LDPE装置反应器联锁系统可靠性计算方法研究
高压聚乙烯装置反应器安全联锁分析
在 乙烯 分解 的 危 险 ， 最高反应温度设定在 ３ １ ０ ％ 左 右 。按规定 的间隔 降低反 应器 的压力 会影 响 聚
合 反应 。安装 在第 四反 应 区出 口的脉 冲阀 调节 反 应 问歇 膨胀 ， 经过 此膨 胀过 程后 ， 脉 冲阀在 反应 器 和 出 口预热 器 间 产 生数 百 千 帕 的压 降 ， 这 种 压 力 波动 能够减 少反 应器 管壁 上 的结 垢 。
的 回水 的 温 差 为 １ ５ ℃， 这 个 温 差 可 以 通 过 位 于
（ Ｒ １ ３ ０ １ ） 的联锁 回路 ， 及 其开 车 以来 出现 的问题 ，
最 后 给 出相 应 的解决 办法 。 １ Ｒ １ ３ ０ １的联锁 回路的 工艺流 程
工艺气 体 经 二次 压 缩 机 Ｃ １ ２ ０ ２压 缩 ， 并 由预
中图分类号
Ｔ Ｈ ８ ６ ２ ． ７ ９
中 国石 油 兰 州石 化公 司 ２ ０ ０ ｋ ｔ ／ ａ高压 聚 乙烯
的不 同 而 不 同 。反 应 器 类 似 于 一 个 套 管 式 换 热
装 置是该 公 司 乙 烯 改 扩 建 工 程 的 ６套 主 装 置 之
一
器， 聚合反应 是 强放热 过程 ， 因此 在夹 套侧 用低 压 热水 和 中压 热水 撤 出聚合 反应 热 。
热器 Ｒ１ ３ ０ １ Ｅ １ Ａ
反应 器 的 ４个 反应 区 内形成 聚 乙烯 。通 过 采用 不 同 的过氧 化物 溶 液 ， 在 反 应 器 每 个 区域 的起 始 处 引发 聚合 反应 。生 产 的数量 和质 量根 据产 品类 型
第 １ 期
钱芝忠等． 高 压 聚 乙烯 装 置 反应 器安 全联 锁 分 析
ｌ Ｏ ５
大庆石化LDPE1装置引发剂泵工艺联锁改造介绍
大庆石化LDPE1装置引发剂泵工艺联锁改造介绍作者：辛延强来源：《科学导报·学术》2019年第18期摘要：大庆石化LDPE1装置正常运行中多次发生引发剂泵不上量事故，造成反应大幅波动甚至装置停氧降压，严重影响装置的平稳生产。
通过对引发剂泵工艺联锁进行改造，最终解决了此项问题。
关键词：引发剂泵;工艺联锁;平稳生产1装置概述大庆石化LDPE1装置采用德国伊姆豪逊专利，由德国伍德公司承包。
设计生产能力6.0万吨/年，在一条生产线上完成，装置于1986年7月建成投产。
是以乙烯为原料，氧气作引发剂，丙烯、丙烷、丁烯-1作分子量调整剂，采用一热三冷四点进料的管式法反应。
反应温度为270～330℃，反应压力为210～270 MPa，最高单程转化率达32%。
1.1引发剂泵工作原理简介以纯氧为引发剂所需流量甚少，不易操作与控制，故采用乙烯来稀释，为了满足不同牌号的生产需要，首先要对引发剂中氧的浓度控制恒定，用两个不同量程（0～1kg/h和0～2kg/h）的质量流量计来测量氧流量，来满足不同氧与乙烯配比的需要。
经乙烯稀释后含有一定浓度的引发剂，在混合器M-315A进一步混合后进入隔膜式引发剂泵C-316A/B，使其增压至27MPa，并分三路注入二次压缩机C-306入口（压力23MPa）管线，简易流程见下图：C-316A/B出口压力靠PIC63106控制回路保持恒定，不但使引发剂稳定注入系统，而且使流量测量精度提高。
1.2引发剂泵原设计工艺联锁由上表可以看出，引发剂泵出口压力PIC63106仅仅设置了高聯锁，而没有设置低联锁，一旦引发剂泵不上量，不能通过工艺联锁对PIC63106的压力进行保障。
2引发剂泵不上量对生产造成的影响正常生产状况下，引发剂泵C-316出口压力PIC63106为27MPa，二次机C-306入口压力PIC63401为23MPa，有4MPa的压力差，确保引发剂氧气顺利注入到系统中。
若引发剂泵出口压力PIC63106不上量，压力PIC63401>压力PIC63106，则氧气无法注入到系统中，会导致聚合反应中断。
管式法工艺LDPE装置分解反应对超高压管道系统的影响及处理措施
Ｃｈ ｉ ｎａ Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇｙ Ｏｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ
工 艺 设 计 改造 及 检 测 检 修
总线接 口。 在ＰＣ Ｆ ８ ５ ９ １ 器件上 输入 输 出的地址 、 控 制和数据信号都 是通过双线双 向１ Ｃ 总线以串行的方 式进行传输。 Ｐ Ｃ Ｆ ８ ５ ９ １ 的功能包 括多路模拟输入 、 内置 跟踪保持 、 ８ － ｂ ｉ ｔ ￣ ［ 数转换 和８ 一 ｂ ｉ ｔ 数模转换 。 这里我们使 用其８ － ｂ ｉ ｔ 模数转 换功能 。 Ｐ Ｃ Ｆ ８ ５ ９ １ 的操作 电压范 围是 ２ ． ５ Ｖ一 ６ Ｖ， 与所选传感器相 匹配 。 我们选择其两路模拟信号输入端 ＡＩ Ｎ１ 和ＡＩ Ｎ ３ 。 将１ Ｃ 总线的数据线 、 时钟 线Ｓ Ｄ Ａ、 ｓ Ｃ Ｌ 分别接入 单片 机Ｐ ２ ． ０ 、 Ｐ ２ ． １ 口， 所选单片机型号为Ｓ ＴＣ ９ ０ Ｃ ５ １ ６ Ｒ Ｄ， 是一款强抗干 扰／ 高速／ 低功耗 单片机 ， 指令代码完全兼容传统８ ０ ５ １ 单片机 ， １ ２ 时 钟／ 机器 周期和６ 时钟／ 机器周期可任意选择 ， 内部集成ＭＡＸ８ １ ０ 专 用复位 电路， 时钟 频率在１ ２ ＭＨｚ 以下时 ， 复位脚可直接接地 。 １ ． ４数 据显 示部 分
２ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 装置乙烯分解反应韵筒述
Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 装置 中超 高压管道系统 内的乙烯和聚 乙烯在高温、 高压 下状态不稳定 ， 可分解为碳、 氢、 甲烷， 并且发生热焓 的变化 图３ ） 。 从分鹪反应热焓的变化 ， 我们可 以知道 ， 一旦发生 乙烯分解反 应（ 图中编号２ ） ， 由于急剧产生大量反应热， 温度会迅速升高 ， 导致反 应加速 ， 使之爆炸性地 进行 。 Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 装置 中导致 乙烯发 生分 解反应主要可 能有 以下几种原
LDPE装置乙烯等熵增压过程关键安全问题研究
编辑边敏倪桂才LDPE装置乙烯等熵增压过程关键安全问题研究朱云峰1，姜杰1，周子辰2,李亚辉-孙峰1(1.中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛2661042.中国石化燕山石化分公司，北京102500)摘要：为评估超高压聚乙烯(LDPE)装置乙烯压缩过程的失控风险，采用ASPEN等对乙烯等熵增压过程热效应进行了系统性研究。
研究表明，乙烯分解速率随温度升高呈指数型增长，分解爆炸的最大压力为初始压力的3.5倍。
工况条件下乙烯一级等熵压缩至250MPa时的绝热温升为724X，50MPa为增压梯度的关键变化点。
采用两次六级的形式进行增压,2个压缩机的绝热温升降分别为390，101X。
乙烯泄放过程的冲击波会使界面侧空气压缩升温，空气等熵压缩至1MPa 时温度可达到400X。
在乙烯增压过程中应综合考虑压缩级数与热效应，并严格控制绝热温升。
关键词：LDPE装置；乙烯；等熵压缩；分解爆炸；超高压DOI：10.3969/j.issn.1672-7932.2021.01.0070前言超高压聚乙烯(LDPE)是当今世界重要的化工原材料之一，其制品广泛应用于农业、电子电气工程、机械装备、汽车制造等行业［1］。
LDPE生产工艺最显著的特点就是操作压力高,不但有30MPa以上的高压系统，而且有100MPa以上的超高压系统。
乙烯在热力学上作为“吸热”物质,即便是在无氧条件下也会发生分解爆炸,与乙烘分解爆炸较为类似［2］，杜邦等公司先后发生多起分解爆炸事故［3］o高温热源是引发分解爆炸的关键因素，LDPE装置内自身热源主要有两方面，分别是聚合过程的反应热及乙烯增压过程的热效应,特别是乙烯从常压增压至100MPa以上时，释放的热量会使乙烯产生数百度的绝热温升,足以引起乙烯分解爆炸。
本文采用ASPEN模拟结合文献调研,对乙烯增压过程的安全风险进行了系统化的研究，并提出了建议措施，为国产LDPE技术的研发提供安全数据支撑。
聚乙烯装置聚合反应器结构计算分析研究
聚乙烯装置聚合反应器结构计算分析研究摘要：本文结合工程实际，对聚乙烯装置中的聚合反应器结构的计算方法进行了讨论分析。
首先应用STAAD.PRO软件对反应器本体进行结构计算分析，对比不同模型的周期位移等参数；然后应用PKPM软件对支撑设备的混凝土框架及基础进行结构计算分析；最后应用ANSYS软件对设备本体进行计算分析，对比不同软件计算得到的自振周期等参数。
本文采用的简化计算方法容易操作，精度较高，工程实用性强，可在今后的工程实例中得到较好的推广。
关键词：聚合反应器；结构计算；聚乙烯装置。
1引言聚合反应器是高密度聚乙烯装置中重要的设备，本文的计算分析选用的反应器采用环管形式，由六条腿及数个弯头组成，单根管腿长约60米（直段平均值），各根管腿在顶部底部通过180度弯头连接，使反应器联为一体，底部与劳伦斯泵相连，设备支撑于混凝土框架上，基础形式采用桩基础。
该设备在顶部设有三层平台，环管反应器的自重及物料重较大，管腿的直径较大，各根管腿的间距较小且整体高度较高，属于高耸结构，对风荷载和地震工况较为敏感，故结构计算上有一定难度。
本文依托于某实际工程项目，提出了一种简单可行的环管反应器结构的计算方法，得到了较高精度的计算结果，且该方法具有很强的工程应用性。
2聚合反应器结构设计思路聚合反应器本体采用的是夹套管结构，各根管腿之间沿高度采用H型钢梁及圆管支撑相互连接，反应器顶部有多层钢结构操作平台。
由于聚合反应器的高宽比较大，刚度较小，且反应器易产生振动，故下部支撑结构选用混凝土结构以保证结构的整体刚度，基础形式采用桩基础。
针对这种结构体系，由于反应器本体均为钢结构且需要校核的荷载组合较多，本文选用STAAD.PROV8i软件对反应器本体进行结构计算。
因为STAAD.PROV8i软件无法应用中国规范对混凝土结构进行校核，故本文选用PKPM软件对下部混凝土框架及基础进行计算，提高工程设计效率。
本文将反应器本体与下部混凝土框架分开进行计算，对于上部设备本体，在混凝土框架支撑处加固定支座，假设设备在支撑处无位移，然后将设备在不同工况下各根管腿的支座反力值均分，以荷载的形式输入到下部混凝土框架对应的支撑梁上。
化工生产中安全联锁装置有效性的评价分析
化工生产中安全联锁装置有效性的评价分析摘要：安全联锁装置是化工生产中的重要设备，安全联锁的性能对于保证正常的化工生产具有重要意义。
在安全验收评价中对安全联锁进行有效性评价是做好化工生产中技术含量最高的环节。
做好这项工作对于实现安全生产具有重要意义。
在今后化工生产中应该大力加强这方面的研究，实现科学性评价。
本文将重点探讨化工生产设施中安全联锁装置的有效性评价。
关键词：化工生产安全联锁有效性评价化工生产中通过DCS来实现安全联锁是实现安全化工生产的有利保证，在整个系统中DCS的性能直接影响到安全联锁装置的性能，最终也会影响到化工生产。
对安全联锁装置进行有效性评价主要就是对DCS来进行有效性评价。
程序复杂、灵敏度高、隐蔽性强、软件多是安全联锁装置的典型特点。
正是因为该系统具有这样的特点对其进行有效性评价就显得非常重要。
一、安全联锁装置的原理通常情况下化工生产中设置的安全联锁装置主要是通过电子、电气、机械、气动或者是液压等方式来实现设备的相互联锁的，对于操纵机构与电源开关和阀门的联锁也主要是通过这种方式实现的。
在当前，化工生产中的安全联锁装置大部分是通过DCS实现的，对于那些要求具有重要安全联锁功能的设备则是通过安全仪表系统来实现控制。
顾名思义，安全联锁装置最大的特点就体现在联锁上。
它能够实现各种设备的有效协调，最终实现安全控制。
安全联锁装置是当前应用最多，最理想的一种安全装置。
在实际生产中应用安全联锁装置能够达到以下目的：一是能够防止同时接通两个或者两个以上产生的相互干扰的动作；二是能够防止设备出现颠倒顺序动作，也就是能够有效防止在前一个动作还没有完成，后一个动作就已经开始这种现象的出现；三是在化工生产中生产设备一旦出现故障，能够实现安全停车。
这是安全联锁装置中一个重要功能；四是能够防止设备出现误动作。
二、安全联锁装置的有效性评价针对安全联锁装置有效性评价主要是从多个方面来展开的，工艺参数、系统功能、安全控制、硬件设施等都是需要进行认真深入细致地评价的。
案例五--大庆石化公司低密度聚乙烯装置的风险管理
案例五大庆石化公司低密度聚乙烯装置的风险管理问题1 根据大庆石化公司对LDPE项目的敏感性分析表，请回答什么是敏感性分析，从敏感性分析表中能得到什么结论？答：敏感性分析法是指从众多不确定性因素中找出对投资项目经济效益指标有重要影响的敏感性因素，并分析、测算其对项目经济效益指标的影响程度和敏感性程度，进而判断项目承受风险能力的一种不确定性分析方法。
敏感性分析法目的1、找出影响项目经济效益变动的敏感性因素，分析敏感性因素变动的原因，并为进一步进行不确定性分析(如概率分析)提供依据；2、研究不确定性因素变动如引起项目经济效益值变动的范围或极限值，分析判断项目承担风险的能力；3、比较多方案的敏感性大小，以便在经济效益值相似的情况下，从中选出不敏感的投资方案。
敏感性分析法因素根据不确定性因素每次变动数目的多少，敏感性分析法可以分为单因素敏感性分析法和多因素敏感性分析法。
1、单因素敏感性分析法每次只变动一个因素而其他因素保持不变时所做的敏感性分析法，称为单因素敏感性分析法。
例：（计算题）某公司规划项目的投资收益率为21.15%，财务基准收益率为12%。
试对价格、投资在±20%，成本、产量在±10%范围进行敏感性分析。
解：价格变化±1%，投资收益率变化-0.67%～0.62%。
其他如上。
单因素敏感性分析在计算特定不确定因素对项目经济效益影响时，须假定其它因素不变，实际上这种假定很难成立。
可能会有两个或两个以上的不确定因素在同时变动，此时单因素敏感性分析就很难准确反映项目承担风险的状况，因此尚必须进行多因素敏感性分析。
2、多因素敏感性分析法多因素敏感性分析法是指在假定其它不确定性因素不变条件下，计算分析两种或两种以上不确定性因素同时发生变动，对项目经济效益值的影响程度，确定敏感性因素及其极限值。
多因素敏感性分析一般是在单因素敏感性分析基础进行，且分析的基本原理与单因素敏感性分析大体相同，但需要注意的是，多因素敏感性分析须进一步假定同时变动的几个因素都是相互独立的，且各因素发生变化的概率相同。
SIL 等级计算
企业：《自动化博览》日期：2011-07-08领域：工业安全点击数：1749? ? 作者赵亮? ? 中海石油化学股份有限公司海南省东方市 572600? ? 摘要：安全完整性等级（SIL）评估技术是近几年发展起来的针对石化行业一种基于风险的资产管理方法，国际标准IEC61508和IEC 61511的制定为石化工业等过程工业的安全完整性水平评估提供了依据，对于石化行业的安全生产水平具有重要的促进作用。
本文根据80万吨/年甲醇项目的安全完整性等级计算的过程介绍安全完整性等级的计算方法，为项目的建设验收以及装置的技术改造提供理论依据。
? ? 关键词：工艺危害性分析（PHA）；危险与可操作性分析（HAZOP）；安全完整性等级（SIL）? ? Abstract: Safety Integrity Level (SIL) evaluation technology is an asset management way for risk on oil and chemical industries. It is developed in the closed years. The foundation of IEC 61508 and IEC 61511 provide theory base for SIL, which promote greatly for industry safety operation level. This article takes the plant with 800K tons of methanol per year for instance to detail SIL counting method, therefore to set a theory foundation for project built and acceptance as well as the reforming of a plant.? ? KEY WORDS: Process Hazard Analysis (PHA), Hazard and Operation Analysis (HAZOP), Safety Integrity Level (SIL) ?? ? 安全完整性等级（SIL）是安全仪表系统（SIS）中的重要组成部分，在国际电工委员会（IEC）标准IEC 61508以及IEC 61511中有详细的规定，同时在ISA S84.01中有类似的规定，不过ISA S84.01关于SIL的模型已经逐步被IEC 61508代替，但是在安全完整性等级的计算中还有重要的意义。
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工程 设 计 及 标 准
石
油
化
工
自
动
化 ，２ １ ，１； ００ ８
ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ Ｎ Ｉ ＰＥＴＲｏ— ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
Ｌ Ｐ Ｄ ＥLeabharlann 置 反 应 器联 锁 系 统 可 靠 性计 算 方 法研 究
丁振宇 １朱建 新２ 包 士 毅 １ 高增 梁 １ ， ，
Ｈａ ｇ ｈ ｕ，３ ０ １ ，Ｃｈ ｎ ； ． Ｈ ｅ ｅ ｎ ｒ ｌＭ ａ ｈ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ，Ｈ ｅｅ ｎ ｚｏ １０ ４ ｉａ ２ ｆｉ Ｇｅ ｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ． ｆ ｉ，２ ０ ３ ，Ｃｈ ｎ ） ３０ １ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｆｏｒ ｅ ａ ｕａ ｉ ｆ ｔ ｎｔ ｇ ｉｙ Ｌｅ ｅ ｆ ｒ ａ ｔｏ ｍ ｅ ｇ ｎｃ ｅ ｉｆ ｓ ｆ ｔ ｎ ｅ ｌ ｋ ｓ ｔ ｍ ｆ ｖ ｌ ｔｎｇ Ｓａ ｅ ｙ Ｉ ｅ ｒｔ ｖ ｌｏ ｅ ｃ ｉ ｎ ｅ ｒ ｅ ｙ ｒ ｌｅ ａ ｅ ｙ ｉ ｔ ｒｏｃ ｙｓ ｅ ｏ
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０ 引 言
依据 Ｉ Ｃ １０ ［ 标 准 ， Ｅ ６ ５ ８３ 工作 在 指 令 模 式下 的 联锁 系统 的 ＳＬ的确定 必 须依 据 指 令模 式 平 均失 Ｉ
效 概 率 ＰＦ ｖ （ ｅａ ｅ Ｐ ｏ ａ ｉｔ ｆＦ ｉ ｒ Ｄａ ｇ Ａｖ ｒｇ ｒ ｂ ｂｌ ｙ ｏ ａｌ ｅ ｉ ｕ
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关 键词 ：低密度聚乙烯； 反应器联锁 ； 安全完整性 等级 ； 平均失效概率
中 图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ２４
文献标志码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ０ ７ ７ ２ （ ０ ０ ０ — ０ ８ ０ １０ — ３ ４ ２ １ ） １ ０ ０ — ５
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌａ ｌｔ ｌｕｌ ｔｏ ｅ ｈ ｄ ｏｆｔ ａ ｔ ｒ Ｉ ｔ ｒｏ ｋ Ｓ ｓｅ ｎ ＬＤＰＥ ｓ ａ ｃ ｎ Ｒｅｉ ｂｉｉｙ Ｃａ ｃ ａ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｏ ｈｅ Ｒｅ ｃ ｏ ｎ ｅ ｌ ｃ ｙ ｔ ｍ ｉ Ｕｎｉ ｔ
，
（ ．浙 江 工 业 大 学 化 工 机 械 设 计 研 究 所 ， 州 ３０ ３ ；２ １ 杭 １ ０ ２ ．合 肥通 用 机 械 研 究 院 ， 肥 合
２０３） ３ ０ １
摘要 ： 为评估低密度高压聚乙烯（ Ｄ Ｅ 装置反应器紧急泄压安全联锁系统的安全完整性等级 ， ＬＰ） 利用 Ｆ Ａ方法深入研 ＭＥ
安全仪表系统 ＳＳ Ｓ ｆ ｙＩｓ ｕ ｎｅ ｙｔ Ｉ（ ａｅ ｔ ｍｅｔｄＳ ｓ ｍ） ｔ ｎｒ ｅ 作为石化装置 最重 要 的安全 保 障技术 之 一 ， 主要 其 功能包括口 ：１ ］ ）当某些特定 的参数超 出联锁设定值
时， 自动采取 措施 将 过程 带 入安 全状 态 ；）当特定 ２ 条件满足 时 ， 许装 置 以安全 的模 式继 续后 续 的运 允
究 电磁 阀 的失 效 模 式及 影 响 ， 定 安 全 完 整 性等 级 及 误 跳 车 计 算 的逻 辑 结 构 。针 对评 估 中遇 到 的 复 杂逻 辑 ， 出 新 方法 弥 补 现 确 提
有 Ｎｏ Ｍ 结 构 可 靠性 定 量 计 算 中的 不 足 。通 过评 估 ， 定 反 应 系统 的安 全 完 蕉 性 等级 ， 联 锁 的 安 全 与否 提 供 了 重 要依 据 。 ｏ 确 为