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摘要：安全仪表系统是独立完成工艺装置安全保护的联锁系统。对于操作工况为临氢、高压、高温，介质易燃、易爆的汽油加氢脱硫装置，要确保安全生产就必须设置安全仪表系统。正确设计安全仪表系统，使其对装置可能出现的各类危险状况都能采取有效的联锁动作予以控制，是汽油加氢脱硫装置自控设计的重要内容之一。本文就自动化仪表在石油化工发展中的作用进行探究。
关键词：自动化仪表;石油化工;应用研究;化工装置
汽油加氢脱硫装置单元分为选择性加氢部分和加氢脱硫部分。本装置连续监测控制主要采用分散控制系统（DCS），并根据工艺要求及安全等级设置用于紧急停车及安全联锁的安全仪表系统（SIS），保证关键和重要设备安全、可靠、连续长周期的运行，保证生产人员及设备的安全。[1]安全仪表系统（SIS）用以完成装置自保联锁。该系统独立于DCS设置，采用冗余、容错结构的可编程逻辑控制器，具有事件顺序记录（SOE）功能。为提高系统的安全性，装置的SIS系统采用故障安全型。SIS系统输入设置软旁路开关（BYPASS），提高SIS系统灵活性和维护的方便性。
1安全仪表系统概述及操作
汽油加氢脱硫装置设置SIS控制系统，它采用Honeywell公司SM系统，由控制器、工程师站、操作站、远程I/O和附属设备等组成。SM系统是美国Honeywell生产的安全控制系统，它采用四重化冗余容错控制技术的硬件平台和专业软件包。
安全仪表系统（SIS）在生产装置的开车、停车阶段，运行扰动以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，SIS系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。在正常工况时，它始终监视生产装置的运行，系统输出不变，对生产过程不产生影响，非正常工况下时，它将按照预先的设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁或停车[2]。
2 汽油加氢脱硫装置中的主要安全仪表系统
2.1控制方案概况
该装置控制方案根据工艺过程及流程需要设置，多数控制回路为单回路控制，即可满足控制质量。根据工艺過程和控制工程原理，设置了串级控制、分程控制等复杂控制回路。
①加热炉控制方案
R-202入口温度与燃料气流量串级，以更好地克服燃料气压力波动对温度的影响，并设炉膛负压调节和燃料气压力低限报警。为控制加热炉的燃烧效率，设氧化锆氧含量分析仪。
②原料油缓冲罐控制方案
由于催化汽油含有烯烃，防止烯烃氧化，原料不能接触氧气，原料油缓冲罐采用
H2密封，采用压力分程控制，分别控制密封H2和放空H2。
③隔离切断阀
装置中容积大于16m?、闪电低于28℃的容器出口设置了隔离切断阀，用于紧急情况的物料隔离，防止事故扩大。
2.2 控制系统运行的主要安全技术措施
现场仪表及控制系统均选用先进可靠的产品。DCS控制器、电源单元、通讯网络、控制类I/O卡等都采用冗余配置。自动控制系统设置独立的UPS。装置的SIS系统及机组控制系统采用三重冗余的安全仪表系统。系统检测元件根据有关规范设置。用于机柜室和中心控制室的通讯连接光缆采用冗余方式，并在不同的路径敷设，提高通讯线路的安全。
3 压缩机机组仪表及控制系统随设备成套供应。
汽油加氢脱硫装置联锁系统主要由选择性加氢反应器流量低低联锁系统、反应器床层温度高高联锁系统、选择性加氢反应器泄压联锁系统、加氢脱硫工段泄压联锁系统、加氢脱硫工段停车联锁系统、循环氢压缩机停车联锁系统、反应加热炉熄炉联锁系统、新氢压缩机停机联锁系统等组成[3]。
3.1 选择性加氢反应器流量低低联锁系统
由于阀位不当或者由于催化裂化装置异常，导致选择性加氢反应器的HC流量很低（低至10～20%），而氢气流量正常（100%）。在发生该事故时，HC和氢气未按比率控制，使得氢气大量过剩，烯烃大部分被饱和，由此导致大量放热。由于高温及很低的空速，芳香族化合物很可能开始发生加氢反应。最后，由此产生的放热和温度导致超过容器的机械极限，反应器床层发生飞温，甚至引起反应器破裂。反应器的破裂会导致其内容物（即氢气和汽油的混合物）释放到大气中。汽油中的一些组分的自燃温度（200～210°C）会导致释放的流体很可能被立即点燃，使反应器发生局部火灾，强度随反应器压力的下降而下降。若操作员在发生该事故时不采取任何措施，上述情况将在20～30分钟内出现。由于后果严重，以低流量检测为基础切断氢气补给对装置安全来说非常重要。
3.2 加氢脱硫工段停车联锁系统
当加氢脱硫反应器或加氢精制反应器发生反应器床层飞温的事故，若处理不够及时，会导致催化剂结构受到破坏，反应系统的设备造成损伤，高压法兰高温变形泄漏等，甚至造成反应器大面积堆焊层剥离和堆焊层熔敷金属裂纹和破坏现象。一旦此事故发生，不但会造成严重的经济损失，甚至会发生汽油及氢气大量泄漏而闪爆、着火等重大安全事故。如果循环氢压缩机出口流量过低，不能及时的带走反应器内多余的热量，致使反应器床层热量大量堆积，同样会发生上述事故。因此，以低流量、高温度检测为基础进行HDS工段停车处理对装置安全来说至关重要。
3.3选择性加氢反应器泄压联锁
当选择性加氢工段发生超压、大量泄漏甚至发生火灾时，若不及时采取泄压措施，会进一步扩大事故发生，不但致使设备损坏，更会威胁到操作人员的人身安全。故在现场和控制室内安装紧急泄压按钮是非常必要的。此泄压联锁是泄压速度为0.7MPa/min，能迅速泄掉压力，从而控制事故的发展。0.7MPa/min紧急泄压由操作人员根据装置发生突发事故的危害程度，人工判断是否启动。
3.4 加氢脱硫工段泄压联锁
当加氢脱硫工段发生超温超压、高压窜低压、大量泄漏甚至发生火灾时，若不及时采取泄压措施，会进一步扩大事故发生，不但致使设备损坏，更会威胁到操作人员的人身安全。尤其加氢脱硫工段系统中气体含有大量硫化氢，如若发生泄漏，危险性极高。故在现场和控制室内安装紧急泄压按钮是非常必要的。此泄压联锁是泄压速度为0.7MPa/min，能迅速泄掉压力，从而控制事故的发展。0.7MPa/min紧急泄压由操作人员根据装置发生突发事故的危害程度，人工判断是否启动。
3.5循环氢压缩机联锁系统
循环氢压缩机为汽油加氢脱硫装置的核心关键设备，它提供反应所需的氢气（循环氢+新氢）量，同时循环氢亦可带走反应器内多余热量，若循环氢压缩机出现故障或停机，导致反应器床层热量大量堆积，此时应该立即停止加氢脱硫工段的进料并熄灭反应加热炉，从而防止事故进一步扩大，这些将由循环氢压缩机保护联锁和循环氢压缩机停机联锁来完成。
3.6 反应加热炉熄炉联锁系统
反应加热炉是加氢脱硫工段的重要设备，保证炉出口温度的稳定是保证反应器能否正常运行的关键之一。
4 结论
安全仪表系统在石化企业投用运行后，可用性和可靠性明显提高，运行稳定，联锁回路不存在联锁不足及误跳车等问题。该安全仪表系统用以检测生产装置的运行情况，对出现的异常情况能立即进行处理，以避免事故的发生，减少事故发生后给设备、人员和环境造成危害，从而使危险降低到最低程度。能在非正常工况下，按照预先设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁或停车。
参考文献：
[1]王若静.浅析自动化仪表在石油化工发展中的应用[J].化工管理，2020（08）：155-156.
[2]曹政.石油化工自动化仪表的可靠性及发展趋势[J].化工管理，2018（35）：25-26.
[3]周宇博，朱林波，孙莹莹.自动化仪表在石油化工发展中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（09）：142-143.
关键词：自动化仪表;石油化工;应用研究;化工装置
汽油加氢脱硫装置单元分为选择性加氢部分和加氢脱硫部分。本装置连续监测控制主要采用分散控制系统（DCS），并根据工艺要求及安全等级设置用于紧急停车及安全联锁的安全仪表系统（SIS），保证关键和重要设备安全、可靠、连续长周期的运行，保证生产人员及设备的安全。[1]安全仪表系统（SIS）用以完成装置自保联锁。该系统独立于DCS设置，采用冗余、容错结构的可编程逻辑控制器，具有事件顺序记录（SOE）功能。为提高系统的安全性，装置的SIS系统采用故障安全型。SIS系统输入设置软旁路开关（BYPASS），提高SIS系统灵活性和维护的方便性。
1安全仪表系统概述及操作
汽油加氢脱硫装置设置SIS控制系统，它采用Honeywell公司SM系统，由控制器、工程师站、操作站、远程I/O和附属设备等组成。SM系统是美国Honeywell生产的安全控制系统，它采用四重化冗余容错控制技术的硬件平台和专业软件包。
安全仪表系统（SIS）在生产装置的开车、停车阶段，运行扰动以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，SIS系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。在正常工况时，它始终监视生产装置的运行，系统输出不变，对生产过程不产生影响，非正常工况下时，它将按照预先的设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁或停车[2]。
2 汽油加氢脱硫装置中的主要安全仪表系统
2.1控制方案概况
该装置控制方案根据工艺过程及流程需要设置，多数控制回路为单回路控制，即可满足控制质量。根据工艺過程和控制工程原理，设置了串级控制、分程控制等复杂控制回路。
①加热炉控制方案
R-202入口温度与燃料气流量串级，以更好地克服燃料气压力波动对温度的影响，并设炉膛负压调节和燃料气压力低限报警。为控制加热炉的燃烧效率，设氧化锆氧含量分析仪。
②原料油缓冲罐控制方案
由于催化汽油含有烯烃，防止烯烃氧化，原料不能接触氧气，原料油缓冲罐采用
H2密封，采用压力分程控制，分别控制密封H2和放空H2。
③隔离切断阀
装置中容积大于16m?、闪电低于28℃的容器出口设置了隔离切断阀，用于紧急情况的物料隔离，防止事故扩大。
2.2 控制系统运行的主要安全技术措施
现场仪表及控制系统均选用先进可靠的产品。DCS控制器、电源单元、通讯网络、控制类I/O卡等都采用冗余配置。自动控制系统设置独立的UPS。装置的SIS系统及机组控制系统采用三重冗余的安全仪表系统。系统检测元件根据有关规范设置。用于机柜室和中心控制室的通讯连接光缆采用冗余方式，并在不同的路径敷设，提高通讯线路的安全。
3 压缩机机组仪表及控制系统随设备成套供应。
汽油加氢脱硫装置联锁系统主要由选择性加氢反应器流量低低联锁系统、反应器床层温度高高联锁系统、选择性加氢反应器泄压联锁系统、加氢脱硫工段泄压联锁系统、加氢脱硫工段停车联锁系统、循环氢压缩机停车联锁系统、反应加热炉熄炉联锁系统、新氢压缩机停机联锁系统等组成[3]。
3.1 选择性加氢反应器流量低低联锁系统
由于阀位不当或者由于催化裂化装置异常，导致选择性加氢反应器的HC流量很低（低至10～20%），而氢气流量正常（100%）。在发生该事故时，HC和氢气未按比率控制，使得氢气大量过剩，烯烃大部分被饱和，由此导致大量放热。由于高温及很低的空速，芳香族化合物很可能开始发生加氢反应。最后，由此产生的放热和温度导致超过容器的机械极限，反应器床层发生飞温，甚至引起反应器破裂。反应器的破裂会导致其内容物（即氢气和汽油的混合物）释放到大气中。汽油中的一些组分的自燃温度（200～210°C）会导致释放的流体很可能被立即点燃，使反应器发生局部火灾，强度随反应器压力的下降而下降。若操作员在发生该事故时不采取任何措施，上述情况将在20～30分钟内出现。由于后果严重，以低流量检测为基础切断氢气补给对装置安全来说非常重要。
3.2 加氢脱硫工段停车联锁系统
当加氢脱硫反应器或加氢精制反应器发生反应器床层飞温的事故，若处理不够及时，会导致催化剂结构受到破坏，反应系统的设备造成损伤，高压法兰高温变形泄漏等，甚至造成反应器大面积堆焊层剥离和堆焊层熔敷金属裂纹和破坏现象。一旦此事故发生，不但会造成严重的经济损失，甚至会发生汽油及氢气大量泄漏而闪爆、着火等重大安全事故。如果循环氢压缩机出口流量过低，不能及时的带走反应器内多余的热量，致使反应器床层热量大量堆积，同样会发生上述事故。因此，以低流量、高温度检测为基础进行HDS工段停车处理对装置安全来说至关重要。
3.3选择性加氢反应器泄压联锁
当选择性加氢工段发生超压、大量泄漏甚至发生火灾时，若不及时采取泄压措施，会进一步扩大事故发生，不但致使设备损坏，更会威胁到操作人员的人身安全。故在现场和控制室内安装紧急泄压按钮是非常必要的。此泄压联锁是泄压速度为0.7MPa/min，能迅速泄掉压力，从而控制事故的发展。0.7MPa/min紧急泄压由操作人员根据装置发生突发事故的危害程度，人工判断是否启动。
3.4 加氢脱硫工段泄压联锁
当加氢脱硫工段发生超温超压、高压窜低压、大量泄漏甚至发生火灾时，若不及时采取泄压措施，会进一步扩大事故发生，不但致使设备损坏，更会威胁到操作人员的人身安全。尤其加氢脱硫工段系统中气体含有大量硫化氢，如若发生泄漏，危险性极高。故在现场和控制室内安装紧急泄压按钮是非常必要的。此泄压联锁是泄压速度为0.7MPa/min，能迅速泄掉压力，从而控制事故的发展。0.7MPa/min紧急泄压由操作人员根据装置发生突发事故的危害程度，人工判断是否启动。
3.5循环氢压缩机联锁系统
循环氢压缩机为汽油加氢脱硫装置的核心关键设备，它提供反应所需的氢气（循环氢+新氢）量，同时循环氢亦可带走反应器内多余热量，若循环氢压缩机出现故障或停机，导致反应器床层热量大量堆积，此时应该立即停止加氢脱硫工段的进料并熄灭反应加热炉，从而防止事故进一步扩大，这些将由循环氢压缩机保护联锁和循环氢压缩机停机联锁来完成。
3.6 反应加热炉熄炉联锁系统
反应加热炉是加氢脱硫工段的重要设备，保证炉出口温度的稳定是保证反应器能否正常运行的关键之一。
4 结论
安全仪表系统在石化企业投用运行后，可用性和可靠性明显提高，运行稳定，联锁回路不存在联锁不足及误跳车等问题。该安全仪表系统用以检测生产装置的运行情况，对出现的异常情况能立即进行处理，以避免事故的发生，减少事故发生后给设备、人员和环境造成危害，从而使危险降低到最低程度。能在非正常工况下，按照预先设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁或停车。
参考文献：
[1]王若静.浅析自动化仪表在石油化工发展中的应用[J].化工管理，2020（08）：155-156.
[2]曹政.石油化工自动化仪表的可靠性及发展趋势[J].化工管理，2018（35）：25-26.
[3]周宇博，朱林波，孙莹莹.自动化仪表在石油化工发展中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（09）：142-143.