Hazop在氯乙烯壓縮機(jī)組安全評(píng)估中的應(yīng)用

錢穎雪

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫機(jī)電分院，江蘇無錫，214000）

0 引言

我國是全球第二大聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)和消費(fèi)國家。PVC是通過氯乙烯（VCM）聚合生產(chǎn)而成。VCM具有劇毒、高度易燃易爆的特性，在VCM聚合生產(chǎn)過程中極易發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等安全事故，隨著PVC生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大和產(chǎn)業(yè)集中度增強(qiáng)，工藝安全的重要性不言而喻?？茖W(xué)、系統(tǒng)的辨識(shí)VCM生產(chǎn)過程中的不安全因素，從工藝設(shè)計(jì)階段防范和降低安全隱患，提高風(fēng)險(xiǎn)控制能力非常重要。

本文利用HAZOP分析方法，參考已有氯乙烯聚合工藝安全研究的結(jié)果[1-3]，針對(duì)PVC生產(chǎn)工藝中的VCM壓縮機(jī)單元進(jìn)行安全評(píng)估，提出了若干具體的預(yù)防措施，更新了管道和儀表圖，對(duì)氯乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)有重要的參考意義，有助于提高企業(yè)工藝安全管理水平。

1 聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)工藝簡介

聚氯乙烯合成方法主要有懸浮法、乳液法、溶液法和本體法等，目前大部分生產(chǎn)廠家使用懸浮法。氯乙烯聚合生產(chǎn)過程主要包括氯乙烯聚合單元、聚氯乙烯汽提單元和氯乙烯壓縮回收單元。本文重點(diǎn)討論的是氯乙烯壓縮回收單元中的壓縮機(jī)組部分。

PVC大致生產(chǎn)工藝流程：純水、VCM單體及各種助劑按照一定程序加入聚合釜內(nèi)，與引發(fā)劑、分散劑混合攪拌，在一定溫度、壓力下發(fā)生聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯，聚合后的聚氯乙烯漿料送至出料槽，再經(jīng)汽提塔脫除 PVC（聚氯乙烯）顆粒內(nèi)部的氯乙烯后，送至干燥脫除水分，經(jīng)包裝后入庫。未反應(yīng)的氣相VCM經(jīng)壓縮機(jī)壓縮冷凝后回收至回收單體槽。

2 Hazop分析方法簡介

HAZOP是危險(xiǎn)與可操作性研究（Hazard and Operability study）的縮寫，是對(duì)復(fù)雜流程或操作進(jìn)行結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化分析，識(shí)別、評(píng)估系統(tǒng)對(duì)于人員和設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)的方法論。Hazop方法是英國帝國化學(xué)工業(yè)公司于1974年開發(fā)，最初用于熱力和水力系統(tǒng)安全分析，之后逐步推廣到其他工業(yè)領(lǐng)域，是最常用的定性安全分析方法之一。Hazop非常適合于已有工廠的生產(chǎn)工藝和流程總圖，評(píng)價(jià)因設(shè)計(jì)、設(shè)備、甚至人為誤操作原因?qū)е碌臐撛谖ｋU(xiǎn)，并針對(duì)每個(gè)危險(xiǎn)設(shè)置響應(yīng)的安全防護(hù)措施以降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

HAZOP 分析的輸入通常包括假設(shè)條件和管道儀表圖。當(dāng)輸入條件完備后，通常采取小組會(huì)議的形式，嚴(yán)格按照工藝流程，系統(tǒng)的對(duì)工藝過程和操作進(jìn)行逐步分析。以化工行業(yè)為例，HAZOP會(huì)議小組通常包括工藝、工程、機(jī)械、控制、電子、計(jì)算方面的專家，設(shè)定參數(shù)和偏差，假設(shè)原因并判斷可能造成的后果，然后分析當(dāng)前系統(tǒng)是否已經(jīng)具有防范能力，如果沒有則提出改進(jìn)意見。由于相對(duì)簡單和實(shí)用性強(qiáng)，目前 HAZOP已經(jīng)成為國外廣泛應(yīng)用的化工行業(yè)危險(xiǎn)性分析方法。

3 氯乙烯壓縮機(jī)組Hazop分析

3.1 Hazop分析輸入條件

假設(shè)壓縮機(jī)組輸入是氣相VCM單體，純度在95%以上，溫度介于0℃-15℃，壓力 0.1-0.12MPa。經(jīng)壓縮后壓力提升至0.6-0.7MPa，溫度不超過100℃。

圖1 氯乙烯壓縮機(jī)組管道和儀表圖

假定壓縮機(jī)主機(jī)為單級(jí)容積式螺桿壓縮機(jī)，機(jī)組安裝在獨(dú)立的空壓機(jī)房內(nèi)，通過遠(yuǎn)程電控機(jī)房操作控制。壓縮機(jī)組的管道和儀表如圖1所示。圖中實(shí)線表示氯乙烯路線，虛線為油路。

3.2 工藝安全分析關(guān)鍵點(diǎn)

氯乙烯壓縮工藝安全管理的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要避免氯乙烯單體與氧氣混合，形成爆炸性混合物。其次要避免壓縮過程中氯乙烯單體發(fā)生聚變反應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致管道堵塞甚至壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子卡死，輕可導(dǎo)致壓縮機(jī)組燒毀，嚴(yán)重情況下可能發(fā)生爆炸。要避免壓縮過程中的聚變反應(yīng)，溫度控制是關(guān)鍵。此外必須考慮極端情況下的防護(hù)措施，如冷/熱啟動(dòng)、逆流、急停、上游輸入條件異常條件下的安全防護(hù)和停機(jī)保護(hù)。最后必須做好防泄漏和檢測工作，防止氯乙烯泄露后危害到工作人員身體健康。本文后續(xù)的HAZOP分析也主要從這幾個(gè)關(guān)鍵方面展開。

系統(tǒng)防爆和材料兼容性也是氯乙烯壓縮工藝安全中不可忽視的部分，但本文不對(duì)這兩方面展開論述。

3.3 Hazop 分析結(jié)果

4 改進(jìn)措施

4.1 建議改進(jìn)措施

(1.1-1.3)進(jìn)氣端增加低壓報(bào)警與停機(jī)保護(hù)(1.1)。

(1.2)每三個(gè)月至少檢查一次空濾2，建議每六個(gè)月更換空濾。

(2.1)空壓機(jī)房內(nèi)安裝通風(fēng)設(shè)施，安裝VCM濃度檢測裝置，超過國家要求報(bào)警。

(2.2&2.3)主電機(jī)增加電流過載保護(hù)。

(2.7)增加泄壓閥10c，建議泄壓閥至少每年檢修一次。(3.1)進(jìn)氣端增加高壓報(bào)警與停機(jī)保護(hù)。

(4.1&4.2)在進(jìn)氣端VCM排放管道上安裝泄壓閥1c，超過設(shè)定壓力開啟泄壓。

(6.1)增加進(jìn)氣端低溫報(bào)警。

(8.2)明確給定冷卻水流量區(qū)間。(9.2)定期更換油濾。

4.2 改進(jìn)后的PID

圖2 改進(jìn)后的管道和儀表圖

表1 Hazop 分析結(jié)果

5 總結(jié)

本文利用 HAZOP方法，針對(duì)聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中的氯乙烯壓縮工藝展開安全分析。給出了HAZOP 分析輸入，包括假設(shè)條件和典型管道和儀表圖，然后分析了VCM壓縮工藝安全關(guān)鍵點(diǎn)，然后開展HAZOP分析，識(shí)別出11個(gè)已存在防護(hù)措施的危險(xiǎn)，同時(shí)也識(shí)別了16個(gè)缺乏防護(hù)措施的危險(xiǎn)，針對(duì)性的提出了10條具體防護(hù)措施，最后根據(jù)建議更新了管道和儀表圖。

本文的分析不論是對(duì)于聚氯乙烯生產(chǎn)主體的化工廠，還是壓縮機(jī)設(shè)備的供應(yīng)商，都具有重要的參考和指導(dǎo)意義。