HAZOP分析在新建煉廠酸性氣處理裝置中的應(yīng)用

冷傳斌

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州535008）

HAZOP分析在新建煉廠酸性氣處理裝置中的應(yīng)用

冷傳斌

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州535008）

介紹了基于引導(dǎo)詞的HAZOP分析方法在新建煉廠酸性氣處理裝置設(shè)計中的具體應(yīng)用。

HAZOP分析；酸性氣處理；設(shè)計；應(yīng)用

當(dāng)前新建煉油生產(chǎn)裝置均趨向大型化，集中處理，生產(chǎn)過程連續(xù)，自動化程度高，但是一旦生產(chǎn)中發(fā)生事故造成的危害和損失也隨之增大。隨著各個企業(yè)對安全重視程度的提高和認(rèn)識的逐步深入，新建煉廠或新建裝置開始在設(shè)計過程中引入HAZOP分析方法，以求將設(shè)計缺陷和安全隱患消滅在最初的設(shè)計階段，盡量做到事前預(yù)防，防患未然。

1 HAZOP分析簡介

HAZOP即危險性和可操作性分析，是一種用于辨識設(shè)計缺陷、工藝過程危害及操作性問題的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的定性危險評價分析方法，主要用于設(shè)計階段確定工程設(shè)計中存在的危險及操作問題，最初由英國帝國化學(xué)工業(yè)公司 （ICI）于20世紀(jì)70年代開發(fā)。

HAZOP分析的目的是系統(tǒng)、詳細(xì)地對工藝過程和操作進(jìn)行檢查，以確定工藝過程的偏差是否會導(dǎo)致不希望的后果。其理論依據(jù)是：工藝參數(shù)（壓力、溫度、流量等）一旦偏離設(shè)計規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)，就會發(fā)生問題或出現(xiàn)危險。所以，HAZOP分析可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷和安全隱患，克服設(shè)計人員的經(jīng)驗不足，增強(qiáng)系統(tǒng)安全性。

2 廣西石化酸性氣處理裝置概況

廣西石化1000萬t·a－1煉油項目是中國石油在廣西欽州新建的千萬噸級煉油廠，其第五聯(lián)合裝置主要負(fù)責(zé)煉廠酸性水、酸性氣的集中處理，該聯(lián)合裝置一期與加工低含硫原油配套，目前由4套裝置組成：2套150t·h－1酸性水汽提裝置，一套260t·h－1胺溶劑再生裝置及一套104t·a－1硫磺回收裝置。由山東三維工程股份有限公司EPC總承包建設(shè)。在詳細(xì)設(shè)計后期，由AMEC公司、設(shè)計院及廣西石化第五聯(lián)合項目組相關(guān)人員共同組成跨專業(yè)HAZOP分析小組，于2008年7月21日至8月2日在青島三維設(shè)計院對上述4套生產(chǎn)裝置進(jìn)行了HAZOP分析。

3 酸性氣處理裝置HAZOP分析采用的方法

煉廠酸性氣集中處理裝置的生產(chǎn)特點是低壓、劇毒、腐蝕嚴(yán)重。從接收的酸性水開始，直到硫磺產(chǎn)品，雖然工作壓力不高，但整個工藝過程均伴隨硫化氫的存在，隨時有中毒、泄漏、腐蝕、超壓、自燃甚至爆炸的風(fēng)險。進(jìn)行HAZOP分析可以系統(tǒng)地分析這些潛在風(fēng)險，提高裝置工藝過程的安全性和可操作性。

本次對酸性氣處理裝置的HAZOP分析使用的是傳統(tǒng)的基于引導(dǎo)詞的HAZOP分析方法（Guide Word Approach）［1］，該方法適于對新的項目做系統(tǒng)的工藝和操作危害研究，確認(rèn)故障和失誤操作中的危險性，從而對工藝設(shè)計進(jìn)行檢查。其目標(biāo)是：⑴確定事件產(chǎn)生的原因和結(jié)果；⑵是否進(jìn)行修正設(shè)計。

這種分析方法具有以下特點：首先是強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)安全的觀點，強(qiáng)調(diào)工藝作為一個整體發(fā)揮其功能；其次是系統(tǒng)性、完善性好，針對性強(qiáng)，有利于發(fā)現(xiàn)各種可能的潛在危險；再次是結(jié)構(gòu)性好，易于掌握；最后分析結(jié)果適用廣泛［2］。

HAZOP分析的過程是由各方專業(yè)人員組成的HAZOP分析小組按一定的原則將工藝過程劃分為數(shù)個分析節(jié)點，然后再針對每個分析節(jié)點，識別出具有潛在危險的偏差（即偏離設(shè)計工藝條件），最后對每個有意義的偏差進(jìn)行分析［3］。具體來說，進(jìn)行分析時首先要根據(jù)每個分析節(jié)點的工藝參數(shù)指標(biāo)，用引導(dǎo)詞引導(dǎo)，對工藝或操作上可能出現(xiàn)的與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)偏離的情況提出問題，確定出有意義的偏差，然后組長（HAZOP主席）引導(dǎo)小組成員再對這些偏差產(chǎn)生的原因、后果、安全保護(hù)、應(yīng)采取的措施等進(jìn)行綜合分析，識別出所有可能導(dǎo)致隱患和操作性問題的原因，評價個別部位因誤操作或機(jī)械故障而引起的潛在危險及其影響。如果該偏差會導(dǎo)致危險發(fā)生，小組成員將對該危險做出簡單的描述，并評估安全措施是否充分，然后為設(shè)計或操作提出更為有效的安全保障措施和建議，以徹底解決存在的安全隱患問題。如此對分析節(jié)點的每段工藝反復(fù)使用該方法分析，直到每段工藝或每臺設(shè)備都被討論過后，該節(jié)點的HAZOP分析工作即告完成。最后，用同樣的方法完成所有節(jié)點的分析。

4 HAZOP分析的具體情況

本次HAZOP分析工作共分析完成45張P＆ID圖，并將聯(lián)合裝置全部流程最終劃分為25個分析節(jié)點，見表1。

表1 廣西石化第五聯(lián)合HAZOP分析中的節(jié)點

根據(jù)上述定義的節(jié)點，分析小組使用HAZOP專業(yè)的關(guān)鍵引導(dǎo)詞進(jìn)行了系統(tǒng)研究，這些關(guān)鍵引導(dǎo)詞包括：流量、溫度、液位、維修、開車／停車等，見表2。

表2 關(guān)鍵引導(dǎo)詞

本次HAZOP分析記錄截圖見圖1。

圖1 HAZOP分析記錄表截圖

以下是一些本次HAZOP分析中比較關(guān)鍵的事項：

（1）建議設(shè)計院將停車系統(tǒng)分解為多個符合邏輯的小系統(tǒng)，并以通用的因果圖格式反應(yīng)出來。這將對生產(chǎn)人員理解和編寫標(biāo)準(zhǔn)操作手冊有很大幫助。

（2）自控水平較低，致使需要很多的人工檢查和記錄。HAZOP建議關(guān)鍵的工藝數(shù)據(jù)應(yīng)引入DCS系統(tǒng)。

（3）大部分情況下，設(shè)計對于防止泵抽空和憋泵的措施是不夠完善的。HAZOP審查組認(rèn)為泵的損壞是個很嚴(yán)重的問題，會導(dǎo)致有毒可燃?xì)怏w／液體泄漏，甚至可能發(fā)生爆炸事故。建議改善設(shè)計方案，并且建議應(yīng)用SIL分析來確保整體的保安全性。

（4）某些容器是按照常溫常壓條件來設(shè)計的，但是當(dāng)設(shè)備維修或在其他異常情況下，這些容器的操作壓力（正壓及負(fù)壓）和操作溫度，有可能超過設(shè)計值。建議設(shè)計院重新評估設(shè)計參數(shù)，并在有需要的地方配備泄壓設(shè)施。所有的壓力容器必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。

（5）HAZOP審查組發(fā)現(xiàn)大部分大的常壓罐存在超壓的可能性。設(shè)計院必須檢查在各種操作工況下的泄放量，包括逆流工況，確保常壓罐現(xiàn)有水封（安全措施）設(shè)計的最高排放量的參數(shù)是正確的，同時確保罐頂不被抽空變形。

（6）當(dāng)某個安全閥因為年檢而需要被拆除時，需要增加一個切斷閥，同樣的，對于一備一用的兩套安全閥正常操作時，也應(yīng)該增加切斷閥。

（7）所有可能發(fā)生胺鹽結(jié)晶的管線，應(yīng)該進(jìn)行蒸汽伴熱保溫，以確保管線不會結(jié)晶，因為胺鹽的結(jié)晶溫度高達(dá)83℃。

（8）所有排大氣的放空口，應(yīng)該設(shè)置在一個比較安全的高度，因為排放的氣體中可能含有少量的硫化氫，排放口過低容易造成人員傷害事故。

（9）為減少裝置因設(shè)備故障導(dǎo)致停車的可能性，部分冷換設(shè)備應(yīng)增設(shè)副線和相關(guān)切斷閥門，便于設(shè)備隔離檢修處理，而不至于使裝置大面積停車。

（10）為確保硫磺回收裝置汽包供水水源，減少系統(tǒng)除氧水壓力低時對汽包操作的影響（可能進(jìn)一步導(dǎo)致裝置停車），建議凝結(jié)水出裝置線與低壓除氧水線在裝置內(nèi)增加跨線。

對所有節(jié)點分析后，共查出風(fēng)險或操作隱患92項。其中，58項屬于設(shè)計不足或沒有充分認(rèn)識到、不能接受或缺少具體削減措施的風(fēng)險，針對這些風(fēng)險，HAZOP小組提出了相應(yīng)建議或措施，并由設(shè)計院落實修正更改，業(yè)主核實確認(rèn)后關(guān)閉；經(jīng)設(shè)計核實確認(rèn)滿足安全要求或可以接受的風(fēng)險23項；6項涉及其他裝置或系統(tǒng)，由這些裝置在HAZOP分析時關(guān)閉；5項操作隱患由業(yè)主落實相關(guān)措施后關(guān)閉。

上述HAZOP分析工作及各項風(fēng)險消減措施得到落實，為2010年10月第五聯(lián)合安全平穩(wěn)的一次開車成功奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

在項目的設(shè)計階段進(jìn)行HAZOP分析，能識別設(shè)計、操作程序與設(shè)備中的潛在危險，比如介質(zhì)腐蝕、材質(zhì)選擇、設(shè)計考慮不足等，從而將項目中的危險盡可能消滅在項目實施的早期階段。所以HAZOP分析對完善設(shè)計，消除隱患，防患未然，是十分必要和有效的。

［1］Nigel Hyatt．Guidelines for Process Hazards Analysis（PHA，HAZOP）Hazards Identification and Risk Analysis［M］．CRC Press，2003．

［3］ 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院．HAZOP分析指南［M］．北京：中國石化出版社，2008.

Application of HAZOP Analysis in Sour Gas Treatment Device of New Refinery Unit

LEN Chuan-bin
（Guangxi Petrochemical Company，PetroChina，Qinzhou 535008，China）

TE 624.5

B

1671-9905（2011）11-0056-03

2011-07-07