关于重大危险源液氯储罐自动控制方案的实现

周双

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

随着国家安全监督总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见安监总管三[2014]116号文件的出台，各地方政府、安监局对各个化工企业的有毒、有害介质存放、三废排放、以及一些重大化学品危险源存储进行了全面检查。液氯储罐因其为重大危险源，一旦泄露将产生不可估量的后果，被列为检查的重点对象。

为了落实“安全第一，预防为主，综合治理”方针，尽可能减轻不必要的损失和有效的预防、控制液氯储罐区重大危险事故风险，除了提高管理水平，提高事故应急救援能力外，要采用安全的生产工艺和安全仪表控制系统（简称SIS），保证整个装置安全可靠的运行。因此针对此液氯储罐存在的重大隐患进行安全诊断并且将整改方案进行实施。

1 工艺技术

由氯气处理工序来的干氯气，经氯气缓冲罐进入氯气液化器进行液化，出来的气液混合物经液氯气液分离器分离，液氯进液氯贮罐，未液化氯气尾气去盐酸工序或次氯酸钠工序。

2 液氯储罐当前的现状

以某公司为例：原有液氯储罐4个（1～4#），新增液氯储罐1个（用于事故状态下倒罐），均处在半封闭区域内（上有罩棚）；每个液氯储罐均设置现场显示和信号远传的磁翻板液位计1个、隔膜压力表1个、隔膜压力变送器1个以及热电阻温度计1个。远传信号在控制室DCS上进行显示、报警；进料、出料管道设置现场手动控制阀门；罐区内装有有毒气体检测探头，在控制室内GDS系统上进行显示和报警。整个装置的自动化水平很低。鉴于当前的状况，一旦有气体泄漏现场操作人员去现场操作阀门相当危险，并且泄露的液氯会扩散到其它区域，导致事故范围扩大，这样会严重威胁到操作人员和周围人员的生命安全。

3 整改方案

根据现状和当地安监局提出的一些合理化建议以及国家安监总局的116号文件，对此液氯储罐的安全隐患做出了具体的整改方案。

3.1 首先根据液氯储罐现有的工艺流程进行过程危险性（HAZOP）分析，确定液氯储罐工艺的过程风险以及取得必要过程风险降低要求的安全功能。然后将安全功能分配到保护层对每个安全仪表确定相应的安全完整性等级。根据上述分析结果增加以下措施：

3.1.1 每个液氯储罐增加1个安全完整性等级为≥SIL1级的外测式远传液位计；

3.1.2 每个液氯储罐增加1个安全完整性等级为≥SIL1级的远传压力变送器；

3.1.3 每个液氯储罐进料、出料管道设置1个两位式控制阀门，每个阀门设施2个串联的电磁阀，其中一个电磁阀的安全完整性等级为≥SIL1级。

3.1.4 增加一套安全仪表控制系统(SIS)。

3.2 其它防护措施

3.2.1 将原有的半封闭厂房进行封闭，厂房内部液氯罐区周围设置围堰，防止在液氯泄露情况下向外扩散。

3.2.2 将封闭厂房的检修通道门设置为电动卷帘门，在发生液氯泄露事故时，有毒气体监测（GDS）系统自动联锁电动卷帘门将其关闭。液氯厂房内、外部设置电动卷帘门手动操作柱，保证罐区内部检修人员能够及时逃生。

3.2.3 增加应急吸收装置，当事故状态下启动应急吸收装置，使用固定吸风口的风机将泄露产生的氯气吸收到应急吸收塔进行处理。

3.2.4 增加视频监控设备，控制室的操作人员能够及时了解液氯储罐的内部状况。

4 整改方案的实现

由于当前液氯储罐的自动控制水平远远不能保证在事故状态下紧急停车，因此对液氯储罐改造增加安全仪表控制系统是必不可少的，一旦液氯储罐出现事故时，安全仪表控制系统能够准确、及时动作，使生产过程安全停止运行或者转入预定的安全状态。具体的实施方案如下：

4.1 我们将液氯储罐新增加的远传压力、液位的信号引入SIS进行显示、报警。将液氯储罐的入料和出料两位式自动切断阀的阀位反馈信号在原有DCS上进行显示，SIS与DCS分别实现对此阀门的远程控制。并且在SIS控制系统上实现液氯储罐液位高关闭进料切断阀门的联锁与液位低关闭出料切断阀门的联锁。原有在DCS系统上进行显示、控制的温度、压力、液位远传信号均保持不变。

液氯储罐的入料和出料两位式自动切断阀可以在工艺需要的情况下使用远程控制来实现倒罐。

4.2 由于液氯储罐存放的液氯属于剧毒物质，因此针对这种介质在液氯储罐的易泄漏口设置了有毒气体检测探头，信号传送到控制室GDS控制系统对其进行实时监测、报警。一旦检测到有氯气泄露报警，则将启动联锁关闭液氯储罐区检修通道口处的电动卷帘门并同时联锁启动应急吸收装置的事故风机、碱液循环泵，将泄漏产生的氯气用事故风机吸入到应急吸收装置进行反应处理。

4.3 应急吸收装置的事故风机、碱循环泵的状态和控制以及电动卷帘门的控制均在控制室中DCS上实现。

4.4 增加对罐区的实时监控，在罐区的两侧包括人员出入通道口加装视频监控摄像头，画面引入到控制室，让操作员能够及时的发现罐区内的突发情况和外来人员进入的情况。液氯储罐两侧的监控摄像头的安装高度大概在5.5m左右，保证能够监测到其顶部。

5 仪表选型

目前鉴于国家安全监管总局发布的116号文件之后，我们都开始逐步加深对安全仪表控制系统（SIS）的认识，仪表制造厂家也是如此。因此市场上出现的带安全认证（SIL等级）的仪表也是良莠不齐，为了更好的实现安全仪表功能，现场仪表以及SIS一定要选用知名度高、适用范围广、准确可靠的产品。

根据液氯储罐装置目前的状况和其自身低温、毒害特性、为了避免减少泄漏点，不采取设备重新预制仪表接口，因此液位采用具有安全完整性等级≥SIL1的外测式液位计，安装方便、维护量低、测量精度高。

液氯储罐的入料和出料两位式自动切断阀选用波纹管单座气动切断阀。阀芯材质选用堆焊司太莱合金；阀座材质采用PTFE软阀座；波纹管密封的上阀盖材质采用哈氏合金。这样能够更好的提高阀门的密封等级，减少阀门的泄漏。两位式自动切断阀配套阀门限位开关和2个电磁阀。2个电磁阀分别在SIS与DCS两个系统实现联锁和控制，并且采用串联形式连接，当工艺正常运行时，DCS控制其中一个电磁阀来实现阀门的打开与关闭，一旦出现事故或者故障（气源故障、电源故障）时SIS能及时作出判断启动联锁控制程序关闭自动切断阀。参与SIS联锁控制的两位式自动切断阀的仪表安全完整性等级≥SIL1。

远传压力变送器采用隔膜密封式远传压力变送器。隔膜材质采用钽。

整个安全仪表系统的设计为故障安全型，即当安全仪表内部故障时，安全仪表系统能够按照预定的方式将过程转入安全状态。安全仪表控制系统的控制器、通讯模块、电源模块、卡件等采用冗余设置。

6 总结

经过此次改造，提升了液氯储罐装置的整体自动化水平，与此同时更大限度的降低了液氯储罐事故发生的概率。只有这样在保证人员安全第一的情况下，企业这样才能创造更大的财富。