HAZOP分析方法在輕烴回收裝置中的應用

陳 殿 李 濤 王沫云

(中國石油西南油氣田公司川西北氣礦)

HAZOP分析方法在輕烴回收裝置中的應用

陳 殿*李 濤 王沫云

(中國石油西南油氣田公司川西北氣礦)

危害和可操作性分析(HAZOP)被公認為是設施設計和操作中危害識別的主要手段。通過對在用裝置進行HAZOP分析，可以詳細找出生產(chǎn)裝置固有的危險因素，從而提出安全應對措施來提高生產(chǎn)裝置本身的安全水平和可操作性，讓生產(chǎn)運行過程更加安全。將安全分析方法與具體工藝相結合，選擇HAZOP分析方法對西南油氣田公司江油輕烴廠輕烴裝置進行安全分析。

輕烴回收裝置 HAZOP分析 風險評價

英國帝國化工公司(ICI)于20世紀70年代開發(fā)了危險與可操作性分析(Hazard and Operability Study/Analysis，HAZOP)方法，以找出工藝安裝中故障的原因和導致的結果。HAZOP是一種有預定內(nèi)容的危害識別手段，被公認為是設施的設計和操作中危害識別的主要手段[1]。HAZOP分析需要一個多專業(yè)人員組成的小組，分析結果是小組成員的一致意見。該方法在歐美等國的過程工業(yè)風險分析中已有廣泛應用[2]。經(jīng)過不斷地改進和完善，HAZOP分析方法已經(jīng)發(fā)展為一種成熟的風險分析方法，被廣泛應用于各類工藝過程和項目的風險評估工作中。目前，我國對天然氣處理廠要求越來越高，隨著社會與企業(yè)對HSE的要求越來越高，中國石油天然氣集團公司專門下發(fā)了《危險與可操作性分析工作管理規(guī)定》等管理文件對中石油企業(yè)HAZOP 實施提出技術要求，并于2011年頒發(fā)了中石油企業(yè)標準《危險與可操作性分析技術指南》，因此，很有必要通過HAZOP分析查找廠內(nèi)設計中存在的危害和操作問題，從而準確掌握裝置或操作方面的隱患，并提出切實可行的改進建議來消除隱患，實現(xiàn)增加裝置安全性、優(yōu)化裝置操作性的安全目標。

1 HAZOP研究過程概述

1.1研究目的與范圍

本次HAZOP分析是根據(jù)川西北氣礦江油輕烴廠工藝分析裝置正常工藝操作條件以外的偏差引起的不利因素與可能后果，找出裝置在工藝設計、設備運行、操作及安全措施等方面存在的不足，為裝置的安全運行與安全隱患整改提供依據(jù)，以提高裝置運行的安全性和可操作性。本次HAZOP分析范圍包括輕烴回收裝置原料氣預處理系統(tǒng)、透平膨脹機制冷、液烴混合物精餾、液化石油氣及穩(wěn)定輕烴儲存等主體設施。

1.2裝置簡介

江油輕烴回收裝置為典型的單級膨脹制冷(ISS)工藝技術，采用“雙塔脫水+膨脹機制冷+脫乙烷塔回收C3+”的工藝過程。主體裝置由原料氣預處理、透平膨脹機制冷、液烴混合物精餾、干氣增壓外輸、液化石油氣儲存充裝組成，配套輔助生產(chǎn)設施包括放空火炬、空壓站、加熱爐、鍋爐(以及軟水系統(tǒng))、循環(huán)水、分析化驗、高、低壓配供電各一座。天然氣凝液回收流程如圖1所示。

圖1 天然氣凝液回收流程

2 節(jié)點信息

為了有效地進行HAZOP分析，將分析對象劃分為若干便于分析的節(jié)點。節(jié)點的劃分一般按工藝流程結合主體設備廠進行，主要考慮單元的目的與功能、單元的物料、合理的隔離/切斷點及劃分方法的一致性等因素[3]。

連續(xù)工藝一般可將主要設備作為單獨節(jié)點，也可以根據(jù)工藝介質(zhì)性質(zhì)的情況劃分節(jié)點，工藝介質(zhì)主要性質(zhì)保持一致的可作為一個節(jié)點。節(jié)點劃分不宜過小，節(jié)點過小重復討論過多，影響分析效率；也不宜過大，節(jié)點過大容易出現(xiàn)遺漏與分析不全的情況[4]。HAZOP分析節(jié)點一般由小組組長在會前進行初步劃分，具體分析時與小組成員討論確定。針對江油輕烴廠生產(chǎn)裝置的主要設備和功能，按照HAZOP分析結點劃分原則，將江油輕烴廠生產(chǎn)裝置劃分為13個節(jié)點，詳見表1。

表1 江油輕烴廠生產(chǎn)裝置節(jié)點劃分統(tǒng)計表

(續(xù)表1)

3 HAZOP分析過程與結論

3.1HAZOP分析過程

HAZOP系統(tǒng)地使用各種參數(shù)的結合體(如：流量、壓力、溫度)和引導詞(如：無、過多、過少、反向)，以形成與設計本意或希望的操作模式相背離的偏差(如：無流量、壓力偏低)，對每一個裝置的組成部分(節(jié)點)，都要找出偏差的可靠原因，其后果也要經(jīng)過討論和評價，并記錄下需采取的行動或要求，以供項目組進一步考慮實施。本項目偏差統(tǒng)計見表2。

表2 江油輕烴廠生產(chǎn)裝置節(jié)點劃分統(tǒng)計表

HAZOP小組工作的成果是一套詳細的紀要，每一個偏差都記錄其中。這些記錄包括討論的綜述和行動建議，HAZOP分析流程如圖2所示。

按HAZOP分析方法要求，項目組在西南油氣田江油輕烴廠組織了HAZOP分析會議，在小組成員充分討論和溝通的基礎上，完成了HAZOP分析工作表和行動建議表。

3.2HAZOP分析結論

江油輕烴廠生產(chǎn)裝置的HAZOP分析，主要是對生產(chǎn)裝置進行工藝安全和可操作性分析。通過分析，共發(fā)現(xiàn)問題48項，提出整改建議48項，這些建議可用來為將來的裝置大修或整改提供參考。江油輕烴廠HAZOP分析行動建議見表3。

4 HAZOP在輕烴回收裝置上的管理創(chuàng)新

4.1裝置運行方面

通過使用HAZOP分析方法識別系統(tǒng)工藝方面存在的潛在危險并提出相應的改進措施，提升了江油輕烴回收裝置的安全性。將輕烴回收裝置人員多年積累的經(jīng)驗和知識進行有形傳承，利用圖形化的方式進行HAZOP分析，所得到的HAZOP分析結果可以進一步利用。HAZOP分析結果除得到HAZOP報表外，還將參與分析的結論以一個圖形化的因果關系模型的方式保留下來，以后再次對該裝置進行分析時，只需對模型圖進行局部修改，然后自動推理，就可以得到新的分析結果。這樣既可以節(jié)約時間和成本，也可以讓裝置運行更加合理[5]。因此，HAZOP分析結果重復利用實際上就是提升裝置運行管理的一個過程。

圖2 HAZOP分析流程

節(jié)點編號序號建議措施11增設本站進站壓力監(jiān)控和遠傳系統(tǒng)。2分-103A/B手動放空管線設雙閥控制。3分-102排污閥設雙閥。4增加分-102液位高報。5增加分-102液位遠傳低報,排污設雙閥。6FT1101增加伴熱。7容-204、分-102應設置排污口、排污閥門和漏斗、放散管和放散閥門。28分-101手動放空增設雙閥,現(xiàn)場放空管線設雙閥,安全閥后增加雙作用截流截止閥。9分-101增加高、低液位報警。10分-103放空管由接入OG0106-80,改為直接碰放空總管OGD-101-150。11維修干燥器放空系統(tǒng),控制再生氣流速,防止放空閥堵;或者更換干燥器,更換后干燥器應按要求配置安全閥、手動放空閥及壓力表等安全附件。12器-101A/B放空管線由接入OG0106-80,改為直接碰放空總管OGD-101-150。13濾-101A/B應設安全閥和手動放空系統(tǒng)。14管線OG1112和OG1113上設雙閥控制,并增設壓力表。15濾-101放空管由接入OG0106-80,改為直接碰放空總管OGD-101-150。16分-103安全閥前增加一支控制閥,手動放空設雙閥。17器-101A/B在再生氣進出口管線上分別增設安全閥組和手動放空閥組。增設干燥器壓力遠傳監(jiān)控,增設差壓計。18器-101A/B手動放空閥設為雙閥控制,在原料氣進、出口管線上增設壓力表。19濾-101A/B增設差壓表和差壓變送器。20在壓縮機出口增設潤滑油過濾器。321分-105增設手動放空。22加熱爐增設火焰監(jiān)視器,定期檢驗加熱爐。23在再生氣進出干燥器管線上增設壓力表,壓力遠傳低報。24增設爐-101超溫燃料氣聯(lián)鎖關斷。25恢復已停用的分-105出口流量計。26增加冷-101再生氣出口溫度高報。427分-104安全閥前增設控制閥,常開;手動放空設雙閥。28塔-101安全閥前增設控制閥,常開;增設手動放空系統(tǒng)。29在膨脹機前增設原料氣在線水分析儀。30閥FV1103旁路管線設雙閥。31在分-104液烴管線上增設ESD緊急關斷系統(tǒng)和安全閥。LV1107旁路管線設雙閥。塔101手動放空設雙閥。32膨脹機增壓端出口手動放空閥設雙閥。33調(diào)節(jié)閥FV1103旁通管路設雙閥。534PV1101、PV1102、PV1105旁通管線設雙閥。35濾-102A/B手動放空閥設置雙閥,排污閥設雙閥。636增設爐-101爐膛檢測高報,聯(lián)鎖TV1002關斷,TV1002換為帶截斷功能的調(diào)節(jié)閥。FV1003、TV1002旁路管線設雙閥控制。

(續(xù)表3)

4.2裝置資料管理方面

在確保HAZOP分析順利進行之前，要對裝置的圖紙、信息及操作規(guī)程等進行收集，這樣不僅確保討論的順利進行也有利于專家進一步了解分析輕烴回收裝置的工藝流程、操作規(guī)程、運行狀況及管理現(xiàn)狀等實際情況。只有充分預想分析設計情況，才能對圖紙資料等分析理解到位，分析過程才能溝通更加順暢、效率更高。因此，HAZOP分析準備工作實際上就是提升裝置資料管理的一個過程。

5 結束語

HAZOP小組成員在確保安全的前提下，會對裝置中工藝流程、完善工藝設施提出建議，而這些建議都是盡可能從裝置運營的角度考慮。這可以促進企業(yè)隱患整改到位，避免整改難度過大。只有合理科學且明確可行的建議，才能真正提高企業(yè)的本質(zhì)安全。

將HAZOP分析方法應用于輕烴回收裝置安全評價中能夠使分析人員對于單元中的工藝過程和設備有深入地了解，在實際生產(chǎn)過程中對于潛在的隱患、危險源有進一步的認識，因此，HAZOP分析方法應用于輕烴回收裝置的安全評價是可行的，其分析內(nèi)容、程序可作為所有員工進行安全培訓的有效方法。

[1] 趙文芳，姜春明，姜巍巍，等.HAZOP分析核心技術[J].安全、健康和環(huán)境，2005，5(3)：1～3.

[2] Kletz T A.Hazop-past and Future[J].Reliability Engineering and System Safety，1997， 55(3)：263～266.

[3] 羅鵬，韋生應，梁毓林.危險與可操作性分析方法在石油化工裝置的應用[C].中國石油石化健康、安全、環(huán)保技術交流大會.呼和浩特：中國石油學會，2012：167～172．

[4] 郭勇，郇爽，李志遠.化工裝置設計中的危害和可操作性研究(HAZOP)[J].河北化工，2007，30(7)：79～80．

[5] 李華. HAZOP分析在化工裝置安全管理中的應用[J].金山企業(yè)管理，2012，(4)：10～12.

(Continued from Page 378)

algorithm concerned were discussed and this method’s feasibility and implementation were expounded. The diagnosis examples verify this method’s fault tolerance and effectiveness in dealing with complicated fault conditions and it has high accuracy in the fault location.

air-cooled condense, fault diagnosis, Elman neural network, RBF neural network, D-S evidence theory

*陳 殿，男，1975年8月生，工程師，廠長。四川省江油市，621700。

TQ050.7

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0254-6094(2016)03-0410-06

2015-04-22，

2016-05-09)