談聯(lián)堿裝置重大危險(xiǎn)源液氨罐區(qū)安全管理

王志新，閔文偉，呂徑春

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

目前化工裝置的安全生產(chǎn)形勢(shì)極為嚴(yán)峻，安全工作與企業(yè)的發(fā)展和生死存亡息息相關(guān)[1]。近幾年，一些危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)因設(shè)備、管道、控制系統(tǒng)“年老”失效，引發(fā)多起典型的泄漏、火災(zāi)、爆炸事故，對(duì)全國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)形勢(shì)穩(wěn)定造成不利影響。2021年9月1日新修訂的新《安全生產(chǎn)法》的實(shí)施，強(qiáng)調(diào)堅(jiān)持黨的領(lǐng)導(dǎo)，把保護(hù)人民生命安全擺在首位，加強(qiáng)各級(jí)部門(mén)監(jiān)督管理力度，進(jìn)一步強(qiáng)化和落實(shí)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位主體責(zé)任，加大對(duì)企業(yè)和人員違法行為的處罰力度等，這些也將對(duì)化工企業(yè)的安全生產(chǎn)管理提出更高的要求[2]。

我公司聯(lián)堿裝置從2007年9月開(kāi)始建設(shè)，2010年12月投產(chǎn)，目前已運(yùn)行12年。該裝置涉及氨、氯化鈉和氯化銨等介質(zhì)，存在一定的危險(xiǎn)性和腐蝕性，且隨著運(yùn)行年限延長(zhǎng)，因設(shè)備磨損、疲勞、老化、腐蝕等原因，裝置故障率上升，運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性降低，安全風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。同時(shí)隨著新標(biāo)準(zhǔn)的不斷實(shí)施，按原有標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的裝置出現(xiàn)許多“先天不足”，存在布局不合理、壓力控制保護(hù)不足、儀表控制水平低、安全措施不完善等問(wèn)題。對(duì)于涉及到毒性氣體、液化氣體、劇毒液體的一級(jí)或二級(jí)重大危險(xiǎn)源，未設(shè)置獨(dú)立安全儀表系統(tǒng)SIS、ESD等。因此，對(duì)我公司的聯(lián)堿裝置重新進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要的意義。

1 危險(xiǎn)源識(shí)別及分級(jí)

1.1 危險(xiǎn)源識(shí)別

生產(chǎn)過(guò)程中涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品主要包括：二氧化碳、液氨和氮?dú)?，其中液氨是主要的危險(xiǎn)源，因此以下主要對(duì)液氨進(jìn)行分析。

液氨作為制冷系統(tǒng)的介質(zhì)，主要存在于結(jié)晶工序外冷器、氨儲(chǔ)罐及液氨輸送管道。計(jì)算氨儲(chǔ)存量時(shí)，氣氨因體積大，重量輕，在計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)可忽略。

1)冷析外冷器儲(chǔ)氨量

冷析外冷器(φ2000×9995，F(xiàn)=800 m2)有6組，每組3臺(tái)。液氨走殼程，總液氨量V1=114 m3。

2)液氨管道儲(chǔ)氨量V2=17.0 m3。

3)液氨罐儲(chǔ)氨量V3=168 m3。

則聯(lián)堿界區(qū)內(nèi)液氨總量為V=V1+V2+V3=114+17+168=299 m3。

折合總重量為299.4×0.62=186 t(液氨密度0.62 g/cm3)。

1.2 危險(xiǎn)源分級(jí)

按照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》(GB18218-2018)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)辨識(shí)后的各生產(chǎn)場(chǎng)所和儲(chǔ)存場(chǎng)采用單元內(nèi)各種危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)際存在(在線)量與其在該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的臨界量比值，經(jīng)校正系數(shù)校正后的比值之和R作為分級(jí)指標(biāo)。

R的計(jì)算方法：

R=α(β1×q1/Q1+β2×q2/Q2+…βn×qn/Qn)

式中：q1,q2,…,qn——每種危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)際存在(在線)量，t;

Q1,Q2,…,Qn——與各危險(xiǎn)化學(xué)品相對(duì)應(yīng)的臨界量，t;

β1，β2…,βn——與各危險(xiǎn)化學(xué)品相對(duì)應(yīng)的校正系數(shù);

α——該危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源的廠區(qū)邊界向外擴(kuò)展500 m范圍內(nèi)暴露人員的校正系數(shù)。(100人以上，α=2)

根據(jù)計(jì)算，聯(lián)堿裝置各單元重大危險(xiǎn)源分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各單元重大危險(xiǎn)源分級(jí)結(jié)果一覽表

通過(guò)計(jì)算，該公司聯(lián)堿外冷廠房的危險(xiǎn)化學(xué)品構(gòu)成三級(jí)重大危險(xiǎn)源，氨罐區(qū)的危險(xiǎn)化學(xué)品構(gòu)成二級(jí)重大危險(xiǎn)源。

2 聯(lián)堿裝置風(fēng)險(xiǎn)因素分析及整改措施

2.1 現(xiàn)有裝置的HAZOP分析

對(duì)聯(lián)堿生產(chǎn)裝置涉氨區(qū)域進(jìn)行HAZOP分析與研究，劃分了7個(gè)節(jié)點(diǎn)，內(nèi)容涵蓋10張PID圖。提出5項(xiàng)建議。同時(shí)對(duì)后果風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估為“Ⅲ”和“Ⅳ”級(jí)的偏差及現(xiàn)有聯(lián)鎖回路的裝置建議采用“保護(hù)層分析(LOPA)”方法進(jìn)行評(píng)估。

表2 HAZOP分析建議措施匯總列表

2.2 LOPA分析和SIL定級(jí)

2.2.1 保護(hù)層分析(LOPA)

保護(hù)層分析(LOPA)的目的是在定性危險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)具體的場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行相對(duì)量化(準(zhǔn)確到數(shù)量級(jí))的研究，包括對(duì)場(chǎng)景的準(zhǔn)確表述及識(shí)別已有的獨(dú)立保護(hù)層，從而判定該場(chǎng)景發(fā)生時(shí)系統(tǒng)所處的風(fēng)險(xiǎn)水平是否達(dá)到可容許風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并根據(jù)需要增加適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層，以將風(fēng)險(xiǎn)降低至可容許風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)所要求的水平。LOPA的一個(gè)基本假設(shè)就是不存在不失效的保護(hù)層?；玖鞒倘缦拢?/p>

定性危險(xiǎn)分析(如：HAZOP分析)→場(chǎng)景識(shí)別與篩選→后果及嚴(yán)重性評(píng)估

初始事件描述及頻率確認(rèn)→獨(dú)立保護(hù)層識(shí)別及PFD的確認(rèn)→風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及建議→后續(xù)跟蹤與審查

2.2.2 SIL定級(jí)

SIL定級(jí)，即確定安全完整性等級(jí)，是在HAZOP分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)、工藝裝置特性、企業(yè)性質(zhì)和管理要求，采用適宜的風(fēng)險(xiǎn)管理和分析方法(一般使用LOPA分析)進(jìn)行SIL等級(jí)的確定。安全完整性等級(jí)作為衡量安全功能重要因素，是安全系統(tǒng)的核心;安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、檢驗(yàn)評(píng)估、維護(hù)都是圍繞著SIL來(lái)進(jìn)行的。SIL定級(jí)的方法主要有矩陣法、風(fēng)險(xiǎn)圖法、保護(hù)層分析法。

2.2.3 場(chǎng)景識(shí)別和篩選

根據(jù)HAZOP分析結(jié)果初步進(jìn)行場(chǎng)景識(shí)別和篩選，提出需分析的事故場(chǎng)景、確認(rèn)IE及頻率、現(xiàn)有獨(dú)立保護(hù)層及頻率，在HAZOP分析中嚴(yán)重度等級(jí)為4級(jí)及以上、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為Ⅲ級(jí)基礎(chǔ)上，歸納辨識(shí)了6個(gè)場(chǎng)景，LOPA場(chǎng)景詳見(jiàn)表3。

表3 LOPA場(chǎng)景分析和SIF定級(jí)

2.2.4 LOPA分析和SIL定級(jí)結(jié)果

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行LOPA分析[3]，按表3結(jié)果中偏差后果嚴(yán)重程度較高、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的(Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí))的5個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行了SIL等級(jí)定級(jí)分析，各場(chǎng)景的SIL等級(jí)結(jié)果見(jiàn)表3所示[4]。

SIF是指安全儀表功能，為一個(gè)聯(lián)鎖回路中執(zhí)行 HSE 相關(guān)的回路一個(gè)聯(lián)鎖。SIF 分為無(wú)要求、SILa、SIL1-3 級(jí)。當(dāng) SIF 安全完整性等級(jí)為“無(wú)要求”時(shí)，這個(gè)回路可以取消，假如保留則可以通過(guò) DCS 實(shí)現(xiàn)(符合原安監(jiān)總局 40 號(hào)令，原安監(jiān)總管三[2013]3號(hào)的要求除外)。當(dāng)SIF安全完整性等級(jí)為SIL1-3時(shí)，這個(gè)SIF必須通過(guò)SIS實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)以上分析及SIL等級(jí)定級(jí)結(jié)果，聯(lián)堿裝置需設(shè)置獨(dú)立的SIS(安全儀表系統(tǒng))。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)主要風(fēng)險(xiǎn)隱患及整改措施

2.3.1 工藝方面

1)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)氮?dú)庵脫Q設(shè)施，設(shè)備檢修后需進(jìn)行充氮試壓。

整改措施：將與氣液分離器相連接的管線GA090813-B-32-MB，用于氮?dú)鉀_壓，為外冷器做氣密使用。中壓氮?dú)鈱?duì)應(yīng)6個(gè)混/冷結(jié)晶器，甩頭6處，用高壓膠管連接。

2)針對(duì)外冷廠房六樓吸氨調(diào)節(jié)閥(HV0851，DN300)，在日常生產(chǎn)中處于滿(mǎn)開(kāi)狀態(tài)，使用MI/MII調(diào)節(jié)閥進(jìn)行吸氨操作調(diào)整。

整改措施：將此閥更換為切斷閥，提升密封等級(jí)，用于吸氨器泄漏時(shí)，緊急關(guān)閉此閥。

3)改變界區(qū)外送液氨進(jìn)氨罐的操作流程，現(xiàn)流程為界區(qū)外送的液氨經(jīng)調(diào)節(jié)閥與蒸發(fā)冷下來(lái)的液氨匯合到總管進(jìn)入氨罐。存在因蒸發(fā)冷壓力高時(shí)，導(dǎo)致液氨供應(yīng)方需提高輸送液氨的壓力，以滿(mǎn)足結(jié)晶生產(chǎn)用氨的需求。

整改措施：將界區(qū)外來(lái)的液氨改為直接進(jìn)外冷器液氨總管。

2.3.2 設(shè)備方面

1)現(xiàn)場(chǎng)因周邊環(huán)境腐蝕性氣體較多，大部分的材質(zhì)為碳鋼的管線都存在腐蝕較嚴(yán)重的現(xiàn)場(chǎng)。

整改措施：將材料升級(jí)為316L，提升耐腐蝕性。

2)氨罐區(qū)和冰機(jī)廠房、外冷廠房的晶漿泵電機(jī)、操作柱、照明，換氣扇、應(yīng)急出口指示牌為非防爆型電器。

整改措施：全部改為防爆型電器設(shè)施。

2.3.3 電儀及其它方面

1)現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)探頭間距及數(shù)量不符合《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50493-2019)中的要求。

整改措施：需按規(guī)范進(jìn)行補(bǔ)充，同時(shí)要符合職衛(wèi)中OEL為職業(yè)接觸限值，氨的OEL為30 mg/m3(氨的1 mg/m3約為1.4 ppm左右)。

2)氨罐區(qū)未實(shí)現(xiàn)視頻全覆蓋。

整改措施：對(duì)罐區(qū)，冰機(jī)區(qū)域，蒸發(fā)冷區(qū)域共需40個(gè)攝像頭，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)視頻全覆蓋的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

作為安全生產(chǎn)第一負(fù)責(zé)人，要認(rèn)真貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于新時(shí)代安全生產(chǎn)和生態(tài)文明建設(shè)的理念，進(jìn)一步落實(shí)各級(jí)安全職責(zé)，夯實(shí)安全工作基礎(chǔ)，完善安全管理體系，以強(qiáng)化全員安全生產(chǎn)責(zé)任制的落實(shí)為主線，進(jìn)一步筑牢風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理的防線，全面防范一切事故，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)零目標(biāo)，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。