Co to jest reaktor bezpieczeństwa procesów?

Odpowiedź na podstawowe pytanie:Co to jest reaktor bezpieczeństwa procesów i jak zapobiega on reakcjom nieprawidłowym i incydentom nadciśnienia?Reaktor bezpieczeństwa procesu jest reaktorem chemicznym zaprojektowanym, wyposażonym w instrumenty i obsługiwanym z wieloma niezależnymi warstwami ochrony, które zapobiegają, wykrywają i łagodzą reakcje nieprzewidziane,zdarzenia z nadciśnieniemProjekt opiera się na podejściu opartym na ryzyku, które jest regulowane przez OSHA Process Safety Management (PSM) w USA i IEC 61511 (Functional Safety:Systemy bezpieczeństwa przyrządów dla przemysłu przetwórczego) na arenie międzynarodowej, wymagających analizy zagrożeń (HAZOP), warstw analizy ochrony (LOPA) i systemów bezpieczeństwa z narzędziami (SIS) z zweryfikowanymi poziomami integralności bezpieczeństwa (SIL 1 ̇ 4).

1Podstawowe zasady projektowania bezpieczeństwa

·**Wspólnie bezpieczniejsza konstrukcja (ISD) **W hierarchii kontroli bezpieczeństwa priorytetem jest wyeliminowanie w stosunku do zmniejszania zagrożeń: zminimalizowanie (zmniejszenie zapasów niebezpiecznych), zastąpienie (używanie mniej niebezpiecznych materiałów),umiarkowane (działają przy niższej temperaturze/ciśnieniu), i uproszczenie (zmniejszenie złożoności): reaktor zaprojektowany do pracy w temperaturze około 50 °C z 10% NaOH jest z natury bezpieczniejszy niż reaktor pracujący w temperaturze 200 °C z 50% NaOH,wyeliminowanie potrzeby rozległych systemów ochronnych.

·** Warstwa ochronna przed nadciśnieniem**Każdy reaktor musi posiadać co najmniej dwa niezależne urządzenia zabezpieczające przed nadciśnieniem: dysk pęknięcia (disk pęknięcia) jako podstawową ochronę, ustawiony na 110% ciśnienia projektowego i rozmiarowy zgodnie z API 520/521,i zawór bezpieczeństwa jako zabezpieczenie wtórneW przypadku reakcji egzotermicznych systemy chłodzenia awaryjnego (wody chłodzącej w zapasie, wtryskiwania tłumienia) zapewniają trzecią warstwę.zazwyczaj awaria płynu chłodzącego przy maksymalnej szybkości reakcji.

·**System zabezpieczeń instrumentalnych (SIS) i blokady**Wykorzystane urządzenia zabezpieczające zapewniają automatyczną reakcję na niebezpieczne warunki niezależnie od podstawowego systemu sterowania procesem (BPCS).wysokiej temperatury (wywołuje awaryjne chłodzenie i wyłączenie zasilania przy 90% MAWP), wysokiego ciśnienia (otwiera zawór wentylacyjny i zatrzymuje mieszarkę) i niskiego wzruszenia (przerywa podawanie, jeśli mieszarka zatrzymuje się, aby zapobiec lokalnym gorącym punktom).i utrzymywane w taki sposób, aby spełniały wymagane SIL (zwykle SIL 2 lub 3 w przypadku reakcji ucieczki), z interwałami badań odporności określonymi w IEC 61511.

2Główne metody analizy bezpieczeństwa i ochrony

·** HAZOP (Badanie zagrożeń i możliwości działania) **Strukturowane, systematyczne badanie projektu reaktora przez multidyscyplinarny zespół.mniej, odwrotnie, a także) w celu zidentyfikowania wiarygodnych odchyleń (np. "więcej temperatury" → awaria płynu chłodniczego → reakcja bezwzględna).i zaleceńTypowy HAZOP generuje 200-1000 węzłów dla złożonego systemu reaktora.

·**Składy analizy ochrony (LOPA) **W przypadku każdego scenariusza (np.awaria płynu chłodzącego → ucieczka → pęknięcie naczynia → uwalnianie toksycznego), LOPA oblicza częstotliwość zdarzenia inicjującego (np. 0,1/rok), prawdopodobieństwo awarii na żądanie (PFD) dla każdej niezależnej warstwy ochrony (IPL),i porównuje uzyskaną częstotliwość z docelowym poziomem tolerowalnego ryzyka (zazwyczaj od 10−5 do 10−6 zdarzeń/rok w przypadku poważnych konsekwencji).

·** Projektowanie systemu ratunkowego (ERS) **Zgodnie z metodyką DIERS (Design Institute for Emergency Relief Systems) otwór wentylacyjny reaktora musi być dostosowany do dwufazowego przepływu w czasie reakcji bezwzględnych, w których płyn nadmuchuje się i wchodzi do przewodu wentylacyjnego.Wymagany obszar otworu zależy od kinetyki reakcjiNiewielkie otwory wentylacyjne spowodowały poważne incydenty, takie jak eksplozja w laboratorium T2 na Florydzie w 2007 r.,który zabił czterech pracowników z powodu nieodpowiedniego rozmiaru ulgi dla ucieczki egzotermicznej.

Warstwy ochrony bezpieczeństwa procesów Matryca porównawcza

Często zadawane pytania (FAQ)

Jaka jest różnica między systemem BPCS a systemem bezpieczeństwa z instrumentami (SIS)?

Podstawowy system sterowania procesem (BPCS) to normalny system sterowania (DCS lub PLC), który utrzymuje zmienne procesu w ustawionych punktach podczas normalnej pracy.,niezależny system, który aktywuje się tylko wtedy, gdy system BPCS nie zapobiega warunkom niebezpiecznym.testowane w określonych odstępach czasu, a także elektrycznie/fizycznie oddzielone od BPCS w celu uniknięcia awarii ze wspólnych przyczyn.

Co to jest reakcja ucieczki i jak jej zapobiec?

Reakcja ucieczki występuje, gdy szybkość wytwarzania ciepła z reakcji egzotermicznej przekracza zdolność usuwania ciepła układu chłodzenia reaktora,powodując niekontrolowany wzrost temperatury i ciśnienia. zapobieganie wymaga: (1) odpowiedniej pojemności chłodzenia, dostosowanej do najgorszego przypadku uwalniania ciepła, (2) awaryjnego zapasowego chłodzenia, (3) szybkiego wyłączenia zasilania, gdy temperatura przekracza granice bezpieczeństwa,(4) awaryjne ugaszenie lub wstrzyknięcie inhibitora, a także (5) odpowiednio rozmiarowe urządzenia reliefowe zaprojektowane zgodnie z metodą DIERS dla dwufazowego przepływu.

Co to jest HAZOP i kiedy jest stosowany?

HAZOP (Hazard and Operability Study) to ustrukturyzowana analiza, w której multidyscyplinarny zespół systematycznie bada każdy parametr procesu i odchylenia w celu zidentyfikowania zagrożeń i problemów z operacyjnością.HAZOP jest wymagany w przypadku nowych instalacji reaktorów, poważnych modyfikacji i procesów objętych OSHA PSM (29 CFR 1910.119) dla chemikaliów o wysokim ryzyku.Typowy HAZOP dla systemu reaktora trwa 3 ‰ 10 dni z zespołem 5 ‰ 8 inżynierów.

Co to jest poziom integralności bezpieczeństwa (SIL) i w jaki sposób jest on określany?

SIL jest miarą zmniejszenia ryzyka wynikającego z funkcji zabezpieczonych instrumentami, zdefiniowanej zgodnie z normą IEC 61511: SIL 1 (czynnik zmniejszenia ryzyka 10 ‰ 100), SIL 2 (100 ‰ 1,000), SIL 3 (1 000 ‰ 10,000), SIL 4 (10,000 ¢100Wymagane SIL jest określane za pomocą analizy warstw ochrony (LOPA), która porównuje częstotliwość zdarzeń niezmienionych z częstotliwością tolerowanego ryzyka.Wyższy SIL wymaga większej liczby redundantnych czujników, zbędne elementy końcowe, krótsze odstępy między próbami i bardziej rygorystyczną weryfikację projektu.