HAZOP分析在新建炼厂酸性气处理装置中的应用

2011-12-18冷传斌

化工技术与开发 2011年11期

关键词：炼厂设计院酸性

冷传斌

（中国石油广西石化公司，广西钦州535008）

HAZOP分析在新建炼厂酸性气处理装置中的应用

冷传斌

（中国石油广西石化公司，广西钦州535008）

介绍了基于引导词的HAZOP分析方法在新建炼厂酸性气处理装置设计中的具体应用。

HAZOP分析；酸性气处理；设计；应用

当前新建炼油生产装置均趋向大型化，集中处理，生产过程连续，自动化程度高，但是一旦生产中发生事故造成的危害和损失也随之增大。随着各个企业对安全重视程度的提高和认识的逐步深入，新建炼厂或新建装置开始在设计过程中引入HAZOP分析方法，以求将设计缺陷和安全隐患消灭在最初的设计阶段，尽量做到事前预防，防患未然。

1 HAZOP分析简介

HAZOP即危险性和可操作性分析，是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化、系统化的定性危险评价分析方法，主要用于设计阶段确定工程设计中存在的危险及操作问题，最初由英国帝国化学工业公司（ICI）于20世纪70年代开发。

HAZOP分析的目的是系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，以确定工艺过程的偏差是否会导致不希望的后果。其理论依据是：工艺参数（压力、温度、流量等）一旦偏离设计规定的基准状态，就会发生问题或出现危险。所以，HAZOP分析可以提前发现设计缺陷和安全隐患，克服设计人员的经验不足，增强系统安全性。

2 广西石化酸性气处理装置概况

广西石化1000万t·a－1炼油项目是中国石油在广西钦州新建的千万吨级炼油厂，其第五联合装置主要负责炼厂酸性水、酸性气的集中处理，该联合装置一期与加工低含硫原油配套，目前由4套装置组成：2套150t·h－1酸性水汽提装置，一套260t·h－1胺溶剂再生装置及一套104t·a－1硫磺回收装置。由山东三维工程股份有限公司EPC总承包建设。在详细设计后期，由AMEC公司、设计院及广西石化第五联合项目组相关人员共同组成跨专业HAZOP分析小组，于2008年7月21日至8月2日在青岛三维设计院对上述4套生产装置进行了HAZOP分析。

3 酸性气处理装置HAZOP分析采用的方法

炼厂酸性气集中处理装置的生产特点是低压、剧毒、腐蚀严重。从接收的酸性水开始，直到硫磺产品，虽然工作压力不高，但整个工艺过程均伴随硫化氢的存在，随时有中毒、泄漏、腐蚀、超压、自燃甚至爆炸的风险。进行HAZOP分析可以系统地分析这些潜在风险，提高装置工艺过程的安全性和可操作性。

本次对酸性气处理装置的HAZOP分析使用的是传统的基于引导词的HAZOP分析方法（Guide Word Approach）［1］，该方法适于对新的项目做系统的工艺和操作危害研究，确认故障和失误操作中的危险性，从而对工艺设计进行检查。其目标是：⑴确定事件产生的原因和结果；⑵是否进行修正设计。

这种分析方法具有以下特点：首先是强调系统安全的观点，强调工艺作为一个整体发挥其功能；其次是系统性、完善性好，针对性强，有利于发现各种可能的潜在危险；再次是结构性好，易于掌握；最后分析结果适用广泛［2］。

HAZOP分析的过程是由各方专业人员组成的HAZOP分析小组按一定的原则将工艺过程划分为数个分析节点，然后再针对每个分析节点，识别出具有潜在危险的偏差（即偏离设计工艺条件），最后对每个有意义的偏差进行分析［3］。具体来说，进行分析时首先要根据每个分析节点的工艺参数指标，用引导词引导，对工艺或操作上可能出现的与设计标准参数偏离的情况提出问题，确定出有意义的偏差，然后组长（HAZOP主席）引导小组成员再对这些偏差产生的原因、后果、安全保护、应采取的措施等进行综合分析，识别出所有可能导致隐患和操作性问题的原因，评价个别部位因误操作或机械故障而引起的潜在危险及其影响。如果该偏差会导致危险发生，小组成员将对该危险做出简单的描述，并评估安全措施是否充分，然后为设计或操作提出更为有效的安全保障措施和建议，以彻底解决存在的安全隐患问题。如此对分析节点的每段工艺反复使用该方法分析，直到每段工艺或每台设备都被讨论过后，该节点的HAZOP分析工作即告完成。最后，用同样的方法完成所有节点的分析。

4 HAZOP分析的具体情况

本次HAZOP分析工作共分析完成45张P＆ID图，并将联合装置全部流程最终划分为25个分析节点，见表1。

表1 广西石化第五联合HAZOP分析中的节点

根据上述定义的节点，分析小组使用HAZOP专业的关键引导词进行了系统研究，这些关键引导词包括：流量、温度、液位、维修、开车／停车等，见表2。

表2 关键引导词

本次HAZOP分析记录截图见图1。

图1 HAZOP分析记录表截图

以下是一些本次HAZOP分析中比较关键的事项：

（1）建议设计院将停车系统分解为多个符合逻辑的小系统，并以通用的因果图格式反应出来。这将对生产人员理解和编写标准操作手册有很大帮助。

（2）自控水平较低，致使需要很多的人工检查和记录。HAZOP建议关键的工艺数据应引入DCS系统。

（3）大部分情况下，设计对于防止泵抽空和憋泵的措施是不够完善的。HAZOP审查组认为泵的损坏是个很严重的问题，会导致有毒可燃气体／液体泄漏，甚至可能发生爆炸事故。建议改善设计方案，并且建议应用SIL分析来确保整体的保安全性。

（4）某些容器是按照常温常压条件来设计的，但是当设备维修或在其他异常情况下，这些容器的操作压力（正压及负压）和操作温度，有可能超过设计值。建议设计院重新评估设计参数，并在有需要的地方配备泄压设施。所有的压力容器必须符合国家标准和规范的要求。

（5）HAZOP审查组发现大部分大的常压罐存在超压的可能性。设计院必须检查在各种操作工况下的泄放量，包括逆流工况，确保常压罐现有水封（安全措施）设计的最高排放量的参数是正确的，同时确保罐顶不被抽空变形。

（6）当某个安全阀因为年检而需要被拆除时，需要增加一个切断阀，同样的，对于一备一用的两套安全阀正常操作时，也应该增加切断阀。

（7）所有可能发生胺盐结晶的管线，应该进行蒸汽伴热保温，以确保管线不会结晶，因为胺盐的结晶温度高达83℃。

（8）所有排大气的放空口，应该设置在一个比较安全的高度，因为排放的气体中可能含有少量的硫化氢，排放口过低容易造成人员伤害事故。

（9）为减少装置因设备故障导致停车的可能性，部分冷换设备应增设副线和相关切断阀门，便于设备隔离检修处理，而不至于使装置大面积停车。

（10）为确保硫磺回收装置汽包供水水源，减少系统除氧水压力低时对汽包操作的影响（可能进一步导致装置停车），建议凝结水出装置线与低压除氧水线在装置内增加跨线。

对所有节点分析后，共查出风险或操作隐患92项。其中，58项属于设计不足或没有充分认识到、不能接受或缺少具体削减措施的风险，针对这些风险，HAZOP小组提出了相应建议或措施，并由设计院落实修正更改，业主核实确认后关闭；经设计核实确认满足安全要求或可以接受的风险23项；6项涉及其他装置或系统，由这些装置在HAZOP分析时关闭；5项操作隐患由业主落实相关措施后关闭。

上述HAZOP分析工作及各项风险消减措施得到落实，为2010年10月第五联合安全平稳的一次开车成功奠定了基础。