HALOPA 風(fēng)險(xiǎn)評估分析方法在2#加氫裂化裝置中的應(yīng)用

虞昊(中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

0 引言

揚(yáng)子石化芳烴廠2#高壓加氫裂化裝置是揚(yáng)子石化實(shí)現(xiàn)煉化一體化的關(guān)鍵核心裝置，該裝置使用的是撫順石油化工研究院(FRIPP)開發(fā)的專利技術(shù)，由洛陽石油化工工程公司(LPEC)提供裝置工程總設(shè)計(jì)。該裝置采用的是單段串聯(lián)一次通過的加氫裂化工藝技術(shù)，此工藝設(shè)置了加氫精制和加氫裂化兩個物料反應(yīng)器，反應(yīng)器中使用了FRIPP 研制的FF-56/FC-32A 型加氫精制/裂化催化劑。裝置設(shè)計(jì)處理的原料油物料為來自2#常減壓裝置的減三線油、3#常減壓裝置的減二和減三線油以及2#延遲焦化輕蠟油形成的混合油，裝置的主要產(chǎn)品為重整料重石腦油和乙烯料加氫裂化尾油，同時副產(chǎn)航空煤油、優(yōu)質(zhì)柴油、調(diào)和輕石腦油、干氣、液化氣。

1 HALOPA介紹

1.1 HAZOP分析

HAZOP 分析是一種用于分析辨識現(xiàn)有工藝設(shè)計(jì)或運(yùn)行缺陷、工藝過程危險(xiǎn)及流程操作性問題的定性評估分析方法。HAZOP 分析小組由各個專業(yè)、具有不同知識背景的人員組成，HAZOP 分析是小組人員以“頭腦風(fēng)暴”的形式辨識工藝過程中的危險(xiǎn)與操作性問題，HAZOP 分析方法與其它分析方法區(qū)別在于HAZOP 分析結(jié)果是分析團(tuán)隊(duì)集體智慧的結(jié)晶。

1.2 保護(hù)層分析(LOPA)

保護(hù)層分析(LOPA)是在工藝過程危險(xiǎn)辨識分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評估事故事件場景中存在的保護(hù)措施的有效性，確保事故事件場景的風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受程度的一種方法，其典型的分析過程見圖1。

圖1 典型的LOPA分析

1.3 復(fù)合式風(fēng)險(xiǎn)評估方法(HALOPA)

“HAZOP+LOPA+風(fēng)險(xiǎn)矩陣”復(fù)合式風(fēng)險(xiǎn)評估分析方法(HALOPA)首先在采用HAZOP 分析方法，基于原始工藝設(shè)計(jì)意圖，針對工程設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)要求造成的偏差，分析造成偏差的原因所在，在偏差產(chǎn)生帶來的后果、裝置工藝現(xiàn)有的安全措施的基礎(chǔ)上，確認(rèn)P&IDs 中涉及的裝置生產(chǎn)、操作、維修等方面的安全隱患。

首先將HAZOP 的分析結(jié)果作為保護(hù)層分析(LOPA)單元進(jìn)行輸入，將造成工藝偏差的原因及可能導(dǎo)致的后果作為事故事件場景鏈條進(jìn)行事故事件場景的假設(shè)條件，據(jù)此作為LOPA分析單元的事故場景。其次根據(jù)初始事件的發(fā)生頻率和事故事件場景中各種有效的獨(dú)立的保護(hù)層(IPL)根據(jù)要求時的失效概率(PFD)，以此計(jì)算事故事件場景的發(fā)生頻率。最后根據(jù)事故事件場景后果的嚴(yán)重性程度等級和事故事件場景發(fā)生頻率的大小，利用風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析評估事故事件場景的風(fēng)險(xiǎn)程度等級，并以此判斷事故事件場景的風(fēng)險(xiǎn)是否在可接受范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的大小和存在的安全隱患，提出具有針對性的建議措施。圖2 為“HAZOP+LOPA+風(fēng)險(xiǎn)矩陣”復(fù)合式風(fēng)險(xiǎn)評估分析流程。

圖2 “HAZOP+LOPA+風(fēng)險(xiǎn)矩陣”風(fēng)險(xiǎn)評估分析流程

2 復(fù)合式風(fēng)險(xiǎn)評估分析方法應(yīng)用

2.1 評估分析步驟

HAZOP 分析主要過程包括分析界定、分析準(zhǔn)備、分析會議、分析報(bào)告及HAZOP 分析結(jié)果關(guān)閉。

(1)組建分析小組：選定HAZOP 主席(組長)，組員包括設(shè)計(jì)工程師、儀表工程師、工藝工程師、設(shè)備工程師、安全工程師、具有豐富操作經(jīng)驗(yàn)的工藝操作人員以及記錄員等。分析小組牽頭組織制定分析計(jì)劃、收集相關(guān)專業(yè)資料、并組織對部分人員進(jìn)行評估分析培訓(xùn)。

(2)評估分析會議基本程序包括：小組評估分析項(xiàng)目的情況介紹；劃分裝置工藝節(jié)點(diǎn)，以及對節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)目的相關(guān)描述；選擇裝置工藝參數(shù)，確定偏差；分析造成偏差的具體原因；分析偏差可能導(dǎo)致的后果；分析裝置現(xiàn)有的保護(hù)措施；評估確定風(fēng)險(xiǎn)等級；提出具體建議措施；重復(fù)以上步驟評估分析下一個偏差直到該節(jié)點(diǎn)所有偏差分析完畢，最后完成對所有節(jié)點(diǎn)的評估分析。

(3)分析報(bào)告生成及評估分析結(jié)果關(guān)閉：分析小組完成評估分析工作后，記錄員協(xié)助HAZOP 主席(組長)及時對評估分析記錄的所有結(jié)果進(jìn)行收集、梳理和總結(jié)，生成HAZOP 評估分析建議措施及分析評估報(bào)告。HAZOP 分析項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)對HAZOP 評估分析報(bào)告中提出的所有建議措施進(jìn)行進(jìn)一步的辨識評估，并以書面或電子郵件的形式進(jìn)行回復(fù)，對每條具體的建議措施選擇形式有可采用完全接受、修改后接受或拒絕接受三種。如果選擇了修改后接受或拒絕接受建議措施，或采取另一種解決方案、更改建議措施預(yù)定完成日期等，應(yīng)說明具體原因的同時形成文件并備案。

2.2 節(jié)點(diǎn)劃分

本次HAZOP 分析依據(jù)HAZOP 分析對象的實(shí)際情況，將芳烴廠2#加氫裂化裝置劃分為28 個分析節(jié)點(diǎn)。主要包括：濾前原料油系統(tǒng)；濾后原料油系統(tǒng)；新氫系統(tǒng)；循環(huán)氫系統(tǒng)；反應(yīng)系統(tǒng)；熱高分系統(tǒng)；熱低分系統(tǒng)；冷高分系統(tǒng)；冷低分系統(tǒng)；注水系統(tǒng)；胺液及循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)；主汽提塔系統(tǒng)；分餾塔塔頂及塔底尾油系統(tǒng)；分餾塔航煤側(cè)線抽出系統(tǒng)；分餾塔柴油及中段抽出系統(tǒng)；石腦油分餾塔系統(tǒng)；脫丁烷塔系統(tǒng)；脫乙烷塔系統(tǒng)；加熱爐余熱回收系統(tǒng)；阻垢劑及注氨系統(tǒng)；地下溶劑及含硫污水系統(tǒng)；燃料氣及風(fēng)系統(tǒng)；沖洗油系統(tǒng)；高、低壓放空系統(tǒng)；蒸汽、凝結(jié)水、氮?dú)庀到y(tǒng)；水系統(tǒng)；DMDS 及緩蝕劑系統(tǒng)；液化石油氣系統(tǒng)。

HAZOP 評估分析使用的偏差及說明見表1。

2.3 分析結(jié)果

通過本次分析，對芳烴廠2#加氫裂化裝置識別主要危險(xiǎn)和提出建議措施：

安全環(huán)保方面：加氫裂化聯(lián)合裝置加熱爐BA201201 火嘴氮氧化物按原國家環(huán)保煙氣排放指標(biāo)氮氧化物含量小于150mg/m3設(shè)計(jì)，根據(jù)GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求：2017 年7 月1 日后工藝加熱爐排放標(biāo)準(zhǔn)為：NOx≤100mg/m3、SO2≤50mg/m3、煙塵≤20mg/m3。加熱爐BA201201 在實(shí)際運(yùn)行中難以達(dá)到國家最新環(huán)保指標(biāo)要求。

工藝設(shè)計(jì)方面：關(guān)鍵水冷器無法單獨(dú)切出：主汽提塔頂水冷器、脫丁烷塔頂水冷器和石腦油塔頂水冷器存在濕硫化氫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，此外由于煉油新區(qū)循環(huán)水水質(zhì)較差，水側(cè)易堵塞造成冷卻效果差。一旦水冷器發(fā)生泄漏或水側(cè)淤堵，無法切出檢修，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，并會導(dǎo)致整套裝置停車。

建議措施：(1)加熱爐BA201201 脫硝改造，將12 組火嘴改型為低氮燒嘴，使得煙氣中NOx 含量≤50mg/m3，使之達(dá)到煙氣排放新的國家標(biāo)準(zhǔn)。(2)在三臺關(guān)鍵水冷器工藝物料進(jìn)出口增加切斷閥，另增加一條工藝物料路；同時根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范脫丁烷塔、石腦油塔塔頂氣相線上各增設(shè)一組安全閥，建議增設(shè)換熱器排污和放空管線，方便換熱器檢修前的工藝處理。

表1 偏離說明

2.4 落實(shí)情況

HAZOP 分析小組在分析會議上就分析出的危險(xiǎn)與可操作性提出改進(jìn)措施，芳烴廠生產(chǎn)技術(shù)科組織設(shè)備管理科、HSE科、芳烴電儀、加氫裂化聯(lián)合裝置相關(guān)專業(yè)人員對分析小組提出的建議進(jìn)行了評估，明確了接受建議，并確定了整改方案和整改完成的時間節(jié)點(diǎn)。

3 結(jié)語

采用“HAZOP+LOPA+風(fēng)險(xiǎn)矩陣”復(fù)合式風(fēng)險(xiǎn)評估分析方法(HALOPA)對2#加氫裂化裝置危險(xiǎn)因素與工藝可操作性進(jìn)行分析評估，并結(jié)合對照中國石化HSE 安全風(fēng)險(xiǎn)矩陣，對可能導(dǎo)致的事故事件場景發(fā)生的可能性以及事故后果嚴(yán)重性進(jìn)行分析評估，在分析評估基礎(chǔ)上提出降低風(fēng)險(xiǎn)的措施，有效地提高了裝置運(yùn)行的安全性和可靠性。