导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

液相柴油加氢泄压系统安全性分析

文档作者：王永鹤李航王家祥赵成鑫文档来源： 1．中国石油长庆石化 2．航天长征化学工程股份有限公司		点击数：	更新时间： 2021年09月10日
下载地址：点击这里	文件大小： 294.20 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：294.20 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：水平井防托压工具安全性评价与试验

上一篇：常压法羰基镍工业生产的安全防护

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

化学工程师
Chemical Engineer 2016年第Ol期
罐
：芷
安
釜
DOI：10．16247~．cnki．23-1171hq．20160133
液相柴油加氢泄压系统安全性分析
王永鹤 ，李航，，王家祥z，赵成鑫
(1．中国石油长庆石化。陕西咸阳712000；2．航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司。甘肃兰州730500)
摘要：本文概述了长庆石化两套液相柴油加氢装置技术特点，并对两套装置反应系统泄压设计进行安
全分析，通过计算分析反应系统泄压对低压火炬系统造成的冲击，并总结两套液相柴油加氢工艺泄压系统对
低压火炬系统的安全影响。
关键词：液相柴油加氢；泄压系统；联锁反应；安全
中图分类号：E624．4 文献标识码：A
Safety analysis of Hquid hydrogenation diesel decompression system
WANG Yong-he ，LI Hang ，W ANG Jia-xiang2，ZHAO Cheng—xin
(1．Changqing Petrochemical Corporation，PetroChina，Xianyang 712000，China；2．Lanzhou Branch，Aerospace Changzheng
Chemical Engineering Co．，Ltd．，Lanzhou 730500，China)
Abstract：The technical features of two liquid diesel hydrogenation units in Changqing pe~ochemical company
were reviewed．Safety analysis of pressure-relief design of two device response systems was conducted．Th e
shock to the low pressure flare system caused by pressure-relief of reaction system was obtmned after calculating
and analyzing．Meanwhile，the security impact of pressure-relief system of liquid diesel hydrogenation process to
the low pressure flare system was summarized．
Key words：liquid diesel hydrogenation；pressure-relief system；chain reaction；security
图1 液相柴油加氢反应原理图
1 液相柴油加氢装置概况 Fig．1 Reacti。n schem~ics ofliquid dieseI hydrogenati。n
长庆石化公司有两套液相柴油加氢精制装置，
分别为使用Dupont专利技术的60万t·a- 液相柴
油加氢精制装置和中石化洛阳设计院设计的140
万t·a- 液相柴油加氢精制装置，用以生产满足国Ⅳ
和国V标准要求的清洁柴油。
液相柴油加氢精制装置其原理如图l依靠液相
产品循环时携带进反应系统的溶解氢来提供新鲜原
料进行加氢反应所需要的H：，可以消除催化剂的润
湿因子影响，加快反应历程，降低反应器的温升。
收稿日期：2015—12—01
作者简介：王永鹤(1988一)，男，助理工程师，2014年毕业于西安石油
大学化学工艺专业，硕士，现从事汽柴油加氢工作。
2 液相柴油加氢装置主要工艺危险
液相柴油加氢精制装置，处于高温、高压、临氢
操作环境，在生产过程中涉及的主要物料有柴油、石
脑油、H 及燃料气，均为易燃、易爆的气体或液体。
柴油加氢反应器内主要发生加氢脱硫、脱氮、
脱氧、烯烃饱和反应，是典型放热反应，其操作参数
见表1。
表1 液相柴油加氢反应器操作条件
Tab．1 Operating conditions of liquid diesel
hydrogenation reactor
由表1可知，若温度控制不当，反应热不能及
时从反应系统带走，反应器内就会积聚反应热，进而
引起反应器床层温度的骤升(即“飞温”)使催化剂
结焦活性受到损坏【 ]。
王永鹤等：液相柴油加氢泄压系统安全性分析 2016年第O1期
柴油加氢反应系统压力控制异常会造成反应
器超压，损坏设备，严重情况可能引发着火爆炸。反
应器底部出口管线设计的减压阀是装置最关键仪
表设备，如减压阀故障或操作异常导致反应器液位
抽空，会发生高压窜低压事故。
通过对两套装置的反应系统分析，可以看出液
相柴油加氢是在炼油装置中危险性很高的一类装
置，安全平稳运行是该装置生产管理的重要任务。
而装置安全的可靠性极大的取决于设计方案的可
靠性，设备及其制造质量的可靠性[3_5】。
3 液相柴油加氢泄压系统分析
液相柴油加氢装置反应系统超压是装置最大
的安全风险。反应系统超压如不能迅速有效控制，
将导致灾难性后果，轻则伤害设备或催化剂，造成
巨大经济损失；重则设备损坏泄漏，发生着火爆炸
事故。为了应对柴油加氢装置反应系统超压的风
险，两套装置都设计了紧急泄压系统。在生产异常
情况下，立即启动紧急泄压系统，通过快速泄压保
护催化剂和反应器 。
3．1 60万t·a 液相柴油加氢装置泄压系统
反应系统的流程简图见图2。
切断阀
图2 60万柴油加氢反应系统流程简图
Fig．2 Simple flow diagram of 0．6 million diesel
hydrogenation system
杜邦公司设计的液相柴油加氢装置反应系统
泄压有延迟泄压DCS联锁和紧急泄压SIS联锁两
种。
当压力控制不当，反应器压力达到6．8MPa以
上，启动延迟泄压DCS联锁，四路排放氢调节阀
FV01234、FV01235、FV01236、FV01237根据DCS联
锁系统设定逐渐全开，排放氢泄压进入冷低分
V8104。当反应器压力降至6．5MPa以下，DCS系统
交还人为控制。延迟泄压系统对反应系统造成冲击
较小，可以在反应器压力未达到安全阀起跳压力
时，及时调整压力。
当反应器压力达到7．2MPa以上，启动装置紧
急泄压联锁，或经受重大自然灾害等紧急情况时人
为控制启动，反应系统SIS联锁逻辑见图3，反应器
四路紧急泄压阀打开，排放气直接进入放空罐
V8111，然后进入火炬系统。
图3 60万柴油加氢反应系统紧急泄压联锁示意图
Fig．3 Emergency pressure-relief inter—locking schematic
of 0．6 million diesel hydrogenation system
3．2 140万t·a 液相柴油加氢装置泄压系
统
反应系统的流程简图见图4。
火炬
图4 140万柴油加氢反应系统流程简图
Fig．4 Simple flow diagram of 1．4 million diesel
hydrogenation system
140万t 液相柴油加氢装置反应器安全阀
安装在反应器入口管线上，当安全阀达到起跳压力
10．5MPa时起跳，或经受重大自然灾害等紧急情况
时人为控制启动，会有信号回讯给紧急泄压联锁系
统触发联锁，反应系统SIS联锁逻辑见图5。
反应器内高温高压油气混合物通过安全阀进
入放空罐V306，并最终进入火炬。反应器压力迅速
降低，当压力降低到8．0MPa时，安全阀回位。若遇
到装置发生重大火灾等紧急情况时可以继续通过
调整四路排氢阀，将反应器压力降至常压。
2016年第Ol期 王永鹤等：液相柴油加氢泄压系统安全性分析
图5 140万柴油加氢反应系统紧急泄压联锁示意图
Fig．5 Emergency pressure-relief inter-locking schematic
of 1．4 million diesel hydrogenation system
3-3 泄压系统分析
通过对两套装置的紧急泄压联锁反应泄压系
统分析，可以看出两套装置泄压系统设计不同。
60万t· 液相柴油加氢装置泄压系统分为延
迟泄压和紧急泄压联锁两种，分别保证不同紧急工
况下的装置能迅速退守到安全状态。延迟泄压系统
作用于反应系统压力超过操作压力上限低于反应
器设计最高压力的范围，可应对由于误操作等原因
引起的反应器小幅度超压风险，避免导致装置最高
等级紧急泄压联锁的启动，减少装置停开工造成的
经济损失。紧急泄压联锁作用于反应系统压力超过
反应器设计最高压力的范围，当装置遇到超压或自
然灾害等紧急情况时，通过紧急泄压联锁，反应系
统能迅速泄压到常压，装置能退守到安全稳定状
态。
140万t·a--液相柴油加氢装置泄压系统通过
反应器人口管线处安全阀起跳回讯触发紧急泄压
联锁，无论是反应器超压还是遇到自然灾害等紧急
情况触发的反应器紧急泄压联锁，都需要对整套装
置进行紧急停工处理，当安全阀回位后继续降压则
需要通过DCS系统调整四路排氢阀操作。
4 液相柴油加氢泄压后路安全分析
由于反应器泄压释放出是高温高压油气，会对
低压火炬系统造成巨大冲击，我们有必要对其油气
泄放量进行核算，并对泄压后路的承受力进行评估
分析，进而保证低压火炬系统的安全。
4．1 60万t·a 液相柴油加氢紧急泄压释放
置的计算
气体通过限流孔板体积流量计算。
假设气体流过限流孔板的过程是定熵流动【’l8]。
根据定熵流动过程方程，气体通过限流孑L板的体积
流量公式为：
Q=1．252C
式中Q：体积流量，m ·h ；c：限流孔系数； ：限流
孔直径，m ：液体密度，kg·m-3；AP：限流孑L板前后
压差，MPa。
反应系统放空线上有两个限流孔板分在R8101
放空线上和V8104放空线上，限流孔板参数见表3。
表2 限流子L板参数表
Tab．2 Parameter list of restriction orifice
名称Q／m ·h C dgm △P／MPap／kg·m 配管直径／m
由表2可以看出，反应系统泄压有两个泄放
量：(1)由于误操作等原因引起的反应系统小幅度超
压，通过延迟泄压系统泄压，排放气通过V8104放
空线排放到火炬系统，泄放量为225．8m。·h～。(2)当
装置遭遇超温超压或自然灾害等紧急情况时，启动
紧急泄压联锁，通过R8101放空线泄压，泄放量为
318．3m ·h- 。
两种泄压方式泄放的都为气体，V8104泄放的
气体温度在50~C左右，R8101泄放的气体温度在
370~2左右，放空罐V8111设计温度为180℃ ，可以
看出延迟泄压系统对放空系统无冲击，紧急泄压系
统会对放空罐造成一定冲击，但由于放空罐直接与
火炬系统相连，泄放气体进人火炬系统缓冲，影响
有限【们。
4．2 140万t·a 液相柴油加氢泄压释放量
的计算
4．2．1 安全泄放量根据劳动部颁发的《压力容器
安全技术监察规程》中规定，安全阀安全泄放量计
算公式如下：
1 一 ： !鱼 = 2 竺 (2)
” H1×do 、
式中 ：安全泄放量，kg·h ； ：泄放温度，℃；A：保
温材料的导热系数，kJ·(m·h·℃)～；do：保温材料的
厚度，m；A：容器的润湿面积，m ；日 ：泄放条件下的
汽化热，kJ·kg- 。
根据洛阳设计院提供反应器设计数据：泄放温
度为388~C，容器的润湿面积264．3m ，保温材料厚
度0．18m，保温材料的导热系数0．04kJ·(m·h·oC)～，
计算得安全阀的安全泄放量为166667kg·h～。
4．2．2 最小泄放面积根据劳动部颁发的《压力容
王永鹤等：液相柴油加氢泄压系统安全性分析 2016年第01期
器安全技术监察规程》中规定，对于泄放介质为液
体的最小泄放面积计算公式为：
w r r — —
a=0·196 ／ G (3)
式中a：最小泄放面积，Ill ；Kp：超压系数；G：泄放
温度下液体的比重，kg·m ；JP：泄放压力，MPa；Po：背
压压力，MPa；C0：流量系数。
对于反应器泄压，其中W=166667kg·h～，
10．5MPa，Po=O．1MPa，G=577kg ·mq，Co=0．62，K。=0．6，
计算得最小泄放面积为629mm ，其实际安装中，反
应器安全阀的喉径代号为J，对应的截面积为
830mm 满足最小泄放面积要求，即反应器的泄压设
计是满足安全泄放要求的¨o]。
4．2‘3 泄放液相体积估算这里估算反应系统安
全阀起跳到回位的泄放量，即反应系统压力从
10．5MPa降到8MPa的泄放量。反应系统总体积为
248．4m。，由于反应器内装填了催化剂，占去了部分
体积，反应器催化剂实际装填体积为157．26m ，气
相空间91．1am3,当反应系统进油后会占去一部分体
积，所以实际反应系统的气相体积还要小。而实际
反应系统的气相体积影响因素比较多，这里取床层
液位为50％计算，即气体体积占45．57m 计算。由于
安全阀起跳后泄放介质为液相，按泄放出介质为全
部液体考虑，由理想气体状态方程：
P =n尺m (4)
当反应系统压力从10．5MPa泄放到8MPa时，
不考虑温度变化，气相体积变化如表3。
表3 反应器气相体积随压力变化表
Tab_3 The table of vapor volume of the reactor
changing with pressure
从表3可以看出，当压力将为8MPa时，反应器
气相空间膨胀到59．80m3。由于液体不可压缩，即泄
压排放油品14．23m。，放空罐V306体积容积为
60m ，紧急泄压泄放到放空罐的油品不会造成放空
罐满溢，但存在油品携带进入低压瓦斯管网的可能
性。
紧急联锁泄压泄放出的油品温度在380~C左
右，火炬管线正常处于常温状态，泄放时管线温度
急升，法兰连接部位存在膨胀不均匀造成泄漏的可
能性。柴油燃点为220~C，一旦泄漏，存在引发火灾
的风险。同时，泄放的油品温度超出放空罐设计温
度220~C，大量高温油品瞬间进入放空罐有引发次
生灾害的风险。
5 结论
(1)通过对60万t·a 液相柴油加氢及140万
t·a-I液相柴油加氢泄压释放量的计算分析，可以看
出两套装置的反应系统泄压设计均能满足紧急泄
压要求。
(2)140万t· 液相柴油加氢泄压为液体泄
压，反应系统泄压对低压放空火炬系统冲击较大，
存在着引发次生灾害的风险。
(3)60万t·a- 液相柴油加氢泄压为气体泄压，
对放空管线冲击较小，泄压更为安全。
(4)60万t·a-·液相柴油加氢延迟泄压系统设
计可在压力超过操作压力上限低于反应器设计最
高压力的范围迅速做出应对，避免装置紧急停工。
参考文献
[1] 孙剑利．加氢裂化紧急泄压系统的试验和泄压孔板内径的理
论计算[J 3．石油炼制与化工，1996，27(3)：62—66．
[2 J 宇德明．重大危险源的评价及火灾爆炸事故严重度的若干研究
[D]．北京：北京理工大学，1997，(4)．
[3] 沈郁，于风清，王平．柴油加氢装置危害因素分析与安全控制
[J]．风险评估，2013，13(11)：28—31．
[4] 国家质量监督检验检疫总局．TSG R0004—2009固定式压力容
器安全技术监察规程Is3．新华出版社，2009．
[5] 陈金山．防超压安全泄放技术研究进展[J]．化学工程与装备，
201 1／1O)：183—187．
[6] 周建东．化学反应失控紧急泄放研究[D]．大连：大连珲工大学，
硕士论文，2000．
[7] 齐鸣斋．化工原理[M 3．化学工业出版社，1999．
[8] 物理化学实验[M]．南京大学出版社，1998．
[9] 孟庭宇，谢传欣．反应热失控条件下安全泄放实验与理论计算
[J]．化学工程与装备，2010，(2)：164—169．
[10] 朱江，加氢裂化装置紧急泄压系统限流孔板的计算[J]|中国特
种设备安全，2005。22(1)：15—19．

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11