加氢裂化装置安全联锁的逻辑关系分析

罗建 徐娜

摘 要：加氢裂化装置在实际运行中，因为原料和化学反应等原因，容易引发各种较大安全事故，例如原料泄漏引发火灾，或者易燃易爆气体接触空气氧气导致剧烈反应，产生爆炸事故等等，因此做好加氢裂化装置安全运行，防范事故发生具有重要意义，本文通过对加氢裂化装置安全联锁逻辑功能简要概述，分析其与进料泵、高低速泄压以及加热炉等重要设备之间联锁逻辑关系，探究加氢裂化装置安全运行防范措施，为炼油厂安全生产提供合理建议。

关键词：加氢裂化;安全联锁;逻辑关系

加氢裂化装置运行原料范围来源较多，石脑油、渣油、焦油、煤等都可用于加氢裂化反应，生产产品则有汽油、柴油、轻芳烃、乙烯原料等等，这些烃与非烃类易燃易爆物，以及在加氢过程中填入的巨量氢气，都是十分危险的生产介质，一旦泄漏可燃物，或者易燃易爆气体，将导致严重的火灾和爆炸事故，同时加氢裂化装置生产环境主要是在高温高压下进行，如果出现火灾爆炸事故影响到装置正常运转，并且在生产周围都是危险介质情况下，将会出现难以想象的巨大爆炸事故，严重危害周边民众和企业员工生命健康安全，对企业固定资产也带来巨额损失，必须严格规范操作流程，设置严密的安全防范措施，在装置出现异常时，把安全生产放在第一位，第一时间响应排查，必要时停止设备作业，确保将异常情况控制在可控范围，防止进一步恶化产生事故，为此，必须科学设置加氢裂化装置安全联锁功能[1]。

1 加氢裂化装置安全联锁逻辑功能概述

加氢裂化装置的安全联锁逻辑功能是在实际运行过程中体现出来，当前加氢裂化装置主要采用的加氢工艺有国外uop、axens、shell、chevron、topsoe等以及国内在实践生产过程中总结出的经验技术，这些技术理念内容不尽相同，但是目标大体一致，主要是以联锁保护机制进行安全生产作业。

根据装置工艺的和需求不同，各个加氢裂化装置之间的逻辑联锁功能也不相同，主要原因是装置反应炉前混氢及炉后混氢的生产工艺，不同类型的设备型号，不同的生产规模等因素。首先装置安全联锁逻辑利用装置在运行中的高温高压环境，通过紧密探测运行状况，对联锁项目设备进行自动化操控。主要的联锁设备包括：高速泄压阀、低速泄压阀、补充氢压缩机、高速进料泵、反应进料加热炉、注水泵、高压贫液泵等[2]。

2 加氢裂化装置安全联锁的逻辑关系分析

我国是产油大国，对加氢裂化装置的研究较早，技术较为成熟，在加氢裂化装置安全联锁保护方面具有独特的理念和技术，联锁逻辑处理方面较为完善，在装置运行过程中，能够对各种异常情况进行检测，及时作出处理，为装置正常运行和操作人员人身安全都提供了必要保障，下面通过紧急泄压联锁逻辑、反应进料加热炉联锁逻辑和加氢进料泵联锁逻辑，就装置运行期间的紧急事故处理进行详细分析。

2.1 紧急泄压联锁逻辑

紧急泄压联锁逻辑中主要包括的设备是高速泄压设备和低速泄压设备，其中高速泄压设备是加氢裂化装置的最高防护措施，在出现紧急原因触发联锁逻辑后，将控制打开高速泄压阀，并紧急触发加氢进料泵、加热炉、循环氢压缩机、高压贫胺液泵等设备的联锁逻辑，将参与裂化反应的装置设备进行关停。低速泄压联锁逻辑的觸发，一方面信号来源于循环氢压缩机逻辑模块，另一方面是来自辅助操作台，相对于高速泄压，低速泄压的紧急程度较低，对循环氢压缩机的运转不造成影响，可以说是高速泄压联锁逻辑触发前置条件，通过有限设备停运，最大限度避免对催化剂的危害和整体停工带来生产周期损失[3]。

2.2 反应进料加热炉联锁逻辑

反应进料加热炉联锁逻辑触发结果比较单一，主要是用来切断加热炉燃气，防止因为原料不充分导致的炉管和炉内干烧，或者温度异常导致装置运行不稳定，保护设备使用寿命，该联锁逻辑触发点来源于：加氢精制反应器原料油入口温度异常、加氢裂化反应器中间物温度异常、高低速泄压逻辑反应、加氢进料泵逻辑反应以及辅助操作台指令。

2.3 加氢进料泵联锁逻辑

加氢进料泵联锁逻辑比较复杂，触发点较多，除上述两种联锁逻辑和辅助操作台指令外还包括热高分联锁逻辑模块、加氢进料主泵和副泵液力透平转速异常和流量异常过来的主泵副泵停机信号，主要逻辑反应结果为，关闭热高分液至加氢进料泵液力透平入口切断阀门，停止运行加氢进料主泵，停止运行加氢进料泵副泵，关闭加氢进料主、副泵的出口管道阀门。通过上述指令可以有效保护进料泵不出现泵体异常引发的事故灾害和设备损坏，防止液力透平转速异常而出现高压窜低压情况[4]。

3 加氢裂化装置安全联锁逻辑的完善

近几年来，由于工业经济竞争相对激烈，加氢裂化装置技术进一步发展和降低生产成本提升经济效益方面的要求，原料劣质化和重质化日趋严重，这就导致加氢裂化装置操作系数和负荷运转程度不断提升。在长期高负荷运转下，装置出现故障和事故的几率也在不断提升，为此，加氢裂化装置安全联锁逻辑也要不断改进，措施不断增强，只有这样才能适应设备运行安全保护机制需求。①优化高速泄压响应机制，对出现床层温度和表面温度过高的情况进行及时处理，防止加氢裂化装置出现“飞温”;②优化进料阀门处理，确保高压进料泵入口阀在未完全打开的情况下，不能启动或停泵;③优化高压进料泵入口原料缓冲机制，在原料缓冲罐液位过低，进行及时停泵联锁;④优化泵出口防倒流的联锁机制，增加泵出口管线调节阀差压异常的联锁条件;⑤优化反应进料加热炉停炉联锁机制，增加入口混合氢气的流量异常联锁条件;⑥优化“飞温”现象逻辑关联机制，设置紧急放空联锁系统，关联循环氢压缩机异常、分液罐液位异常、原料泄漏、温度异常等条件，紧急泄压、停泵、停机、停炉。

4 加氢裂化装置安全仪表系统设计

加氢裂化装置安全仪表系统是保障装置安全联锁正常响应的必要系统，在安全联锁机制建立完善后，需要一个专门的系统进行逻辑控制和感应运行情况，即安全仪表系统，包含了测量仪表、逻辑控制器、最终元件以及相应的辅助软硬件系统。安全仪表系统不参与加氢裂化装置实际作业，但是需要全面进行监控和逻辑方面控制，保障装置正常运转，即使出现异常也要迅速控制，不让异常恶化为严重事故。因此安全仪表系统的构建要考虑可靠性、适用性、维护性和经济性。

首先在测量仪表方面，可以采用2oo3或者更高版本的结构配置，保障加氢裂化装置各项设备数据测量的准确性，这是为逻辑控制单元提供具体控制的依据，一旦出现问题，逻辑控制单元将不能及时进行异常处理，导致出现严重后果。其次是逻辑控制器方面，这方面建议用2oo3或者2oo4D结构，可有效增加装置运行的容错率，在保证安全情况下保证装置的可用性。最后是最终元件的选择，最终元件在市面上有许多类型，对应相应的防护等级，因此在最终元件选配上，一定要参考SIL定级情况，避免盲目选配造成资金浪费和限制设备功能发挥。

5 结语

加氢裂化装置安全联锁可以在某些设备和关键环节出现问题异常后，及时进行停机、停泵、停炉、泄压处理，具有重要意义，但是在实际运行中如何保障安全联锁全面监控的情况下，兼顾装置正常运转和稳定操作是各大生产厂商需要解决的问题。

参考文献：

[1]金哲.加氢裂化装置安全联锁的逻辑关系分析[J].石油化工自动化，2018，54（06）：50-53.

[2]赵寅.加氢裂化装置高压换热器故障情况及原因[J].当代化工研究，2019，39（03）：148-149.

[3]李远舟.加氢裂化装置反应系统的控制及安全措施探讨[J].化工管理，2016，000（016）：120，132.

[4]余洋，剡婷婷.催化裂化汽油加氢装置的安全联锁的基本特点浅析[J].中国化工贸易，2018，10（35）：206.

作者简介：

罗建（1992- ），男，湖南岳阳人，大专，炼油技术专业，助理工程师，曾参与高压加氢装置的开停车和生产操作。

徐娜（1989- ），女，安徽蚌埠人，本科，助理工程师，化学工程与工艺专业，现就职于宁波中金石化有限公司。