1 引言
石化罐区的特点是工艺流程简单、作业过程缓慢、介质易燃易爆，随着国家对石化罐区安全生产的日益关注，国家安全生产监督管理总局下发了一系列围绕危险化学品重点设施的相关政令，其中116号文《加强化工安全仪表系统管理的指导意见》中明确规定：从2016年1月1日起，大型和外商独资合资等具备条件的化工企业新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施，要按照本指导意见的要求设计符合相关标准规定的安全仪表系统。 结合储运厂联合车间隐患治理的设计实施过程，介绍石化罐区安全仪表系统工程设计的基本内容和方法。安全仪表系统的设计工作，尤其是液位计、紧急切断阀的设计，面临着老旧罐区的各种复杂情况和后期工程作业的局限，设计中依据相关政令及现行规范，针对上述问题提出了不同的解决方案，并进行归类、对比和总结，旨在为石化罐区安全仪表系统的工程设计提供一些可借鉴的经验。 2 设计基础
安全仪表系统是实现一个或多个安全仪表功能的控制系统，它主要包括测量仪表、逻辑控制器、最终元件等。根据罐区生产的特点，最常见的安全仪表功能为储罐高高液位联锁切断进料，但各罐区的罐体型 式、介质物性不同，其安全仪表回路的设计也不尽相同。在联合车间的隐患治理项目中，安全仪表系统的主要组成部分为液位计、紧急切断阀、逻辑控制器等。
3 液位计
根据安全仪表回路的安全完整性等级，在液位计设计时，可采用单台或冗余配置方式，常见的结构形式包括“1oo1”、“1oo2”、“2oo2”、“2oo3”等。
在联合车间隐患治理项目中，采用“1oo1”、“1oo2”逻辑时，一台液位计报警即触发联锁动作，若联锁为误动作，容易造成上游装置停车，影响到炼油厂、管道局的核心装置和设备运行，间接造成经济的损失，这种配置方案的可用性较低；而“2oo2”逻辑，必须两台液位计同时报警，才能触发联锁动作，易发生不动作情况，影响罐区的安全生产，其可靠性较差。
最终设计为“2oo3”的表决结构，三台液位计中的两台报警时，触发联锁动作，不易发生误动作或不动作现象，兼顾了可用性及可靠性。
图学网3.1 液化烃球罐
石化罐区安全仪表系统的设计
陈兴华
北京燕山玉龙石化工程股份有限公司 北京 102500
摘要：石化罐区作为石油化工生产的原料及成品存储设施具有重要地位，但作为生产装置的辅助单元，石化企业对罐区安全问题重视程度相对较低，近年来发生在罐区的多起重大安全事故，均造成巨大损失。国家安监总局颁布多条政令对安全生产提出明确要求和指导。结合燕山石化联合罐区一系列隐患治理项目，以相关规范、规定为基础，探讨了安全仪表系统在石化罐区尤其是投运多年罐区中的设计，针对老旧罐区的不利条件，简要阐述了安全仪表系统，尤其是液位计、紧急切断阀等主要组成部分的设计和实施方案，为类似罐区安全仪表系统的设计工作提供一些可供参考的经验。
关键词：安全仪表系统 液位计 紧急切断阀
Design of safety instrument system in petrochemical tank area
Chen Xinhua
Beijing Yanshan Yulong Petrochemical Engineering CO.，LTD Beijing 102500 Abstract：As the storage facilities of raw materials and finished products in petrochemical production，the petrochemical tank field plays an important role，But as an auxiliary unit of the production unit，Petrochemical enterprises pay relatively little att
ention to the safety of the tank area，In recent years，a number of major safety accidents occurred in the tank farm，Both caused huge damage。The State Administration of Work Safety has issued a number of government decrees setting clear requirements and guidance for work safety。This paper combines a series of hidden trouble control projects of Yanhua joint tank area，According to relevant specifications，base on，This paper discusses the design of safety instrument system in the petrochemical tank area，especially in the tank area which has been in operation for many years，Against the disadvantages of the old tank farm，The safety instrument system is briefly described，Especially the liquid level gauge，design and implementation of emergency shut-off valve and other major components，This paper provides some reference experience for the design of safety instrument system in similar tank farm。
Keywords：safety instrument system；liquid level gauge；emergency shut-off valve
气分罐区及烷基化罐区属于液化烃球罐，储运介质为液化石油气，液位计设计为一台伺服液位计与两台音叉开关形成“2oo3”表决结构。
库存物资
进行液位计设计时，球罐压力高，动火作业风险性大，相关的手续审批时间也不能满足施工工期的要求，为排除施工风险，保障生产，将球罐现场液位计旁通管改造为液位计的导向管。
3.2 内浮顶储罐
联合车间石脑油罐区涉及12座内浮顶储罐，液位计设计为一台伺服液位计与两台音叉开关形成“2oo3”表决结构。
储罐原有液位检测仪表为钢带液位计，因储运介质含硫，在储罐伴热的作用下，介质蒸汽对钢带机械连接部分腐蚀严重，造成盘簧变脆，机械传输失效，需要定期维护更新，造成资源浪费。
与钢带液位计相比，伺服液位计机械连接部分为整体不锈钢形式，耐腐蚀能力更强，较适用于含硫介质的测量。因储罐为内浮顶式，伺服液位计浮子必须直接接触介质，为避免收付料过程中浮子漂移，保护浮子运行轨迹，罐内设置导向管。
新建内浮顶储罐进料时，罐底钢板会发生较大形变，多年沉降后，才能基本定型。新建储罐的导向管与储罐拱顶连接，必须为柔性密封，以免储罐变形致使刚性连接断裂。
3.3 外浮顶储罐
新原油罐区、牛口峪罐区涉及原油外浮顶储罐，液位计设计为一台伺服液位计、一台钢带液位计与一台浮球开关形成“2oo3”表决结构。
网络家庭原油外浮顶储罐容积较大（104m3、105m3），液位升高10mm所耗费的进料时间较长，液位计灵敏度对收付料过程的影响不大，现场存在着液位计使用年限长，测量精度较低等情况。原油储罐的外浮顶体积、面积较大，增设导向柱后，外浮顶可能因受力不均而沉没，危害储运设备安全，存在安全事故风险。液位计的相关设计，应尽量利旧储罐外浮顶原有的定位管，因此在液位计的选型配置上，受到一定局限。
因原油的黏度较大（10~40mPa.s），油品浑浊，依据相关现行规范，首选非接触式雷达液位计。非接触式雷达的天线类型也是设计中需克服的问题，原油黏度较大，导波管内的焊缝或原油粘附会增强雷达电磁波与管壁的接触，影响测量结果。参考牛口峪罐区的现场使用经验，选择阵列式天线，该天线实际上是一个由若干个小天线组成的天线阵，电磁波在导波管中的能量分布不同，电磁波能量集中在导波管的中心，与管壁接触部分能量很小，可排除介质黏度影响。
全部外浮顶定位管被占用后，其他液位计的选型设计较为困难，液位计的检测元件不能探入浮船以下。储罐液位较低时，在储罐顶部斗状空间易形成旋风，对液位计的传动部分造成损伤。受上述安装条件制约，设计选用了无浮子的钢带液位计，其钢带传动部分直接固定在浮船上沿，另考虑旋风风力，
钢带裸露部分使用不锈钢钢丝替代。钢带液位计安装时，现场测量钢丝长度，并进行收、付料调试，使钢带与钢丝的连接部分始终位于在竖直方向的钢带保护管中，以免影响齿轮及盘簧正常工作。
4 紧急切断阀
储罐液位超限后持续进料，油品介质外溢导致爆炸危险，经常伴有重大火灾事故。进料线紧急切断阀必须起到隔离火源的作用，才能保证罐区的长周期安全运行。此类阀门的选型及设计时，依据中国石化集团公司发布的《液化烃球罐紧急切断阀选型设计规定》，以及现行石化行业选型设计规范中紧急切断阀的相关内容、石油化工企业设计防火规范等。
4.1 阀体
在联合车间隐患治理的项目中，涉及介质全部为液相物料，对于口径≤DN200的进料管线，紧急切断阀的阀体选用全通径球阀，对于口径＞DN200的进料管线，尤其是原油类黏度较大的介质，其紧急切断阀的阀体选用闸阀。根据储运专业的要求，气源故障状态下的安全阀位为关位置。
4.2 执行机构
4.2.1 单作用执行机构
液化烃球罐紧急切断阀在介质泄漏后必须迅速动作，进料线紧急切断阀的全行程关断时间应为1s/英寸，电动执行机构的行程时间较长，难以达到规定的要求。同时最新发布实施的罐区自动化设计规范中要求，液化烃中，液化石油气罐区应采用气动执行机构。联合车间隐患治理项目中，气分罐区的液化烃介质为液化石油气，且进料线口径不大，因此设计选用单作用带弹簧返回型气动执行机构。4.2.2 双作用执行机构
新原油罐区其中一根原油进料线口径较大（DN700，28”）。设计单作用带弹簧返回式气缸的体积和重量过大，现场空间不满足其安装要求。该管线紧急切断阀执行机构的选型设计为双作用执行机构配备储气罐，执行机构容积为0.5m3，储备可满足执行机构动作两个行程所需的风量。该储气罐为压力容器，归属储运厂设备专业人员长期维护和管理。
5 结束语
由于石油化工重大危险源本身存在的巨大危害性，对于石油化工重大危险源的安全控制工作至关重要。对于存储大量易燃易爆、可燃有毒介质，构成重大危险源的储罐区，现场安全仪表的设计影响
（下转第4页）
表7 催化剂装填数据
装填物质实际装填量堆密度/重量/t(kg·m-3)
一反上床层
RG-1保护剂 3.0466
RSi-1脱硅剂 4.5459
RS-2100再生剂16.2893
一反中床层
RS-2100再生剂28.8917
一反下床层
万泉河RS-2100再生剂42.8924
二反
RS-2110再生剂34.1918
RS-3100新鲜剂（密相）28.25732
表8 装置初期应用结果
时间2020.9.1-3
主要操作参数
高分压力/MPa7.50
氢分压/MPa 5.57
处理量/(t·h-1)112
体积空速/h-10.8
反应器入口温度，℃271
WABT，℃320
标准状态氢油体积比518
原料产品性质原料1）精制柴油
密度（20℃）/（kg·m-3)-845.2抑菌
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硫含量/(μg·g-1)4040 3.7
氮含量/(μg·g-1)~4000.8
十六烷值45
馏程（ASTM D-86）/℃
初馏点70170
50%251254
90%304307
终馏点330331
注：1）原料构成：直馏柴油35%，焦化汽油10%，催化柴油55%。
由此可见：相对于上周期的运行数据，催化剂
再生并补充部分RS-3100催化剂后，加工二次加工汽柴油比例65%左右的混合原料，可以在反应器入口温度不大于280℃，催化剂床层加权平均温度仅为320℃的条件下，柴油产品硫含量稳定小于10μg/g。
4 结束语
１）120万吨/年柴油加氢装置所加工的原料性质较差。生产超低硫柴油时，化学氢耗率高，容易加快催化剂积炭失活，使装置运行周期缩短。
2）通过原料组成及操作参数的优化，可有效延缓催化剂失活速率，延长装置运行周期。
3）加氢产物与原料油换热器内漏是导致精制柴油硫含量升高、催化剂提温速率加快的主要原因之一。在装置检修中需要特别注意换热器管程腐蚀的检查，以及螺纹锁紧环内环的安装的精度检查。
4）RS-3100催化剂脱硫活性稳定性好，其与RS-2100再生催化剂组合使用，可在相对缓和的条件下生产国VI柴油的调和组分。
参考文献
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[2]邵志才，高晓冬，李皓光，等. 氮化物对柴油深度和超深度加氢脱硫的影响[J]. 石油学报，2006，22（4）：12-17.
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[5]Olsen C. The SmART Catalyst System®：Meeting the Challenges of Ultra Low Sulfur Diesel[J]. Ultra Low Sulfur Diesel. 2010：8.
[6]唐志文.柴油加氢精制水冷器管束泄露原因分析[J].2019（6）:17+19.
着整体安全仪表系统的功能表现。联合车间隐患治理的安全仪表系统投用至今正常运行，为罐区安全
提供了有力保障，证明该设计是合理的，成功的。联合车间的各类储罐是大型石油化工企业罐区的缩影，本文重点介绍安全仪表系统的设计方案，为同类型的工程项目，提供了参考。
参考文献
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[3]中国石化集团洛阳石油化工工程公司.GB50160—2008石油化工企业设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2009.
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[5]单翀.石油化工罐区储罐液位仪表的设计与应用研究[J].石化技术，2019，26（01）：296
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