液化气储配站重大危险源安全仪表和储罐改造实施

液化气储配站重大危险源安全仪表和储罐改造实施摘要：由于安全标准的提高，为提高工艺安全系数，满足现行安全法规的要求，更新老旧设备。通过对液化气储配站的HAZOP分析，LOPA保护层分析与SIL定级，确定最终的储罐区重大危险源的改造方案。对设计的方案进行设备选型，现场施工管理等方面的实践情况进行说明和探讨。关键词：重大危险源HAZOPF分析LOPA保护层分析SIL安全仪表系统序言液化气石油气是一种易燃易爆的气体，作为一种最普通的燃气和化工原料被使用，在液化气储配站中大量的存储于液化气储罐中。由于液化属于危险化学品，同时其在储配站的存储量达到了重大危险源的级别。因此，根据相关法规和公司实际情况对公司储配站的重大危险源进行HAZOP分析，LOPA保护层分析与SIL定级，确定最终的储罐区重大危险源的改造方案。按照完成的设计方案进行设备选型，现场施工管理。以达到相关安全法规的要求，提高工艺安全系数。本文将结合公司的实际情况，说明储配站重大危险源的HAZOP分析、LOPA保护层分析与SIL定级、设计、施工和实践情况。液化气储储配站的运营工况和重大危险源的分级公司月浦储配站位于上海市宝山区月春路518号，为一家外国法人独资的有限责任公司。公司经营危险化学品为液化石油气（民用），丙烷（工业），主要工艺为危险化学品的充装工艺。该储配站目前拥有充气平台一座，年生产能力44500吨，储罐14个，储存能力为1300m3，其中工业气（丙烷）200m3，液化石油气1100m3（民用液化石油气）。表1-1储存设施一览表序号名称储存介质火灾危险性类别容积数量结构形式规格设计压力设计温度丙烷储罐丙烷甲类100m32个卧式储罐∮3000×149601.8MPa50℃液化石油气储罐液化石油气甲类100m310个卧式储罐∮3000×149601.8MPa50℃残液罐残夜甲类50m32个卧式储罐/1.8MPa50℃根据，GB18218-2018对公司储配站进行本次辨识[1]。由于该液化石油气储配站整个厂区有一个罐区，一个灌瓶间，均为液化石油气（含丙烷、丁烷及其混合物）。辨识过程中选取储配站区内可能存在的最大量进行辨识。辨识结果为，公司月浦储配站构成三级危险化学品重大危险源。月浦储配站建设较早，于1991年建设，储配站内设备老旧，无法满足现有安全环保等法规的要求。根据《国家安全生产监督管理总局令第40号》的要求：危险化学品单位应当根据构成重大危险源的危险化学品种类、数量、生产、使用工艺（方式）或者相关设备、设施等实际情况，按照要求建立健全安全监测监控体系，完善控制措施[2]。再者，月浦储配站内的PLC仪表控制系统也无法满足《安监总管三[2014]116号国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》对于不满足要求的安全仪表功能，要制定相关维护方案和整改计划，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作[3]。而且，月浦储配站内的所有14个储罐使用寿命都接近30年，也无法满足规范《GB17681-1999易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求》的要求：液体储罐必须配置液位检测仪表同一储罐至少配备两种不同类别的液位检测仪表[4]。因此，公司决定按现行法规要求进行HAZOP分析、LOPA保护层分析与SIL定级、设计后，投资现场改造。月浦储配站危害与可操作性分析（HAZOP）2.1危害与可操作性分析（HAZOP）HAZOP分析方法，即危险和可操作性研究，是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题结构化的分析方法。其方法的本质是通过一系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析，研究的侧重点是工艺部分或操作步骤的各种具体值，其基本过程就是以引导词为引导，对过程中工艺状态（参数）可能出现的变化（偏差）加以分析，找出其可能导致的危险。引导词的主要目的之一是能够使所有相关偏差的工艺参数得到评价。根据储配站工艺生成PID图，根据PID图和生成工艺进行HAZOP分析。2.2.1日常生产涉及主要工艺：打开储罐液相出口阀、打开储罐回流管的阀门、打开烃泵的进口阀、打开烃泵的出口阀、打开烃泵的回流阀、启动烃泵。注释：当排罐压力低的时候，启动压缩机，增加排罐压力，满足生产所需要的压力2.2.2.倒罐、放空、复用涉及主要工艺：倒罐：用压缩机倒罐：记录待倒气罐及收气罐的液位、温度、压力参数；调整储气罐的压力，将出液罐气相与压力最大的储气罐连通，接受气罐气相与压力最低的储气罐连通，待压力平衡后，关闭气相连通阀；启动压缩机，抽吸接收液罐，加压出液罐；当两罐压差大于0.2MPa开始倒罐；打开出液罐的出液阀，打开进液罐进液阀；倒罐期间，注意进出罐的液位、压力及温度等参数，防止接受气罐超装；倒罐完毕，关闭阀门，停压缩机；将与储罐连通的各阀的开关状态恢复到倒罐以前的状态。用烃泵倒罐：记录待倒气罐及收气罐的液位、温度、压力参数；打开待倒罐的出液阀及入气罐的进液阀门；条件许可的情况下，尽可能连通出液罐与进液罐的气相阀；确认流程无误后，按烃泵操作规程启动叶片泵将待倒罐的液化气泵至接收气罐内；注意观察储罐的液位变化，防止接收气罐超装，当出气罐内的液位降至最低液位1米时，防止烃泵产生气蚀停泵；关闭烃泵进出口阀门。注释：在应急或维修情况下，进行倒罐作业，把LPG从来源储罐倒入目标储罐。放空与复用：水置换罐区储罐：此过程以水为介质质量换残留在罐体内的空气，再用气相置换罐体中的水；烃泵和LPG吸入管线的单向阀拆下，以允许水在个罐之间切换；另外，拆下储罐的排污管将置换用水排至明沟。检修后储罐的补给：对储罐内部杂物进行清理，罐内用水冲洗干净；所有检修部位均已复位，储罐附件完好；检修后应经压力容器的主管部门验收合格后方能投用；储罐安全阀要经校验，根部阀要保持全开状态；储罐压力表、液位计、温度指示准确，罐区可燃气体报警器使用状况良好；用氮气置换罐区内所有的LPG管线和储罐，用水置换储罐内的空气，水从顶部排气阀流出，再用LPG气相将罐内水置换，置换后对储罐保压在0.02MPa以上；置换完毕，定期对储罐排水，排水时，防止LPG喷出，静置两小时后继续排水。2.2.3.高压注水涉及主要工艺：这是紧急安全措施。当发生储罐LPG泄漏时，使用泵抽取消防水池的水对泄漏储罐进行高压注水，以保证泄漏出来的是水而非LPG。2.2.4抽残涉及主要工艺：从底部有残液的气瓶中，把残液卸入残液罐。残液罐达到倒残液要求的时候，进行倒残液。2.2危害与可操作性分析结论针对每个节点，选取符合节点要求的所有偏差，采用“{引导词}+工艺参数”的偏差方法逐一进行HAZOP分析，并根据偏差所产生的后果严重程度、采取现有措施后的发生概率，对其进行风险等级划分，提出建议措施以降低其风险等级。3．在HAZOP基础上进行LOPA保护层分析与SIL定级在HAZOP分析的基础上，引入保护层分析(LOPA)技术，可以解决HAZOP分析中存在的安全保护措施起到的风险降低和残余风险不能定量化等不足。因此，LOPA分析是HAZOP分析的继续，是对HAZOP分析结果的丰富和补充。根据月浦储配站的情况进行了LOPA分析得出以下几个要新增安全仪表设备的工艺流程。共得出14个回路，其中13个为SIL1、一个为SIL2需要增加安全仪表设施。5．储配站新增SIL仪表系统的设计和设备选型根据LOPA分析得出了要新增安全仪表设备的工艺流程要求，对进出罐区的管线和各个储罐进行了改造方案设计。储罐设计方案内容是：每个储罐新增一套雷达液位计SIL2，在LPG气相管线、进料管线和回流管线上增加气动切断阀SIL1。槽车卸料总管增加SIL1的流量计。表5-1流量计规格和数量序号产品名称位号介质操作温度C°操作压力MPA正常流量测量范围输出信号数量型号备注1涡街流量计FISA-0101ALGP常温2.520M3/H3-30M3/H4~20mA，HART1Foctur江苏华海SIL2级2涡街流量计FISA-0101BLGP常温2.520M3/H3-30M3/H4~20mA，HART1Foctur江苏华海SIL2级表5-2液位计规格和数量序号产品名称位号工艺介质操作温度C°操作压力MPA测量形式量程精度输出信号规格型号数量备注1同轴导播雷达液位计LISA0101ALPG常温1.6同轴导播杆3100±3mm现场显示4~20mAJERD70412SIL2级2同轴导播雷达液位计LISA0103A丙烷常温1.6同轴导播杆3100±3mm现场显示4~20mAJERD7042SIL2级表5-3气动阀规格和数量序号产品名称阀芯阀座温度法兰标准电磁阀故障位置限位开关过滤器数量规格型号备注1单作用气动切断阀304+PTFE常温HG/T20592-2009DN80PN25RF摩控FC带AFR200012CK20QBLF1L6LAK10D-DN80品牌：江苏朝凯SLI3级，电磁、限位开关：英国摩控2单作用气动切断阀304+PTFE常温HG/T20592-2009DN50PN25RF摩控FC带AFR200030CK20QBLF1L6LAK10D-DN50品牌：江苏朝凯SLI3级，电磁、限位开关：英国摩控3单作用气动切断阀304+PTFE常温HG/T20592-2009DN100PN25RF摩控FC带AFR20002CK20QBLF1L6LAK10D-DN100品牌：江苏朝凯SLI3级，电磁、限位开关：英国摩控6．总结完成设计和设备购置后，公司招标进行工程施工和工程监理。在完成施工后，进行了SIL验证，确认改造后储配站现场工艺安全要求满足现行法规要求，提高了液化气储配站的安全系数。【参考文献】[1]中华人民共和国住房和城乡建设局.国家市场监督管理总局.GB182182018-危险化学品重