2018年3月12日16时14分,某石化公司炼油运行一部柴油加氢装置发生一起爆炸火灾事故,事故造成2人死亡,1人灼伤(轻伤)。

从事故调查的初步原因分析，事故原因为反应进料泵P-501B联锁停泵后,泵出口阀没有及时关闭,同时泵出口单向阀漏量,造成反应系统高温高压介质从P-501/B出口倒窜至加氢原料缓冲罐V-501,造成V-501超压爆裂着火。

那么类似的在输送危险物料的系统，如何有效防止高压物料逆流回低压系统，防止和避免高压串低压安全事故的发生？就要求我们在设计时基于风险评估，做到本质安全，在发生紧急事故时能做到快速及时切断物料，防止高压串低压安全事故的发生。

1、防范物流逆流的相关设计标准规定

目前国内化工设计关于物流逆流的相关设计标准，主要有以下规定：

1）《石油化工企业防火设计规范》GB50160-2008

7.2.7 规定：公用工程管道与可燃气体、液化烃和可燃液体的管道或设备连接时应符合下列规定：

a）连续使用的公用工程管道上应设止回阀，并在其根部设切断阀；

b）间歇使用的公用工程管道上应设止回阀和一道切断阀或设两道切断阀，并在两切断阀间设检查阀；

c）仅在设备停用时使用的公用工程管道应设盲板或断开。

7.2.11 规定：离心式可燃气体压缩机和可燃液体泵在其出口管道上安装止回阀。

2）《石油化工企业职业安全卫生设计规范》SH3047-93

2.2.7 规定：物料倒流会产生危险的设备管道，应根据具体情况设置自动切断阀、止回阀或中间容器等。

因此依据《石油化工企业防火设计规范》GB50160-2008与《石油化工企业职业安全卫生设计规范》SH3047-93的规定，目前在石油化工行业，普遍通用的设计都是发现设计院设计一道止回阀（单向阀）防止物料逆流。如通用性最普遍的机泵的出口设计的单向阀，防止物流逆流，把止回阀作为一道保护措施，没有设计紧急切断阀进行事故的快速切断处理。

如：某加氢裂化装置，加氢反应器操作压力为4.5～4.7MPa(g)，加氢原料缓冲罐设计压力为0.55MPa，加裂尾油通过高压离心泵输送到加氢反应器系统，在加热炉前与循环氢混合。一旦加氢进料泵泵故障停车或低流量联锁停机，此时系统设计依靠泵出口一个止回阀防止高压氢气逆流到低压原料缓冲罐。虽然加氢原料缓冲罐顶部设计有安全阀，但如果大量的氢气回流的工况时，机会极易导致加氢原料缓冲罐有超压破坏的危险，氢气和原料油外泄漏，有潜在的人员伤害和火灾爆炸危险。

图1 加氢原料油通过加氢进料泵打入高压加氢系统

因此，就像九江石化柴油加氢装置“3.12”爆炸火灾事故一样，当反应进料泵P-501B联锁停泵或机泵存在故障突然停机时,泵出口阀没有及时关闭,同时泵出口单向阀关闭不严，存在泄漏,就会造成系统高压窜低压，存在严重的安全风险，极易发生安全事故。况且依据我国的《保护层分析（LOPA）方法应用导则》AQ/T3054-2015的要求，止回阀不是一道独立的保护层（IPL）， 没有数据支持其平均要求失效概率（PFD）, 也就意味着其不能有效降低事故发生频率。

2、防范系统物流逆流的安全设计措施

对于输送危险物料，当物料倒流会产生危险的设备管道系统， 当事故发生时，如果依托于出口止回阀和人工操作关闭出口阀进行物料切断，对事故的及时应急处置，风险控制处在严重的安全缺陷。因此基于风险控制，更好的设计应该是流量控制阀后独立设计紧急切断阀，参与联锁控制，当设备故障或紧急停车时，基于联锁会紧急切断上游高温高压物料，防止发生物料逆流高压串低压。如图2，该加氢装置加氢进料泵防逆流设计：

图2 加氢进料泵防逆流设计

如图2加氢装置加氢进料泵防逆流设计，其中该加氢反应压力4.5～4.7MPa(g), 为了防止在加氢进料泵停机时， 高压氢气逆流进入低压系统，可在加氢进料泵出口调节阀FICQ1101后设计一道紧急切断阀FV00102，增加加氢进料泵停机信号自动关闭流量控制阀FV00102，从而起到快速切断的作用，防止高压串低压事故的发生。

3、总结

因此，在输送危险物料系统，当泵和压缩机等进出口压力相差过大时，或者连续使用的公用工程接入危险物料系统时，且止回阀不能有效阻止物料逆流，为了防止高压物料逆流回低压系统，可能造成的重大过程安全事故，在有一道止回阀设计的基础上，可以在物流输送系统流量控制阀后独立设计紧急切断阀，如图2所示，进行联锁控制，其中更好的方式是再增加差压联锁控制，即在为切断阀加流量控制阀增加一个压差显示。一般控制阀满足以下三个选择之一的联锁要求：

1. 设备出口流量低低联锁关闭切断阀，切断物料，防止物流发生逆流；

2.泵或压缩机停机联锁关闭紧急切断阀，切断物流；

3. 出口紧急切断阀两端压差低低联锁关闭紧急切断阀，切断物流。

同时，应该做好日常的设备维护保养工作，做到平稳操作，禁止超温超压运行，做好压力容器及安全附件的定期检查检定和日常维护保养工作，消除各项存在的安全隐患。

文章内容来源化工工程师，流程工业整理编辑，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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