20萬噸級硫磺回收單元過程安全管理的實(shí)踐與改進(jìn)

肖真(中原油田普光分公司，四川 達(dá)州 635000)

0 引言

過程安全管理(簡稱PSM)起源于上世紀(jì)70年代，經(jīng)過40多年的發(fā)展，已成為歐美發(fā)達(dá)國家化工行業(yè)所共同遵循的安全生產(chǎn)行業(yè)體系[1]。我國于本世紀(jì)初開始引入該管理體系，2013年原安監(jiān)總局發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)化工過程安全管理的指導(dǎo)意見》后，該體系的運(yùn)用和研究工作在國內(nèi)石油化工行業(yè)得到了快速的發(fā)展[2]。

在石化行業(yè)硫磺回收單元主要功能為回收煉油及天然氣凈化所產(chǎn)生的H2S 氣體并生成硫磺。目前國內(nèi)最大規(guī)模為20 萬噸/年，因其具有生產(chǎn)規(guī)模大型化，原料介質(zhì)高毒性、生產(chǎn)過程高溫高壓等特點(diǎn)，裝置從建設(shè)階段就依托上游母公司的HSSE管理體系，引入過程安全管理體系對其進(jìn)行全生命周期管理。

1 流程簡介

該單元采用二級常規(guī)克勞斯工藝，來自上游的酸性氣(H2S含量66%左右)經(jīng)氣液分離后進(jìn)入克勞斯反應(yīng)爐，在反應(yīng)爐內(nèi)發(fā)生克勞斯反應(yīng)，爐溫達(dá)到1050℃左右。燃燒產(chǎn)生的高溫過程氣進(jìn)入余熱鍋爐，通過產(chǎn)生3.5MPaG 的飽和蒸汽冷卻至281℃，然后進(jìn)入一級硫冷凝器進(jìn)一步冷卻至170℃，反應(yīng)爐內(nèi)生成的硫磺凝出形成液硫。自一級硫冷凝器來的過程氣繼續(xù)進(jìn)入一、二級反應(yīng)進(jìn)料加熱器，一、二級反應(yīng)器，二、三級硫冷凝器等設(shè)備，進(jìn)一步進(jìn)行催化反應(yīng)，生成液硫。在一、二、三級硫凝冷器生成的液硫全部進(jìn)入液硫池，經(jīng)液硫鼓泡脫出殘余H2S 后泵入后續(xù)成型單元。

2 過程安全管理要素分析和實(shí)踐

國內(nèi)外PSM 普遍按14個要素劃分[3](國內(nèi)也有機(jī)構(gòu)按16個要素劃分[4])，本文重點(diǎn)從以下五個關(guān)鍵直接要素進(jìn)行分析闡述。

2.1 工藝危害分析

2.1.1 實(shí)踐情況

該單元由中石化工程建設(shè)公司(SEI)總承包，SEI 擁有工程設(shè)計綜合資質(zhì)甲級證書等國家頂級資質(zhì)和ISO9001-2000 質(zhì)量體系認(rèn)證證書。因此在項目的設(shè)計、建設(shè)階段，就通過系統(tǒng)的專家會議設(shè)計審查、HAZOP 分析、人機(jī)工程審核等方法對進(jìn)行了工藝危害分析。

該單元在運(yùn)行過程中，生產(chǎn)單位于2015年邀請科研院校對其進(jìn)行了系統(tǒng)的HAZOP 分析，分析將單元劃分為24個節(jié)點(diǎn)，分析結(jié)論為各關(guān)鍵設(shè)備和高風(fēng)險部位的關(guān)鍵參數(shù)均采取了相應(yīng)的安全控制措施，裝置的可操作性高，可滿足裝置運(yùn)行過程中安全控制要求。此外，2017年生產(chǎn)單位由主管安全生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)任組長，組織單位內(nèi)部工藝、安全、機(jī)、電、儀相關(guān)技術(shù)和管理人員再次對其進(jìn)行了HAZOP 分析，分析結(jié)論為單元現(xiàn)有工藝、設(shè)備、聯(lián)鎖保護(hù)等系統(tǒng)滿足本質(zhì)安全要求，但存在個別風(fēng)險點(diǎn)需采取相應(yīng)措施進(jìn)行管控[5]。

2.1.2 存在的問題

在單位內(nèi)部組織的分析過程中，分析小組操作人員代表提出了該單元各換熱設(shè)備進(jìn)出口溫度異常的預(yù)警及判斷應(yīng)用問題(分析記錄見表1)，安全人員代表提出了液硫池(S-301)燃爆風(fēng)險問題。

2.2 操作規(guī)程管理

2.2.1 實(shí)踐情況

單元投產(chǎn)前，生產(chǎn)單位組織行業(yè)內(nèi)部專家以及單位內(nèi)部各專業(yè)管理、技術(shù)人員，以設(shè)計單位的詳細(xì)設(shè)計資料、設(shè)備隨機(jī)操作規(guī)程、DCS 系統(tǒng)、SIS 系統(tǒng)、PLC 系統(tǒng)等相關(guān)資料為依據(jù)，編制了相應(yīng)的《工藝技術(shù)規(guī)程》、《崗位操作法》、《關(guān)鍵設(shè)備操作規(guī)程》、《一般設(shè)備操作規(guī)程》、《應(yīng)急聯(lián)鎖方案》、《工藝卡片》等相關(guān)操作規(guī)程(試行版)，并經(jīng)生產(chǎn)單位各職能部門和相關(guān)配合單元負(fù)責(zé)人會審，單位分管領(lǐng)導(dǎo)審核，主要負(fù)責(zé)人審批后發(fā)布實(shí)施，建立了該單元的操作規(guī)程體系。

表1 HAZOP分析記錄

在操作規(guī)程運(yùn)行過程中，生產(chǎn)單位根據(jù)上級母公司管理體系要求，嚴(yán)格落實(shí)《操作規(guī)程》三年一次修訂，《工藝卡片》一年一次修訂要求。在一個修訂周期內(nèi)出現(xiàn)的規(guī)程變化，嚴(yán)格執(zhí)行變更管理相關(guān)規(guī)定(見本文2.5.1 內(nèi)容)。

2.2.2 存在的問題

操作規(guī)程未標(biāo)注文件份號，紙質(zhì)版文件下發(fā)后，存在遺失泄密且無法追蹤責(zé)任人的風(fēng)險。

2.3 設(shè)備完整性管理

2.3.1 實(shí)踐情況

該單元生產(chǎn)單位對動、靜、電、儀、壓力管道、壓力容器、鍋爐等嚴(yán)格按照上游母公司設(shè)備管理體系管理要素進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)全覆蓋和設(shè)備全生命周期的完整性管理要求。

設(shè)備完整性指標(biāo)(如：設(shè)備綜合完好率、主要生產(chǎn)設(shè)備完好率、油水潤滑合格率、動靜密封點(diǎn)泄漏率、平均無故障時間等)科學(xué)完善。壓力容器、壓力管道嚴(yán)格按照相關(guān)法律法規(guī)、安全規(guī)范建立一臺一檔，檔案內(nèi)容要素齊全，嚴(yán)格執(zhí)行注冊登記、年度檢驗(yàn)、法定檢驗(yàn)、安裝維修審核報備等法律法規(guī)要求，個別靜設(shè)備、管線實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)險的檢驗(yàn)(RBI)技術(shù)。

轉(zhuǎn)動設(shè)備維修處于基于潤滑油分析、軸系儀表監(jiān)控、操作人員點(diǎn)檢的預(yù)知性維修和計劃性維修相結(jié)合的階段。

2016年委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對該單元SIS 系統(tǒng)開展安全完整性等級(SIL)評估工作，評價結(jié)果為設(shè)計、制造、安裝調(diào)試、操作維護(hù)等方面滿足相關(guān)技術(shù)要求。

2.3.2 存在的問題

現(xiàn)有體系基本覆蓋了設(shè)備完整性管理體系一級要素要求，但與國內(nèi)或國際優(yōu)秀做法相比，個別二級、三級要素不夠細(xì)化完善，體系運(yùn)行審查的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)支撐材料不夠系統(tǒng)完備[6]。

靜設(shè)備RBI 技術(shù)處于試用階段，個別壓力容器、壓力管道檢驗(yàn)周期過頻，個別設(shè)備檢驗(yàn)對工藝準(zhǔn)備要求較高(進(jìn)入容器、管線內(nèi)部)。此外，若全面推廣RBI 需完善現(xiàn)有腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)。

與國內(nèi)外優(yōu)秀實(shí)踐相比，轉(zhuǎn)動設(shè)備維修未達(dá)到以可靠性為中心的維修(RCM)水平[7]。

2.4 開車前安全審查確認(rèn)

2.4.1 實(shí)踐情況

該單元所屬生產(chǎn)單位管理層高度重視開車前安全審查確認(rèn)工作，單元首次開工、大檢修/技改后開工，均會下發(fā)紅頭文件，成立開車確認(rèn)領(lǐng)導(dǎo)小組和專業(yè)全覆蓋的綜合性的執(zhí)行小組，保證開車前安全審查有強(qiáng)有力的組織保障，工作開展落實(shí)有力、問題整改到位。開車審查確認(rèn)執(zhí)行小組職責(zé)明確、分工明確，能夠?qū)ιa(chǎn)單位HSE 體系、工藝管理體系、設(shè)備管理體系等各要素在單元開車間前執(zhí)行落實(shí)情況進(jìn)行確認(rèn)。執(zhí)行小組由具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)、管理人員組成，依托檢查表形式開展審查。

現(xiàn)場檢查后，審核領(lǐng)導(dǎo)小組召開專題會議進(jìn)行討論，編制檢查報告，問題分類制定整改計劃和責(zé)任人，形成閉環(huán)整改批準(zhǔn)開工。

2.4.2 存在的問題

開車前安全審查檢查表未形成定期更新機(jī)制，未吸收利用行業(yè)內(nèi)最新理論成果和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，未建立數(shù)據(jù)庫。

與國外優(yōu)秀實(shí)踐采取的PSSR 方法相比，開車前安全審查對檢維修/技改作業(yè)的全過程缺乏貫穿性管理，在審查過程中較為模糊。

2.5 變更管理

2.5.1 實(shí)踐情況

單元所屬生產(chǎn)單位上級母公司HSSE 管理體系涵蓋了變更管理要素，生產(chǎn)單位制定變更管理實(shí)施細(xì)則。主要原則為“誰主管誰負(fù)責(zé)、誰變更誰負(fù)責(zé)、誰審批誰負(fù)責(zé)原則”和“變更應(yīng)評估和批準(zhǔn)原則”、“變更應(yīng)降低風(fēng)險原則”、“盡可能減少變更原則”。

構(gòu)建了《主要變更事項示例表》、《變更等級評估表》、《重大變更審批參考表》等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)框架，作為單元生產(chǎn)單位對生產(chǎn)過程中的變更進(jìn)行識別和評估的依據(jù)。《示例表》根據(jù)變更管理要素的要求，包含了工藝生產(chǎn)、設(shè)備設(shè)施、勞動組織三部分，每個部分又涵蓋了專業(yè)管理要素的所有內(nèi)容；《評估表》根據(jù)條件符合性原則，將變更事項劃分為了一般變更、較大變更和重大變更三個等級，《參考表》為單元重大變更的風(fēng)險評估審批提供了強(qiáng)制定參考目錄。

根據(jù)變更管理四項原則，制定了貫穿變更申請、風(fēng)險評估及等級確定、變更審批、變更實(shí)施、變更關(guān)閉全過程的變更管理流程；制定了《業(yè)務(wù)指責(zé)分工表》，明確了單元生產(chǎn)單位、職能部門、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在管理流程中的職責(zé)。

2.5.2 存在的問題

《主要變更事項表》、《變更等級評估表》等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫未定期完善補(bǔ)充。

3 主要風(fēng)險消減及改進(jìn)措施

通過以上硫磺回收單元過程安全管理五大要素實(shí)踐情況的分析，對發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險或與國內(nèi)外優(yōu)秀實(shí)踐的差距，從技術(shù)升級改造和管理提升兩個方便進(jìn)行風(fēng)險消減和改進(jìn)。

3.1 技術(shù)升級改造

針對換熱設(shè)備進(jìn)出口溫度異常，通過工藝流程分析可知，硫磺單元換熱設(shè)備進(jìn)出流程溫度異常主要原因?yàn)閾Q熱器管束或管板角焊縫發(fā)生泄漏，殼程鍋爐水或蒸汽進(jìn)入管程高溫過程氣，使其溫度異常降低。因此HAZOP 分析小組認(rèn)為必須采取技術(shù)升級改造，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)溫度監(jiān)控點(diǎn)的綜合分析和預(yù)警，防止泄漏處置滯后造成的次生安全生產(chǎn)事故。

為排除生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整造成的參數(shù)變化，對參數(shù)異常預(yù)警實(shí)施黃、紅分級管理，黃色預(yù)警主要是提示操作和管理人員該單元換熱器存在泄漏可能，需進(jìn)一步排查；紅色預(yù)警為系統(tǒng)判斷該單元已有換熱器發(fā)生泄漏。技術(shù)升級方案主要以該單元原有DCS 控制系統(tǒng)各溫度監(jiān)控點(diǎn)和壓力監(jiān)控點(diǎn)為基礎(chǔ)，查找其地址碼并加入服務(wù)器，修改地址碼名稱后重新組態(tài)和描述，經(jīng)聯(lián)動調(diào)試后投入使用。

3.2 管理提升

3.2.1 構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新完善機(jī)制

在生產(chǎn)單位現(xiàn)有《開工前安全審查表》《主要變更事項表》《變更等級評估表》、直接作業(yè)環(huán)節(jié)風(fēng)險數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，明確管理職能，吸收國家和行業(yè)內(nèi)部最新的法律法規(guī)要求和安全技術(shù)規(guī)范要求、吸收國內(nèi)外同行業(yè)的最新研究成果和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，建立數(shù)據(jù)定期更新完善機(jī)制，定期召開單位內(nèi)部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的專業(yè)討論會和審查會，動態(tài)更新完善相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不斷夯實(shí)硫磺回收單元過程安全管理基礎(chǔ)。

3.2.2 健全設(shè)備完整性管理體系

以設(shè)備完整性管理體系為標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)完善現(xiàn)有設(shè)備管理體系要素。不斷細(xì)化各要素在體系運(yùn)行過程中的審核標(biāo)準(zhǔn)，明確審查方式和基礎(chǔ)支撐材料，保證設(shè)備完整性管理體系該單元設(shè)備管理活動中貫徹落實(shí)，最終實(shí)現(xiàn)“全生命周期管理”和“大設(shè)備管理”理念。

通過評估論證、先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，逐步推廣方式，不斷引進(jìn)成熟先進(jìn)的設(shè)備管理方法和技術(shù)，以新技術(shù)、新方法為引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)硫磺回收單元設(shè)備完整性管理提質(zhì)增效。

3.2.3 強(qiáng)化各管理要素過程完整性

以該單元過程安全管理各要素的全周期管理要求為目標(biāo)，梳理體系中各項管理規(guī)定、辦法、細(xì)則和業(yè)務(wù)流程，查找漏洞和薄弱環(huán)節(jié)，保證體系中各要素在過程安全管理中的全周期貫穿性和過程完整性。

3.2.4 強(qiáng)化過程安全管理宣傳和培訓(xùn)

利用現(xiàn)有的宣傳機(jī)制對過程安全管理思想、目標(biāo)、效益、典型經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行宣傳，在全體員工中樹立過程安全管理理念，激發(fā)員工做好該單元過程安全管理的士氣、責(zé)任感和使命感。

聘請行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀實(shí)踐單位和專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，對生產(chǎn)單位開展過程安全管理分級培訓(xùn)。一是培訓(xùn)體系運(yùn)行主導(dǎo)部門人員的構(gòu)建能力和監(jiān)督檢查能力；二是培訓(xùn)體系各要素管理實(shí)施人員優(yōu)秀實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的掌握和要素理解力、執(zhí)行力；三是培養(yǎng)一線操作人員崗位風(fēng)險識別和應(yīng)急處置能力。

4 結(jié)語

該單元自投產(chǎn)以來已累計安全生產(chǎn)超過1000 萬人工時，且通過本文分析，表明上級母公司的HSSE 管理體系已較為完善的融合了化工過程安全管理體系，母公司下屬各級單位通過貫徹HSSE 管理體系，可以滿足化工過程安全管理的要求。

與國內(nèi)外優(yōu)秀管理實(shí)踐相比，裝置過程安全管理還存在一些薄弱環(huán)節(jié)，需要不斷對標(biāo)優(yōu)秀實(shí)踐，運(yùn)用技術(shù)升級改造、管理提升等進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

在新建裝置運(yùn)行一段時間后，由生產(chǎn)單位內(nèi)部組織全部專業(yè)、各個層級的專業(yè)技術(shù)和管理人員，自主應(yīng)用HAZOP 方法進(jìn)行工藝危害分析，對識別裝置風(fēng)險，特別是工藝操作風(fēng)險和流程風(fēng)險有重要意義。