在役制氫裝置的HAZOP分析技術(shù)應(yīng)用

高廣波（遼河油田公司生產(chǎn)運行處，遼寧 盤錦 124010）

在役制氫裝置的HAZOP分析技術(shù)應(yīng)用

高廣波（遼河油田公司生產(chǎn)運行處，遼寧 盤錦 124010）

為進一步提高天然氣制氫裝置的安全運行水平，在對危險和可操作性分析(HAZOP)技術(shù)工作流程進行簡要介紹的基礎(chǔ)上,結(jié)合油田公司制氫裝置的具體實例,評估裝置已采取的安全保護措施，針對級別較高的風(fēng)險提出有針對性的控制措施和建議，以進一步加強企業(yè)工藝安全管理，提高裝置的本質(zhì)安全水平。

HAZOP；制氫裝置；工藝安全管理；本質(zhì)安全

危險和可操作性分析（HAZOP）由于其具有系統(tǒng)、細致、全面，方法簡便易學(xué)，可操作性強等特點，具有發(fā)掘裝置潛在的安全隱患，提高裝置的可操作性，優(yōu)化管理、減少誤操作，提高裝置的本質(zhì)安全的作用[1]。作為一種重要風(fēng)險評價工具，成為在役石油化工裝置常用的危害分析方法，可以有效降低生產(chǎn)運行過程中存在的風(fēng)險。

1 HAZOP分析方法概述

HAZOP分析是由英國帝國化學(xué)公司（ICI）公司于20世紀70年代開發(fā),主要應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)裝置的風(fēng)險評價方法。HAZOP分析將工藝過程劃分為若干個節(jié)點，對每個節(jié)點的參數(shù)偏離情況進行分析，識別其中的危險確定其風(fēng)險等級，找出已有的安全措施，并進一步提出建議措施，實現(xiàn)風(fēng)險控制的目標[2]。

近年來，國家推出的《化工企業(yè)工藝安全管理實施導(dǎo)則》(AQ/T3034-2010)，提出石油化工企業(yè)采取HAZOP方法進行風(fēng)險評價，并要求每5年開展一次。中國石油集團公司于2010年頒布的《中國石油天然氣集團公司危險與可操作性分析工作管理規(guī)定》中也要求“在役裝置的HAZOP分析原則上每5年進行一次”。

2 HAZOP分析方法的應(yīng)用

2.1 油田天然氣制氫裝置概況

制氫裝置建于2002年，經(jīng)技術(shù)、擴能改造，目前實現(xiàn)日產(chǎn)氫1×104Nm3，裝置主要由壓縮單元、轉(zhuǎn)化單元、變壓吸附單元、氫氣提純單元、除鹽水站、氮氣站組成?；竟に嚵鞒虨榻鐓^(qū)外來的天然氣經(jīng)過壓縮機增壓后送至轉(zhuǎn)化單元，轉(zhuǎn)化單元將天然氣與水蒸汽混合在一定條件進行反應(yīng)制取以氫氣為主要成分的轉(zhuǎn)化氣，并將轉(zhuǎn)化氣送至變壓吸附單元，變壓吸附單元利用變壓吸附原理將轉(zhuǎn)化氣中氫氣分離提純制得高純度氫氣，并送至氫氣提純單元，氫氣提純單元將變壓吸附單元的氫氣進行精制，制得符合用戶要求的產(chǎn)品氫氣；除鹽水站為裝置提供合格的除鹽水供生產(chǎn)所需；氮氣站為裝置、設(shè)備檢修時吹掃、置換提供合格的氮氣。

2.2 HAZOP分析過程的實施情況

下面以制氫裝置轉(zhuǎn)化單元為例，選取該節(jié)點部分參數(shù)（壓力、流量）進行偏差分析，風(fēng)險等級劃分按《危險與可操作性分析技術(shù)指南》（QSY1364-2011）。

節(jié)點描述：自脫硫罐出來的天然氣與來自中壓蒸汽預(yù)熱器的中壓蒸汽混合后進入對流段混合氣預(yù)熱器，經(jīng)預(yù)熱進入蒸汽轉(zhuǎn)化爐頂部上集氣總管，經(jīng)鎳觸媒床層進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，最后經(jīng)轉(zhuǎn)化管到下集氣管出轉(zhuǎn)化爐，轉(zhuǎn)化氣經(jīng)冷卻后去變壓吸附單元。

偏差分析：

（1）當轉(zhuǎn)化單元壓力高時，可能導(dǎo)致后果有安全閥起跳，墊片等密封件失效，可燃氣體泄漏，發(fā)生火災(zāi)爆炸；分析原因主要有系統(tǒng)出口控制閥因故障關(guān)閉，后路單元故障停機，工藝天然氣調(diào)節(jié)閥因故障打開；現(xiàn)有安全措施主要有壓力高報警，安全閥安裝定質(zhì)定量，按時校驗，超壓自動漏放。

（2）當壓力低時，可能導(dǎo)致后果有轉(zhuǎn)化爐膛溫度迅速上升，爐管因高溫損壞，催化劑床層阻力上升，催化劑破碎，催化劑表面結(jié)碳失活；分析原因主要有工藝天然氣或蒸汽流量調(diào)節(jié)閥因故障關(guān)閉，安全閥非正常起跳，自動放空調(diào)節(jié)閥因故障開啟，后路單元壓力迅速降低，工藝天然氣緊急切斷閥因故障關(guān)閉；現(xiàn)有安全措施主要包括壓力低報警，燃料氣緊急切斷、放空；建議措施為單元出口閥增設(shè)遠程控制。

（3）當流量高時，分析可能導(dǎo)致后果有催化劑床層阻力增加，催化劑破碎，天然氣轉(zhuǎn)化率低；分析原因主要有后續(xù)單元壓力迅速降低，蒸汽調(diào)節(jié)閥、工藝天然氣調(diào)節(jié)閥因故障打開，已采取安全措施有壓力低報警，超壓自動放空，安全閥安裝定質(zhì)定量，定期校驗。

（4）當流量低時，分析可能導(dǎo)致后果有轉(zhuǎn)化爐溫度升高，轉(zhuǎn)化單元壓力增加；分析原因有后續(xù)單元壓力迅速升高，蒸汽調(diào)節(jié)閥、工藝天然氣調(diào)節(jié)閥因故障關(guān)閉，工藝天然氣緊急切斷閥故障關(guān)；已采取安全措施有壓力高報警，超壓自動放空，安全閥安裝定質(zhì)定量，定期校驗，蒸汽、工藝天然氣流量按比值自動調(diào)節(jié)。

通過對轉(zhuǎn)化單元進行危險與可操作性分析，轉(zhuǎn)化單元現(xiàn)有的控制手段基本可以滿足工藝控制和操作要求。建議采取措施主要有：增加備用引風(fēng)機或蒸汽引射，防止引風(fēng)機停車時爐頂高溫對操作人員造成人身傷害；安全閥、自動放空閥增設(shè)底閥，便于緊急情況時進行切斷，防止裝置失控；工藝蒸汽系統(tǒng)增加止回閥，防止氣體出現(xiàn)回流現(xiàn)象，保證單管催化劑床層阻力一致，避免單管過熱爆管。

通過HAZOP分析，制氫裝置HAZOP分析內(nèi)容主要涵蓋了16張P&ID圖，劃分節(jié)點18個，分析偏差376項，針對風(fēng)險等級為Ⅱ級及以上的偏差提出建議措施10項。

3 結(jié)語

制氫裝置通過開展HAZOP分析工作，使風(fēng)險進一步得到消減，裝置人員的風(fēng)險管控水平得到了提高，針對級別較高的風(fēng)險提出有針對性的控制建議措施，進一步加強了企業(yè)工藝安全管理，提高了裝置的本質(zhì)安全水平。

[1]黃會偉，舒小芹，史玉穎．在役裝置HAZOP的應(yīng)用分析及問題探討．中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2013，(9)：121－125．

[2]鄭軼群，戴琴榮，游翔等．HAZOP分析方法及應(yīng)用探討．遼寧化工，2012，(11)：1186－1189．

高廣波，男，畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），現(xiàn)在遼河油田生產(chǎn)運行處從事煉化管理工作。