扬子石化650kt乙烯装置sis系统设计综述

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1、扬子石化650kt/a乙烯装置SIS系统设计综述                                                                 扬子石油化工股份公司烯烃厂   杨金城                      摘要：本文探析了乙烯装置SIS（ESD）系统的设计要求，介绍了北京康吉森公司TS3000系统的结构和特点，文中重点介绍了扬子2#乙烯扩建装置中SIS系统的配置方案，设计方法和设计特点。关键词：乙烯；SIS；紧急停车系统；联锁；设计；综述   乙烯装置是石化工业的核心装置，乙烯装置以规模大、流程长、工艺复杂著称，同时又

2、具有高温、高压，易燃、易爆等多种特征，生产工艺极其复杂；乙烯装置又是能耗高的生产装置，生产过程中需要消耗大量的水、电、汽，大量的物料在装置的管道、塔、贮罐和各种设备之间流动，在装置发生意外停车时会由于大量的物料不能贮存下来必须排放火炬，这就会造成很大的损失。每次生产波动，按400kt/a乙烯装置每小时生产合格乙烯产品50000kg/h计算，每小时损失的效益约为300万元左右，由于乙烯装置工艺流程很长，在装置发生停车之后，整个工艺系统调整到正常状态的时间一般要有10多个小时，所以每停车一次的损失都有好几千万。由于乙烯装置是扬子公司的核心装置，极易受其他上游装置的波动而波动，

3、如电网的波动对装置的安全生产影响就很大，一旦乙烯装置波动也会对整个公司的生产经营造成很大的困难，实现乙烯装置安全、稳定、高效运行是提高效益的关键，所以乙烯装置对于安全控制的要求是相当高的。   美国仪表协会（ISA）将危险生产装置的危害等级分为SIL1~3（SafetyIntegrityLevel）级，乙烯装置在故障状态下对设备、人员和社区的危害程度属于最高级第3级，此级表示在发生意外的情况下产生的破坏性极大。因此工艺包供应商要求采用安全仪表系统SIS实现乙烯装置长周期高效率运行，设计中要求装置的安全整体水平必须达到SIL3标准，充分实现SIS系统的安全性、及时性和有效性

4、，避免因控制系统的波动而影响正常生产，从设计上使装置处于本质安全的状态。   扬子石化乙烯装置由于1#老线和2#新线构成，两条生产线的最大生产能力都为400kt/a。1#乙烯装置(下称老区，Existing Plant)原来采用的是Honeywell公司的LM（逻辑管理器）系统对装置进行联锁控制，因本轮改造经费所限此部分没有及时改为安全性更好的ESD系统，本着区域独立设计原则，在老装置上增加的SIS（SafetyInstrumentedSystem）控制由LM来完成。为了充分提高SIS系统的可靠性，消除LM系统中的功能缺陷和安全缺陷，此部分也在05年按照新区的方案进行了改

5、造。11    650kt/a乙烯扩建装置(下称新区，NewPlant)紧急停车系统主要有2部分构成，裂解炉区、压缩区、急冷区、和公用工程区实现的是联锁保护控制，冷区和热区构成的分离区要求实现SIS控制，以确保装置的安全稳定生产，并在发生电力故障，循环水装置故障或仪表系统故障等意外情况时，采取合理的停车步骤。    根据工况的要求，在乙烯新区采用了2套独立的SIS（ESD）系统完成对整个装置的安全控制。1号系统完成裂解炉区、压缩区、急冷区、和公用工程区联锁保护控制，2号系统实现冷区和热区SIS控制，2套系统统称为ESD系统。1.乙烯装置紧急停车系统的设计背景    原来乙

6、烯老区最初的300kt/a乙烯装置是由美国鲁姆斯公司（Lummus）提供工艺包，日本东洋工程公司（TEC）进行基础设计，上海医药工业设计院负责最终设计，1995年乙烯装置经过第1轮扩容改造至400kt/a的生产能力，本次第2轮改造将使装置的生产能力进一步扩大到650kt/a（最大生产能力可达800kt/a）。但根据投资费用与改造工艺的要求，第1、2轮改造均不涉及火炬系统改造，改造后由于乙烯装置火炬的最大排放量要求达874t/h，而现有的火炬无法满足这一要求，所以工程上必须采取措施来降低火炬的排放量。1.1引起火炬排放的因素引起火炬排放的因素有以下几个方面1)装置电力故障；

7、2)装置冷却水故障；3)装置急冷水故障；4)裂解气压缩机停车；5)丙烯压缩机停车；6)C2加氢反应器出料不合格。1.2避免排放火炬的方法：11    为了最大限度的降低火炬系统的排放量，在工艺上采取的策略是要尽量避免以上2种或2种以上故障的同时发生，最有效的方法有以下3种:1)使用不同来源的供电电源；2)使用不同来源的冷却水供应；3)使用紧急停车系统（ESD）。1.3紧急停车系统的控制要求    乙烯老区和乙烯新区是相对独立，又相互关联的工艺系统，工艺冷却水由第2循环水装置和第8循环水装置分别供应，设计上要求第2循环水供应老区