HAZOP分析方法在聚醚装置聚合单元中的应用

李海峰 吕兴连 宗光喜

(滨化集团股份有限公司 山东滨州 256600)

聚醚是生产聚氨酯产品和表面活性剂的重要原料,主要由含活性氢基团的起始剂与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)等在催化剂存在下经加聚反应制得。聚合单元是聚醚生产企业的重大危险源[1-2],危险与可操作性(HAZOP)研究是以系统工程为基础的一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法,在杜绝及减少事故的发生、降低灾害带来的损失及事故原因分析等方面发挥了重要作用,被公认为是可极大提高工厂生产安全性、可靠性的一种安全评价方法[3-5]。本文通过HAZOP分析方法对聚醚装置的聚合单元进行了分析,希望对同行有一定的参考和指导作用。

1 装置背景及相关化学品的性质

滨化集团股份有限公司采用间歇式工艺生产聚醚多元醇,装置的设计生产能力为8万t/a。该装置主要包括聚合反应、中和、干燥和过滤等工艺过程,主要危险物料是环氧化物,工艺及其操作物料的危险性主要是环氧化物与起始剂在聚合反应釜发生聚合反应生成聚醚多元醇的过程。

环氧丙烷在常温常压下为无色透明的低沸易燃液体,具有类似醚类气味;其化学性质活泼,易发生开环聚合反应,可与水、氨、醇、二氧化碳等反应,生成相应的化合物或聚合物。环氧丙烷对粘膜和皮肤有刺激性,可损伤眼角膜和结膜,引起呼吸系统疼痛,皮肤灼伤和肿胀,甚至组织坏死。

环氧乙烷是一种最简单的环醚类化合物,在低温下为无色透明液体,在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体,易燃易爆,化学性质非常活泼,能与许多化合物发生开环加成反应。

2 HAZOP分析的节点划分

为了符合逻辑并有效地进行HAZOP分析,本文探讨范围仅限于聚醚装置聚合单元,分析的范围确定为物料从输送泵到反应釜。

按照HAZOP分析要求,根据装置实际情况,将聚醚聚合单元划分为起始剂进料、前处理、环氧化物进料3个节点,各节点及其功能见表1。

表1 聚醚聚合单元分析节点

3 HAZOP分析及风险评估

公司HAZOP分析小组分别对聚醚装置聚合单元的3个节点的偏差、原因、后果和保护措施进行了分析,分析时可能用到的偏差及原因如下:

(1)无流量:管线上安装有盲板/止回阀方向错误/手动阀关闭/流量计显示错误/调节阀故障/断电/设备故障;

(2)流量过大:旁通阀打开/泵扬程降低/泵出口阀门开度过大/调节阀开度大无法调节/调节阀故障/泵处理能力变大/管线泄漏/开阀错误;

(3)流量过小:管线不畅/管线、阀门、容器结垢/调节阀故障开不大/黏度(密度)变化/流量与扬程互为牵制/手动阀未开启;

(4)压力过大:进料过快导致反应加剧/相互连接的高压系统泄漏/泄压放空不足/仪表显示故障/进料泵扬程变大/泄压阀隔离措施不够;

(5)压力过小:真空管线或阀门延迟或未关闭/保护气体管线堵塞;

(6)液位过高:流入大于流出/控制故障/液位计故障/出口隔离或堵塞/容器溢流/液位报警和连锁失效;

(7)液位过低:流出大于流入/液位计故障/进口隔离或堵塞/液位报警和连锁失效/泄漏/停留时间不足;

(8)温度过高:环境温度高/换热器结垢或堵塞/冷却水中断或流量小/内部反应失控/伴热或加热介质漏入工艺单元/夹套内漏蒸汽/蒸汽调节阀故障;

(9)温度过低:环境温度低/换热器结垢或堵塞/冷却水流量大,夹套漏水/循环水调节阀故障/热量损失/蒸汽阀开度小。

对聚醚装置聚合单元分析形成的HAZOP分析记录表分别见表2至表4。

表2 起始剂进料过程HAZOP分析过程记录表

表3 前处理HAZOP分析过程记录表

表4 环氧化物进料HAZOP分析过程记录表

以传统的HAZOP分析方法对聚醚装置聚合单元进行安全分析,发现导致事故的偏差16个,分析造成偏差的原因46个,这些偏差在一定程度上对聚醚生产周期、运行安全和质量有重要的影响。针对实际生产中可能出现的偏差,分析其导致的原因和后果,采取了相应措施进行消除,说明传统的HAZOP分析方法可以全面识别出工艺流程中潜在的危险因素,可为企业安全生产管理以及事故防治和安全防护措施的制定提供重要依据[6-7]。

4 结束语

HAZOP分析方法可以全面系统地对聚醚聚合单元进行审查,通过以偏差为起点逐步分析,发现工艺中可能存在的安全问题,分析针对性强,对提高工艺装置的安全性和减少各类事故的发生具有重要的意义,对提高车间的管理水平和实现安全生产具有良好的指导作用。为提升HAZOP分析结果的准确性与客观性,并克服传统HAZOP分析定性化、经验化的局限性问题,对聚醚聚合单元开发新的量化型HAZOP分析技术显得日趋重要。