專案概覽
作為全球最大的綜合能源與化工企業之一，中國石化在中國各地營運著數十座煉油廠和石化綜合體。 在中國東部的一座大型煉油廠中，設施管理部門發現其製程採樣基礎設施存在系統性缺口：多座蒸餾裝置及中間儲罐區仍依賴傳統的開環（抽樣）採樣方法，這帶來了重大的安全、環境及數據品質風險。.
萬安科技受委託負責設計、製造及供應一套全面的 閉環採樣系統 該套件涵蓋橫跨三個工藝單元——原油蒸餾、催化裂解及產品精製——的 18 個取樣點。專案範圍包括工程設計、材料選用、製造、工廠驗收測試（FAT）以及現場調試支援。.
挑戰：老化的採樣基礎設施
該煉油廠現有的取樣裝置由簡單的針閥和敞口瓶組成——這種方法自該設施最初建造以來便一直沿用至今。經過多年的運作以及多次健康、安全與環境（HSE）稽核，已記錄了若干關鍵問題：
- 操作員暴露情況： 採樣人員經常接觸含有苯的流體、硫化氫（H₂S）以及揮發性碳氫化合物蒸氣。儘管有個人防護裝備（PPE）的要求，但在進行高壓採樣作業時，急性暴露的風險仍令健康、安全與環境（HSE）部門深感憂慮。.
- 揮發性有機化合物（VOC）的無組織排放： 每次開環採樣作業，估計會向大氣中釋放 0.5 至 2 公升的碳氫化合物蒸氣。由於該煉油廠每週進行數百次採樣作業，其累積排放量在廠區的環境合規審計中被列為優先整治項目。.
- 樣本不精確度： 實驗室人員報告指出，針對相同的原料樣本，其里德蒸氣壓（RVP）結果不一致，且蒸餾終點值亦有所波動。經根本原因分析後，發現此差異源於露天取樣轉移過程中輕質組分的損失——這對石腦油及汽油調和原料的分析而言，尤其構成問題。.
- 監管壓力： 中國不斷演進的《GB 31570-2015 石油精煉污染物排放限值》標準，加上中石化內部企業 HSE 升級計畫，為採樣系統的現代化設定了明確的截止期限。.
解決方案設計與工程
Wanan 的工程團隊進行了現場勘查，繪製了所有 18 個採樣點的地圖，並記錄了各處的製程狀況：
| 製程單元 | 採樣點 | 典型流體 | 壓力範圍 | 溫度範圍 |
|---|---|---|---|---|
| 原油蒸餾 | 7 點 | 原油、石腦油、煤油、柴油、常壓殘渣 | 0.5 – 3.5 MPa | 40 – 350 C |
| 催化裂解 | 6 分 | LCO、汽油、液化石油氣、富胺液、含硫水 | 0.8 – 4.0 MPa | 40 – 200 攝氏度 |
| 產品表面處理 | 5 分 | 成品汽油、柴油、航空燃油、重整油 | 0.3 – 2.0 MPa | 30 – 80 攝氏度 |
根據這項調查，設計了三種抽樣小組配置：
1. 恆壓活塞氣缸面板（8 題）
對於易揮發性流體（石腦油、液化石油氣、汽油、重整油），, 恆壓取樣氣瓶 規格中指定採用帶有彈簧式活塞的裝置。這些裝置能在萃取與輸送過程中，將樣品維持在工藝壓力下，從而防止輕質組分發生閃蒸，以免影響 RVP 及蒸餾分析結果。這些面板配備了雙閥隔離裝置、壓力錶及整合式吹掃迴路。.
2. 標準圓柱形採樣板（7 點）
針對穩定流動的液體（柴油、煤油、常壓殘渣、LCO），選用配備針閥的標準 316L 不鏽鋼取樣筒。這些控制面板包含工程隔離閥、吹掃／排氣閥，以及配備快速接頭的取樣筒連接裝置，以提升操作人員的工作效率。.
3. 加熱取樣板（3 點）
針對高黏度流體（350 C 的大氣殘留物），特別設計了採用大口徑管路（最小 3/8 英吋）且由蒸汽伴熱的加熱板，以確保在採樣週期中維持流體的流動性。該加熱板設計包含一個冷卻段，用以將樣品降至可控溫度後，再導入氣缸。.
所提供之設備
| 項目 | 規格 | 數量 | 認證 |
|---|---|---|---|
| 恆壓取樣面板 | 316L 不鏽鋼，額定壓力 6.4 MPa，附活塞氣缸（500 mL） | 8 組 | ASME U 標章、GB/T 150 |
| 標準抽樣樣本組 | 316L 不鏽鋼，額定壓力 4.0 MPa，附氣瓶（1 L） | 7 組 | ASME U 標章、GB/T 150 |
| 加熱式取樣板 | 316L 不鏽鋼，蒸汽伴熱，額定壓力 4.0 MPa，附有氣缸（1 L） | 3 組 | ASME U 標章、GB/T 150 |
| 備用採樣筒 | 316L 不鏽鋼，500 毫升及 1 公升，配有雙端閥門 | 40 組 | EN 10204 3.1、GB 5099 |
| 備用密封件套件及墊片 | PTFE/石墨，適用於 2 年運轉的完整套件 | 1 手 | 經工廠測試 |
安裝與調試
該專案的執行時程為 14 週：
- 第 1 至 3 週： 詳細工程設計、管線與儀表圖（P&ID）審查，以及材料清單編製。Wanan 的工程師與該煉油廠的製程工程部門密切合作，以確認所有連接點、隔離閥位置及取樣路徑。.
- 第 4 至 10 週： 製造與加工作業於瓦南位於湖北紅湖、獲得 ASME U 標認證的廠區進行。所有承壓組件均以 1.5 倍設計壓力進行靜水壓測試。整個過程中均遵循 EN 10204 3.1 標準維持材料可追溯性。.
- 第 8 至 9 週： 在萬安廠區進行了工廠驗收測試（FAT），中石化檢驗工程師全程在場。測試項目包括保壓試驗、閥門功能測試、氣瓶洩漏測試（使用靈敏度為 1×10⁻⁶ 標準立方公分/秒的氦氣檢測儀），以及尺寸驗證。.
- 第 11 至 13 週： 運輸、現場安裝及機械完工。瓦南油田的服務工程師監督了全部 18 組取樣面板的安裝作業，包括工藝連接、管線佈設及結構支撐。.
- 第 14 週： 試運轉與操作人員培訓。每個採樣點均使用實際製程流體進行了功能測試。操作人員接受了關於吹淨程序、氣瓶操作及維護規範的實作培訓。並交付了一份詳盡的操作與維護手冊（中英文雙語版）。.
結果與成效
在安裝完成後，進行了為期 6 個月的效能監測，並記錄了以下結果：
| 公制 | 升級前 | 升級後 | 改進 |
|---|---|---|---|
| 操作員暴露事件（每季） | 3至5起輕微暴露事件 | 0 起通報事件 | 100% 消除 |
| 採樣過程中的揮發性有機化合物（VOC）逸散排放 | ~150-200 公升／週的總蒸氣釋放量 | 接近零（測量值低於檢測限） | >99% 還原 |
| RVP 分析的重複性 | ±0.8 kPa 的波動 | ±0.15 kPa 的波動 | 提升 5 倍 |
| 實驗室樣本拒收率 | ~12%（污染／毛邊） | <2%（僅限程序用） | 85% 還原 |
| 每次採樣操作所需的時間 | 10-15 分鐘（開放式方法） | 4-7 分鐘（閉環） | ~50% 更快 |
除了可量化的指標之外，該煉油廠的 HSE 部門報告指出，閉環採樣系統的升級在隨後的公司安全稽核中獲得了正面評價。環境合規團隊確認，與採樣相關的無組織排放已從該設施的排放清單報告中有效消除。.
煉油廠營運人員的重點摘要
本專案闡述了若干原則，這些原則廣泛適用於任何煉油廠或石化廠的取樣系統升級：
- 沒有一種方案能適用於所有情況。. 單一的取樣面板設計無法適用於所有製程條件。揮發性流體需要恆壓活塞式氣缸；黏稠流體則需加熱式面板；而性質穩定的液體則可採用標準配置。針對每個取樣點進行適當的工程設計至關重要。.
- 物料可追溯性至關重要。. 就煉油廠應用而言，具備完整 EN 10204 3.1 認證的 316L 不鏽鋼是最低標準。在含硫環境（含 H₂S）中運作時，則須符合 NACE MR0175/ISO 15156 規範。為了節省成本而省略材料文件，實屬得不償失。.
- 操作員培訓是絕對不可妥協的。. 即使設計最完善的閉環系統，若操作人員仍沿用舊有習慣，其效能也將大打折扣。在系統調試期間進行有系統的實作培訓，並輔以各取樣點的清晰視覺化操作程序，可確保系統能持續被正確使用。.
- 備件規劃可避免設備停機。. 密封件、墊片及備用氣缸應與初始設備一併訂購。本專案中已預留為期兩年的備件庫存，當某個氣缸因接觸含硫介質而需重新檢測時，這批備件便發揮了關鍵作用。.
針對計劃進行類似升級的設施，Wanan Technology 提供現場勘查、工程設計以及客製化製造服務，涵蓋 閉環採樣系統 符合 ASME、GB、ATEX 及 PED 標準。我們的業務遍及 40 多個國家，並曾為中石化、中國石油、埃克森美孚、盧克石油及巴斯夫等企業的設施提供服務。.
常見問題
對一家煉油廠而言，升級一套典型的閉環取樣系統通常需要多長時間？
對於中型煉油廠（20 至 30 個採樣點），從工程啟動到最終試運轉，典型的專案時程為 12 至 16 週。 其中包含 2 至 3 週的詳細工程設計、6 至 8 週的製造、1 至 2 週的工廠驗收測試（FAT），以及 2 至 3 週的現場安裝與調試。規模較大的設施，或需使用加熱面板以處理高黏度介質的設施，可能需要額外時間。.
現有的採樣點能否加裝閉環控制面板？
是的，絕大多數閉環取樣系統的升級案都屬於改造工程。Wanan 的工程師會針對每個現有取樣點，評估其製程連接相容性（法蘭尺寸、螺紋標準）、結構支撐的可用性，以及作業空間。大多數改造工程會沿用現有的製程接頭，並搭配新的面板安裝組件，藉此將熱作業及製程停機時間降至最低。.
中國煉油廠的取樣系統需要哪些認證？
對於國內煉油廠而言，主要標準包括 GB/T 150（壓力容器）、GB 5099（無縫鋼氣瓶），以及在適用情況下，經國家環境保護總局（SEPA）核准的排放控制標準。 Wanan 的取樣板與取樣筒均具備 ASME U 標認證（國際認可），並附有符合國內 GB 標準的合規文件。針對以出口為導向的設施或需接受國際稽核的設施，亦可指定 ATEX 及 PED 認證。.
含硫氣體（H₂S）的採樣點有何不同處理方式？
在含酸工況下進行取樣時，整個與介質接觸的路徑均須採用符合 NACE MR0175/ISO 15156 標準的材料。Wanan 規定閥門內部件須採用淬火 316L 或雙相不鏽鋼，並配備專用的含酸工況密封件（含耐酸填料的 PTFE），以及氣缸內部鈍化處理。 用於含酸服務的氣瓶需更頻繁地進行檢驗——通常為每年一次，而非標準的 5 年一次靜水壓重新測試間隔。.
閉環取樣系統升級的投資報酬率（ROI）時程為何？
大多數煉油廠的取樣系統升級，都能在 12 至 24 個月內實現正投資報酬率，這歸功於以下因素的綜合效應：消除職業暴露事故所產生的成本（病假、保險）、減少實驗室重新取樣的人力成本、避免環境合規罰款，以及提升產品品質（因取樣精準而減少不符合規格的批次）。 其中最大的單一財務效益通常來自於成功防止一筆不符合規格的貨物——一筆汽油貨運中單次不合規格的蒸氣壓（RVP）檢測結果，所造成的損失便可能超過整個採樣系統的投資總額。.
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