丙烯腈罐區(qū)HAZOP分析實踐

徐頂旺

(江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計院，江西 南昌 330003)

一、引言

HAZOP(HazardandOperabilityStudy)方法的意思是“危險性和可操作性分析”，是在設(shè)計階段對工程項目的工藝流程設(shè)計和操作提出安全上的問題，共同討論解決問題的一種方法[1]。目前，國際上很多國家和公司把HAZOP分析方法作為一種預(yù)防重大事故發(fā)生的定性風(fēng)險評估技術(shù)，已得到越來越廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)劇毒化學(xué)品目錄(2012版)，丙烯腈屬于劇毒品，作為丙烯酰胺的基礎(chǔ)原料，丙烯腈的儲存安全在丙烯酰胺體安全生產(chǎn)中至關(guān)重要,因此,很有必要通過HAZOP分析,不斷查找丙烯腈罐區(qū)設(shè)計中存在的危害和操作問題,從而掌握裝置或操作方面的隱患,提出改進(jìn)建議,以消除隱患,實現(xiàn)增加裝置安全性、優(yōu)化裝置操作性的安全目標(biāo)。

二、HAZOP分析法基本流程

HAZOP分析首先成立一個由工藝、電氣儀表、安全等專業(yè)人員組成的分析小組，選定一位具備豐富經(jīng)驗、工作能力和廣泛知識的專家為分析組長或主席，將連續(xù)的工藝流程分成多個節(jié)點，根據(jù)由引導(dǎo)詞和工藝參數(shù)組成的偏差，來全面和系統(tǒng)地識別裝置設(shè)計中可能存在導(dǎo)致安全或操作問題的缺陷，評估現(xiàn)有的安全措施是否充分，并為設(shè)計和操作推薦更為有效的安全保障措施。HAZOP方法分析工作流程包括(見圖1)：

A.根據(jù)工藝流程圖，將工藝系統(tǒng)劃分為工藝單元/節(jié)點。

B.針對某個工藝單元/節(jié)點，工藝工程師和運作工程師說明該工藝單元的設(shè)計目的和正常操作條件。

C.選取某個引導(dǎo)詞，進(jìn)行設(shè)計偏差討論。

D.辨識產(chǎn)生工藝偏差的原因。

E.預(yù)計潛在的后果影響，如工藝異常、生產(chǎn)關(guān)斷、火災(zāi)爆炸、安全事故、操作困難等。

F.辨識已有的安全防護(hù)措施，是否能防止工藝偏差導(dǎo)致事故發(fā)生或減輕后果影響。若認(rèn)為現(xiàn)有安全防護(hù)措施不足夠，建議增加安全防護(hù)措施。

G.在HAZOP分析工作表中記錄討論結(jié)果。

H.確定安全防護(hù)措施的負(fù)責(zé)單位。

重復(fù)以上步驟，將所有的引導(dǎo)詞都逐一討論完畢。然后，繼續(xù)分析下一個節(jié)點和下一個引導(dǎo)詞，以此類推直到所有節(jié)點和引導(dǎo)詞分析完成為止。

三、資料準(zhǔn)備

要完成一次HAZOP分析,必須從資料的準(zhǔn)備、團(tuán)隊的組合與會議的組織等三個方面做好充分準(zhǔn)備。其中資料準(zhǔn)備主要有:罐區(qū)P&ID圖、工藝技術(shù)規(guī)程、平面布置圖、爆炸危險區(qū)域分布圖、安全設(shè)施配置情況。在團(tuán)隊的組合方面,必須有站場維護(hù)人員,包括要請有HAZOP分析經(jīng)驗、有不同的專業(yè)背景的工程師、專家等參加,HAZOP分析團(tuán)隊一般為5～7人,要求的專業(yè)人員必須涵蓋自控儀表、工藝、設(shè)備、安全、電氣、土建等專業(yè)。

四、HAZOP分析中工藝單元的劃分

分析節(jié)點或工藝單元，是指罐區(qū)工藝系統(tǒng)中具有確定邊界的設(shè)備、管段、閥門等單元。工藝單元是HAZOP分析的最小單位，在每一個工藝單元內(nèi)，對其設(shè)計參數(shù)的偏差進(jìn)行分析。因此，工藝單元或分析節(jié)點的劃分是非常重要的。正確、合適的工藝單元劃分，既要避免劃分過細(xì)而增加不必要的工作量，又要注意不能劃分太粗簡而導(dǎo)致分析不徹底，無法達(dá)到HAZOP分析的目的。

罐區(qū)流程簡介：丙烯腈(已加抑制劑)由汽車槽車運來，來料分析后，由泵卸至丙烯腈儲罐中儲存，丙烯腈儲槽采用外涂防曬隔熱涂料保護(hù)，夏季采用水噴淋方式進(jìn)行降溫，罐內(nèi)溫度控制在30℃以下。罐內(nèi)采用氮封，由槽頂呼吸閥維持槽內(nèi)壓力在400Pa～1.6KPa之間。儲罐區(qū)按規(guī)范要求設(shè)置消防系統(tǒng)。

根據(jù)流程簡介，分卸料(槽車、卸車泵)、儲存、出料、尾氣處理等四個階段加以分析。

五、主要偏差的確定

HAZOP分析中,確定偏差的最常用的方法是引導(dǎo)詞法。即:將引導(dǎo)詞作用于工藝參數(shù)確定出有實際意義的偏差。罐區(qū)常用的偏差有:超溫、壓力低、超壓、高流量、流量小、無流量、流量相反、噪聲、振動、儀表異常、高液位、低液位、泄漏、腐蝕、高流速等。當(dāng)然,隨著HAZOP分析經(jīng)驗的積累,也會逐漸形成一個常規(guī)的有意義的偏差表,隨著不斷的應(yīng)用,逐漸可形成一個針對不同節(jié)點的偏差庫。以后進(jìn)行HAZOP分析,只需要在偏差庫進(jìn)行選擇即可同時對這三個階段按照“引導(dǎo)詞”來確定儲運工藝狀態(tài)參數(shù)可能產(chǎn)生的偏差，并對其可能原因及采取安全措施進(jìn)行了分析研究。

六、HAZOP分析內(nèi)容

根據(jù)每一個節(jié)點的功能、要求和特點,建立相應(yīng)的偏差項目,通過偏差對違背設(shè)計意圖的情況進(jìn)行表述,逐一進(jìn)行分析。完成了一個節(jié)點的全部偏差的分析后,再進(jìn)行第二個節(jié)點的分析,直至全部節(jié)點都完成分析。分析小組成員充分討論,列舉出確實能夠?qū)е缕畹乃锌赡茉?分析偏差導(dǎo)致后果的危害嚴(yán)重程度和發(fā)生的概率,并計算風(fēng)險指數(shù);確認(rèn)現(xiàn)有安全防護(hù)措施,如果在此情況下風(fēng)險不能接受,分析小組要提出整改措施建議,即針對可能的后果采取必要的、適合實際情況的、且具有操作性的新安全防護(hù)措施來防范事故發(fā)生或降低事故發(fā)生的可能性。在考慮增加新的安全防護(hù)措施的情況下對風(fēng)險進(jìn)行重新評估,直到風(fēng)險降到可接受的水平。繼續(xù)下一個偏差、下一個節(jié)點,直至全部。在分析過程中,小組成員應(yīng)該對討論結(jié)果達(dá)成共識,對于分析小組無法解決的問題可以記錄在案。

如表1是丙烯腈罐區(qū)各單元HAZOP分析記錄表。

七、分析總結(jié)

用HAZOP分析方法對丙烯腈罐區(qū)生產(chǎn)運行和操作進(jìn)行分析，得出在正常的生產(chǎn)運行情況下，現(xiàn)有的安全措施，如控制系統(tǒng)、氮封系統(tǒng)、止回閥、呼吸閥、液壓式安全閥、尾氣處理系統(tǒng)、備用洗滌泵、靜電接地系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、噴淋冷卻系統(tǒng)、事故收集系統(tǒng)、勞動衛(wèi)生防護(hù)用品等，對事故的發(fā)生起到一定阻止和減緩作用?；旧夏軡M足生產(chǎn)需要。但尚存部分事故隱患，考慮到丙烯腈的災(zāi)難性后果，需要加強(qiáng)完善操作規(guī)程、生產(chǎn)巡查、設(shè)備保養(yǎng)、原料分析工作，以保證丙烯腈儲配的安全運行。

表1 可操作性研究分析記錄表

工藝節(jié)點引導(dǎo)詞工藝參數(shù)偏差原因后果安全措施與設(shè)施卸料︵卸車泵︶MoreLessNone相逆異常溫度超溫泵出口閥未開冷卻水未開1、汽化導(dǎo)致氣蝕使設(shè)備損壞1、操作規(guī)程2、管道固定壓力壓力低3、泵壞4、出口泄漏2、設(shè)備損壞3、泄漏(火災(zāi)、爆炸、中毒)4、槽車負(fù)壓3、操作管理,定期巡檢流量流量小5、泵出口未全開6、正常掃尾7、進(jìn)口堵塞8、進(jìn)口泄漏9、槽車氣相管未開5、泄漏(火災(zāi)、爆炸、中毒)6、槽車負(fù)壓4、過濾器清洗5、來料檢驗分析6、同卸車節(jié)點安全措施第一條7、選用抗汽蝕泵8、電氣防爆流量無流量10、進(jìn)口管斷11、卸車閥未開12、出口閥未開13、管路堵塞7、電機(jī)損壞(物料升溫)9、泵體設(shè)置冷卻10、管道視鏡11、管路吹掃流量相反14、泵出口無法關(guān)閉8、設(shè)備損壞9、泄漏(火災(zāi)、中毒)12、泵出口設(shè)置止回閥13、操作規(guī)程電流儀表停電噪聲振動泄漏儀表異常15、過載:物料粘度加大16、電機(jī)故障17、安裝固定不當(dāng)18、葉輪變形19、開停泵20、泵的密封損壞21、堵塞22、儀表損壞10、設(shè)備損壞11、中毒、火災(zāi)、爆炸12、無法正常檢測13、無法作業(yè)14、逆流14、來料分析15、巡檢、保養(yǎng)16、開泵時出口閥關(guān)閉17、選用無泄漏泵18、電流過載保護(hù)19、電流報警20、定期校對儀表、保養(yǎng)21、止回閥22、制定應(yīng)急方案23、現(xiàn)場緊急停泵

工藝節(jié)點引導(dǎo)詞工藝參數(shù)偏差原因后果安全措施與設(shè)施貯槽MoreLess異常伴隨溫度超溫1、太陽暴曬2、火災(zāi)熱輻射3、內(nèi)部聚合1、發(fā)生聚合2、揮發(fā)量加大3、罐體變形、火災(zāi)1、防曬涂料2、噴淋冷卻、消防3、呼吸閥4、來料分析5、溫度報警壓力超壓4、氮氣進(jìn)罐調(diào)節(jié)閥失效5、氮氣出罐調(diào)節(jié)閥失效6、調(diào)節(jié)閥管路泄漏4、罐頂變形、破裂5、含AN氣體擴(kuò)散6、呼吸閥、緊急泄壓閥7、壓力報警8、檢測氮氣管路9、阻火器液位高液位7、進(jìn)料多、誤操作6、泄漏(火災(zāi)、中毒)7、串入其它管道10、液位計、報警(現(xiàn)場、DCS)11、有毒氣體報警12、操作規(guī)程(檢查相關(guān)管路、取樣分析)13、防火堤14、勞動防護(hù)用品、淋洗器15、消防系統(tǒng)壓力超低8、氮氣系統(tǒng)失效(進(jìn)氣閥關(guān)閉、液位不降)8、罐體損壞9、吸入空氣16、呼吸閥17、破真空裝置18、氮封19、壓力指示液位低液位9、誤操作10、泄漏10、出料泵汽蝕、汽縛、設(shè)備損壞11、火災(zāi)、中毒20、操作規(guī)程21、低液位報警22、有毒氣體報警23、消防勞動防護(hù)用品、淋洗器24、防火堤儀表異常11、儀表故障12、數(shù)據(jù)失真13、誤報警14、罐壓失常25、巡檢26、定期檢測、檢驗27、完善臺帳制度(物料進(jìn)出)28、見第16、17條29、選用雙液位測量(磁翻板液位計、雷達(dá)液位計)泄漏12、儀表連接破損13、法蘭泄漏14、消防管閥門漏15、自然災(zāi)害15、中毒、火災(zāi)16、影響產(chǎn)品質(zhì)量30、巡檢31、有毒氣體檢測32、取樣檢測33、抗震設(shè)防34、抗風(fēng)35、防雷、接地腐蝕16、海風(fēng)17、設(shè)備腐蝕(泄漏)36、防海風(fēng)腐蝕37、定期檢修

工藝節(jié)點引導(dǎo)詞工藝參數(shù)偏差原因后果安全措施與設(shè)施輸送泵More溫度超溫1、泵出口閥未開2、冷卻水未開1、汽化導(dǎo)致氣蝕使設(shè)備損壞操作規(guī)程管道固定Less壓力壓力低3、泵壞4、出口泄漏2、設(shè)備損壞3、泄漏(火災(zāi)、爆炸、中毒)3操作管理,定期巡檢流量流量小5、泵出口未全開6、正常掃尾7、進(jìn)口堵塞8、進(jìn)口泄漏9、槽車氣相管未開4、泄漏(火災(zāi)、爆炸、中毒)4、過濾器清洗5、來料檢驗分析6、同卸車節(jié)點安全措施第一條7、選用抗汽蝕泵8、電氣防爆None流量無流量10、進(jìn)口管斷11、進(jìn)口閥未開12、出口閥未開13、管路堵塞5、電機(jī)損壞(物料升溫)9、泵體設(shè)置冷卻10、管路吹掃相逆流量相反14、泵出口無法關(guān)閉6、設(shè)備損壞7、泄漏(火災(zāi)、中毒)11、泵出口設(shè)置止回閥12、操作規(guī)程異常電流儀表停電噪聲振動泄漏儀表異常15、過載:物料粘度加大16、電機(jī)故障17、安裝固定不當(dāng)18、葉輪變形19、開停泵20、泵的密封損壞21、堵塞22、儀表損壞8、設(shè)備損壞9、中毒、火災(zāi)、爆炸10、無法正常檢測11、無法作業(yè)12、逆流13、定期化驗14、巡檢、保養(yǎng)15、開泵時出口閥關(guān)閉16、選用無泄漏泵17、電流過載保護(hù),18、電流報警19、定期校對儀表、保養(yǎng)20、止回閥21、制定應(yīng)急方案22、現(xiàn)場緊急停泵

工藝節(jié)點引導(dǎo)詞工藝參數(shù)偏差原因后果安全措施與設(shè)施尾氣系統(tǒng)氮氣系統(tǒng)MoreLess部分異常流量高流量1、氮氣調(diào)節(jié)閥失效1、洗滌效果不好2、帶液1、填料固定措施流量洗滌液流量低2、洗滌泵故障3、管路堵塞4、系統(tǒng)泄漏3、洗滌效果不好4、泄漏(污染)2、巡檢3、污水收集系統(tǒng)4、淋洗器5、備用泵液位5、泄漏6、自然損耗5、泵損壞6、洗滌效果不好7、污染6、巡檢7、補水裝置8、淋洗器9、液位指示7、填料架橋8、填料損壞9、洗滌液濃度飽和8、洗滌效果不好10、選用不銹鋼拉西環(huán)填料11、定期更換填料12、分析、定期更換設(shè)備10、停電11、停水9、尾氣無法洗滌(污染)13、洗滌泵列入二級負(fù)荷管道More流量高流量高流速1、違規(guī)作業(yè)1、靜電多1、嚴(yán)格操作規(guī)程2、法蘭跨接、管路靜電接地Less流量低流量2、堵塞3、閥門未全開2、影響生產(chǎn)3、定期檢修4、流量計5、管道視鏡異常4、腐蝕5、變形6、破裂3、泄漏6、管道腐蝕7、定期巡檢8、合理固定9、警示標(biāo)志

[1]王若青.胡晨.HAZOP安全分析防范介紹[J].石油化工安全技術(shù),2003,(1):19-22.

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