炼油净化风稳定性工艺提升改造研究与设计

刘 畅 刘 磊 朱南希

（1.安庆职业技术学院，安徽安庆246003；2.安徽实华工程技术股份有限公司宁波分公司，浙江宁波315040）

0 引言

石油化工生产的工艺流程中需要大量的气动单元组合式仪表进行过程控制，还有一部分净化空气参与催化反应。一旦作为气源的工业净化风在供应稳定性上出现问题，则会严重影响操作的安全性及油品的质量。

目前中石化的大多数炼油厂仍采用净化风直接供应现场仪表的模式，虽然压缩机的性能已趋于稳定，连续工作时间长达几万小时，但供电系统的不平稳仍会造成风压和风量的波动。如果从整个工业电网的稳压改造入手，配套工程造价高昂，故不适合小范围的工艺提升，所以应从供气方式和管路调整的角度进行调整和设计，形成一套简便易行、投资较低的改造方案。中石化安庆分公司炼油二部委托安徽实华工程技术股份有限公司（原安庆石化设计院）进行工程建设总承包。作为校企合作的内容之一，该公司协同安庆职业技术学院机电一体化专业进行研发设计，开展了先期项目论证、基础设计及后期施工等工作。

1 项目背景及建设内容

安庆石化的炼油一部和二部及化肥一部共用一所始建于20世纪80年代的空压站，虽然多年来不断更新设备及扩容，但现有的净化风系统仍为管道直供气动仪表的模式，未设置增减压设施。当空压站出现晃电、断电等异常情况时，现有压缩机重启时间约为12 min，在此期间净化风系统管网压力急速下降，直接影响各装置里数以万计的气动仪表的可靠运行。通过征求厂方操作人员意见，并综合考虑现有场地等因素后，设计人员和研发人员决定在原空压站旁417 m2的空地上增设一套净化风系统稳压装置。

该系统的核心设备为一台立式裙座型净化风缓冲储罐（设计公称容积为460 m3，设计压力等级为4.0 MPa）和一台增压用的往复式压缩机（额定功率为15 kW），并配套相应的净化风补充调节机构，实现在主压缩机故障的情况下，当管网压力降至0.45 MPa时，将储气罐中的净化风自动补入管网中，使事故状态下仪表用净化风管网压力维持在0.45 MPa半小时以上。

2 工艺实施及自动控制环节

首先，工艺方面在原直供系统总管路（DN200）上装接一对安全阀CSO，在该对泄压阀间实施新建补调管网、动力设备、控制仪表等。通过就地式仪表调节机构PICS-801控制并调节输出压力，而调节阀PSV-801是控制管网输出压力的关键。当缓冲罐内压力正常，而供气管路中压力变化时，由PT-801反馈至控制器，调节PSV-801的输出开度，以保障管网压力处于稳定状态；当罐内压力低于设定值时，由PT-802反馈至压力指示联锁报警机构PIAS-802驱动增压机的启动给罐内补压，当罐内压力高于设定上限时，联锁机构关闭增压机，并由压力安全阀PSV-801实施泄压。

根据工艺设计的要求，自动控制专业的设计内容为：

（1）净化风总管设压力调节报警联锁：当压力高于0.55 MPa时机构报警，同时联锁关断安全阀PSV-801，当压力低于0.45MPa时亦产生报警，同时联锁打开阀PSV-801（调节阀操作温度为40℃，操作压力为0.45 MPa）。

（2）净化风储罐V-801压力指示报警联锁：当压力高于1.60 MPa时系统报警，同时联锁关闭空压机K-801；当压力低于1.20 MPa时机构也产生报警，并联锁开启空压机K-801。

（3）仪表信号引至中控室，新增过程控制器——指示调节联锁模块，过程控制器安装于现有仪表盘上；报警信号接至原有闪光信号报警器的备用点。

根据现场的环境及温湿度特性，相应的仪表选型应注意以下几点：首先，连续测量的就地指示温度仪表采用万向型双金属温度计，外配螺纹温度计套管。其次，就地显示压力测量选用不锈钢压力表，远传压力测量选用压力变送器。最后，调节阀选用进口气动V型硬密封球阀，泄漏等级为ANSIⅤ，配电/气阀门定位器，带ASCO二位五通双控电磁阀。仪表信号电缆应采用阻燃铜芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套屏蔽计算机电缆及控制电缆，电缆穿管敷设。仪表气源采用净化风，新增调节阀气源就近引取，仪表供风管采用镀锌钢管，管件连接采用镀锌管件，经气源切断阀后采用φ8×1规格不锈钢及管件，连接方式为卡套式。

详细的工艺及仪表设计方案如图1所示。

3 项目意义的总结

图1 详细的工艺及仪表设计方案

该工程作为一个小型工艺提升改造项目，投资少，设计及建设周期短，能快速有效地解决炼油生产中供气压力不稳定的问题，且使用联锁式间断控制和连续调节控制，方案简单易行，工作过程可靠。此项目总造价仅为94.3万元，是工业电网稳压改造总投资的1/20。2015年该系统建成并投入运行后，安全供气周期长达20 500 h，为石油石化行业的各类企业提供了方案借鉴；与此同时，这也是大型央企与地方高职院校在小微型科研项目上合作的一种积极探索和有效经验。