加氢装置安全仪表系统设计

　　0　引言

　　为降低环境污染、控制石油产品的品质,加氢技术在石油炼制和应用中得到较大的发展。炼油过程中的加氢技术,虽然因原料油和产品需求的不同,使用的催化剂、反应条件和加工流程多种多样,但按我国习惯,基本上可划分为两类。其中加氢精制是用氢解反应除去原料油中的硫、氮、氧杂质,用加氢反应饱和烯烃和芳烃,以满足产品质量要求;而加氢裂化是将原料油中的大烃分子转化为较小的烃分子,以获得高质量燃料油和化工原料。

　　由于炼油过程是在高或较高压力和温度下、并含有大量氢气和油气的状态下工作,且加氢反应是放热反应,装置反应器很容易超温。此外,也容易发生起火、停电、停水等事故。因此,为避免事故的扩大,当事故发生时,为保护生产人员和设备的安全,必须采用诸如紧急泄压等措施对装置实施保护。一般根据反应苛刻程度、催化剂活性、工艺过程的特点,采取0.7MPa/min或2. 1MPa/min装置紧急降压措施,并且对如压缩机、泵、加热炉等关键设备设置安全联锁保护。

　　1　安全仪表系统的设计

　　安全仪表系统SIS(safety instrumented system)主要功能是在装置操作工况发生异常且危及安全生产时,独立完成安全保护功能。根据发生危险程度的等级,及时自动(或手动)采取有效措施,联锁相关仪表执行器动作,切断危险源,以最大限度获得人身和设备的安全。

　　1.1　确定安全度等级

　　安全度等级SIL(safty integrity level)是对安全仪表系统综合评价的一种量化等级,随着SIL等级升高,其安全系统的平均故障率就降低、可用度就越强。国际电工委员会IEC61508把过程安全度等级分为4级(SIL 1~SIL 4)[2]。针对炼油装的SIL确定如下:①SIL 1级。装置可能很少发生事故。如发生事故,对装置和产品有轻微的影响,不会立即造成环境污染和人员伤亡,经济损失不大。②SIL 2级。装置可能偶尔发生事故。如发生事故,对装置和产品有较大的影响,并有可能造成环境污染和人员伤亡,经济损失较大。③SIL 3级。装置可能经常发生事故。如发生故,对装置和产品将造成严重影响,并造成严重的环境污染和人员伤亡,经济损失严重[1]。④SIL 4级。灾难性伤害,一般用于核工业。

　　首先,由工艺、安全等方面有经验的专家对装置的危险与可操作性进行分析HAZOP(hazard and operabil-ity study),在HAZOP分析报告中对所有潜在影响和危险环节提出整改意见。其次,依据基础设计阶段的管道仪表流程图PID(piping Instrument drawing)、因果图(或逻辑图)、HAZOP报告及相关SIL等级划分的设计规定,对需进行联锁保护的设备作出SIL等级评级的审查报告。设计单位以此审查报告为依据,设计、完善安全仪表系统。