一直以来,化工项目的罐区一般根据石油库设计规范进行设计,而此规范,并没有要求设置安全仪表系统。但是化工项目的罐区不同于一般的石油库或者储备库,它的特点是:单罐罐容小、介质种类复杂、毒害介质多。由于储罐容量一般较小,储罐的仪表设置都比较简单,介质本身的危险性往往被忽视。
本项目设计中,充分考虑了介质的危险性并兼顾投资要求,对于属于重大危险源介质的储罐设置了独立的安全仪表系统(SIS),用于防冒罐的高高液位联锁控制。
1、设置SIS 系统的必要性
化工项目罐区的介质种类复杂,可燃毒害介质多,发生事故后危害巨大。罐区一旦发生事故,将会对上下游的工艺都产生影响,连带着相关装置都需要停产,损失不小。
减少罐区的安全事故可以更好的保证工厂的正常生产,提高效益。不因节省初次投入而增大事故风险。
现行化工项目配套的罐区大多采用分散控制系统(DCS)进行操作控制及连锁。DCS 系统具有控制功能完善多样、易操作、易扩展及维护方便等特点,但是并不适用于安全控制。对于化工项目罐区要比一般油库操作更加频繁,误操作的概率就更大。这时采用一套安全性更高的、容错能力强、具有故障自诊断功能、顺序事件记录功能(SOE)的安全仪表系统(SIS)就十分必要了。
2011 年8 月5 日,国家安全生产监督管理总局发布第40 号令,要求“涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源,配备独立的安全仪表系统(SIS)”。
2 确定SIS 系统的设置原则
2.1 对储罐及介质分类
本项目共有储罐55 座,储罐规格从2 万立到200 立大小不等,其中球形储罐24 座,立式圆筒形储罐31 座。主要介质涉及甲醇、乙烯、丙烯、丙烷、丁烯、己烷、剩余碳四、剩余碳五MTBE、正丁醇、异丁醇、2- 丙基庚醇、杂醇油、碱液等20 余种。
2.2 对于重大危险源进行辨识
根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009),重大危险源的辨识依据是物质的危险性及其数量[3] 。单元内存在的危险物质为多品种时,则按(1)式计算,若满足式a,则定为重大危险源:
式中:
q1,q2,…,qn —每种危险化学品实际存在量,t;
Q1,Q2,…,Qn —与各危险化学品相对应的临界量,t。
罐区分析结果见表1。
表1 危险化学品重大危险源构成
2.3 确定各种介质的重大危险源分级
根据《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》(国家安全生产监督管理总局第40 号)的要求,对重大危险源进行分级 [2] 。
式中:
q1,q2,…,qn —每种危险化学品实际存在(在线)量(单位:吨);
Q1,Q2,…,Qn —与各危险化学品相对应的临界量(单位:吨);
β1,β2…,βn— 与各危险化学品相对应的校正系数;
α— 该危险化学品重大危险源厂区外暴露人员的校正
系数,本项目区外1000m 范围内无常住人口,故取0.5。
对本项目危险化学品重大危险源的分级情况见表2。
根据计算结果及下表确定罐区构成一级重大危险源,其中涉及的介质有甲醇、甲醇水等16 种介质。对于储存这些介质的储罐安全联锁设置独立的安全仪表系统(SIS)。
3、储罐仪表的设置
一般储罐仪表的设置应考虑经济合理、技术成熟、可选择范围广、维护及校验方便、免维护或售后服务优良等方面。结合介质特性项目的投资情况、全项目的自动化水平等综合考虑。
本项目首先通过进行危险与可操作性(HAZOP)分析结果,确定各罐组的SIL 等级,根据SIL 分级确定储罐仪表的设置。以1 台SIL1 级的乙烯储罐为例, 见图1。