在役制氢装置的HAZOP分析技术应用

2017-03-06高广波辽河油田公司生产运行处辽宁盘锦124010

化工管理 2017年24期

高广波（辽河油田公司生产运行处，辽宁盘锦 124010）

在役制氢装置的HAZOP分析技术应用

高广波（辽河油田公司生产运行处，辽宁盘锦 124010）

为进一步提高天然气制氢装置的安全运行水平，在对危险和可操作性分析(HAZOP)技术工作流程进行简要介绍的基础上,结合油田公司制氢装置的具体实例,评估装置已采取的安全保护措施，针对级别较高的风险提出有针对性的控制措施和建议，以进一步加强企业工艺安全管理，提高装置的本质安全水平。

HAZOP；制氢装置；工艺安全管理；本质安全

危险和可操作性分析（HAZOP）由于其具有系统、细致、全面，方法简便易学，可操作性强等特点，具有发掘装置潜在的安全隐患，提高装置的可操作性，优化管理、减少误操作，提高装置的本质安全的作用[1]。作为一种重要风险评价工具，成为在役石油化工装置常用的危害分析方法，可以有效降低生产运行过程中存在的风险。

1 HAZOP分析方法概述

HAZOP分析是由英国帝国化学公司（ICI）公司于20世纪70年代开发,主要应用于石油化工生产装置的风险评价方法。HAZOP分析将工艺过程划分为若干个节点，对每个节点的参数偏离情况进行分析，识别其中的危险确定其风险等级，找出已有的安全措施，并进一步提出建议措施，实现风险控制的目标[2]。

近年来，国家推出的《化工企业工艺安全管理实施导则》(AQ/T3034-2010)，提出石油化工企业采取HAZOP方法进行风险评价，并要求每5年开展一次。中国石油集团公司于2010年颁布的《中国石油天然气集团公司危险与可操作性分析工作管理规定》中也要求“在役装置的HAZOP分析原则上每5年进行一次”。

2 HAZOP分析方法的应用

2.1 油田天然气制氢装置概况

制氢装置建于2002年，经技术、扩能改造，目前实现日产氢1×104Nm3，装置主要由压缩单元、转化单元、变压吸附单元、氢气提纯单元、除盐水站、氮气站组成。基本工艺流程为界区外来的天然气经过压缩机增压后送至转化单元，转化单元将天然气与水蒸汽混合在一定条件进行反应制取以氢气为主要成分的转化气，并将转化气送至变压吸附单元，变压吸附单元利用变压吸附原理将转化气中氢气分离提纯制得高纯度氢气，并送至氢气提纯单元，氢气提纯单元将变压吸附单元的氢气进行精制，制得符合用户要求的产品氢气；除盐水站为装置提供合格的除盐水供生产所需；氮气站为装置、设备检修时吹扫、置换提供合格的氮气。

2.2 HAZOP分析过程的实施情况

下面以制氢装置转化单元为例，选取该节点部分参数（压力、流量）进行偏差分析，风险等级划分按《危险与可操作性分析技术指南》（QSY1364-2011）。

节点描述：自脱硫罐出来的天然气与来自中压蒸汽预热器的中压蒸汽混合后进入对流段混合气预热器，经预热进入蒸汽转化炉顶部上集气总管，经镍触媒床层进行转化反应，最后经转化管到下集气管出转化炉，转化气经冷却后去变压吸附单元。

偏差分析：

（1）当转化单元压力高时，可能导致后果有安全阀起跳，垫片等密封件失效，可燃气体泄漏，发生火灾爆炸；分析原因主要有系统出口控制阀因故障关闭，后路单元故障停机，工艺天然气调节阀因故障打开；现有安全措施主要有压力高报警，安全阀安装定质定量，按时校验，超压自动漏放。

（2）当压力低时，可能导致后果有转化炉膛温度迅速上升，炉管因高温损坏，催化剂床层阻力上升，催化剂破碎，催化剂表面结碳失活；分析原因主要有工艺天然气或蒸汽流量调节阀因故障关闭，安全阀非正常起跳，自动放空调节阀因故障开启，后路单元压力迅速降低，工艺天然气紧急切断阀因故障关闭；现有安全措施主要包括压力低报警，燃料气紧急切断、放空；建议措施为单元出口阀增设远程控制。

（3）当流量高时，分析可能导致后果有催化剂床层阻力增加，催化剂破碎，天然气转化率低；分析原因主要有后续单元压力迅速降低，蒸汽调节阀、工艺天然气调节阀因故障打开，已采取安全措施有压力低报警，超压自动放空，安全阀安装定质定量，定期校验。

（4）当流量低时，分析可能导致后果有转化炉温度升高，转化单元压力增加；分析原因有后续单元压力迅速升高，蒸汽调节阀、工艺天然气调节阀因故障关闭，工艺天然气紧急切断阀故障关；已采取安全措施有压力高报警，超压自动放空，安全阀安装定质定量，定期校验，蒸汽、工艺天然气流量按比值自动调节。

通过对转化单元进行危险与可操作性分析，转化单元现有的控制手段基本可以满足工艺控制和操作要求。建议采取措施主要有：增加备用引风机或蒸汽引射，防止引风机停车时炉顶高温对操作人员造成人身伤害；安全阀、自动放空阀增设底阀，便于紧急情况时进行切断，防止装置失控；工艺蒸汽系统增加止回阀，防止气体出现回流现象，保证单管催化剂床层阻力一致，避免单管过热爆管。

通过HAZOP分析，制氢装置HAZOP分析内容主要涵盖了16张P&ID图，划分节点18个，分析偏差376项，针对风险等级为Ⅱ级及以上的偏差提出建议措施10项。