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SIL定级——循环氢加热炉

发布时间:2018-07-02浏览:

SIL定级典型案例
循环氢加热炉
(1)  工艺描述
加氢裂化装置循环氢加热炉简化P&ID图见图G.5。该循环氢加热炉为立管立式炉,介质流量为6000Nm3/h,炉管的设计压力为20MPa,对流段设计热负荷为1139kW,辐射段设计热负荷为3877kW,用于加热循环氢。该炉子位于加氢裂化反应器入口,氢气经过炉子加热后与精制油、循环油、热高分来的常规液态烃混合进入加氢裂化反应器。

图G.5  加氢裂化装置循环氢加热炉简化P&ID图
(2) 场景识别与筛选
采用HAZOP分析辨识工艺中存在的主要危险,通过后果分级表F.3,筛选进行LOPA的场景。表G.5为筛选出的LOPA场景。本例以场景2为例进行分析。场景2为燃料气总管压力低造成加热炉熄火,炉内燃料气积聚导致遇明火爆炸。后果等级为4级。
表G.7 筛选出的LOPA场景
场景1 加热炉出口氢气温度高造成加氢裂化反应器入口温度过高,引起反应失控,损坏反应器。
场景2 燃料气总管压力低造成加热炉熄火,炉内燃料气积聚导致遇明火爆炸。
场景3 加热炉进料流量低造成加热炉炉管干烧而损坏。
 
(3)  初始事件确认
本例选定IE为燃料气总管压力传感器故障,人员未及时响应,根据表E.1,其失效频率为1 × 10-2
(4)  IPL评估
燃料气总管压力设有SIF。当PT3108检测到燃料气压力过低时,SIF逻辑控制器输出信号关闭XCV31404A和XCV3104B,同时切断去主火嘴的燃料气和去长明灯的燃料气,熄灭火嘴和长明灯,防止加热炉内因熄火出现燃料气积聚而导致遇明火爆炸。但是,由于该SIF与人员响应得到的报警共用一个传感器,不独立于初始事件的发生,所以,该SIF不能作为IPL。
(5) 场景频率计算
后果发生频率为:
fiC= fiI=1×10-2/a
式中:
fiC——IEi的后果C的发生频率,单位为 /a;
fiI ——IEi的发生频率,单位为 /a;
(6)  风险评估与决策
燃料气总管压力低造成加热炉熄火,炉内燃料气积聚导致遇明火爆炸,后果等级为4级。后果发生的频率为1×10-2 /a。根据后果等级4和频率1×10-2 /a,查询表F.2,风险等级为高风险,要求:选择合适的时机采取行动。
分析小组将燃料气总管压力低报警和人员响应系统与燃料气总管压力SIF在硬件上独立。此时,燃料气总管压力SIF可作为IPL。可根据企业具体的风险控制要求,确定该SIF的SIL。在本例中,确定该SIF的FFD为1×10-2 (SIL1)。对于场景,SIF将释放事件的频率从1×10-2 /a降低到1×10-4 /a。根据表F.2,对于后果等级4,频率为1×10-4 /a的事件,风险等级为中风险,企业可采用成本效益分析,决定是否需采用额外的措施进一步降低风险。
(7)  LOPA记录表
本案例LOPA记录表如表所示。

表LOPA记录表
公司名称   装置名称   时间  
工艺单元   分析组成员   图纸号  
分析节点 循环氢加热炉
序号 场景 后果 初始事件 使能必要事件/条件 条件修正 IPL 其他保护措施 后果发生频率 现有风险等级 需求的SIL等级或建议的IPL 减缓后的后果发生频率 减缓后的风险等级 备注
描述 等级 描述 频率
(/a)
描述 概率 点火概率 人员暴露概率 致死概率 描述 IPL类别 PFD 描述 IPL类别 PFD
1 燃料气总管压力低造成加热炉熄火,炉内燃料气积聚导致遇明火爆炸 燃料气总管压力低造成加热炉熄火,炉内燃料气积聚导致遇明火爆炸,设备损坏 4 燃料气总管压力传感器故障,人员未及时响应 1×10-2 燃料气总管压力SIF 1×10-2 高风险 将燃料气总管压力低报警和人员响应与燃料气总管压力SIF在硬件上独立,此时该SIF可作为IPL SIF 1×10-2
(SIL1)
1×10-4 中风险 将燃料气总管压力低报警和人员响应与燃料气总管压力SIF在硬件上独立

 
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