煉油凈化風(fēng)穩(wěn)定性工藝提升改造研究與設(shè)計

劉 暢 劉 磊 朱南希

（1.安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽安慶246003；2.安徽實華工程技術(shù)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(chǎn)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(yīng)。一旦作為氣源的工業(yè)凈化風(fēng)在供應(yīng)穩(wěn)定性上出現(xiàn)問題，則會嚴重影響操作的安全性及油品的質(zhì)量。

目前中石化的大多數(shù)煉油廠仍采用凈化風(fēng)直接供應(yīng)現(xiàn)場儀表的模式，雖然壓縮機的性能已趨于穩(wěn)定，連續(xù)工作時間長達幾萬小時，但供電系統(tǒng)的不平穩(wěn)仍會造成風(fēng)壓和風(fēng)量的波動。如果從整個工業(yè)電網(wǎng)的穩(wěn)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(yīng)從供氣方式和管路調(diào)整的角度進行調(diào)整和設(shè)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(shù)股份有限公司（原安慶石化設(shè)計院）進行工程建設(shè)總承包。作為校企合作的內(nèi)容之一，該公司協(xié)同安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化專業(yè)進行研發(fā)設(shè)計，開展了先期項目論證、基礎(chǔ)設(shè)計及后期施工等工作。

1 項目背景及建設(shè)內(nèi)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(shè)備及擴容，但現(xiàn)有的凈化風(fēng)系統(tǒng)仍為管道直供氣動儀表的模式，未設(shè)置增減壓設(shè)施。當空壓站出現(xiàn)晃電、斷電等異常情況時，現(xiàn)有壓縮機重啟時間約為12 min，在此期間凈化風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力急速下降，直接影響各裝置里數(shù)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(xiàn)有場地等因素后，設(shè)計人員和研發(fā)人員決定在原空壓站旁417 m2的空地上增設(shè)一套凈化風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置。

該系統(tǒng)的核心設(shè)備為一臺立式裙座型凈化風(fēng)緩沖儲罐（設(shè)計公稱容積為460 m3，設(shè)計壓力等級為4.0 MPa）和一臺增壓用的往復(fù)式壓縮機（額定功率為15 kW），并配套相應(yīng)的凈化風(fēng)補充調(diào)節(jié)機構(gòu)，實現(xiàn)在主壓縮機故障的情況下，當管網(wǎng)壓力降至0.45 MPa時，將儲氣罐中的凈化風(fēng)自動補入管網(wǎng)中，使事故狀態(tài)下儀表用凈化風(fēng)管網(wǎng)壓力維持在0.45 MPa半小時以上。

2 工藝實施及自動控制環(huán)節(jié)

首先，工藝方面在原直供系統(tǒng)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(diào)管網(wǎng)、動力設(shè)備、控制儀表等。通過就地式儀表調(diào)節(jié)機構(gòu)PICS-801控制并調(diào)節(jié)輸出壓力，而調(diào)節(jié)閥PSV-801是控制管網(wǎng)輸出壓力的關(guān)鍵。當緩沖罐內(nèi)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(diào)節(jié)PSV-801的輸出開度，以保障管網(wǎng)壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)；當罐內(nèi)壓力低于設(shè)定值時，由PT-802反饋至壓力指示聯(lián)鎖報警機構(gòu)PIAS-802驅(qū)動增壓機的啟動給罐內(nèi)補壓，當罐內(nèi)壓力高于設(shè)定上限時，聯(lián)鎖機構(gòu)關(guān)閉增壓機，并由壓力安全閥PSV-801實施泄壓。

根據(jù)工藝設(shè)計的要求，自動控制專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容為：

（1）凈化風(fēng)總管設(shè)壓力調(diào)節(jié)報警聯(lián)鎖：當壓力高于0.55 MPa時機構(gòu)報警，同時聯(lián)鎖關(guān)斷安全閥PSV-801，當壓力低于0.45MPa時亦產(chǎn)生報警，同時聯(lián)鎖打開閥PSV-801（調(diào)節(jié)閥操作溫度為40℃，操作壓力為0.45 MPa）。

（2）凈化風(fēng)儲罐V-801壓力指示報警聯(lián)鎖：當壓力高于1.60 MPa時系統(tǒng)報警，同時聯(lián)鎖關(guān)閉空壓機K-801；當壓力低于1.20 MPa時機構(gòu)也產(chǎn)生報警，并聯(lián)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(diào)節(jié)聯(lián)鎖模塊，過程控制器安裝于現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場的環(huán)境及溫濕度特性，相應(yīng)的儀表選型應(yīng)注意以下幾點：首先，連續(xù)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(diào)節(jié)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(yīng)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(shè)。儀表氣源采用凈化風(fēng)，新增調(diào)節(jié)閥氣源就近引取，儀表供風(fēng)管采用鍍鋅鋼管，管件連接采用鍍鋅管件，經(jīng)氣源切斷閥后采用φ8×1規(guī)格不銹鋼及管件，連接方式為卡套式。

詳細的工藝及儀表設(shè)計方案如圖1所示。

3 項目意義的總結(jié)

圖1 詳細的工藝及儀表設(shè)計方案

該工程作為一個小型工藝提升改造項目，投資少，設(shè)計及建設(shè)周期短，能快速有效地解決煉油生產(chǎn)中供氣壓力不穩(wěn)定的問題，且使用聯(lián)鎖式間斷控制和連續(xù)調(diào)節(jié)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(yè)電網(wǎng)穩(wěn)壓改造總投資的1/20。2015年該系統(tǒng)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(yè)的各類企業(yè)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(jīng)驗。