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液化气分馏装置过程安全预警及应急管理系统研发

文档作者：刘刚文档来源：中海石油中捷石化有限公司		更新日期： 2026年07月12日	点击数：
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上一篇：制氢装置长期低负荷生产操作要点及运行优化

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齐鲁石油化工，2019,47(3 ) ：228 -232
自动化控制与计算机应用 QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
液化气分憎装置过程安全预警及应急管理系统研发
刘刚
(中海石油中捷石化有限公司，河北沧州061100)
摘要:针对中捷石化公司气分装置，开展装置运行过程的HAZOP分析与在线诊断预警技术研究，并在此基础上开
展石油化工过程事故应急管理体系研究,开发了 1套气分装置安全预警及应急管理信息系统软件平台。经该装置的
工业试运行结果表明:软件各项功能运行正常，试运行期间几乎无参数和指标误报警，且提前于DCS系统报警。诊断
结果与实际情况相符，并且其他功能均可靠有效。
关键词:在线数据采集状态监测风险辨识安全评价安全预警应急管理信息系统
中图分类号:TQ028 文献标识码：B 文章编号：1009 -9859(2019)03 -0228 -05
1概述
现代石油化工工业生产在为社会带来巨大利
益的同时,也带来了火灾、爆炸、毒物泄漏等重大
事故隐患。液化气分憎装置(简称气分装置)生
产过程中的原料、产品、副产品等均属于易燃、易
爆物质，且工艺过程为高温、高压。为保障安全,
必须对化工过程进行工艺危险分析。风险辨识
(HAZOP)研究是非常适于气分装置工艺过程危
险性分析的技术，它可以全面、深入、系统地识别
出生产过程中潜在的危险和失误,有效地提高装
置安全水平。通过组合参数和标准参量寻找工艺
偏差,辨识气分装置系统存在的危险源,并确定控
制危险源风险的对策。HAZOP为制定基本防灾
措施和应急预案决策提供依据,在杜绝、减少事故
发生，降低灾害带来的损失及事故原因分析诸
方面均可发挥重要的作用。
1.1理论技术研究
(1) 提出参数动态阈值技术。该技术基于参
数的正常历史数据动态更新报警阈值，具有较强
实际工况适用性,可实现阈值设置的智能化自
动化,减少操作人员工作负荷的同时降低了参数
误报率并提高异常监测灵敏度。
(2) 提出设备单元早期异常识别技术。该技
术采用基于主成分分析方法的数据挖掘手段识别
出设备单元故障早期的异常情况,增加操作人员
异常工况调整的时间，并且该技术结合自适应方
法使得早期异常识别结果具有工况适应性,提高
了报警准确性。
(3)软件的报警准确率较高，能够提供操作
人员准确的报警信息，并且一般提前于DCS系统
报警。软件其他功能测试正常，显示结果与实际
情况相符,具有很强的现场实用价值⑴。
1.2软件开发
开发了1套气分装置安全预警及应急管理信
息系统软件平台。
1.3中控室软件测试
该软件已经工业应用，其各项功能、可调整各
模块参数均适应实际的生产工况要求，优化软件
功能,提高其实用性。
2节点及模块功能
2.1节点及参数
中海石油中捷石化有限公司(简称中捷石化
公司)气分装置(工艺流程见图1)按照工艺流程
划分为3个单元,即脱硫单元、脱硫醇单元和分憎
单元，对每个单元再根据设备组成细分节点。气
分装置危险与可操作性分析共分析节点20个，分
析参数62个。
2.1.1脱硫单元节点、偏差划分
脱硫单元的节点包括:原料入口、液化气脱硫
收稿日期:2019 -04 -09；修回日期:2019 -06 -11。
作者简介:刘刚(1981—)，男，河北省沧州市人。2011年毕
业于中国石油大学(北京)化工工程与工艺专业，现任中海石
油中捷石化有限公司液化气分馆装置主任，已发表3篇论
文。电话：13833749226 ；E - maie: zjsh_liugang@ 163. com0
第3期刘刚.液化气分僧装置过程安全预警及应急管理系统研发•229 •
塔、再生塔、再生塔塔底重沸器。共分析参数13
个。节点分布如图1所示，节点具体情况见表1。
图1气分装置脱硫单元节点分布
1—液化气脱硫塔；2—溶剂沉降罐;3—富液过滤器;4—
贫液冷却器;5—储剂罐;6—贫富液换热器;7—富液闪
蒸罐；8—再生塔；9—酸性气冷却器；10—酸性气体回流
罐；11—再生塔塔底重沸器
表1气分装置脱硫单元节点
节点参数过量减量
节点1 原料进料温度温度高温度低
节点2 液脱塔下部界位液位高液位低
液脱塔顶温度温度高温度低
液脱塔出口温度温度高温度低
液脱塔出口压力压力高压力低
节点3 再生塔顶温度温度高温度低
再生塔下部温度温度高温度低
再生液位液位高液位低
再生塔出口压力压力高压力低
再生塔进料温度温度高温度低
节点4 再生塔重沸器入口温度温度高温度低
再生塔重沸器返回温度温度高温度低
再生塔塔底蒸汽温度温度高温度低
2.1.2脱硫醇单元节点、偏差划分
脱硫醇单元的节点分为碱洗罐、净化风罐和
二硫化物罐。分析参数共4个。脱硫醇单元节点
分布如图2所示，节点具体情况见表2。
图2气分装置脱硫醇单元节点分布
1—预碱洗罐;2—静态混合器;3 —碱洗罐;4—氧
化塔;5—净化风罐；6—碱液循环泵；7—二硫化物
罐;8—碱液槽
2.1.3分憾单元节点、偏差划分
分憎单元节点划分:脱丙烷塔进料缓冲罐、脱
丙烷塔、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔塔底重沸器、
脱戊烷塔、脱戊烷塔塔顶回流罐、脱戊烷塔塔底重
沸器、脱乙烷塔、脱乙烷塔塔顶回流罐、脱乙烷塔
塔底重沸器、粗丙烯塔、粗丙烯塔塔底重沸器、精
丙烯塔，共13个节点。共分析参数45个。分憎
单元节点分布如图3所示，因参数点较多,具体情
况此处简略。
表2气分装置脱硫醇单元节点
节点参数过量减量
节点1 碱洗混合后温度温度高温度低
碱洗罐液位液位高液位低
节点2 净化风压力压力高压力低
节点3 二硫化物罐压力压力高压力低
2.2功能模块
本项目开发的气分装置安全预警及应急管理
信息系统，包含较多功能模块，且项目研究内容均
全面体现在软件各项功能中。软件各功能模块之
间存在数据传输和信息交流,功能相互支撑，共享
本地数据储存数据库和故障诊断专家知识库。
2. 2.1在线数据采集与储存功能
(1) 数据采集模块结合企业DCS系统和MES
系统，采用OPC技术，开展数据采集拓扑结构以
及与物理网络接口研究，获取装置运行的实时状
态数据。
(2) 数据储存模块建立装置运行状态数据
库,实时记录其过程监测数据,同时存储日常操作
记录、历史维修检测记录，以及诊断结果等信息。
(3) 人机交互模块采用C#窗体设计开发实现
装置状态参数、历史数据和历史故障诊断结果的
查询显示⑵。
2.2.2实时报警功能
(1) 参数阈值模块包括两个独立阈值体系，
分别是DCS系统同步阈值和动态参数阈值。动
态参数阈值采用各参数的剔除报警数据后的近期
历史数据训练得到置信度为99. 9%的报警上下
限，适用于对工况监测敏感性要求较高的工艺过
程，可降低误报率和漏报率，此外可为DCS系统
阈值的设置提供参考。DCS系统同步阈值的工况
监测与DCS系统同步，操作者可根据实际情况更
新阈值。
(2) 报警显示模块实时判断参数是否超出对
应阈值，若超出阈值，则触发报警，显示故障识别
结果,包括报警时间、故障子系统和偏差。
齐鲁石油化工
•230・ QILUPETROCHEMICAL TECHNOLOGY 2019年第47卷
2.2.3故障诊断功能，对参数报警信息故障诊断
(1)HAZOP分析模块建立HAZOP知识库，
提供HAZOP分析的查询、添加、修改、删除和导
出等功能。
(2)报警原因后果分析模块在报警发生后为
现场工作人员提供报警发生的可能原因、后果以
及相应的安全措施等信息,诊断结果按照优先处
理顺序排序。
火炬
工业烂
三催「
乙烷塔进料
戊烷切出线
火炬
图3气分装置分憎单元节点分布
1—脱丙烷塔原料缓冲罐;2—原料泵；3—原料加热器；4—丙烷重沸器；5—丙烷塔；6—丙烷塔塔顶冷却器；7—丙烷回流罐；
8—丙烷回流泵；9—乙烷重沸器；10—乙烷塔；11—乙烷塔塔顶冷却器；12—乙烷回流罐;13—乙烷回流泵；14—空冷器;15—丙烯
塔塔顶冷却器;16—丙烯回流罐；17—精丙烯回流泵；18—精丙烯塔；19—粗丙烯回流泵;20—粗丙烯重沸器；21 —丙烷I却器;
22—粗丙烯塔；23—粗丙烯重沸器;24—碳四I却器;25—碳五泵;26—碳五I却器；27—戊烷回流泵；28—戊烷回流罐;29—戊
烷塔顶I却器;30—戊烷塔；31—戊烷塔底重沸器
2.2.4设备运行异常工况早期识别和报警功能
(1) 实时阈值模块将装置分为若干设备单
元，与MATLAB混合编程训练历史数据得到各设
备单元的实时综合指标阈值，阈值根据工艺波动
情况进行训练更新。
(2) 综合指标计算模块将实时测量值投影于
指标模型中计算各子系统的指标值。
(3) 报警显示模块实时判断指标是否超出对
应阈值，若超出阈值，则触发报警，对应系统界面
显示报警提示。
2.2.5故障溯源功能
(1) 故障溯源模型模块针对当前报警信息建
故障传播模型，模型中得到所有可能的故障路
径,提供根原因、初始事件信息，并对原因可能性
进行排序。
(2) 溯源结果显示模块为现场人员提供简要
故障根原因信息和解决根原因的应对措施,辅
助操作人员更加全面的了解当前的异常情景。
2.2.6从系统到设备及参数的安全状态预警功
能
(1)设备预警模块预测设备单元早期报警综
合指标的变化趋势，为现场人员提供未来装置运
第3期刘刚.液化气分2装置过程安全预警及应急管理系统研发• 231 -
行情况的信息。
(2) 系统预警模块分析报警参数所在子系统
的故障发展和后果预测。
(3) 参数预警模块预测参数的发展趋势，实
现提前报警的功能。
2.2.7为现场人员提供装置生产安全状态的信
息
(1) 风险评价模块评估报警参数所在子系统
风险等级并以风险颜色的形式在主界面显示。
(2) 风险预测模块预测风险值的变化趋势。
(3) 人机交互模块显示各设备的风险等级并
实现查询风险值及变化趋势的功能。
2.2.8应急预案信息管理功能
为现场应急预案提供数字化的管理，风险超
标后现场人员可链接至此模块查看与可能后果事
故相关的应急预案,并可根据实际情况做相应调
整
TR O
(1) 应急预案查询模块提供现有应急预案内
容的查询、修改、删除、添加以及预案评价等功能。
(2) 应急预案重构模块提供现有应急预案两
两重构形成新的预案的功能⑶。
(3) 应急预案添加模块提供为新的事故建立
预案的功能。
(4) 事故信息查询模块提供查询历史事故的
功能。
(5) 事故信息添加模块提供录入新事故信息
的功能⑷。
3软件测试及试运行
3.1软件功能测试情况
项目期间，软件经过2015年5月、7月两次
现场在线调试和多次离线调试后,于2015年12
月至厂区对软件进行最终版的测试，经过优化和
调试软件各项功能已达到较满意的效果。2015年
12月软件连续测试1周时间，软件的报警准确率
较高,能够提供操作人员准确的报警信息，并且一
般提前于DCS系统报警。软件其他功能测试正
常,显示结果与实际情况相符,具有很强的现场实
用价值。
上述软件功能测试情况列于表3中。
表3气分装置调试数据
气分装置漏报警次数误报警次数正确报警次数报警准确率平均较DCS提前
早期报警0 2 7 77. 8% 4 〜5 min
参数预警0 1 24 95. 8% 约15 s
参数实时报警0 0 20 100% 约5 s
3.2软件试运行情况(见表4) 能运行正常,试运行期间几乎无参数和指标误报
2016年5月4日至11日，该软件在气分装 警，诊断结果与实际情况相符，并且其他功能均可
置的中控室电脑上安装试运行1周，软件各项功 靠有效。
表4气分装置试运数据
气分装置漏报警次数误报警次数正确报警次数报警准确率平均较DCS提前
早期报警0 0 0
参数预警0 0 5 100% 约15 s
参数实时报警0 0 5 100% 同时
4结语
(1) 开展气分在役装置HAZOP分析与安全
预警研究及应用,能够在装置安全连锁之前及时
发现事故隐患，并采取及时有效的处理措施，能有
效减少事故发生,减轻事故危害,并提高员工工作
效率,增强事故应急响应能力。
(2) 从该气分装置安全预警及应急管理信息
系统软件的测试及试运行结果来看,该软件报警
准确率均达到100%，且参数预警较DCS系统皆
提前约15 s。系统运行后至2018年年底前共提
前预警3次，并作出相应分析,提供处理措施，消
除安全隐患,避免了装置工艺安全事故的发生。
参考文献
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置的应用[J].电大理工,2011(1)：7-9.
齐鲁石油化工
•232- QILUPETROCHEMICAL TECHNOLOGY 2019年第47卷
[2]吕翠英，徐亦方，沈复，等•石油精2系统故障诊断
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油化工自动化,2012,48(5) ：33 -36.
RESEARCH AND DEVELOPMENT OF PROCESS
SAFETY WARNING AND EMERGENCY MANAGEMENT
SYSTEM FOR LIQUID GAS FRACTIONATOR UNIT
Liu Gang
(Zhon^ie Petrochemical Ltd. Co. , CNOOC, Cangzhou Hebei 061100)
Abstract: Aiming at the gas fractionators unit in Zhongjie Petrochemical Company, HAZOP
analysis and or - line diaanosio &amp;amp; warning technology foa operation of the unit was studied, and
emeraenca management system foa the petrochemical process accident was studied, tOen one set
softwaro plotform of tie safe warning and emeraency management system was developed. Industry
trial running results of the unit showed that functions of the softway worked normally, almost
no talss alarm of parameters and indicators during the trial run, and the alarm was ahead of the
DCS system. The diagnostic aesults wera consistent with the actual situation, and otheT functions
were reliabte and effective.
Key wordt: on - line dato collection ； sIUw monitoring ； risk identification ； safe eveluation；
safe warning ； emeraenca managemcnt information system
'■"Ull H|| H||””"UlllH
(上接第195页) ［2］杨学远，魏春宏,赵运涛，等.聚丙烯装置丙烯单耗
化工总厂70 kia聚丙烯装置顺利投产［J］.炼油设 高的原因分析及改进措施［J］化工设计通讯，
计,1998(4) ：57. 2018,44(10) ：178.
ANALYSIQ ON PROPYLENE CONSUMPTION
REDUCTION IN POLYPROPYLENE PLANT
Liu Linbo
(Chemical Industry DepaOmenr of Changing Branch Co. , SINOPEC, Yueyang Hu nan 414012)
Abstract: Through investioatioo on the present situation of Wc polypropylene plant, the intluencc
ot factors such as psocvs type, equipment and tlowon the propylene consumption was
inWoduced, the formation of propylene consumption was analyzed, the main factors affecting the
current propylene consumption were deduced, and corresponding measures were taken 1w seducc
the propylene consumption.
Key wordt: polypropylene ； propylene consumption ； propylene
'■"Ull H|| H||””"UlllH
强化废水生物处理的方法
本发明结合了几种新的水处理工艺对废水进行生物处理。第一种是生物强化处理工艺，选用废水处理场产生的多
种微生物的混合物处理流经的废水。第二种是采用流动控制装置，F增加保水量，增加生物处理时间，容许保有的水F
可控制的低的和多层次的速度排放。第三种是高速澄清系统，优选使用絮凝聚合物去除废水中的悬浮固体，可在安置于
水流和河床中的其他装置中进一步处理废水，以增加处理停留时间。(Cort，Steven L./ US2019135669A1，2019 -05 -
09)

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