多媒体控制器王红; 高新玉; 韩东升
【期刊名称】《《化工设计通讯》》
【年(卷),期】2019(045)010
【总页数】2页(P109-110)
双层pcb板
【关键词】高压串低压; 危害; 措施
【作 者】王红; 高新玉; 韩东升
【作者单位】山东省思威安全生产技术中心 山东济南 250100
【正文语种】中 文
近年来，石化企业特别是存在较高压力差的工段，高压串低压已成为引发危险化学品事故的主要因素之一。2018年3月12日16时14分，江西九江石化企业柴油加氢装置原料缓冲罐（设计压力0.38MPa）发生爆炸着火事故，造成2人死亡、1人轻伤，事故的直接原因就是高压串低压。
高压串低压危害的后果一般较为严重，一般属于“风险不可容忍”。化工生产不可避免的存在风险，目前国际国内普遍接受“ALARP”理论，即可容忍风险理论，该理论如图1所示。
图1 可容忍风险和ALARP理论
当通过降低风险概率，使风险到达可容忍区域时，即认为残余风险可以接受。
现结合九江“3.12”事故及历史上发生的类似化工企业事故进行分析，以探求高压串低压的原因及相应解决方案。
1 工艺特点决定存在较大压力差
在石化装置生产过程中存在较多的压力差，①原料源头一般为原料罐或缓冲罐，通常通过
加压泵、压缩机来提高工艺介质压力，以达到工艺所需高压力值；②物料气液分离过程存在压力差。
加氢装置可能存在高压串低压的关键点主要是加氢进料泵处、高压分离器处、低压分离器处、高压密闭排放处（高压处设置的排油、排污点，通常接入地下污油管网）、公辅工程交接点处。 包边带另外，加氢装置加氢反应完成后，需进行产品分离，需要进行精馏，精馏作业一般为低压或常压作业，部分存在减压精馏作业，这样一来，就存在压力差，从而可能导致高压串低压。
加氢装置的设备存在排污点，如酸性水排放管线，如回流罐处存在油水分离，需通过酸性水管线将分离的酸性水排放，此处存在界位控制，若控制不当，可能导致界位过低，从而导致油串入酸性水管线，进而可能导致高压气相串入酸性水系统，酸性水系统管线、阀门一般设计参数为常压，从而可能导致超压，严重者引发管线变形、爆裂。
2 工艺设计或设备本身存在缺陷
九江“3.12”事故发生的直接原因为循环氢压缩机因润滑油压力低而停机后，加氢原料进料泵随即联锁停泵，但因泵出口未设置紧急切断且单向阀功能失效，加之操作人员未能第一时间关闭泵出口手阀，反应系统内高压介质（压力5.7MPa）通过原料泵出入口倒窜入加氢原料缓冲罐，导致缓冲罐超压爆炸着火。
2.1 机泵不能作为有效的阻断、隔离措施
循环氢压缩机停机联锁停原料进料泵，此步骤不需人为确认，不延时，目的是保证工艺安全。但未考虑该泵为离心泵，停泵不能作为有效的隔离措施，导致串压。
采用柱塞泵等往复式机泵可以减少反串概率，但即使是柱塞泵，在泵进出口压差大的情况下，也可能因为内件密封不严，导致物料反串，导致高压串低压。
2.2 原料泵出口未设紧急切断阀
操作人员未能第一时间关闭加氢原料进料泵出口手阀，导致高压窜低压的通路打开。
2.3 泵出口止回阀失灵
因止回阀本身存在的故障概率较高，因此止回阀无法起到有效的防止高压串低压的作用。
3 对应措施
3.1 自控措施
以液位控制方式降低高压串低压概率，通过控制液位（起到水封的作用）来防止高压侧介质串入低压侧，如高分与低分之间的油相，通过控制高分的液位来防止高压气相串入低分；低分罐与分馏系统之间，通过控制低分液位防止高压气相串入低压分馏系统。
液位控制一般通过联锁来实现，必要时采取关键联锁进SIS系统的措施，如高分液位通过多个液位远传加报警进行日常操作控制（一般设置2～3套液位控制系统作保障），该液位控制SIF回路实现从一次元件、逻辑处理器、最终执行元件的独立。此种措施方案，将配备符合SIL等级要求的紧急切断阀，当液位到达设定值时，紧急关阀，以实现反串路线的及时切断。
在此措施方案中，报警值的合理性，起到关键作用，一般设置两级报警，当报警后，应留给操作人员足够的时间进行问题排查及纠正。
采用联锁系统特别是SIS系统是目前广泛采用且有效的预防高压串低压措施，自控系统起到作用的根本影响环节是一次元件的准确性、逻辑程序的可靠性及最终执行元件的完好性，应由第三方进行SIL评估，根据工艺设备特性确定所需的SIL等级，根据SIL等级确定安全仪表系统的危险失效概率（低要求模式），确定是否需要设置冗余，确保不存在共因失效，以满足安全要求。
SIS系统正常生产时处于休眠状态，实际作用为保护安全生产的“最后一道防线”。因为，若需设置SIS系统，则企业应按规定进行SIS系统设计、安装，并按规定进行验证，由第三方出具验证报告，确保SIS系统的可靠性。另外，需注意从概念阶段开始整个生命周期管理。
目前规定需要设置SIS系统的法规文件主要包括以下几个：
标准车当量数《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令[2011]第40号，根据79号令修订）第十三条（三）“对重大危险源中的毒性气体、剧毒液体和易燃气体等重点设施，设置紧急切断装置；毒性气体的设施，设置泄漏物紧急处置装置。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）
”。
《山东省危险化学品安全管理办法》（山东省人民政府令第309号）第十条规定“危险化学品生产、储存和使用单位存在列入国家重点监督管理名录的危险化工工艺、危险化学品以及重大危险源的，应当根据工艺安全要求设置自动化控制系统、安全联锁装置、紧急停车系统和视频监控系统。对国家规定的大型和中型化工装置还应当设置安全仪表系统”。
SIL定级（确定安全完整性等级）方法主要有采用保护层分析的半定量法（LOPA分析）、风险图法、危险事件严重程度矩阵法（定性方法），目前，较为广泛使用的方法为LOPA分析法，该方法利用“洋葱模型”原理，通过层层保护分析，最终确定是否需要设置SIS以及SIL等级。SIS系统的设置可以降低事故发生概率，从而降低风险值。
3.2 设置止回阀
通过设置止回阀，起到防止物料倒流的目的。但此方法对于防止高压串低压，特别是当存在较高的压差时，往往收效甚微，原因与止回阀的特性有关。止回阀容易卡住或因材质不当或维护不当，导致腐蚀出现设备缺陷，关不严，最终无法实现有效隔断的目的。
实践证明，止回阀只能作为辅助措施，在LOPA定级方法中一般不作为独立保护层。若选择止回阀，则建议选用不同厂家生产的不同形式的止回阀，从而降低止回阀本身存在的故障概率。
3.3 设置盲板
对于正常生产时不投用的管道，如氮气等公辅工程管道、仅用于开车阶段的工艺管道，设置盲板进行隔离，是比较通用且有效的防串压措施。设置盲板防串压应注意，当检修拆除盲板后，需及时复位，并绘制盲板抽堵位置图，对盲板更换维护情况记录在案。盲板使用一定周期后，需更换，防止因腐蚀、冲刷等导致盲板存在薄弱环节，当突然超压时，可能出现破裂、泄漏，从而无法启动安全止回的目的。
3.4 设置安全阀
就保护层而言，安全阀属于物理保护，属于释放设备，位于基本过程控制、人员干预、安全仪表系统的外层。当内层安全设施无法起到作用或作用不大，压力超过设定值时，起到紧急泄压作用。安全阀用于防高压串低压的工艺位置一般位于蒸馏塔、脱硫塔等处，属于 A类串压风险点，下游系统（低压容器）上的安全阀能够满足全量串压的泄放要求。
安全阀的作用是降低事故后果，从而降低事故风险。
设置安全阀属于被动泄压措施，当安全阀按高压串低压工况设计时，可以起到被动泄压以实现防超压目的，但需确保安全阀处于安全可用状态，如底阀铅封开、安全阀定期校验等。安全阀选型尤为重要，当涉及腐蚀性或易聚合的物料时，安全阀阀前需设爆破片如较高浓度环氧乙烷、，防止因腐蚀、聚合导致的安全阀底部堵塞，从而起不到紧急泄压作用。另外，安全阀所处位置的背压值，也是一个重要的考虑方面，当泄放入高压火炬管网时，尤其需要注意考虑背压影响。
3.5 人员培训管理ip
操作人员水平及管理水平对预防高压串低压也至关重要，若操作人员未经培训或培训不合格，可能导致对高压串低压前的报警认识不足或应对措施不当，反映时间较长，从而无法通过报警、人为干预这一保护层，起到防止事故发生的作用。
安全管理水平特别是变更管理水平也至关重要，如若未经允许，人为变更自控方案，切除联锁，则可能导致保护层失效，从而导致事故发生，在历年安全检查中发现，此类问题存在较普遍，需引起重视。
4 结束语
化工企业高压串低压危险是发生概率及后果较严重的一种事故，主要原因是液位控制不当等操作原因或工艺设备本身存在隐患，若不采取安全措施，其风险值为“不可接受”。目前采用的预防方法主要是通过设置联锁、设置止回阀、设置盲板、设置安全阀等形式。通过采取安全措施，将高压串低压风险降至“可容忍”范围内，从而保障安全生产。
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