一直以來,化工項目的罐區(qū)一般根據(jù)石油庫設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計,而此規(guī)范,并沒有要求設(shè)置安全儀表系統(tǒng)。但是化工項目的罐區(qū)不同于一般的石油庫或者儲備庫,它的特點是:單罐罐容小、介質(zhì)種類復(fù)雜、毒害介質(zhì)多。由于儲罐容量一般較小,儲罐的儀表設(shè)置都比較簡單,介質(zhì)本身的危險性往往被忽視。
本項目設(shè)計中,充分考慮了介質(zhì)的危險性并兼顧投資要求,對于屬于重大危險源介質(zhì)的儲罐設(shè)置了獨立的安全儀表系統(tǒng)(SIS),用于防冒罐的高高液位聯(lián)鎖控制。
1、設(shè)置SIS 系統(tǒng)的必要性
化工項目罐區(qū)的介質(zhì)種類復(fù)雜,可燃毒害介質(zhì)多,發(fā)生事故后危害巨大。罐區(qū)一旦發(fā)生事故,將會對上下游的工藝都產(chǎn)生影響,連帶著相關(guān)裝置都需要停產(chǎn),損失不小。
減少罐區(qū)的安全事故可以更好的保證工廠的正常生產(chǎn),提高效益。不因節(jié)省初次投入而增大事故風(fēng)險。
現(xiàn)行化工項目配套的罐區(qū)大多采用分散控制系統(tǒng)(DCS)進行操作控制及連鎖。DCS 系統(tǒng)具有控制功能完善多樣、易操作、易擴展及維護方便等特點,但是并不適用于安全控制。對于化工項目罐區(qū)要比一般油庫操作更加頻繁,誤操作的概率就更大。這時采用一套安全性更高的、容錯能力強、具有故障自診斷功能、順序事件記錄功能(SOE)的安全儀表系統(tǒng)(SIS)就十分必要了。
2011 年8 月5 日,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布第40 號令,要求“涉及毒性氣體、液化氣體、劇毒液體的一級或者二級重大危險源,配備獨立的安全儀表系統(tǒng)(SIS)”。
2 確定SIS 系統(tǒng)的設(shè)置原則
2.1 對儲罐及介質(zhì)分類
本項目共有儲罐55 座,儲罐規(guī)格從2 萬立到200 立大小不等,其中球形儲罐24 座,立式圓筒形儲罐31 座。主要介質(zhì)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、異丁醇、2- 丙基庚醇、雜醇油、堿液等20 余種。
2.2 對于重大危險源進行辨識
根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源辨識》(GB18218-2009),重大危險源的辨識依據(jù)是物質(zhì)的危險性及其數(shù)量[3] 。單元內(nèi)存在的危險物質(zhì)為多品種時,則按(1)式計算,若滿足式a,則定為重大危險源:
式中:
q1,q2,…,qn —每種危險化學(xué)品實際存在量,t;
Q1,Q2,…,Qn —與各危險化學(xué)品相對應(yīng)的臨界量,t。
罐區(qū)分析結(jié)果見表1。
表1 危險化學(xué)品重大危險源構(gòu)成
2.3 確定各種介質(zhì)的重大危險源分級
根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局第40 號)的要求,對重大危險源進行分級 [2] 。
式中:
q1,q2,…,qn —每種危險化學(xué)品實際存在(在線)量(單位:噸);
Q1,Q2,…,Qn —與各危險化學(xué)品相對應(yīng)的臨界量(單位:噸);
β1,β2…,βn— 與各危險化學(xué)品相對應(yīng)的校正系數(shù);
α— 該危險化學(xué)品重大危險源廠區(qū)外暴露人員的校正
系數(shù),本項目區(qū)外1000m 范圍內(nèi)無常住人口,故取0.5。
對本項目危險化學(xué)品重大危險源的分級情況見表2。
根據(jù)計算結(jié)果及下表確定罐區(qū)構(gòu)成一級重大危險源,其中涉及的介質(zhì)有甲醇、甲醇水等16 種介質(zhì)。對于儲存這些介質(zhì)的儲罐安全聯(lián)鎖設(shè)置獨立的安全儀表系統(tǒng)(SIS)。
3、儲罐儀表的設(shè)置
一般儲罐儀表的設(shè)置應(yīng)考慮經(jīng)濟合理、技術(shù)成熟、可選擇范圍廣、維護及校驗方便、免維護或售后服務(wù)優(yōu)良等方面。結(jié)合介質(zhì)特性項目的投資情況、全項目的自動化水平等綜合考慮。
本項目首先通過進行危險與可操作性(HAZOP)分析結(jié)果,確定各罐組的SIL 等級,根據(jù)SIL 分級確定儲罐儀表的設(shè)置。以1 臺SIL1 級的乙烯儲罐為例, 見圖1。