加氫裂化裝置安全聯鎖的邏輯關系分析

羅建 徐娜

摘 要：加氫裂化裝置在實際運行中，因為原料和化學反應等原因，容易引發各種較大安全事故，例如原料泄漏引發火災，或者易燃易爆氣體接觸空氣氧氣導致劇烈反應，產生爆炸事故等等，因此做好加氫裂化裝置安全運行，防范事故發生具有重要意義，本文通過對加氫裂化裝置安全聯鎖邏輯功能簡要概述，分析其與進料泵、高低速泄壓以及加熱爐等重要設備之間聯鎖邏輯關系，探究加氫裂化裝置安全運行防范措施，為煉油廠安全生產提供合理建議。

關鍵詞：加氫裂化;安全聯鎖;邏輯關系

加氫裂化裝置運行原料范圍來源較多，石腦油、渣油、焦油、煤等都可用于加氫裂化反應，生產產品則有汽油、柴油、輕芳烴、乙烯原料等等，這些烴與非烴類易燃易爆物，以及在加氫過程中填入的巨量氫氣，都是十分危險的生產介質，一旦泄漏可燃物，或者易燃易爆氣體，將導致嚴重的火災和爆炸事故，同時加氫裂化裝置生產環境主要是在高溫高壓下進行，如果出現火災爆炸事故影響到裝置正常運轉，并且在生產周圍都是危險介質情況下，將會出現難以想象的巨大爆炸事故，嚴重危害周邊民眾和企業員工生命健康安全，對企業固定資產也帶來巨額損失，必須嚴格規范操作流程，設置嚴密的安全防范措施，在裝置出現異常時，把安全生產放在第一位，第一時間響應排查，必要時停止設備作業，確保將異常情況控制在可控范圍，防止進一步惡化產生事故，為此，必須科學設置加氫裂化裝置安全聯鎖功能[1]。

1 加氫裂化裝置安全聯鎖邏輯功能概述

加氫裂化裝置的安全聯鎖邏輯功能是在實際運行過程中體現出來，當前加氫裂化裝置主要采用的加氫工藝有國外uop、axens、shell、chevron、topsoe等以及國內在實踐生產過程中總結出的經驗技術，這些技術理念內容不盡相同，但是目標大體一致，主要是以聯鎖保護機制進行安全生產作業。

根據裝置工藝的和需求不同，各個加氫裂化裝置之間的邏輯聯鎖功能也不相同，主要原因是裝置反應爐前混氫及爐后混氫的生產工藝，不同類型的設備型號，不同的生產規模等因素。首先裝置安全聯鎖邏輯利用裝置在運行中的高溫高壓環境，通過緊密探測運行狀況，對聯鎖項目設備進行自動化操控。主要的聯鎖設備包括：高速泄壓閥、低速泄壓閥、補充氫壓縮機、高速進料泵、反應進料加熱爐、注水泵、高壓貧液泵等[2]。

2 加氫裂化裝置安全聯鎖的邏輯關系分析

我國是產油大國，對加氫裂化裝置的研究較早，技術較為成熟，在加氫裂化裝置安全聯鎖保護方面具有獨特的理念和技術，聯鎖邏輯處理方面較為完善，在裝置運行過程中，能夠對各種異常情況進行檢測，及時作出處理，為裝置正常運行和操作人員人身安全都提供了必要保障，下面通過緊急泄壓聯鎖邏輯、反應進料加熱爐聯鎖邏輯和加氫進料泵聯鎖邏輯，就裝置運行期間的緊急事故處理進行詳細分析。

2.1 緊急泄壓聯鎖邏輯

緊急泄壓聯鎖邏輯中主要包括的設備是高速泄壓設備和低速泄壓設備，其中高速泄壓設備是加氫裂化裝置的最高防護措施，在出現緊急原因觸發聯鎖邏輯后，將控制打開高速泄壓閥，并緊急觸發加氫進料泵、加熱爐、循環氫壓縮機、高壓貧胺液泵等設備的聯鎖邏輯，將參與裂化反應的裝置設備進行關停。低速泄壓聯鎖邏輯的觸發，一方面信號來源于循環氫壓縮機邏輯模塊，另一方面是來自輔助操作臺，相對于高速泄壓，低速泄壓的緊急程度較低，對循環氫壓縮機的運轉不造成影響，可以說是高速泄壓聯鎖邏輯觸發前置條件，通過有限設備停運，最大限度避免對催化劑的危害和整體停工帶來生產周期損失[3]。

2.2 反應進料加熱爐聯鎖邏輯

反應進料加熱爐聯鎖邏輯觸發結果比較單一，主要是用來切斷加熱爐燃氣，防止因為原料不充分導致的爐管和爐內干燒，或者溫度異常導致裝置運行不穩定，保護設備使用壽命，該聯鎖邏輯觸發點來源于：加氫精制反應器原料油入口溫度異常、加氫裂化反應器中間物溫度異常、高低速泄壓邏輯反應、加氫進料泵邏輯反應以及輔助操作臺指令。

2.3 加氫進料泵聯鎖邏輯

加氫進料泵聯鎖邏輯比較復雜，觸發點較多，除上述兩種聯鎖邏輯和輔助操作臺指令外還包括熱高分聯鎖邏輯模塊、加氫進料主泵和副泵液力透平轉速異常和流量異常過來的主泵副泵停機信號，主要邏輯反應結果為，關閉熱高分液至加氫進料泵液力透平入口切斷閥門，停止運行加氫進料主泵，停止運行加氫進料泵副泵，關閉加氫進料主、副泵的出口管道閥門。通過上述指令可以有效保護進料泵不出現泵體異常引發的事故災害和設備損壞，防止液力透平轉速異常而出現高壓竄低壓情況[4]。

3 加氫裂化裝置安全聯鎖邏輯的完善

近幾年來，由于工業經濟競爭相對激烈，加氫裂化裝置技術進一步發展和降低生產成本提升經濟效益方面的要求，原料劣質化和重質化日趨嚴重，這就導致加氫裂化裝置操作系數和負荷運轉程度不斷提升。在長期高負荷運轉下，裝置出現故障和事故的幾率也在不斷提升，為此，加氫裂化裝置安全聯鎖邏輯也要不斷改進，措施不斷增強，只有這樣才能適應設備運行安全保護機制需求。①優化高速泄壓響應機制，對出現床層溫度和表面溫度過高的情況進行及時處理，防止加氫裂化裝置出現“飛溫”;②優化進料閥門處理，確保高壓進料泵入口閥在未完全打開的情況下，不能啟動或停泵;③優化高壓進料泵入口原料緩沖機制，在原料緩沖罐液位過低，進行及時停泵聯鎖;④優化泵出口防倒流的聯鎖機制，增加泵出口管線調節閥差壓異常的聯鎖條件;⑤優化反應進料加熱爐停爐聯鎖機制，增加入口混合氫氣的流量異常聯鎖條件;⑥優化“飛溫”現象邏輯關聯機制，設置緊急放空聯鎖系統，關聯循環氫壓縮機異常、分液罐液位異常、原料泄漏、溫度異常等條件，緊急泄壓、停泵、停機、停爐。

4 加氫裂化裝置安全儀表系統設計

加氫裂化裝置安全儀表系統是保障裝置安全聯鎖正常響應的必要系統，在安全聯鎖機制建立完善后，需要一個專門的系統進行邏輯控制和感應運行情況，即安全儀表系統，包含了測量儀表、邏輯控制器、最終元件以及相應的輔助軟硬件系統。安全儀表系統不參與加氫裂化裝置實際作業，但是需要全面進行監控和邏輯方面控制，保障裝置正常運轉，即使出現異常也要迅速控制，不讓異常惡化為嚴重事故。因此安全儀表系統的構建要考慮可靠性、適用性、維護性和經濟性。

首先在測量儀表方面，可以采用2oo3或者更高版本的結構配置，保障加氫裂化裝置各項設備數據測量的準確性，這是為邏輯控制單元提供具體控制的依據，一旦出現問題，邏輯控制單元將不能及時進行異常處理，導致出現嚴重后果。其次是邏輯控制器方面，這方面建議用2oo3或者2oo4D結構，可有效增加裝置運行的容錯率，在保證安全情況下保證裝置的可用性。最后是最終元件的選擇，最終元件在市面上有許多類型，對應相應的防護等級，因此在最終元件選配上，一定要參考SIL定級情況，避免盲目選配造成資金浪費和限制設備功能發揮。

5 結語

加氫裂化裝置安全聯鎖可以在某些設備和關鍵環節出現問題異常后，及時進行停機、停泵、停爐、泄壓處理，具有重要意義，但是在實際運行中如何保障安全聯鎖全面監控的情況下，兼顧裝置正常運轉和穩定操作是各大生產廠商需要解決的問題。

參考文獻：

[1]金哲.加氫裂化裝置安全聯鎖的邏輯關系分析[J].石油化工自動化，2018，54（06）：50-53.

[2]趙寅.加氫裂化裝置高壓換熱器故障情況及原因[J].當代化工研究，2019，39（03）：148-149.

[3]李遠舟.加氫裂化裝置反應系統的控制及安全措施探討[J].化工管理，2016，000（016）：120，132.

[4]余洋，剡婷婷.催化裂化汽油加氫裝置的安全聯鎖的基本特點淺析[J].中國化工貿易，2018，10（35）：206.

作者簡介：

羅建（1992- ），男，湖南岳陽人，大專，煉油技術專業，助理工程師，曾參與高壓加氫裝置的開停車和生產操作。

徐娜（1989- ），女，安徽蚌埠人，本科，助理工程師，化學工程與工藝專業，現就職于寧波中金石化有限公司。