Norma API 2350 – ochrana před přeplněním v novém

Od května tohoto roku měli zájemci příležitost se seznamovat se čtvrtým vydáním normy API 2350 [1], zabývající se ochranou skladovacích nádrží v petrochemických provozech před přeplněním. Otázky bezpečnosti těchto provozů stojí v poslední době v popředí manažerských procesů. Imperativem dne se stal požadavek začlenit hlediska funkční bezpečnosti do celého životního cyklu zařízení. Vzhledem k uvedenému trendu je vhodné se blíže podívat i na tuto normu – na rozdíly oproti předchozím vydáním a na její vztah k ostatní legislativě.

Nová doporučení a investice jsou často iniciovány nehodami

Je smutnou skutečností, že pokrok v otázkách bezpečnosti je mnohdy motivován incidentem nebo nehodou a že teprve související škody na životech a majetku (spolu s právními následky) jsou pádným argumentem pro přehodnocení dosavadní legislativy a modernizaci provozu.

Nejinak tomu bylo i při velké havárii ve skladu ropných produktů Buncefield Oil Storage Depot v britském Hemel Hempstead Hertfordshiru v roce 2005 (vložený text; obr. 1). Britský úřad HSE (Health and Safety Executive) jako jeden z výsledků při vyšetřování příčin této nehody určil dvacet základních tematických okruhů (členěných do více než 300 konkrétních doporučení) souvisejících s bezpečností v oblasti skladování ropných produktů (viz závěrečná zpráva z vyšetřování [3], obr. 2).

Během práce na zprávě [3] bylo konstatováno, že žádná dosavadní norma týkající se bezpečnosti v oblasti skladovacích nádrží není tak úplná jako (tehdy poslední) třetí vydání normy API 2350.

Poučit se z předchozích chyb

Není překvapením, že rozhodujícími chybami jsou v případech přeplnění nádrží chyby v systému řízení, jak to dosvědčuje i následující výňatek ze zprávy HSE z vyšetřování nehody v Buncefieldu [3]:

„Přestože byl systém řízení (management system) nezávisle auditován, vykazoval nedostatky a navíc nebyl v praxi dodržován.

Personál byl před nehodou pod rostoucím tlakem. Sklad byl plněn třemi produktovody, z nichž pouze u jednoho měl operátor jakýsi vliv na průtok a načasování příjmu produktu. Personál neměl k dispozici dostatek snadno dostupných informací nezbytných k přesné správě dodávek produktů.

Obrat příjmu a výdeje v provozu rostl; tlak na místní management se tím dále zvyšoval, důsledkem čehož jeho schopnost sledovat proces skladování klesala. Tlak na personál byl dále vystupňován nedostatkem technické podpory ze strany vedení firmy.“

Uvedený scénář, který vedl k neblaze proslulému incidentu, není bohužel ojedinělý. Naštěstí pro její dosavadní i budoucí uživatele byly při tvorbě čtvrtého vydání normy API 2350 vzaty v úvahu poznatky z nehody v Buncefieldu i z dalších incidentů, které byly zkombinovány s osvědčenými postupy (best practices) používanými při plnění nádrží ve všech jednotlivých sektorech petrochemického průmyslu. Zásadní podíl na tom, že byly do aktuálního vydání normy API 2350 promítnuty všechny poznatky a poučení z nehody v Buncefieldu, má právě HSE.

Rozsah působnosti normy API 2350

Než bude pozornost věnována samotné normě, vymezme, kterých provozů se norma API 2350 netýká. Jsou to:

• podzemní nádrže,
• nadzemní zásobníky menší než 5 000 l,
• provozní nádrže,
• nádrže, v nichž jsou skladovány jiné kapaliny než petrochemické,
• nádrže na LPG a LNG,
• nádrže u čerpacích stanic.

Z uvedeného vyplývá, že zařízení, která norma API 2350 pokrývá, jsou zejména atmosférické skladovací nádrže obsahující petrochemické kapaliny třídy I a II vyskytující se v rafineriích, u produktovodů, v terminálech a podobných provozech.

Geneze normy API 2350

Norma API 2350 byla poprvé vydána v roce 1987. Druhé vydání bylo revidováno a rozšířeno o programy prevence nouzových ztrát produktů.

Ve třetím vydání byla rozpracována problematika kapalných uhlovodíků třídy I a třídy II a stanovena klasifikace tankovišť.

Při tvorbě současného i minulých vydání tohoto dokumentu se autoři zaměřili na přednosti vyplývající z použití metod ochrany skladovacích nádrží v ropných zařízeních před přeplněním zejména z hledisek:

• bezpečnosti a ochrany životního prostředí,
• optimalizace pracoviště obsluhy provozních postupů,
• kontroly, ověřování a údržby,
• výběru a instalace zařízení a systémů,
• návrhu a realizace bezpečných pracovních i nouzových postupů a školení,
• řízení programů změn ve vztahu k prevenci přeplnění nádrže,
• začlenění současné techniky a postupů používaných při řízení technologických procesů a automatických bezpečnostních přístrojových systémů.

Čtvrté vydání normy API 2350

Čtvrté vydání normy, kterému se tento článek dále věnuje, vychází z dosavadních zkušeností i současného stavu, a především klade důraz na úlohu a kvalitu systémů řízení v oblasti správy úložišť kapalných uhlovodíků.

Vzhledem k tomu, že hlavním účelem zařízení a postupů popisovaných v normě je vytvořit základní předpoklady k účinné prevenci přeplnění, obsahuje její nové vydání také nové definice a požadavky v oblasti výstrah. Ke zmenšení rizika jsou využity současné postupy zavedené v této oblasti a v průmyslu obecně uznávané osvědčené postupy.

V rámci přípravy čtvrtého vydání normy API 2350 byly revidovány všechny její dosavadní kapitoly i přílohy. Jsou přidány ilustrace názorně určující objemy nádrže a jednotlivé kritické hladiny.

Norma API 2350 řeší ochranu před přeplněním. Říká tedy, jak zabránit přetečení produktu z nádrže, jejímu poškození a případným souvisejícím škodám v důsledku této události. Nezabývá se tudíž jinými oblastmi týkajícími se nadzemních nádrží, jako jsou např. minimální provozní úrovně atd.

Základem normy API 2350 jsou současné bezpečné provozní postupy a existující konsensuální normy používané v průmyslu. Národní a místní předpisy nebo zákony mohou v oblasti ochrany nádrží před přeplněním určovat ještě další požadavky.

Proces ochrany před přeplněním (OPP) jako součást systému řízení

Změnou zejména odlišující čtvrté vydání normy API 2350 od vydání předchozích je zásadní důraz kladený při prevenci přeplnění nádrží na úlohu systému řízení. O co v tomto případě jde?

Systém řízení umožňuje organizaci řídit své procesy nebo činnosti tak, aby výsledné výrobky či služby plnily cíle, které si sama pro sebe stanovila. Cílem může být uspokojování požadavků majitelů na zisk a zákazníků na kvalitu produktů, udržování shody s předpisy, plnění požadavků v environmentální oblasti atd.; zpravidla má organizace cílů několik. Mnoho firem používá systémy řízení ke snížení rizika incidentů týkajících se bezpečnosti zařízení, zdraví lidí či kvality životního prostředí na co nejnižší možnou míru s přihlédnutím k nejmodernějším technickým poznatkům a osvědčeným provozním postupům.

Tím, že klade důraz na systém řízení, nové vydání normy API 2350 sleduje významný průmyslový trend důrazu na prevenci mimořádných událostí. Norma jmenovitě jako jeden z procesů probíhajících v organizaci definuje proces ochrany před přeplněním – Overfill Prevention Process (OPP) – a vyžaduje jeho naplnění. Koncept OPP propojuje v jeden celek personál, zařízení a postupy vážící se k operacím plnění nádrží za účelem maximalizovat výkonnost skladového systému a současně se vyhnout událostem typu přeplnění. Zavedení konceptu OPP je významné především tím, že norma již neříká jenom, jak navrhnout, provozovat a udržovat zařízení, ale také jak by firma měla řídit své procesy a postupy spojené s plněním nádrží.

Ačkoliv norma API 2350 vyžaduje, aby organizace měla systém řízení pro oblast prevence a ochrany před přeplněním, neurčuje, jak jej vyvinout nebo zavést. Organizace obvykle spoléhají na systémy řízení, které byly vyvinuty v reakci na vážné nehody v minulosti. U velkých a středně velkých firem jsou tyto systémy řízení poměrně časté. Tyto firmy se naučily využívat systémy řízení k systematické redukci počtu a závažnosti incidentů i ke zdokonalování dalších aspektů svého podnikání. Přesvědčily se o tom, že mají-li být účinné, musí tyto systémy být vhodné pro daný účel a především musí být nedílnou součástí „firemní kultury“.

I nejjednodušší systémy řízení vyžadují vynaložení spousty času, energie a zdrojů a musí být aktivně podporovány na nejvyšší úrovni organizace. Bez aktivní podpory a prosazování ze strany vrcholového managementu není šance na fungující systém řízení.

Je doporučováno, aby organizace, v nichž systém řízení funkční bezpečnosti v žádné podobě neexistuje, zvážily vývoj a zavedení alespoň nejjednoduššího základního systému řízení, který však bude vhodně řešit bezpečnostní hlediska mj. také v oblasti správy nádrží. Aby toho dosáhly, měly by zajistit, aby systém řízení funkční bezpečnosti obsahoval příslušné principy z normy API 2350. Toto doporučení je důležité zejména pro ty firmy, které rostou nebo se spojují s dalšími společnostmi. Každá akvizice je až do doby, než jsou zcela sjednoceny všechny systémy řízení i technické prostředky a provozní postupy, potenciálně velmi riziková.

Kategorie systémů ochrany před přeplněním nádrží

Na omezeném prostoru nelze podrobně představit celou normu, která určuje požadavky na systém řízení, program prevence přeplnění a způsob posuzování rizik a jejich úrovně, specifikuje kategorie nádrží a kategorie systémů ochrany před přeplněním, kritéria výběru provozních přístrojů, způsob správy výstrah, postupy při přeplnění nádrží, reakční doby ochran atd.

K nahlédnutí „dovnitř“ normy API 2350 uveďme alespoň tolik, že norma rozlišuje čtyři kategorie systémů ochrany před přeplněním (popř. nádrží, které jsou jimi vybaveny) označené kategorie I, kategorie II, kategorie III a kategorie AOPS (Automated Overfill Protection System). Základní charakteristiky a odlišnost jednotlivých kategorií jsou patrné z tab. 1.

Norma API 2350 a hodnocení rizik

Pro kategorizaci přijatelných nebo nepřijatelných rizik spojených s potenciálními případy přeplnění nádrží předepisuje norma API 2350 použití systému posouzení rizik (Risk Assessment). Rizika jsou přitom specifická pro každý provoz a provozovatele. Důležité je, že norma API 2350 neurčuje, jak by měla být rizika hodnocena; odkazuje na normu IEC/ISO 31010 ed 1.0 (2009-11) Risk management – Risk assessment techniques (ČSN EN 31010:2011: Management rizik – Techniky posuzování rizik, leden 2012), která uvádí mnoho vhodných metod. Ve Velké Británii je u těch nádrží, kde jsou rizika považována za významná, hojně používána metoda LOPA (Layers of Protection Analysis). V příloze E normy API 2350 je uveden demonstrační příklad vyhodnocení rizik přeplnění nádrže.

Hlavní faktory, které je při hodnocení rizika přeplnění nádrží třeba brát v úvahu, jsou:

• četnost, rychlost a doba plnění;
• přesnost systémů měření průtoku;
• přesnost kalibrace nádrže (jak kalibrační nebo ověřovací tabulky, tak i kritické hladiny – high-high apod.);
• systémy pro sledování příjmů;
• míra sledování a dohledu nad funkčními schopnostmi použitého hladinoměrného systému;
• vliv složitosti a provozního prostředí na schopnost obsluhujícího personálu zabránit přeplnění, např. při: plnění několika nádrží najednou, přepínání mezi nádržemi během příjmu nebo velkých změnách hladiny během příjmu a při zpětném toku produktu.

V souvislosti s uplatňováním normy API 2350 je vhodné, aby každý provozovatel provedl vstupní úvahy o důsledcích souvisejících s přeplněním nádrží ve svém provozu z většího počtu hledisek. Pro tyto úvahy je vhodné brát jako základní faktory např. třídu hořlavosti, popř. výbušnosti skladovaných materiá­lů, počet osob v provozu, popř. mimo provoz, které by byly ovlivněny přetečením nádrže, riziko eskalace nebezpečných událostí v provozu či mimo něj, riziko dopadu na životní prostředí v bezprostřední i vzdálenější blízkosti provozu atd.

V oblasti bezpečnosti neexistuje jen jediná norma či certifikát

Pokud jde o celkový pohled, je vhodné poznamenat, že v oblasti posuzování a zajišťování funkční bezpečnosti průmyslových zařízení koexistuje větší počet normativních rámců. Z užšího pohledu prevence přetečení nádrží, zejména v petrochemickém průmyslu, jsou nejvýznamnější tři (včetně normy API 2350), jež jsou uvedeny a stručně charakterizovány v tab. 2.

Pozici normy API 2350 v daném srovnání posiluje skutečnost, že je součástí širšího celku dokumentů z dílny organizace American Petroleum Institute (API). Jde zejména o tyto normy a doporučení týkající se skladování ropných (i neropných) produktů (MPMS – Manual of Petroleum Measurement Standards):

• API MPMS Chapter 3.1B Standard Practice for Level Measurement of Liquid Hydrocarbons in Stationary Tanks by Automatic Tank Gauging, 2^nded., June 2001,
• API MPMS Chapter 3.3 Standard Practice for Level Measurement of Liquid Hydrocarbons in Stationary Pressurized Storage Tanks by Automatic Gauging, 1^st ed., June 1996,
• API MPMS Chapter 3.6 Measurement of Liquid Hydrocarbons by Hybrid Tank Measurement Systems, 1^st ed., February 2001,
• API MPMS Chapter 7.3Temperature Determination-Fixed Automatic Tank Temperature Systems, 2^nd ed., October 2011.

V dané souvislosti je možná vhodné zmínit také sérii evropských směrnic řady Seveso. Problematikou závažných průmyslových havárií se v současné době zabývá směrnice Rady 96/82/ES o kontrole nebezpečí závažných havárií s přítomností nebezpečných látek (tzv. směrnice Seveso II), která je zaměřena na prevenci závažných havárií zahrnujících velká množství nebezpečných látek nebo jejich směsí. 

Přínosy normy API 2350 vlastníkům a operátorům petrochemických provozů

Co přinese akceptace postupů obsažených v normě API 2350 provozovatelům skladovacích nádrží? Jednoznačně menší počet incidentů či nehod souvisejících s přeplněním, což má nezanedbatelný vliv na náklady i reputaci firmy. Dodržování současných osvědčených a doporučených postupů (byť je národní legislativa přímo nevyžaduje) bude pozitivně vnímáno regulačními orgány i (odbornou) veřejností, nemluvě o právních souvislostech, jestliže incident či nehoda nastanou.

Jako vedlejšího efektu bude při respektování doporučených postupů z API 2350 dosaženo zdokonalení systémů řízení (včetně bezpečnosti a ochrany životního prostředí) i řídicích algoritmů a racionálnějšího uspořádání zařízení (např. použití jednoho výstražného hlášení).

Shrnutí

Čtvrté vydání normy API 2350 není dokonalé, jak tomu bývá u všech konsensuálních dokumentů (na jeho tvorbě se podíleli mimo jiné odborníci z firem Shell, Exxon a BP). Právě zástupci BP požadovali zpravidla tvrdší znění a náročnější podmínky. Motivováni byli vynaložením velkých finančních částek po havárii v Mexickém zálivu a neviděli důvod, proč by si ostatní petrochemické firmy neměly také „pustit žilou“ při naplňování nových požadavků normy...

Ale i přesto je norma API 2350 nejlepším průmyslovým standardem, který v dané oblasti v současné době existuje. Velké firmy již začaly používat postupy ze čtvrtého vydání normy API 2350 a postupně „převlékají“ své skladovací nádrže do kategorií III a AOPS.

Je však dobré vést v patrnosti, že bez ohledu na jakoukoliv technickou a bezpečnostní normu zůstane největším rizikem incidentů a nehod souvisejících s přeplněním nádrží nedostatečná informovanost a nekompetentnost lidí; ať už obsluhujícího personálu, nebo managementu.

Literatura:

[1] ANSI/API Standard 2350 Overfill Protection for Storage Tanks in Petroleum Facilities. 4^th edition, May 2012.

[2] IEC 61511 Functional safety – Safety Instrumented systems for the process industry sector. IEC, 2003.

[3] Safety and environmental standards for fuel storage tanks. HSE, 2009, <www.hse.gov.uk/comah/buncefield/fuel-storage-sites.pdf>.

[4] Recommendations on the design and operation of fuel storage sites. MIIB, UK, March 2007, <www.buncefieldinvestigation.gov.uk/index.htm>.

[5] MYERS, P.: Getting In Gear with API 2350 4^th ed. For Overfill Protection for Storage Tanks in Petroleum Facilities. PEMY Consulting.

[6] SANDBERG, J.: API 2350, why bother? Rosemount Tank Gauging.

[7] ROOS, C.-J.: Overfill Prevention Intro. Rosemount Tank Gauging.

[8] SKAUG, Ch.: Bezpečnostní funkce radarového měření hladiny přinášejí vyšší bezpečnost provozu. Automa, 2007, roč. 13, č. 11, s. 22–24.

[9] Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on control of major-accident hazards involving dangerous substance. European Commission COM(2010)781 final – 2010/0377 (COD).

[10] Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 ze dne 16. prosince 2008, o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, o změně a zrušení směrnic 67/548/EHS a 1999/45/ES a o změně nařízení (ES) č. 1907/2006.

Ing. Vladimír Bärtl, BCM Control s. r. o., autorizované metrologické středisko

(vladimir.bartl@bcmcontrol.cz)

Buncefield, Velká Británie, 2005

Nádrž č. 912 ropného skladu Buncefield Oil Storage Depot v britském Hemel Hempstead Hertfordshiru byla 11. prosince 2005 v ranních hodinách přeplněna; odpařováním unikajícího paliva vznikl mrak benzinových par, který zanedlouho explodoval. Exploze a následující požár způsobily značné škody (asi 1,2 miliardy eur). Mezi nejpozoruhodnější výsledky vyšetřování patří zjištění, že:

a) servomechanický hladinoměr udával stále tutéž polohu hladiny, přestože nádrž byla plynule plněna benzinem,

b) operátoři nereagovali na rozpor,

c)  řídicí systém nerozpoznal ubývající prostor v nádrži a rychlost plnění byla naopak zvýšena,

d) dotyčná nádrž byla sice vybavena mechanickým detektorem horní mezní polohy hladiny, který se ale neaktivoval…

Podrobnosti lze nalézt na www.buncefieldinvestigation.gov.uk/index.htm.

Tab. 1. Kategorizace systémů ochrany před přeplněním podle normy API 2350: schémata uspořádání a základní charakteristiky (LAH – high tank alarm, LAHH – high-high tank alarm, LSH – level switch high, LSHH – level switch high-high, LT – level transmitter)