苯乙烯装置停工中工艺循环回路及仪表预处理回路吹扫的管控策略
易峰1，王国泰2，马兴忠3，郭磊4，丛灵前5
1新疆独山子石化信网公司乙烯仪表车间,克拉玛依市，833699
摘要：根据苯乙烯装置停工物料置换吹扫特点，为了实现工艺快速循环回路和与之串接的仪表预处理回路吹扫达到停工交出检测合格，需要在停工不同工艺吹扫、蒸煮阶段，对其采取不同置换管控策略，形成特有的仪表和工艺交叉配合吹扫管控操作模式，保证循环回路及仪表预处理回路停工吹扫置换合格。
关键词：吹扫管控;工艺快速循环回路；仪表预处理回路；工艺主体管控时段；仪表自主吹扫时段。
引言
随着石化苯乙烯装置五年一修方案的实施，作为装置停工后开展各类多项检修作业的安全保底操作——装置吹扫置换尤为重要，对其操作的安全环保指标细化要求也越来越高。由于工艺管控的在线分析用工艺快速循环回路（以下简称循环回路）在进出分析小屋中有部分与分析仪表预处理系统回路（以下简称预处理回路）串联对接，在循环回路停工退料吹扫时，由于工艺置换吹扫操作主要为工艺工况考虑，工艺与仪表关联管路阀门如协调管控不到位，容易引起循环回路物料线吹扫置换不彻底、被人为隔断难以实施正常置换等问题。以至于造成装置吹扫交出检修准备开始时，各条循环回路残留有一定量水样物料混合物无法去除，给装置随后展开的各类检修及后续开工置换带来安全隐患和物料污染问题。仪表、工艺在装置停工退料置换各时段，如何制定执行有效、对接到位的吹扫管控机制，是本文展开讨论的主要问题。
1、苯乙烯装置停工置换吹扫简介
苯乙烯装置停工置换吹扫按顺序主要分为五阶段：1、停工退料；2、乙苯蒸煮；3、水运蒸煮；4、氮气吹扫；5、工厂风吹扫；然后装置吹扫检测合格交出。
乙苯蒸煮主要是将装置设备管线中的退料剩余苯乙烯用乙苯溶解带走，防止苯乙烯残留自聚堵塞管线；水运蒸煮主要是将蒸煮置换剩余乙苯液溶解于水带出设备管线；氮气吹扫置换主要是将设备管线中烃类气相物质、水运残留置换出设备及管线；工厂风吹扫置换主要将窒息类氮气置换出设备管线，达到检修人员能安全进入设备检修的状态。
2、工艺分析用快速循环回路及在线仪表预处理系统介绍
2.1循环回路特点及作用
工艺分析用快速循环回路如图1所示是利用工艺管线的压差，其上、下游之间并联一条管线，样品从工艺下游总线引出绕行至分析小屋又返回工艺总线上游的快速循环线路，安装在分析小屋内的分析仪表从循环回路近处引出微量样品通过在线分析仪测量。该循环回路线正常运行、开停置换作业由工艺操作管控，使用目的是为在线分析仪表预处理系统提供典型实时工艺样品。
图1：工艺分析快速循环回路简图
分析仪表采用这种循环回路取样优点是可大大降低样品分析传输滞后时间，由于该系统绝大部分样品回流工艺，会使工艺样损耗最少和排放污染最小，是近十年国际石化装置采用的主流环保型在线分析仪表取样技术。
2.2在线色谱仪表预处理系统的特点
苯乙烯采用多套与多条工艺快速回路相应对接的西门子在线色谱及预处理系统测量工艺关键点过程组分，各循环回路如图2例举一条所示：通过A、B标注点管线进出分析小屋与仪表预处理系统对接。这种将仪表预处理系统主回路串联在工艺循环回路里的闭环采样方式是一种先进的液相快速在线采样技术，有缩短分析取样滞后时间和减少物料损耗的优点，尤其物料取样分析损耗为几百μL/小时，损耗几乎可忽略不计，分析仪表主流量计出样采用虹吸原理返回工艺线，达到极高的工艺物料环保回收水平。
图2：色谱分析仪表预处理系统与工艺快速循环回路对接示意图
传统仪表预处理系统独立于工艺线路自成体系，仅通过工艺头道阀与工艺管线单点对接；而苯乙烯在线分析仪表预处理系统主回路完全串接于工艺循环回路中，与工艺回路几乎贯穿为一体，新技术采样方式给传统理念上的工艺开停工吹扫置换管控带来了新的问题和挑战。
3、传统工艺管控循环回路停工置换吹扫的缺陷
3.1停工置换各阶段工艺循环回路物料状态变化
按工艺停工吹扫模式，退料置换吹扫如前所述分五个阶段，皆由工艺独立管控操作。循环回路管线各置换阶段物料变化真实状态如表1所示：在乙苯蒸煮、水运蒸煮前两阶段置换操作中，管线液相置换物料正常变化；但在氮气、工厂风吹扫的两个阶段操作中，工艺循环回路及预处理主回路管线出现了气液乙苯水混合物滞留情况，不是工艺管控吹扫预计达到的效果。所以工艺单独的管控氮气、工厂风吹扫对于多条工艺循环回路及预处理管线吹扫除液相效果是有缺陷的。
表1：停工置换各阶段物料状态变化表
3.2循环回路滞留液相混合物的原因分析
当苯乙烯停工乙苯蒸煮、水运蒸煮置换阶段，工艺快速循环回路充满液相置换料，这时工艺各设备泵正常运转，能够形成泵出口与泵入口压差，这样快速循环回路管线内物料置换能正常进行；当装置进入到氮气、工厂风吹扫阶段时，工艺管路泵必须停运(工艺泵均为液相泵)，设备内剩余液相混合物完全靠气压推动排出设备及管线。由于工艺循环回路管属于工艺复线，管细（1/2英寸）且较长（基本长于80米以上），来回于装置最低点分析小屋预处理位置，形成如图1所示U型弯路，液相混合物沉积于分析小屋这个相对于装置其他塔罐低点位置，液相置换后泵停运，工艺总管路的泵前后两端无压差，所以在装置初期几次停工吹扫中发现，在百米长的循环回路及分析小屋仪表预处理管线中会充满一定量乙苯水液混合物，无法由工艺吹扫氮气、工业风置换带出。
总结：停工后两个工艺气相吹扫阶段，无法满足工艺快速循环回路及仪表预处理管线吹扫置换要求，液相混合物滞留管线会带来检修时的安全及排放污染隐患。
4、工艺循环回路停工吹扫工艺仪表联合管控策略
4.1循环回路吹扫置换联合管控两种时段模式理念的建立
通过十年数次停工吹扫的总结摸索，我们认为对于装置循环回路及预处理回路置换吹扫必须建立起全过程的工艺和仪表联合管控模式。根据装置停工液相置换（乙苯和水运）和气相（氮气和工业风）吹扫的阶段特点，我们提出将仪表工艺联合管控吹扫分为两种时段，既所谓两时段联合管控理念，并定义两个时段分为工艺主体管控时段和仪表自主吹扫时段。对于循环回路吹扫置换，在不同的时段双方管控的主体工作内容不同，形成鲜明的时段特征。这样划分时段有助于工艺仪表双方建立清晰的对接点，容易形成具体配合制度。
对于循环回路吹扫置换，工艺主体管控时段划分为装置的停工退料开始至水运蒸煮结束，包括停工退料、乙苯蒸煮、水运蒸煮三个工艺操作阶段。这个时段管控的突出特点是工艺置换管控为主体核心，仪表管控服从、服务于工艺置换，仪表操作配合于工艺置换进程。由于工艺管控置换的有效性、必要性，仪表该时段服务于工艺的管控有助于循环线及预处理线的彻底置换，符合装置达标吹扫目标的实现。
联合管控的仪表自主吹扫时段划分为装置氮气吹扫开始至工业风吹扫结束阶段，包括氮气、工业风吹扫两个工艺操作阶段。该时段管控的突出特点是工艺循环回路及仪表预处理主回路吹扫任务无法由工艺单独有效完成，需仪表管控分别在氮气吹扫中期阶段、工业风吹扫末期阶段引入高压氮气及仪表风自主完成两次有效吹扫和隔离，第一次吹扫隔离的目的是将管内混合积液吹净，保证工艺的吹扫达标；并建立旁通循环回路继续吹扫，适时隔离仪表预处理系统；第二次吹扫隔离的目的是将管线由工艺吹扫带来的杂质吹扫出循环线，隔离循环线，避免堵塞循环回路。该时段工艺主要负责吹扫时间节点的选控。仪表自主吹扫时段，目的是通过仪表自有吹扫手段置换出联合管控的管线中液体及杂质，保护预处理及循环回路开工时畅通。
4.2仪表管控在工艺主体管控时段的具体任务
仪表管控在该时段主要有5个主要辅助及配合工艺工作：
保护隔离好分析仪表本机。这里要注意的是：停工后，仪表人员要正确解读工艺的停表指令，仅隔离仪表本机工艺样，如图2所示在预处理C、D标注点切换三通阀引入精致氮吹扫本机。而不是机械执行仪表系统隔离指令，盲目切断仪表预处理系统主回路与工艺循回路串接，造成影响工艺物料置换操作的所谓“仪表隔离”。
在装置工艺液相置换阶段，保持好串接于工艺循环回路的仪表预处理主线畅通，配合好工艺完成所有相关快速循环管线乙苯、水运蒸煮任务，与装置管线同步置换物料。
由于装置停工初期外操人员作业阀门繁次高，基于安全考虑工艺可能会关闭部分快速循环回路根部进出阀，当退料完成开始置换阶段时，仪表人员还需配合工艺人员确认各工艺快速循环回路进出总管根部阀关闭情况及数量。得到开启指令后，相互双查确认后，保证每个快速循环回路中工艺和仪表阀门开启状态一致统一；保证工艺置换计划落实到位；保证工艺、仪表联合对接管控到位。
仪表需及时对接工艺液相阶段置换开始、结束时间点，按工艺指令执行开启或关闭分析小屋内预处理线进出循环回路线阀门操作，按工艺指令配合工艺关闭预处理循环水等辅助管线阀门及循环回路电伴热开关，由于正常工况样品与置换料温度差异较大（相差近70-90℃），置换工况中需定期对预处理主回路系统进行防泄漏巡查。
仪表还需掌握工艺水运蒸煮结束时间和每个工段对接吹扫工艺负责人联系方式，特殊工况下联合执行指令明确到位，做到仪表、工艺对接管控同步于吹扫工艺工况变化的标准。
4.3仪表管控在仪表自主吹扫时段的具体任务
根据工艺气相吹扫阶段，循环回路及仪表预处理回路滞留液相混合物的情况，仪表管控在该时段主要有2个定节点自主执行任务：
1、按工艺规定节点，由仪表在工艺氮气吹扫阶段中期完成对各循环线及预处理主回路滞留液相混合物吹扫工作。由于工艺氮气吹扫进行时，循环回路管线有一定压力，仪表采用如图3所示从预处理临时接入高压氮气钢瓶，调压后以高于工艺300-500Kp吹扫压力对循环线路、预处理主回路进出线分别进行短期快速吹扫，将混合液料彻底吹出循环线及预处理回路，残余液相由工艺总线氮气自行带出。各阀门操作在工艺监督下完成，主要是自主吹扫置换完成后如图2所示仪表关闭预处理1、3号标示点球阀，打开2号标示点球阀，A、B标示点进出线阀门继续保持打开，形成仪表预处理主回路隔离，但工艺循环回路通过预处理2号标示点阀门继续保持正常通畅的模式。
2、按工艺规定节点，仪表在工艺工业风吹扫阶段末期完成对于各循环线及预处理主回路杂质颗粒物的吹扫工作，并有序关闭预处理进出阀门。具体如下：仪表自主操作先用高压氮气瓶调至以高于工业风（工业风正常为450-500Kp）1.5-2倍压力如图3所示快速吹扫循环回路进出线，再用仪表风（620-660Kp）对上述管路吹扫置换氮气，仪表风吹扫操作末期，如图2所示由工艺确认仪表先关闭A、B点循环回路进出分析小屋管线，再配合工艺确认关闭各循环线工艺总管根部进出阀门，确保循环线在开工投运时的干净畅通。
图3：工艺分析快速循环仪表自主氮气吹扫简图
5、结束语
近期装置大修，苯乙烯停工置换吹扫，通过仪表工艺联合管控的实施，工艺循环回路、仪表预处理回路得到了有效的吹扫置换。停工置换吹扫完毕后，仪表检修期间，打开检修的仪表预处理系统未产生任何物料液体排放环保事件，检修的部件没有出现局部自聚情况，装置的开工过程中未出现工艺循环回路及仪表预处理系统物料自聚堵塞问题，这都说明在停工吹扫阶段仪表和工艺管控置换吹扫工作是到位有成效的。
本文的策略经验是通过数次实际停工不断总结而来，没有先例可循，在探索中不断完善。新策略需由仪表及工艺双向制度化完善，才能标准化广泛运用于类似装置停工中去。本人认为随着化工装置仪表设计的提升，原有的一些工艺、仪表习惯操作模式可能会打破，如文中提到的仪表停表指令如何执行，就需要仪表管控人员的合理管控，“一刀切”的仪表停表操作必然带来工艺的吹扫执行不到位。专业技术人员需将技术转化为专业的标准化制度，才能起到广泛有效的提质增效结果。
参考文献
[1]王森符青灵《仪表工试题集》，北京：化学工业出版社。
第一作者简介：易峰（1970年9月），男，技师。
联系人：易峰，技师，在线分析仪表专业。
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