系統管網壓力急速下降，直接影響各裝置里數以萬計的氣動儀表的可靠運行。通過征求廠方操作人員意見，并綜合考慮現有場地等因素后，設計人員和研發人員決定在原空壓站旁417 m2的空地上增設一套凈化風系統穩壓裝置。

該系統的核心設備為一臺立式裙座型凈化風緩沖儲罐（設計公稱容積為460 m3，設計壓力等級為4.0 MPa）和一臺增壓用的往復式壓縮機（額定功率為15 kW），并配套相應的凈化風補充調節機構，實現在主壓縮機故障的情況下，當管網壓力降至0.45 MPa時，將儲氣罐中的凈化風自動補入管網中，使事故狀態下儀表用凈化風管網壓力維持在0.45 MPa半小時以上。

2 工藝實施及自動控制環節

首先，工藝方面在原直供系統總管路（DN200）上裝接一對安全閥CSO，在該對泄壓閥間實施新建補調管網、動力設備、控制儀表等。通過就地式儀表調節機構PICS-801控制并調節輸出壓力，而調節閥PSV-801是控制管網輸出壓力的關鍵。當緩沖罐內壓力正常，而供氣管路中壓力變化時，由PT-801反饋至控制器，調節PSV-801的輸出開度，以保障管網壓力處于穩定狀態；當罐內壓力低于設定值時，由PT-802反饋至壓力指示聯鎖報警機構PIAS-802驅動增壓機的啟動給罐內補壓，當罐內壓力高于設定上限時，聯鎖機構關閉增壓機，并由壓力安全閥PSV-801實施泄壓。

根據工藝設計的要求，自動控制專業的設計內容為：

（1）凈化風總管設壓力調節報警聯鎖：當壓力高于0.55 MPa時機構報警，同時聯鎖關斷安全閥PSV-801，當壓力低于0.45MPa時亦產生報警，同時聯鎖打開閥PSV-801（調節閥操作溫度為40℃，操作壓力為0.45 MPa）。

（2）凈化風儲罐V-801壓力指示報警聯鎖：當壓力高于1.60 MPa時系統報警，同時聯鎖關閉空壓機K-801；當壓力低于1.20 MPa時機構也產生報警，并聯鎖開啟空壓機K-801。

（3）儀表信號引至中控室，新增過程控制器——指示調節聯鎖模塊，過程控制器安裝于現有儀表盤上；報警信號接至原有閃光信號報警器的備用點。

根據現場的環境及溫濕度特性，相應的儀表選型應注意以下幾點：首先，連續測量的就地指示溫度儀表采用萬向型雙金屬溫度計，外配螺紋溫度計套管。其次，就地顯示壓力測量選用不銹鋼壓力表，遠傳壓力測量選用壓力變送器。最后，調節閥選用進口氣動V型硬密封球閥，泄漏等級為ANSIⅤ，配電/氣閥門定位器，帶ASCO二位五通雙控電磁閥。儀表信號電纜應采用阻燃銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套屏蔽計算機電纜及控制電纜，電纜穿管敷設。儀表氣源采用凈化風，新增調節閥氣源就近引取，儀表供風管采用鍍鋅鋼管，管件連接采用鍍鋅管件，經氣源切斷閥后采用φ8×1規格不銹鋼及管件，連接方式為卡套式。

詳細的工藝及儀表設計方案如圖1所示。

3 項目意義的總結

圖1 詳細的工藝及儀表設計方案

該工程作為一個小型工藝提升改造項目，投資少，設計及建設周期短，能快速有效地解決煉油生產中供氣壓力不穩定的問題，且使用聯鎖式間斷控制和連續調節控制，方案簡單易行，工作過程可靠。此項目總造價僅為94.3萬元，是工業電網穩壓改造總投資的1/20。2015年該系統建成并投入運行后，安全供氣周期長達20 500 h，為石油石化行業的各類企業提供了方案借鑒；與此同時，這也是大型央企與地方高職院校在小微型科研項目上合作的一種積極探索和有效經驗。