HAZOP分析技術(shù)在MTBE裝置設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

常 攀

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

本文主要介紹了HAZOP分析技術(shù)的主要過(guò)程及其在MTBE裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中的運(yùn)用。

1 HAZOP分析簡(jiǎn)介

HAZOP(Hazard and Operability Study)指危險(xiǎn)性與可操作性研究或危險(xiǎn)性與可操作性分析(HAZOP analysis)。HAZOP分析方法是英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司(ICI)為解決除草劑制造過(guò)程中的危害，在20世紀(jì)70年代提出的一套以引導(dǎo)詞(guide words)為主體的危害分析方法，用來(lái)檢查設(shè)計(jì)的安全以及危害的因果來(lái)源[1]。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，該分析技術(shù)已經(jīng)成為石化行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的方法之一。

HAZOP分析具體運(yùn)用到化工裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)后期和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段分別開(kāi)展?；A(chǔ)設(shè)計(jì)階段主要針對(duì)工藝流程分析，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要針對(duì)成套設(shè)備和重大的變更[2]進(jìn)行分析。

1.1 HAZOP分析實(shí)施過(guò)程

設(shè)計(jì)階段HAZOP分析是將工藝流程圖(P&ID)劃分為若干個(gè)分析節(jié)點(diǎn)，然后用引導(dǎo)詞找出過(guò)程中的危險(xiǎn)及潛在風(fēng)險(xiǎn)偏差，并對(duì)偏差產(chǎn)生的原因、導(dǎo)致的后果及現(xiàn)有控制措施等進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果評(píng)估所有安全措施的充分性，檢查強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在設(shè)計(jì)中的執(zhí)行和落實(shí)情況，提出針對(duì)性建議措施。

圖1 HAZOP 分析流程圖

表1 HAZOP分析常用的偏差及引導(dǎo)詞[3]

1.2 設(shè)計(jì)階段HAZOP分析的作用

設(shè)計(jì)階段HAZOP分析的主要目的是對(duì)設(shè)計(jì)工況、報(bào)警、控制系統(tǒng)、連鎖系統(tǒng)、安全泄放設(shè)施、操作程序等各方面進(jìn)行檢查，檢查設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等落實(shí)情況，在設(shè)計(jì)過(guò)程中是否已經(jīng)把風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平，同時(shí)識(shí)別操作過(guò)程中存在的危害和不可接受的風(fēng)險(xiǎn)情況，提出相應(yīng)的控制措施。

2 HAZOP分析在MTBE裝置設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

2.1 工藝流程簡(jiǎn)介

選取MTBE裝置反應(yīng)、催化蒸餾、甲醇萃取和回收三個(gè)工段進(jìn)行分析。

2.1.1 反應(yīng)工段

界區(qū)外來(lái)的抽余碳四經(jīng)過(guò)濾器及聚結(jié)器后進(jìn)入C4原料罐，然后升壓送至C4-甲醇混合器進(jìn)行充分混合。外來(lái)的甲醇升壓、過(guò)濾后一路送至混合器與C4進(jìn)行充分混合；另一路作為補(bǔ)充，進(jìn)入催化蒸餾塔Ⅱ反應(yīng)。

C4原料和甲醇在混合器中充分混合后，經(jīng)加熱后與反應(yīng)外循環(huán)泵出口的反應(yīng)物料混合進(jìn)入反應(yīng)器頂部進(jìn)行醚化反應(yīng)。反應(yīng)物料從反應(yīng)器底部流出后，經(jīng)循環(huán)冷卻器冷卻，然后分兩路，一路由反應(yīng)循環(huán)泵升壓進(jìn)入外循環(huán)混合器；另一路進(jìn)入第二反應(yīng)器頂部，在反應(yīng)器中深度轉(zhuǎn)化。

2.1.2 催化蒸餾及產(chǎn)品分離工段

反應(yīng)物料從第二反應(yīng)器底部流出后，經(jīng)壓力控制進(jìn)入催化蒸餾塔進(jìn)料，與MTBE產(chǎn)品換熱后進(jìn)入催化蒸餾塔Ⅰ頂部。經(jīng)過(guò)催化蒸餾塔Ⅰ提餾，將MTBE與未反應(yīng)的C4原料和甲醇等物質(zhì)分離。催化蒸餾塔Ⅰ的塔底出料為MTBE產(chǎn)品，該物流進(jìn)入催化蒸餾塔進(jìn)料-MTBE產(chǎn)品換熱器與第二反應(yīng)器出料換熱后再進(jìn)入MTBE產(chǎn)品冷卻器，冷卻后送往MTBE產(chǎn)品罐區(qū)。催化蒸餾塔Ⅰ塔頂蒸出的催化蒸餾塔中間氣體進(jìn)入催化蒸餾塔Ⅱ底部。

2.1.3 甲醇萃取和甲醇回收工段

反應(yīng)剩余甲醇與未反應(yīng)C4的共沸物，從催化蒸餾塔回流罐中抽出，一部分回流，另一部分送入甲醇萃取塔。未反應(yīng)C4從塔頂排至未反應(yīng)C4罐，用泵升壓后經(jīng)C4過(guò)濾器和聚結(jié)器送至外裝置處理。

甲醇回收塔頂餾出物為甲醇、微量水和烴的混合物，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后進(jìn)入回收塔回流罐?；亓鞴揄敳荒龤怏w經(jīng)壓力控制閥放至火炬分液罐?；亓鞴迌?nèi)冷凝液用回收塔回流泵抽出，其中大部分用作回收塔的回流打入塔頂，一部分送至甲醇原料罐循環(huán)使用。

2.2 分析范圍及目標(biāo)

該MTBE裝置包括反應(yīng)、催化蒸餾產(chǎn)品分離和甲醇萃取回收三個(gè)工序。本次分析劃分的節(jié)點(diǎn)包括：C4進(jìn)料、循環(huán)反應(yīng)器、第二反應(yīng)器、MTBE產(chǎn)品換熱、催化蒸餾塔、甲醇萃取回收、甲醇回流罐、未反應(yīng)C4罐、開(kāi)停工及火炬排放等部分。

分析小組在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合反應(yīng)物料、工藝設(shè)計(jì)和操作性等方面的資料，對(duì)裝置進(jìn)行系統(tǒng)分析，查找工藝和操作上存在的問(wèn)題和隱患，識(shí)別出存在的重大工藝安全危險(xiǎn)，提出相應(yīng)控制措施，主要分析目標(biāo)有：

(1)辨識(shí)工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的危害及可操作性問(wèn)題；

(2)辨識(shí)現(xiàn)有的安全措施以保證在異常情況下工藝處于安全狀態(tài)；

(3)為了確保裝置的本質(zhì)安全而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)；

(4)建議應(yīng)增加的保護(hù)措施或提出可降低危害/可操作性問(wèn)題的建議。

2.3 分析資料收集

本裝置相關(guān)的重要圖紙與數(shù)據(jù)在分析會(huì)議前發(fā)到每名分析人員手中，主要的資料包括工藝儀表流程圖(PID)；工藝技術(shù)規(guī)程；安全操作規(guī)程；裝置崗位操作規(guī)程、設(shè)備數(shù)據(jù)表、管道數(shù)據(jù)表和MSDS數(shù)據(jù)等。

2.4 分析小組

本次分析成立的分析小組涉及工藝、設(shè)備、儀表、電氣、給排水、自控、安全等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的19名專(zhuān)家組成團(tuán)隊(duì)，整個(gè)分析歷時(shí)3天，分析PID圖33張，分析節(jié)點(diǎn)18個(gè)。

2.5 MTBE裝置HAZOP分析結(jié)果

對(duì)MTBE裝置劃分的各單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，主要分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 HAZOP主要分析結(jié)果表

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)MTBE裝置的HAZOP分析，從系統(tǒng)安全的角度對(duì)裝置的設(shè)計(jì)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行了針對(duì)性分析，識(shí)別出了設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的危險(xiǎn)性和操作性問(wèn)題，并提出了針對(duì)性的建議措施，有效預(yù)防了工藝安全事故，提高了工藝裝置的安全性，對(duì)減少事故的發(fā)生起到重要作用。

[1] 李 奇,趙文芳,高艷霞.HAZOP技術(shù)在雙氧水裝置上的應(yīng)用[J].風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),2010,10(7):31-34.

[2] 孫成龍.設(shè)計(jì)階段的HAZOP分析[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2011 (12) :40-43.

[3] 陳 巧,張啟波.HAZOP分析在天然氣凈化裝置中的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能,2014(6):48-51.