全壓力液化烴儲罐注水系統流程對比

鄧波

（四川石化有限責任公司，四川 成都 611930）

全壓力式液化烴儲罐液相進出管線一般設置在儲罐底部，儲罐底部和進出管道容易積水，在寒冷地區冬季如果防凍措施不當，儲罐液相進出管道的閥門有可能因結冰凍裂。液化烴儲罐底部管線還存在沖刷減薄泄漏、密封失效等原因發生液化烴泄漏，液化烴儲罐發生泄漏后向通過罐底管線向儲罐底部注入水，液相管線充滿水后，水進入儲罐，因為水的密度大于液化烴，儲罐內的液化烴將會浮于水面，形成水墊層，使液化烴高于泄漏點，從而減少或防止液化烴泄漏繼續增加和擴大，為搶修提供條件。

在實際的檢查過程中部分企業因歷史原因，有的企業設置液化烴注水措施在速關閥前，有的在速關閥后，有的利用工藝管線在遠端注水，有的在罐底單獨注水。文中主要結合2家企業的企業標準對3種注水系統的流程進行研究。

1 文件和規范要求

就液化烴儲罐注水的文件和規范要求，原安監局的文件、國家標準和行業標準均有要求。

1.1 國家標準

《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-2008）第6.3.16要求：“全壓力式儲罐應采取防止液化烴泄漏的注水措施”［1］。

1.2 石化行業標準

《石油化工儲運系統罐區設計規范》SHT/3007-2014第6.4.6常溫液化烴儲罐應采取防止液化烴儲罐泄漏的注水措施［2］。《液化烴球形儲罐安全設計規范》（SH3136-2003）第7.4要求，“丙烯、丙烷、混合C4、抽余C4及液化石油氣的球形儲罐應設注水設施”［3］。

1.3 原安監總局標準

在2017年發布《化工和危險化學品生產經營單位重大生產安全事故隱患判定標準（試行）》安監總管三〔2017〕121號第6條要求：全壓力式液化烴儲罐未按國家標準設置注水措施。并在重大生產安全事故隱患判定標準解讀中對注水措施的設計、施工、使用要求進行要求如下：全壓力式液化烴儲罐注水措施的設置應經過正規的設計、施工和驗收程序。注水措施的設計應以安全、快速有效、可操作性強為原則，設置帶手動功能的遠程控制閥，符合國家相關標準的規定。

上述規范和文件都針對液化烴球罐注水提出了明確的要求，但對于注水的流程，注水點的選擇，注水使用的動力等內容并未詳細規定，需要設計單位和企業自行解讀，根據需求設置注水措施。

2 企業標準的注水措施要求

針對規范和文件的要求，中國石油和中國石化2家企業呈現了不同的認識和解讀，在各自的企業標準中針對注水方案進行不同的要求。

2.1 中國石油標準要求

中國石油制定了《液化烴儲罐應急技術規范》Q/SY 1719-2014企業標準，其中4.3防泄漏注水措施中要求：常溫液化烴儲罐應采用防止液化烴泄漏注水措施；注水口應靠近罐底，且設置在緊急切斷閥與罐體之間，保證緊急切斷閥關閉時能夠向儲罐內注水。注水閥在儲罐側設置手動切斷閥，便于維修，且應采用遠程控制；注水管路應設置單向閥，防止物料倒串，單向閥的位置應在不影響檢維修情況下盡可能靠近罐根部，其注水點見圖1。

圖1 中石油注水方案

2.2 中國石化標準要求

中國石化注水方案的設置中，發布了《液化烴球罐區注水系統設計規定》對注水系統設計進行了規范，2018年將該規定收錄在《液化烴儲運工程技術標準》Q/SH 0749-2018企業標準中。標準附錄E全壓力液化烴儲罐區注水系統設計規定。

在規定中根據不同的流程提供了2種注水方案，E4方案采用直接注水方案，利用物料泵入口管線注水，通過啟動物料泵，關閉外送和倒罐的流程，打開罐底速關閥實現向球罐的注水，見圖2。

圖2 中石化E4注水方案

注入點位置設在泵入口切斷閥后，入口過濾器之前。當物料泵不能滿足注水要求時采用E5方案，設置專用注水泵注水，見圖3。

圖3 中石化E5注水方案

注水接入點為倒罐泵線上，注水流程需要關閉泵出口倒罐閥門、到其罐前的倒罐閥和速關閥，中國石化的2種方案的注水點均不在緊急切斷閥與罐體之間，需要開啟速關閥。

3 不同方案的優缺點

從流程和合規性上看，2企業注水方案都符合現有規范或文件要求，但在注水點的選擇和注水流程上有著明顯的差異。

3.1 中國石油方案

中國石油的方案是將注水點設置在儲罐液相管線上，罐體與緊急切斷閥之間，注水管路1對1的直接連接到每臺罐下。

3.1.1 中國石油方案優點（1）注水時不需要開啟緊急切斷閥，避免了緊急切斷閥無法打開的風險；（2）不需要啟動物料泵和對物料泵的進出口閥門倒罐閥門進行操作設置注水流程，直接啟動注水泵或連接現場的臨時注水管路甩頭，即可實現向罐內注水，流程較為簡潔，操作閥門數量較少。

3.1.2 中國石油方案缺點（1）注水管線需要延伸到罐的底部，在罐底部安裝有手動切斷閥、單向閥、注水控制閥，由于增加了閥門的數量，在罐底增加了多個連接密封點，增加了儲罐底部泄漏概率；（2）如投用期間使用該方案進行改造，需要在罐區進行動火作業，儲罐必須倒空。

3.2 中國石化方案

中國石化提供的2種注水方案，分別是E4方案和E5方案。

E4方案直接利用了原有的物料泵，需要核算物料泵的注入量和注入壓力是否滿足注水需求，在注水時需要首先導通流程，關閉泵入口閥門，泵出口閥門，打開倒罐閥門，關閉倒罐線去其他罐的閥門，啟動物料泵，打開罐底部速關閥。

3.2.1 中國石化E4方案優點（1）不用增加注水泵，設施投入減少；（2）該方案進行技改無需在罐區內進行動火、無需倒空儲罐。

3.2.2 中國石化E4方案缺點（1）該方案是否可行取決于泵的出口壓力和流量；（2）該方案啟動時需要較多的操作，倒換流程，在緊急情況下，由于人的精神緊張，操作失誤的概率會極大的增加，對操作人員的應急能力要求較高；（3）該方案注水時需要啟動緊急速關閥，啟動失敗將無法注入，因此，中國石化在規范中明確了速關閥的閥門選型和控制電纜的耐火要求。

E5方案是在倒罐線上注水，需要關閉物料泵回流閥、倒罐線去其它罐的閥門，打開罐底速關閥，啟動專用注水泵，通過倒罐線注水。

3.2.3 中國石化E5方案優點（1）在流程倒換上，相對于E4方案閥門開關數量有所減少；（2）使用該方案進行技改時，無需在罐區進行動火、無需倒空儲罐。

3.2.4 中國石化E5方案缺點（1）該方案操作較中石油方案仍然需要倒換流程，也存在緊急情況下的操作失誤概率，但較E4方案的失誤概率降低；（2）該方案注水時需要啟動緊急速關閥，啟動失敗將無法注入，與E4方案相同，也需要明確速關閥的選型和控制電纜的耐火要求。

3.3 風險值

注水系統的風險值涉及2個方面。

（1）在未注水情況下法蘭、閥門泄漏的風險，根據美國石油公司在《美國操作安全程序管理執行基礎》，管道、法蘭泄漏概率為0.001［4］；

（2）在應急情況下注水系統操作的風險，人失誤概率一般在10-5～1之間；進行中等難度的操作時約為0.001，人員在緊張情況下失誤概率會大為增加，有研究發現在緊張的情況下人失誤概率高達0.15。根據南華大學人因研究所研究數據表明，人的總體失誤概率在1.31×10-2。因此，需要應急情況下操作內容較多的注水系統風險值偏大1到2個數量級［5］。

4 結束語

文中描述的注水方案均符合標準或文件要求，中國石油的注水方案對人員操作要求相對較低，緊急情況下注水容易實現，但改造中需要倒空置換儲罐。中國石化的E4和E5方案改造施工量少，施工需求條件少，但對操作人員應急能力要求較高，對速關閥和速關閥的控制電纜有耐火要求。系統固有風險因人的失誤概率較高，風險較高。中國石化明確要求現場設置速關閥開關按鈕，便于現場操作。

因此，在注水系統流程的選擇上，選擇何種方案需要根據企業自身的施工時間限制、設備限制、工藝限制和員工的綜合能力進行綜合選擇。