液体炭化水素タンクの警報値設定：温度、圧力、液面高・低限警報

インターネットで見た記事を共有します：液体タンクは化学工業分野で広く利用されており、プロセスシステムの設計段階においては、タンク内の液面を監視し警報や表示を行うことが求められます。これにより、タンクや関連機器の安定かつ安全な運転を確保するのです。装置内で特に監視または保護が必要なタンクについては、低液位警報および高液位警報を設置し、それに応じたインターロックも装備する必要がある。また、高さ警報値の設定にあたっては、製造工程の具体的な要求や容器自体のパラメータを十分に考慮する必要がある。 タンクは石油化学企業における重要な施設で、液体および気体の原料、製品、中間生成物を貯蔵します。石油化学用貯蔵タンクに保管されている物質の量は、重大な危険源としての閾値をはるかに上回っており、潜在的なリスクが非常に高く、極めて危険な状態にある。些細なミスがあれば、壊滅的な事故を引き起こす可能性がある。統計によると、タンクの事故率は、石油化学企業の高温・高圧・連続反応装置の事故率をはるかに上回っている。わかるように、タンクは石油化学企業の安全管理における重点である。 では、タンクの高液位警報、超高液位警報値、および緊急遮断弁の設定にはどのような要件があるのでしょうか？企業は勝手にタンクの液面警報値を変更できるのか？この記事では、皆さんと一緒に考えてみましょう。 まず、液面計の故障が原因で発生した溢流事故の事例を見てみましょう。ある溶剤タンクで、タンクに原料を投入する際に溢流が起こり、可燃性の溶剤がタンク外に漏れ出しましたが、幸いにも火災には至りませんでした。事故調査の結果、溢流の前にタンクの遠隔液面計が故障していたことが判明した。タンクには元々高液面警報がありましたが、最近のメンテナンスで調整が行われ、高液面警報が正常に作動しなくなりました（不適切な変更に該当します）。 この事故からの教訓：◆高液位警報を維持し、液位計が正常に動作することを確保することは非常に重要です。工場では、水位計が正常に動作していることを確認するために、定期的にテストを行う必要があります。 ◆液面計には常にある程度の故障率があり、通常10年間に1回程度故障が発生することがあります。したがって、危険性の高い溶剤については、必要に応じて冗長な液面計や液面スイッチを検討すべきである。 ◆液面計や液面警報の変更はすべて変更管理の範疇に属し、変更手順を厳守しなければならず、勝手に液面監視機能を廃止してはならない。 ◆液面警報のバイパスは、必ず変更審査を経なければならない。液面警報を任意にバイパスすると、オーバーフローを引き起こし、火災や爆発事故につながる可能性があります。 タンクの液面警報設定に関する規定および基準 API規格から抜粋した、タンクの液面警報設定の例です。ここに記載されている時間はあくまで例であり、実際の状況に応じて適宜調整してください。 ◆「石油化学プラントの貯蔵・輸送システムにおけるタンクエリアの設計基準」SH/T 3007-2014では、貯蔵タンクの液面警報値の設定についても詳細な規定が定められている。5.4.2項によれば、自動制御システムにおいて高液面警報および低液面警報を設置する必要があり、以下の規定に従わなければならない。a) 貯蔵タンクの高液面警報の設定値は、タンクの設計上の最大貯蔵液面よりも高くてはならない； b)タンクの低液面警報の設定高さは、タンクの設計上の最低貯蔵液面よりも低くてはならない。 さまざまな容量のタンクでは、その高径比は工程や現場の配置要件に応じて異なります。デジタル計器のデータによると、一般的に使用されるタンクの容量は、大容量タンクの高径比は1:1に近いのに対し、小容量タンクの高径比は1を超えることが多い。小容量タンクの場合、同じ容量であれば高径比が大きいほど液面変動が顕著になり、現場の液面計の表示精度を向上させるのに有利となる。 実際の生産において、「石油化学プラントの貯蔵・輸送システムにおけるタンクエリアの設計基準」は大容量タンクに対しては非常に適しているが、特別な工程上の要件がある小容量タンクには必ずしも適していない。小容量タンクについては、容量パーセンテージ方式で警報値を設定し、操作員および連動バルブの反応時間を確保すべきである。 タンクエリアにインターロックや緊急遮断弁を設置する際の一部の規格要件。規則がなければ秩序は成り立たない。貯蔵タンクの液面警報値の設定にも規範があり、昌晖計器は現行の規格における「貯蔵タンクの液面警報値の設定」に関する条文をまとめ、計装技術者の参考として提供している。 ◆SH/T 3007-2014 石油化学製品の貯蔵・輸送システムにおけるタンクエリアの設計基準 5.4.1 容量が100 m3を超える貯蔵タンクには、液面を連続的に測定する遠隔計測装置を設置しなければならない。 5.4.2 自動制御システムには、高液位および低液位の警報を設置し、以下の規定に適合しなければならない：a) 貯蔵タンクの高液位警報の設定高さは、タンクの設計上の最大貯蔵高液位を超えてはならない； b)タンクの低液面警報の設定高さは、タンクの設計上の最低貯蔵液面よりも低くてはならない。 5.4.3 第1級および第2級の毒性を持つ液体を貯蔵するタンク、容量が3000m3以上の甲B類および乙A類の可燃性液体を貯蔵するタンク、容量が10000m3以上のその他の液体を貯蔵するタンクには、高液位警報装置およびインターロック機能を設置しなければならない。高液位警報装置は、タンクの入口配管の制御バルブを自動的に閉じるように接続されていなければならない。 5.4.4 装置の原料タンクには、低液位警報を設置することが望ましく、この低液位警報はポンプの停止を連動させるものであるべきである。 http://yunrun.com.cn/upload/201812/20/201812201607161244.png ◆SH3136-2003液化炭化水素用球形タンクの安全設計規格 5.3.1 液化炭化水素用球形タンクには、現地で測定可能な液面計および遠隔で測定可能な液面計を設置する必要があるが、ガラス板式の液面計は使用しない方が良い。使用する液面計は安全かつ信頼性が高く、液化炭化水素用球形タンクの開口部数をできるだけ減らすものでなければならない。 5.3.2 液化炭化水素用球形タンクには、高液位警報器および超高液位連動装置を設置しなければならない。必要に応じて、低液位警報器を設置するべきである。 5.3.3 間欠運転におけるタンクローリーによる積み下ろしを行う液化石油ガス用球形タンクには、高液位時の自動連動型緊急遮断給料装置を設置しなければならない。単成分液化または精製生産装置で連続運転される球形タンクについては、そのインターロック要件は、上流および下流のプロセス工程の要求に基づいて決定されるべきである。 6.1 液化石油ガス用球形タンクの液相入口および出口には、緊急遮断弁を設置すること。その位置は、球形タンクに近い場所が望ましい； ◆石油倉庫設計規範GB50074-2014 8.3.10 可燃性および易燃性液体の配管が岸辺の適切な位置にある場合、緊急時に使用する切断弁を設置しなければならない。 13.2.2 貯槽エリアの防火堤内にある油含有廃水配管が防火堤外に接続される際には、堤外で可燃性・易燃性液体が貯槽エリア外に漏れ出ないよう、遮断措置を講じなければならない。 15.1.4 儲蔵タンクの高液位・低液位警報信号に用いる液位計測器は、独立した連続液位計測器または液位スイッチを使用し、自動制御システム内に警報およびインターロック機能を設けなければならない。 ◆石油化学企業の設計用防火規範GB50160-2008 6.3.11 液化炭化水素の貯蔵タンクには、液面計、温度計、圧力計、安全弁のほか、高液面警報および超高液面時の自動連動による供給遮断措置を設けなければならない。全冷凍式液化炭化水素タンクには、真空排出装置および高温・低温検出機能も設置し、自動制御システムと連携させる必要がある。 6.3.12 ガスタンクには、上下の限界位置検出警報装置を設置し、また、出入り配管の自動連動遮断装置を設けることが望ましい。 6.3.14 全圧式液化炭化水素タンクには、凍結防止措置を備えた二次脱水システムを採用することが望ましく、タンクの底部には緊急遮断弁を設置すべきである。 ◆AQ 3053-2015 立式円筒形鋼製溶接タンクの安全技術規格 6.13 切断弁 タンク内の物質が出入りする配管は、タンク本体に近い位置に総合切断弁を設置しなければならない。大型タンクには、空気圧式、油圧式、または電動式のアクチュエータを備えたバルブを使用すべきである。駆動装置が電動式の場合、その電源ケーブル、信号ケーブル、および電動駆動装置は防火処理を行う必要がある。 遮断弁は自動閉鎖機能と手動閉鎖機能を備えるべきであり、手動閉鎖には遠隔操作による手動閉鎖と現場での手動閉鎖が含まれる。 12.2.2 液位制御装置 可燃性液体を貯蔵するタンクには、規格の要求および運用上の必要に応じて、液位計や高・低液位警報装置、さらには超高液位警報装置を設置し、警報情報および液位表示情報を制御室に送信しなければならない。頻繁に操作されるタンクには、自動連鎖式の緊急遮断装置を設置することが望ましい。 大型タンクには、液面の高さを監視する警報装置、液面が極端に高くなった際の警報装置、および緊急遮断装置を設置しなければならない。また、液面が極端に高くなったときに緊急遮断装置が作動するような連動機能も必要である。防火堤の外側や制御室の操作ステーションには、緊急遮断弁を操作するための連動ボタンを設置すべきである。タンクで液面高警報や火災が発生した場合、遠隔操作または現地で手動で給料遮断弁を閉じることができ、遮断弁が閉じた後は自動的に連動して給料ポンプを停止させるべきである。 ◆AQ3036-2010 危険化学物質の重大な危険源であるタンクエリアにおける現場安全監視装置の設置基準 4.2.5 古いタンクの改修にあたっては、タンクを空にしなくても設置できるセンサーを優先的に選択すべきである。 5 関連制御装置の設置要件 5.1 実際の状況に応じて、タンクの温度、液面、圧力、および環境温度などのパラメータを制御する関連自動制御装置を設置できる。これには、物質の自動遮断や移動、およびスプレー冷却装置などが含まれる。 5.2 緊急切替装置は、上下流の装置の安全な運用に与える影響も同時に考慮し、上下流の装置との警報通信や遅延実行機能を実現しなければならない。必要に応じて、緊急の◆減圧または物質回収設備も同時に設置すべきである。 6.3.7 大型（5000m3以上）の可燃性液体貯蔵タンク、および400m3以上の危険化学品用圧力貯蔵タンクには、別途高液位検出警報および連動制御システムを設置しなければならない。 6.3.8 圧力タンクの過高液面検出制御システムは、ソフトウェアによる警報とハードウェアによる警報で構成されなければならない。警報制御にはORゲートの論理構造を採用することが望ましい。 ◆化学物質タンクヤードの安全管理を一層強化するに関する通知 安監総管三68号 化学物質タンクヤードの安全管理を一層強化すること (一) 化学物質タンクヤードの監視・制御施設をさらに充実させる。規格要件に基づきタンクの高液位・低液位警報を設置し、過剰な液位になった場合は自動的に連動してタンクの投入弁を閉じ、液位が過度に低下した場合は自動的に連動して物質の供給を停止する措置を講じる。可燃性・爆発性、有毒有害なガスの漏れを検知する警報システムが正常に機能していることを確認してください。大型タンク、液化ガス、劇毒化学物質などの重要な貯蔵タンクには、緊急遮断弁を設置しなければならない。 ◆危険化学物質および花火・爆竹に関する重大事故の防止に向けた対策についての通知　安監総管三62号　リスク管理と潜在的な危険要因の把握・是正を厳格に行う　3. 危険化学物質に関する特別整備を着実に推進し、重点的な予防措置を全面的に実施する：(4)2017年1月1日以降、第一種・第二種の重大な危険源に該当し、緊急停止（緊急遮断）機能が設置されていない危険化学物質の貯蔵施設は、一切使用を停止する； ◆SH/T 3184-2017 石油化学プラントのタンクエリア用自動化システム設計規格 4.2.3.1 タンクの上部には、2組の液面連続測定計器を設置しなければならない。そのうち1組は、制御システム内での高液面および低液面警報のために使用される。 4.2.3.2 工程の要求に応じて、制御システムに高液位警報およびタンクへの給料管の切替バルブを連動して閉じる制御方式を設けるべきであり、信号は前述の別の液位連続測定計器を使用する。第3の液位計器が必要な場合は、連続測定計器を用いることが望ましく、液位スイッチを使用してもよい。 4.2.4.1 タンクの上部には、2組の液面連続測定計器を設置しなければならず、そのうち1組は制御システム内での高液面・低液面警報の設定に使用される。 5.3.7.1 内壁に裏打ちや汚れ層のない各種液体用炭素鋼タンクには、外部取り付け型の超音波液面スイッチを使用できる。 5.3.7.2 フロートタンクや重質油貯蔵タンクには、外部取り付け型の超音波液面センサーを使用することが望ましい。 5.3.7.3 液化炭化水素用球形タンクには、外付け型の超音波水位スイッチを使用することが望ましい。 5.3.7.4 超音波センサーの取り付けにあたっては、センサーの測定方向にタンク内に配管や部品などの障害物がないようにし、またタンク壁の溶接部を避ける必要がある。

タンクの液面高さは、主に設計時の充填係数に基づいて決定されます。貯蔵タンクのサイズは、最大貯蔵量を考慮して設計され、その後充填係数に基づいてタンクのサイズが算出されます。液面の警報値は多くの企業で工程上任意に設定されているが、実際にはそうではなく、リレー値も充填の最大値を超えてはならない。温度と圧力は、主に媒体特性に基づいて設計される。