加氢装置串压隐患识别与治理

摘" " " 要：随着石油炼化行业的不断发展和油品的质量升级，加氢装置在其中起到了巨大作用，但由于加氢装置高温高压的属性，随之而来的安全隐患也相应增加。由于加氢装置反应部分压力高，发生串压的可能性也随之增加，由于压力的破坏和装置本身存在大量的高温可燃性气体及液体，使得加氢装置在设计之初就应该对各种串压的风险进行识别，并提供解决方案。讨论了在运行的加氢装置的串压隐患识别和治理措施以及安全阀泄放量的计算依据。

关" 键" 词：加氢装置；串压隐患；隐患识别；治理措施；安全阀泄放量

中图分类号：TE687" " " "文献标识码： A" " " 文章编号： 1004-0935（2023）05-0681-04

加氢装置在石油炼化行业的不断发展和油品的质量升级中起到了巨大作用，但加氢装置串压的风险较高。串压是指工艺装置运行过程中，介质由高压系统窜入低压系统，导致低压系统的压力超过其设计压力。由其定义可知，只要相邻系统间存在压力差，就有可能发生串压，因此串压风险在炼化装置中普遍存在。加氢装置因其反应单元操作压力高、装置内遍布易燃易爆的氢气和高毒性的硫化氢等危险介质的特点，一旦发生串压则极易引发危险甚至事故，因此需要针对加氢装置可能出现的串压风险制定严格的防控措施。

1" 串压隐患的等级分类

中石化加氢装置串压风险矩阵见表1[1]。

通过表1将串压风险分为A、B、C 3个等级。另外中国石化安全风险矩阵根据每年潜在的死亡人数，将风险分为低分险、一般风险、较大风险，从而判断对串压风险治理的必要性[2]。表2为各级风险的最低安全要求。

2" 加氢装置主要串压隐患部位识别

2.1" 高压泵部位

连接高、低压系统的泵出口无紧急切断阀，一旦停泵，如不及时关闭泵出口阀同时止回阀又失效，泵后路高压系统可能反窜回泵前路低压系统，导致泵前缓冲罐超压，对于加氢装置来说主要高泵压力源由高压进料泵、注水泵、高压贫溶剂泵，根据实际装置情况不同一般高压系统操作压力可达" 6～20 MPa（G），相对于缓冲罐的的操作压力" "0.2～1.0 MPa（G）来说差压巨大，同时反应系统中有大量的循环氢气，串压一旦发生对高压含氢的油气将通过泵及管路瞬间串入缓存罐，发生超压爆" 裂[4]，产生事故。高压进料泵实际串压点见图1。

2.2" 压缩机部位

通常炼油装置中压缩机为多级往复式压缩机，当压缩机停机时，高压的气体通过压缩机出口到入口的返回线以及级间回流调节阀串入低压的压缩机入口分液罐及级间分液罐，导致超压[5]，而加氢装置中的循环氢、新氢压缩机一般为三到四级，此间若压缩机停机而压缩机出口止回阀失效，再加上安全阀泄放量不足导致缓存罐超压爆裂，大量氢气泄漏，引发事故。循环氢压缩机串压点见图2。

2.3" 高压容器、塔设备部分的串压

炼油装置中高压容器、塔设备与下游低压设备相连接，当高压容器、塔设备无液位置时，系统中的高压气体通过高压容器、塔设备底部液控阀门串入下游低压设备[6]，造成气超压，对于加氢装置来说此类串压一般发生在热高分到热低分、冷高分到冷低分、循环氢脱硫塔到富液闪蒸罐、热低分到分馏塔、冷低分到分馏塔、低分气脱硫塔到富液闪蒸罐以及热低分、冷低分到酸性水排液罐等部位，以上各种情况的串压量及其造成的实际后果各不相同，但串压的方式和原理相同，在治理以上串压隐患时可采用相同的办法。热高分串压点见图3。

2.4" 不同系统连接位置的串压

排废氢流程串压点如图4所示。

不同的系统在相互通过管线连接的部位是指不同操作压力的管道相互连接，高压系统串入低压系统造成其超压，加氢装置中考虑管道中氨结晶导致管线腐蚀，通常设置注水系统，高压注水泵出口一般在注入高压空冷前以及热低分气空冷前，可能存在反应系统高压油气通过注水管道串入与之相连的低分气空冷系统，导致低压系统超压，引起管道爆裂或者低压设备破坏以及安全阀起跳。加氢装置中反应物与低压流体换热，此类换热高低压换热器因腐蚀、振动等原因高压流体会通过破损换热管截面，串入低压侧造成串压隐患[7-8]。还有加氢装置中循环氢排废氢系统中，循环氢压缩机入口分液罐至低分气脱硫塔，导致脱硫系统超压。

3" 加氢装置常见的防串压措施

3.1" 高压泵部位产生的串压，应采取以下措施

1）对于压差≥4.0 MPa的高压泵出口设置不同类型两道止回阀[9]。

2）泵小流量线从泵出口第一道止回阀前引出。

3）提高泵入口缓冲罐压力等级。

4）在泵出口管线设置连锁切断阀[10]，当泵流量低低时进行连锁，防止串压的发生。

3.2" 高压容器及塔设备的串压，应采取以下措施

1）设置界位控制、液位控制阀门，保证高压容器有界位或液位，从而不发生串压[11-13]。

2）高压容器与低压容器连接是设置紧急切断阀，通过液位及界位低低连锁紧急切断阀。

3.3" 压缩机部位的串压，应采取以下措施

1）此类超压一般通过压缩机出口设置两道不同类型的止回阀，从而在压缩机停机后能够阻挡高压气体反串。

2）在新氢装置管道上不设置止回阀，可将氢气管网作为串压后的缓冲空间。

3.4" 不同系统的相互串压，应采取以下措施

1）在去多支路的管线上均设置止回阀，用止回阀最大限度地隔绝高压和低压系统的互串。

2）将部分低压系统的管道及设备设计压力做 提升。

4" 加氢装置中串压的安全阀泄放量计算原则

安全阀作为串压后保证设备和管道安全的最后一道防线，安全阀的设计尤为重要，在实际设计中安全阀的泄放在考虑串压工况下的泄放量的计算可通过以下几方面进行。

首先要明确串压的介质，串压阀门的流向及其阀门前后的状态、压力、温度等条件，从而计算出需要串压工况下的泄放量，以下介绍了加氢装置中常见位置的计算思路。

流控阀门反向流，对于高压泵出口的流量控制阀组，由于突然停泵导致压力源消失，导致反应系统内的压力反串，而反应系统内容存在大量的氢气，因此需计算流控阀门反向流时能够通过氢气的最大量[14]，且此时阀后压力应按照缓冲罐的设计压力进行考虑，除此之外还应考虑泵出口止回阀对泄放量的影响，根据和不同类型的止回阀厂家沟通，一般认为当出口两道止回阀失效时，反串的介质有90%的量可通过止回阀串至缓冲罐，若出口有一道止回阀失效时，反串的介质有10%的量可通过止回阀串至缓存罐[15]。

压控阀门正向流，即考虑阀门在全开的工况下，阀门所能通过最大流量的介质，从而根据以上介质确定下游低压设备的安全阀泄放量。

液控阀门正向流，因操作不当时产生液位排空，导致高压气体串入下游低压设备，导致下游设备超压，从而触发安全阀起跳，此时安全阀应计算液控阀门能够通过高压气体的最大流量[16]。

关于安全阀的计算，一般情况下由于串压引起的泄放量会较原泄放工况的泄放量变大，但安全阀的选型除兼顾串压前后的泄放量，还应考虑正常工况以及火灾工况下的泄放量[17]，应按照其中最大量进行安全阀选型[18-19]，若遇到串压工况与其他工况所泄放介质不一致时，还需要通过不同介质的安全阀进行计算，从而选择泄放面积较大的安全阀，以保证设备的安全[20]。

5" 结束语

在进行串压隐患的治理中应注意，防风险于事前，控隐患于未然，即在那些地方可能发生串压，有哪些措施可以防止串压的发生，将风险扼杀在摇篮中，在以上的措施下还要考虑，措施失效时，串压发生了应该如何尽最大可能地降低系统风险，同时避免安全事故的发生。加氢装置中高压、高温、有毒决定了装置的本身的属性，对于如何维护装置的运行安全，从而提高油品质量，提高环保，串压隐患的治理显得尤为重要。

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Abstract：" With the continuous development of the petroleum refining industry and the upgrading of the quality of oil products， the hydrogenation device plays a huge role in it. However， due to the high temperature and high pressure of the hydrogenation device， the safety risks also increase correspondingly. Due to the high pressure of the reaction part of the hydrogenation device， the possibility of the occurrence of cross pressure also increases. Due to the destruction of the pressure and a large number of high temperature of combustible gas and liquid in the device， so that the risks of various series pressure should be identified at the beginning of the design of hydrogenation unit and solutions should be provided. In this article， the identification and treatment measures of the hidden danger of cross pressure in the running hydrogenation units were discussed， as well as the calculation basis of the discharge capacity of the safety valve.

Key words： Hydrogenation unit; Cross pressure hidden danger; Hidden danger identification; Treatment measures; Relief valve discharge