液體化工碼頭工程設(shè)計(jì)HAZOP分析

中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司　王東魁　 張　明

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液體化工碼頭工程設(shè)計(jì)HAZOP分析

中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司王東魁 張明

摘要：針對(duì)某液體化工碼頭設(shè)計(jì)實(shí)例，應(yīng)用HAZOP分析以典型物料丁二烯、汽油為分析節(jié)點(diǎn)，辨識(shí)在工程設(shè)計(jì)實(shí)例中存在的低流量、高流量、高壓和操作問(wèn)題等偏離，分析導(dǎo)致的后果，分別提出了相應(yīng)的安全措施。

關(guān)鍵詞：液體化工碼頭; HAZOP分析; 安全措施

1前言

危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP分析)方法是一種用于辯識(shí)工藝設(shè)計(jì)缺陷、工藝過(guò)程危險(xiǎn)及操作性問(wèn)題的結(jié)構(gòu)性分析方法[1]。2013年國(guó)家安全監(jiān)管總局在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)計(jì)管理的通知》中要求：建設(shè)單位在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)合同中，應(yīng)主動(dòng)要求設(shè)計(jì)單位對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性(HAZOP)審查，并派遣有生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)的人員參加審查，對(duì)HAZOP審查報(bào)告進(jìn)行審核。涉及“兩重點(diǎn)一重大”和首次工業(yè)化設(shè)計(jì)的建設(shè)項(xiàng)目，必須在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段開(kāi)展HAZOP分析。HAZOP分析中涉及到的引導(dǎo)詞主要有7個(gè)：無(wú)、多、少、伴隨、部分、相逆、異常。HAZOP主要的研究工作流程詳見(jiàn)圖1[2]。本文所設(shè)計(jì)的某液體化工碼頭的特點(diǎn)是易燃、易爆、高溫、高壓、有毒、有害，如果發(fā)生事故，將造成嚴(yán)重的后果。因此，建設(shè)單位組織有關(guān)專(zhuān)家對(duì)該工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行HAZOP分析，將潛在危險(xiǎn)、危害控制在項(xiàng)目的初期階段。

圖1　HAZOP工作流程

2工程概況

惠州某液體化工碼頭工程為新建3個(gè)石化泊位，包括1個(gè)3萬(wàn)t級(jí)泊位和2個(gè)5 000 t級(jí)泊位。計(jì)劃年吞吐量為361.08萬(wàn)t，設(shè)計(jì)年通過(guò)能力370萬(wàn)t，在碼頭上設(shè)置汽油、柴油、丁二烯、C5、苯酚的裝船及甲醇的卸船管線。

2.1工藝流程

(1)油品及化工品的裝船流程：(儲(chǔ)罐→裝船泵→后方管線)→引橋管線→質(zhì)量流量計(jì)→裝卸臂→船艙。

(2)甲醇的卸船流程：(船艙→卸船泵)→裝卸臂→質(zhì)量流量計(jì)→引橋管線→(后方管線→儲(chǔ)罐)。

工藝流程詳見(jiàn)圖2。

圖2　工藝流程圖(P&ID)

2.2工藝參數(shù)

該液體化工碼頭工程主要裝卸貨種：汽油、柴油、丁二烯、甲苯、C5、辛醇、丙酮和苯酚。物料主要工藝參數(shù)詳見(jiàn)表1。

3HAZOP分析過(guò)程及結(jié)果

以某液體化工碼頭工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段為例，進(jìn)行HAZOP 分析。HAZOP 小組在HAZOP主席的引領(lǐng)下，按照不同物料工藝系統(tǒng)，將碼頭裝卸工藝流程劃分為6個(gè)節(jié)點(diǎn)。本文將液體化工碼頭工程的典型物料丁二烯、汽油裝卸工藝流程(P&ID)作為典型節(jié)點(diǎn)，識(shí)別了節(jié)點(diǎn)偏離產(chǎn)生的原因及后果，并分析現(xiàn)有的安全措施，提出相應(yīng)的建議措施。

3.1無(wú)、低流量偏離過(guò)程分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：丁二烯物料管線物料聚合，導(dǎo)致管道通路變小。其他物料電動(dòng)閥門(mén)誤關(guān)斷，導(dǎo)致管線無(wú)流量、低流量。

(2)產(chǎn)生的后果：導(dǎo)致轉(zhuǎn)船時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

(3)現(xiàn)有的安全措施：每種物料輸送管線均設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)，以監(jiān)控各裝船泊位的流量。

表1　物料工藝參數(shù)表

(4)建議措施：在質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置低流量報(bào)警。

3.2高流量偏離過(guò)程分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：根據(jù)汽柴油裝船工藝流程(如圖3)，如3個(gè)泊位同時(shí)裝船，1個(gè)泊位突然故障關(guān)閉，其他2個(gè)泊位會(huì)產(chǎn)生高流量偏離。

圖3　汽油工藝流程圖

(2)產(chǎn)生的后果：①高流量輸送物料導(dǎo)致管道內(nèi)物料流速增大，超過(guò)安全設(shè)計(jì)流速，可能產(chǎn)生管道靜電火花導(dǎo)致火災(zāi)爆炸。②高流量輸送物料發(fā)生在裝船即將結(jié)束時(shí)，可能導(dǎo)致裝船量超裝或船艙溢油事故。

(3)現(xiàn)有的安全措施：①每種物料輸送管線均設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)，以監(jiān)控各裝船泊位的流量。②每種物料裝船管線均設(shè)置緊急關(guān)斷閥門(mén)，以便在超裝時(shí)停止對(duì)船舶裝船。

(4)建議措施：①在質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置高流量報(bào)警；②在罐區(qū)輸油泵考慮設(shè)置回流線，以滿足從輸送泵方向控制裝船流量；③在流量計(jì)和裝卸臂開(kāi)關(guān)閥之間增加調(diào)節(jié)閥(見(jiàn)圖4)，其目的是一方面在高流量出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)流量，另一方面在正常運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)閥可以作為定量裝船的控制閥。

圖4　新增調(diào)節(jié)閥工藝流程

3.3高壓偏離過(guò)程分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：①丁二烯物料聚合，導(dǎo)致管道通路變小，由于輸送過(guò)程導(dǎo)致壓力升高、超壓；②物料裝卸均采用密閉輸送管道，在長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行裝卸時(shí)，兩端封閉的管道因?yàn)榄h(huán)境溫度變化會(huì)導(dǎo)致管線超壓；③物料裝卸過(guò)程中，突然故障關(guān)閉，導(dǎo)致輸送管道超壓。

(2)產(chǎn)生的后果：①管道運(yùn)行的壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)管道薄弱環(huán)節(jié)(如閥門(mén)連接處、設(shè)備連接處)產(chǎn)生物料泄露；②輸送的物料都為易燃易爆物質(zhì)，超壓導(dǎo)致泄露可能產(chǎn)生火災(zāi)和爆炸事故；③輸送的物料都為有毒害物質(zhì)料，超壓導(dǎo)致泄露可能產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)工作人員中毒和環(huán)境污染等危害。

(3)現(xiàn)有的安全措施：①物料輸送管線均設(shè)置壓力變送器，以監(jiān)控管道壓力值，避免其產(chǎn)生超壓；②丁二烯物料管線采用循環(huán)線，在管線長(zhǎng)期不運(yùn)行時(shí)，利用管線循環(huán)以控制丁二烯聚合而導(dǎo)致的超壓，同時(shí)在丁二烯設(shè)置安全閥，安全閥開(kāi)啟壓力低于設(shè)計(jì)壓力，保護(hù)管線不超壓(見(jiàn)圖5)；③物料輸送管線均設(shè)置導(dǎo)淋放空閥，在超壓時(shí)可作為緊急泄壓裝置，同時(shí)也作為檢修閥門(mén)儀表的排空裝置。

圖5　丁二烯工藝流程圖

(4)建議措施：①設(shè)置專(zhuān)門(mén)的污油線，實(shí)現(xiàn)密閉排放，以保證導(dǎo)淋泄壓的安全性；②在管線導(dǎo)淋均設(shè)置雙閥，保證正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)淋處無(wú)泄漏風(fēng)險(xiǎn)；③在丁二烯安全閥后設(shè)置隔離閥門(mén)，并設(shè)置“LO”常開(kāi)狀態(tài)，保證安全閥校驗(yàn)和維修時(shí)的方便性和安全性；④吹掃接口采用三閥組方式，與丁二烯相接吹掃口閥門(mén)的壓力等級(jí)應(yīng)保持同丁二烯統(tǒng)一等級(jí)，見(jiàn)圖6。

圖6　吹掃口設(shè)置方式

3.4操作檢修異常分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：①緊急切斷閥、裝卸區(qū)前沿電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；②緊急切斷閥檢修。

(2)產(chǎn)生的后果：①管道運(yùn)行的壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力；②無(wú)法進(jìn)行裝船；③緊急切斷閥檢修，由于緊急切斷閥只設(shè)置了單閥，輸送管道內(nèi)有大量殘余物料需要排空。

(3)現(xiàn)有的安全措施：①后方罐區(qū)輸油泵房設(shè)置超壓安全措施；②裝卸區(qū)內(nèi)設(shè)置緊急停車(chē)按鈕，并與后方中控有通訊聯(lián)系。

(4)建議措施：①設(shè)置船舶移動(dòng)緊急切斷按鈕，以便船方在事故狀態(tài)通知碼頭切斷輸送物料；②緊急切斷閥靠陸域側(cè)增設(shè)手動(dòng)閥門(mén)，在緊急切斷閥維修時(shí)進(jìn)行切斷。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某大型液體化工碼頭工程的工藝系統(tǒng)進(jìn)行HAZOP 分析過(guò)程，該液體化工碼頭HAZOP工作實(shí)際對(duì)6個(gè)單元進(jìn)行了HAZOP分析，共提出建議52個(gè)，目前詳細(xì)設(shè)計(jì)階段52個(gè)HAZOP建議已經(jīng)關(guān)閉，完成HAZOP分析報(bào)告1份。在HAZOP分析過(guò)程中，在小組成員中生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)豐富的人員起到很重要的作用，一方面可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)人員、安全分析人員缺乏實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作的不足，另一方面他們對(duì)HAZOP分析中考慮問(wèn)題的角度也不同，分析過(guò)程中不但可以解決安全問(wèn)題，也可以解決日后系統(tǒng)運(yùn)行操作問(wèn)題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局．危險(xiǎn)化學(xué)品安全評(píng)價(jià)[M]． 北京: 中國(guó)石化出版社， 2003： 203.

[2]彭力，李發(fā)新． 危害識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)[M]． 北京: 石油工業(yè)出版社，2001: 57.

[3]宋媛玲，白改玲，周偉，王紅. HAZOP 分析方法在液化天然氣接收站的應(yīng)用[J]. 化學(xué)工程. 2012(40)2: 43.

HAZOP Analysis of the Liquid Chemicals Terminal Engineering Design

CCCC Second Harbor Consultants Co.,LTD. Wang DongkuiZhang Ming

Abstract:Aiming at the design example of a liquid chemicals terminal, the HAZOP analysis is used , and making the typical material butadiene and gasoline as analysis node to identify the low flow, high flow, high pressure and operation problems in engineering design and analyze the consequences caused by them. The corresponding security measures are proposed.

Key words:liquid chemicals terminal; HAZOP analysis; safety measures

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.016

收稿日期：2015-1203

王東魁： 430000，武漢市武昌區(qū)民主路555號(hào)