石油化工储罐的安全运行模式分析

李强

（黑龙江省大庆石化公司，黑龙江 大庆 163000）

储罐是石化企业储存化学品的重要工艺装置，但在危险化学品储存、中转环节可能诱发爆炸、火灾、有毒介质泄漏等多种安全事故，造成财产损失与人员伤亡。基于此，研究石化储罐的安全运行模式，对于维护罐区与石化企业安全生产具有显著现实意义。

1 问题描述

1.1 项目概况

以某石化企业安全检查项目为例，该企业在某市码头设有储罐区，总占地面积为2362 ㎡，区域气候特征属大陆性气候，全年四季分明，冬、春季风盛行，夏季高温多雨，年平均气温为11.4～12.9℃，全年平均降水量为550～600mm，在夏季可能发生雷暴。储罐区内储存化学品种类包括原油、汽油、柴油、燃料油、煤油、C7H8、C6H6、(CH2OH)2、C2H5OH、C3H6O 等，设有不同规格、不同类型、不同容量储罐共各14 个，其中包括3 个单罐容量9×103m³的内浮顶油品储罐，4 个13×103m³的内浮顶重柴油储罐，2 个8.5×103m³的拱顶乙二醇储罐，3 个8.5×103m³的内浮顶化工品储罐，以及2 个4.5×103m³的内浮顶化工品储罐。

1.2 安全隐患分析

根据储罐区自然环境与现场布局可知，诱发安全生产风险的主要因素包括非计划停工事故、设备检修失误、储罐本体腐蚀、设备可靠性、工艺与制度不完善、作业人员违规违章等方面，对储罐安全管控工作提出了更高要求。

2 基于安全生产理念的石油化工储罐安全管控措施

2.1 源头控制

（1）罐区整体安全。要求石化企业参考ICS 75《石油化工储运系统罐区设计规范》等文件，综合考虑储罐区地理位置、交通状况、场地布局等因素优化储罐区场地布局与现场定位，保证消防通道、防火堤设计情况符合规范要求，保障罐区整体安全。

（2）储罐本体安全。石化企业应根据不同物料合理安排储罐选型、规格、数量、安装位置等，已知该项目中在储罐区内储存的化学品种类较多，储罐形式包括内浮顶、拱顶两类，要求在储罐运输、安装与执行物料操作环节建立全程安全管理机制，对照不同化学品类型判断是否需对储罐做氮封处理、是否需做成双防罐等，并落实对储罐材质、罐壁钢板强度及完好性的检测工作，精确测算储罐内壁钢板是否在应力作用下产生开裂、腐蚀等问题，对其他焊接压力容器采取有效防腐措施。

（3）安全附件保障。储罐的安全附件包括阻火器、机械呼吸阀、液压安全阀、泡沫发生器、液位计等类型，在防范安全事故、维护储罐安全中发挥重要功能。以储罐中安装液位计为例，根据储罐体积、容量等参数分别设置液位高、低位限的报警阈值，对于容量超过5×103m³、储存可燃介质或危险化学品的储罐，在安装液位计、连通报警系统的同时，还需额外配置联锁控制系统，在测得液位超限时自动联锁停运。

（4）监控系统保障。为全天候保障罐区安全运行，可引入GERX3I 冗余系统实现对罐区原监控系统的改造升级，利用PLC 控制模式实施冗余方案，基于两路供电方案使控制机柜电源系统稳定运行，在主、从机架上分别插入2 个电源模块，以分布式I/O 以太网模块实现对控制器的冗余设计、支持手动/自动切换两种模式，并引入自适应网络完善高速以太网、远距离光纤通讯以及上位机系统配置。通过采用监控系统的冗余控制方案，可有效取代人工值守模式、降低劳动强度，提高罐区现代化管理水平。

2.2 过程控制

（1）常规安全检查。石化企业应推进罐区安全检查制度的常态化建设，安排专职巡检人员围绕储罐各安全附件是否安装到位、阀门与管道有无松动问题、各类检测仪器与报警装置运行状态、防火堤现场设计情况等方面开展详细检查，将安全检查过程中发现的问题及时向上级部门报告，并整合检查结果生成台账、建立审核机制，保证安全检查工作的实效性。

（2）定期保养维护。要求石化企业在每年年初编制罐区年度检修维护计划，基于岗位责任制度将维修、检修任务细化分解至具体岗位与责任人，保证维修作业人员持证上岗，协同机电专业、设备操作等不同班组成员共同开展储罐设施的维修、检修任务，保证各类储罐设备实现使用性能最优化，降低设备故障的发生概率。

（3）危险源识别与评价。由于石化企业储罐涉及多种危险化学品的储存与生产任务，应每3 年邀请具备专业资质机构开展储罐区安全评价工作，严格遵循职业健康管理与安全生产要求开展内部危险源自查与评估工作，并在引进或拆除设备、装卸物料、变革生产工艺、开展特殊作业等环节落实危险源识别与记录，根据危险源评估结果启动相应处理方案。

（4）特殊作业管理。石化企业储罐运行过程中包括高空、清罐、动火等多项特殊作业内容，要求企业引入作业票制度开展特殊作业的专项管理工作，根据安全作业规范与企业内部管理制度要求签订作业票，注明具体负责部门、责任人及安全责任，在开展特殊作业前编制专项施工方案，经审核通过后方可正式施工，并在完工后将相关工艺设备复位，落实作业现场清理工作，保证特殊作业的安全性。

2.3 隐患治理

（1）基础管理工作。为防范因基础设施存在隐患影响整体储罐区的安全生产，石化企业应借鉴HSE 体系建设要求完善内部安全控制体系建设，建立科学的管理制度与工作流程，针对各项设备管理、维检修作业制定标准化管理制度，并重点围绕夜间、午休、节假日等时段加强巡检力度，保障储罐安全运行。

（2）预防性检修。石化储罐区在日常生产运行环节涉及多种机组与附件，要求企业将大型储罐及其他机组纳入在线监测系统控制范围中，针对机组运行过程中产生的振动、位移、噪声等情况落实不间断监测工作，落实对压力管道及其他管路腐蚀、渗漏状况的排查检测，在高温、多雨、雷暴等环境下对配电柜、驱动电机等设备有无过热问题实行跟踪监测，并将罐区安全监测系统与ERP 系统中的PM 模块连通设计，集成电气设备、仪器仪表、静/动设备及设备台账管理等功能模块，保证第一时间发现故障隐患与性能缺陷，采取预防性检修措施。在此基础上，将石化企业储罐区历年运行数据汇总，利用信息化平台与数据分析工具统计设备故障发生频次、安全事故发生率等信息，编制储罐设施检修大纲，分别围绕安全、环保、质量、成本等方面落实对储罐设施的检修工作，并将储罐设施检修结果记录，实现一次开车目标。

（3）设备运行管理。在储罐设备运行过程中，可引入S8000 故障诊断系统与在线监测系统建立大型储罐、关键设施及安全附件的运行台账，根据储罐机组、专用泵的润滑情况建立专门管理制度，基于安全管理与成本控制原则建立备品配件定额管理制度，将法兰、阀门等具体零部件列入巡回检查中编制工作细则，保证现场巡检人员将储罐问题记录备案，并提前采取问题修复、零部件紧固与更新等技术措施，降低设备突发性故障与非计划停工发生概率。

2.4 安全预警

（1）安全预警步骤。为保证石化企业储罐区的安全运行，还需建立储罐区安全预警模型及相关指标体系，配合信息化系统的应用辅助应急管理人员执行科学决策，消除储罐运行与生产过程中的风险隐患。在构建储罐安全预警技术路线时，主要遵循以下步骤：①明确定位警情，系统梳理影响储罐安全的因素，围绕人、设备、环境、管理四个方面动态评判储罐区的安全状态，当发现任意因素导致储罐区安全程度出现下降趋势，即可确认构成警情。②全面查找警源，在储罐区范围内搜查可能影响储罐安全的因素，并建立针对性防范措施。③分析警情征兆，设计合理的储罐警兆指标，便于在发出预警信号后预留充足时间启动应急预案。④准确预报警度，按无警、轻度、中度、重度四个等级评价设计预警指标的警度与警限。

（2）模型与指标体系建构。

①建立模型。基于可拓理论建立储罐区安全预警模型，按无警、轻度、中度、重度四个指标阈的划分结果建立可拓物元模型。将第i 个划分的等级设为M0i，特征集为C，等级对应的第j 个特征为cj，等级关于特征规定的量值范围为V0i，建立储罐安全预警指标的经典阈R0i，并将全体评价类别即节域设为Rm，等级M0i关于特征ci所取的量值范围为Vm，由此分别建立经典域、节域的模型：

结合该石化企业储罐区的现场检查结果，将预警对象的待评物元R 定义为测量分析结果，节域m 关于特征ci的特征值为vi，由此建立待评物元模型：

将第k 个预警对象的特征集设为vkj，该特征集到区间V0ij的可拓距离为ρ(vkj,V0ij)，vkj到区间VMj的可拓距离为ρ(vkj,VMj)，根据可拓距离关系可评判预警对象与不同预警等级之间的关联度。将第k 个预警对象设为Pk，该预警对象的权重为wj，基于权系数计算预警对象与等级i 之间的综合关联度，表示为：

在满足以下条件时，可确定预警对象的警度等级被评定为s：

②构建指标体系。在建立石化企业码头储罐区安全预警模型的基础上，整合现状数据分别从人、设备、环境与管理四个一级指标层面设计安全预警的二级指标并赋予权重，其中人的因素中包括违章作业率（32.6%）、违章指挥率（14.7%）、违反劳动纪律率（3.6%）、紧急事故处理失误率（33.9%）、技能水平达标率（83.2%）、人员文化水平（63.2%）、人员持证率（86.3%）、人员健康水平（91.1%）共8 项二级指标；设备因素中包括设备故障率（7.9%）、设备维修失误率（11.2%）、设备故障作业率（13.4%）、安全装置完好率（90.4%）、监控设备完好率（85.2%）、消防设施完好率（92.7%）、物流设施完好率（91.4%）、储存设备完好率（90.7%）、设备更新率（10.9%）共9 项二级指标；环境因素中包括自然环境（83%）、储罐区布局（90%）、现场工作环境（85%）共3 项二级指标；管理因素中包括制度建设完善性（90.1%）、安全制度执行状况（94%）、安全检查及隐患治理情况（91.3%）、安全教育培训状况（90%）、安全管理组织协调程度（90.6%）、应急预案完善性（86%）、安全标识配置情况（86%）、信息沟通传达率（87.6%）、专业人员占比（63.1%）共9 项二级指标。

③生成预警结果。将上述4 项一级指标与指标值代入预警模型中，获得不同预警等级的经典物元；结合各预警指标的原始数据，获得各二级指标的待评物元，计算一级指标与不同预警等级的关联度，生成各评价对象的综合关联度与关联函数值，最终将一级指标的综合关联度K 值汇总可知，该石化公司储罐区安全运行水平的综合关联度计算结果为Kp=(0.0201,-0.0152,-0.4120,-0.6344)。基于最大关联度准则可判断，储罐区的预警等级为“无警警度”，整体储罐安全运行状况较好，其中人的因素在各一级指标中达到“轻度警度”的警限范围，由此提示该石化企业应重点加强对储罐区现场作业与管理人员的安全教育与培训工作，落实常态化应急事故演练工作，保证全员严格依据岗位操作规范、标准章程与安全生产制度执行具体作业，并确保落实持证上岗制度，逐步降低因人为因素诱发的安全作业风险，保证储罐的安全稳定运行。

3 结语

通过以石化企业罐区为例分析储罐运行过程中存在的风险隐患，基于源头控制、过程控制理念明确罐区安全管控工作要点，运用危险源识别与评价、预防性检修等手段实现对安全隐患的有效整治，并建立储罐安全预警模型及评价指标体系，实现对储罐运行故障的提前预警，为石化企业安全生产提供良好的示范经验。