HAZOP分析方法在聚醚裝置聚合單元中的應用

李海峰 呂興連 宗光喜

(濱化集團股份有限公司 山東濱州 256600)

聚醚是生產聚氨酯產品和表面活性劑的重要原料,主要由含活性氫基團的起始劑與環(huán)氧乙烷(EO)、環(huán)氧丙烷(PO)等在催化劑存在下經加聚反應制得。聚合單元是聚醚生產企業(yè)的重大危險源[1-2],危險與可操作性(HAZOP)研究是以系統(tǒng)工程為基礎的一種可用于定性分析或定量評價的危險性評價方法,在杜絕及減少事故的發(fā)生、降低災害帶來的損失及事故原因分析等方面發(fā)揮了重要作用,被公認為是可極大提高工廠生產安全性、可靠性的一種安全評價方法[3-5]。本文通過HAZOP分析方法對聚醚裝置的聚合單元進行了分析,希望對同行有一定的參考和指導作用。

1 裝置背景及相關化學品的性質

濱化集團股份有限公司采用間歇式工藝生產聚醚多元醇,裝置的設計生產能力為8萬t/a。該裝置主要包括聚合反應、中和、干燥和過濾等工藝過程,主要危險物料是環(huán)氧化物,工藝及其操作物料的危險性主要是環(huán)氧化物與起始劑在聚合反應釜發(fā)生聚合反應生成聚醚多元醇的過程。

環(huán)氧丙烷在常溫常壓下為無色透明的低沸易燃液體,具有類似醚類氣味;其化學性質活潑,易發(fā)生開環(huán)聚合反應,可與水、氨、醇、二氧化碳等反應,生成相應的化合物或聚合物。環(huán)氧丙烷對粘膜和皮膚有刺激性,可損傷眼角膜和結膜,引起呼吸系統(tǒng)疼痛,皮膚灼傷和腫脹,甚至組織壞死。

環(huán)氧乙烷是一種最簡單的環(huán)醚類化合物,在低溫下為無色透明液體,在常溫下為無色帶有醚刺激性氣味的氣體,易燃易爆,化學性質非?；顫?能與許多化合物發(fā)生開環(huán)加成反應。

2 HAZOP分析的節(jié)點劃分

為了符合邏輯并有效地進行HAZOP分析,本文探討范圍僅限于聚醚裝置聚合單元,分析的范圍確定為物料從輸送泵到反應釜。

按照HAZOP分析要求,根據裝置實際情況,將聚醚聚合單元劃分為起始劑進料、前處理、環(huán)氧化物進料3個節(jié)點,各節(jié)點及其功能見表1。

表1 聚醚聚合單元分析節(jié)點

3 HAZOP分析及風險評估

公司HAZOP分析小組分別對聚醚裝置聚合單元的3個節(jié)點的偏差、原因、后果和保護措施進行了分析,分析時可能用到的偏差及原因如下:

(1)無流量:管線上安裝有盲板/止回閥方向錯誤/手動閥關閉/流量計顯示錯誤/調節(jié)閥故障/斷電/設備故障;

(2)流量過大:旁通閥打開/泵揚程降低/泵出口閥門開度過大/調節(jié)閥開度大無法調節(jié)/調節(jié)閥故障/泵處理能力變大/管線泄漏/開閥錯誤;

(3)流量過小:管線不暢/管線、閥門、容器結垢/調節(jié)閥故障開不大/黏度(密度)變化/流量與揚程互為牽制/手動閥未開啟;

(4)壓力過大:進料過快導致反應加劇/相互連接的高壓系統(tǒng)泄漏/泄壓放空不足/儀表顯示故障/進料泵揚程變大/泄壓閥隔離措施不夠;

(5)壓力過小:真空管線或閥門延遲或未關閉/保護氣體管線堵塞;

(6)液位過高:流入大于流出/控制故障/液位計故障/出口隔離或堵塞/容器溢流/液位報警和連鎖失效;

(7)液位過低:流出大于流入/液位計故障/進口隔離或堵塞/液位報警和連鎖失效/泄漏/停留時間不足;

(8)溫度過高:環(huán)境溫度高/換熱器結垢或堵塞/冷卻水中斷或流量小/內部反應失控/伴熱或加熱介質漏入工藝單元/夾套內漏蒸汽/蒸汽調節(jié)閥故障;

(9)溫度過低:環(huán)境溫度低/換熱器結垢或堵塞/冷卻水流量大,夾套漏水/循環(huán)水調節(jié)閥故障/熱量損失/蒸汽閥開度小。

對聚醚裝置聚合單元分析形成的HAZOP分析記錄表分別見表2至表4。

表2 起始劑進料過程HAZOP分析過程記錄表

表3 前處理HAZOP分析過程記錄表

表4 環(huán)氧化物進料HAZOP分析過程記錄表

以傳統(tǒng)的HAZOP分析方法對聚醚裝置聚合單元進行安全分析,發(fā)現導致事故的偏差16個,分析造成偏差的原因46個,這些偏差在一定程度上對聚醚生產周期、運行安全和質量有重要的影響。針對實際生產中可能出現的偏差,分析其導致的原因和后果,采取了相應措施進行消除,說明傳統(tǒng)的HAZOP分析方法可以全面識別出工藝流程中潛在的危險因素,可為企業(yè)安全生產管理以及事故防治和安全防護措施的制定提供重要依據[6-7]。

4 結束語

HAZOP分析方法可以全面系統(tǒng)地對聚醚聚合單元進行審查,通過以偏差為起點逐步分析,發(fā)現工藝中可能存在的安全問題,分析針對性強,對提高工藝裝置的安全性和減少各類事故的發(fā)生具有重要的意義,對提高車間的管理水平和實現安全生產具有良好的指導作用。為提升HAZOP分析結果的準確性與客觀性,并克服傳統(tǒng)HAZOP分析定性化、經驗化的局限性問題,對聚醚聚合單元開發(fā)新的量化型HAZOP分析技術顯得日趨重要。