20万吨级硫磺回收单元过程安全管理的实践与改进

肖真(中原油田普光分公司，四川 达州 635000)

0 引言

过程安全管理(简称PSM)起源于上世纪70年代，经过40多年的发展，已成为欧美发达国家化工行业所共同遵循的安全生产行业体系[1]。我国于本世纪初开始引入该管理体系，2013年原安监总局发布了《关于加强化工过程安全管理的指导意见》后，该体系的运用和研究工作在国内石油化工行业得到了快速的发展[2]。

在石化行业硫磺回收单元主要功能为回收炼油及天然气净化所产生的H2S 气体并生成硫磺。目前国内最大规模为20 万吨/年，因其具有生产规模大型化，原料介质高毒性、生产过程高温高压等特点，装置从建设阶段就依托上游母公司的HSSE管理体系，引入过程安全管理体系对其进行全生命周期管理。

1 流程简介

该单元采用二级常规克劳斯工艺，来自上游的酸性气(H2S含量66%左右)经气液分离后进入克劳斯反应炉，在反应炉内发生克劳斯反应，炉温达到1050℃左右。燃烧产生的高温过程气进入余热锅炉，通过产生3.5MPaG 的饱和蒸汽冷却至281℃，然后进入一级硫冷凝器进一步冷却至170℃，反应炉内生成的硫磺凝出形成液硫。自一级硫冷凝器来的过程气继续进入一、二级反应进料加热器，一、二级反应器，二、三级硫冷凝器等设备，进一步进行催化反应，生成液硫。在一、二、三级硫凝冷器生成的液硫全部进入液硫池，经液硫鼓泡脱出残余H2S 后泵入后续成型单元。

2 过程安全管理要素分析和实践

国内外PSM 普遍按14个要素划分[3](国内也有机构按16个要素划分[4])，本文重点从以下五个关键直接要素进行分析阐述。

2.1 工艺危害分析

2.1.1 实践情况

该单元由中石化工程建设公司(SEI)总承包，SEI 拥有工程设计综合资质甲级证书等国家顶级资质和ISO9001-2000 质量体系认证证书。因此在项目的设计、建设阶段，就通过系统的专家会议设计审查、HAZOP 分析、人机工程审核等方法对进行了工艺危害分析。

该单元在运行过程中，生产单位于2015年邀请科研院校对其进行了系统的HAZOP 分析，分析将单元划分为24个节点，分析结论为各关键设备和高风险部位的关键参数均采取了相应的安全控制措施，装置的可操作性高，可满足装置运行过程中安全控制要求。此外，2017年生产单位由主管安全生产的领导任组长，组织单位内部工艺、安全、机、电、仪相关技术和管理人员再次对其进行了HAZOP 分析，分析结论为单元现有工艺、设备、联锁保护等系统满足本质安全要求，但存在个别风险点需采取相应措施进行管控[5]。

2.1.2 存在的问题

在单位内部组织的分析过程中，分析小组操作人员代表提出了该单元各换热设备进出口温度异常的预警及判断应用问题(分析记录见表1)，安全人员代表提出了液硫池(S-301)燃爆风险问题。

2.2 操作规程管理

2.2.1 实践情况

单元投产前，生产单位组织行业内部专家以及单位内部各专业管理、技术人员，以设计单位的详细设计资料、设备随机操作规程、DCS 系统、SIS 系统、PLC 系统等相关资料为依据，编制了相应的《工艺技术规程》、《岗位操作法》、《关键设备操作规程》、《一般设备操作规程》、《应急联锁方案》、《工艺卡片》等相关操作规程(试行版)，并经生产单位各职能部门和相关配合单元负责人会审，单位分管领导审核，主要负责人审批后发布实施，建立了该单元的操作规程体系。

表1 HAZOP分析记录

在操作规程运行过程中，生产单位根据上级母公司管理体系要求，严格落实《操作规程》三年一次修订，《工艺卡片》一年一次修订要求。在一个修订周期内出现的规程变化，严格执行变更管理相关规定(见本文2.5.1 内容)。

2.2.2 存在的问题

操作规程未标注文件份号，纸质版文件下发后，存在遗失泄密且无法追踪责任人的风险。

2.3 设备完整性管理

2.3.1 实践情况

该单元生产单位对动、静、电、仪、压力管道、压力容器、锅炉等严格按照上游母公司设备管理体系管理要素进行管理，实现了专业全覆盖和设备全生命周期的完整性管理要求。

设备完整性指标(如：设备综合完好率、主要生产设备完好率、油水润滑合格率、动静密封点泄漏率、平均无故障时间等)科学完善。压力容器、压力管道严格按照相关法律法规、安全规范建立一台一档，档案内容要素齐全，严格执行注册登记、年度检验、法定检验、安装维修审核报备等法律法规要求，个别静设备、管线实现了基于风险的检验(RBI)技术。

转动设备维修处于基于润滑油分析、轴系仪表监控、操作人员点检的预知性维修和计划性维修相结合的阶段。

2016年委托专业机构对该单元SIS 系统开展安全完整性等级(SIL)评估工作，评价结果为设计、制造、安装调试、操作维护等方面满足相关技术要求。

2.3.2 存在的问题

现有体系基本覆盖了设备完整性管理体系一级要素要求，但与国内或国际优秀做法相比，个别二级、三级要素不够细化完善，体系运行审查的标准及相关支撑材料不够系统完备[6]。

静设备RBI 技术处于试用阶段，个别压力容器、压力管道检验周期过频，个别设备检验对工艺准备要求较高(进入容器、管线内部)。此外，若全面推广RBI 需完善现有腐蚀监控系统。

与国内外优秀实践相比，转动设备维修未达到以可靠性为中心的维修(RCM)水平[7]。

2.4 开车前安全审查确认

2.4.1 实践情况

该单元所属生产单位管理层高度重视开车前安全审查确认工作，单元首次开工、大检修/技改后开工，均会下发红头文件，成立开车确认领导小组和专业全覆盖的综合性的执行小组，保证开车前安全审查有强有力的组织保障，工作开展落实有力、问题整改到位。开车审查确认执行小组职责明确、分工明确，能够对生产单位HSE 体系、工艺管理体系、设备管理体系等各要素在单元开车间前执行落实情况进行确认。执行小组由具有丰富经验的专业技术、管理人员组成，依托检查表形式开展审查。

现场检查后，审核领导小组召开专题会议进行讨论，编制检查报告，问题分类制定整改计划和责任人，形成闭环整改批准开工。

2.4.2 存在的问题

开车前安全审查检查表未形成定期更新机制，未吸收利用行业内最新理论成果和经验教训，未建立数据库。

与国外优秀实践采取的PSSR 方法相比，开车前安全审查对检维修/技改作业的全过程缺乏贯穿性管理，在审查过程中较为模糊。

2.5 变更管理

2.5.1 实践情况

单元所属生产单位上级母公司HSSE 管理体系涵盖了变更管理要素，生产单位制定变更管理实施细则。主要原则为“谁主管谁负责、谁变更谁负责、谁审批谁负责原则”和“变更应评估和批准原则”、“变更应降低风险原则”、“尽可能减少变更原则”。

构建了《主要变更事项示例表》、《变更等级评估表》、《重大变更审批参考表》等基础数据框架，作为单元生产单位对生产过程中的变更进行识别和评估的依据。《示例表》根据变更管理要素的要求，包含了工艺生产、设备设施、劳动组织三部分，每个部分又涵盖了专业管理要素的所有内容；《评估表》根据条件符合性原则，将变更事项划分为了一般变更、较大变更和重大变更三个等级，《参考表》为单元重大变更的风险评估审批提供了强制定参考目录。

根据变更管理四项原则，制定了贯穿变更申请、风险评估及等级确定、变更审批、变更实施、变更关闭全过程的变更管理流程；制定了《业务指责分工表》，明确了单元生产单位、职能部门、企业领导在管理流程中的职责。

2.5.2 存在的问题

《主要变更事项表》、《变更等级评估表》等基础数据库未定期完善补充。

3 主要风险消减及改进措施

通过以上硫磺回收单元过程安全管理五大要素实践情况的分析，对发现的风险或与国内外优秀实践的差距，从技术升级改造和管理提升两个方便进行风险消减和改进。

3.1 技术升级改造

针对换热设备进出口温度异常，通过工艺流程分析可知，硫磺单元换热设备进出流程温度异常主要原因为换热器管束或管板角焊缝发生泄漏，壳程锅炉水或蒸汽进入管程高温过程气，使其温度异常降低。因此HAZOP 分析小组认为必须采取技术升级改造，实现对相关温度监控点的综合分析和预警，防止泄漏处置滞后造成的次生安全生产事故。

为排除生产负荷调整造成的参数变化，对参数异常预警实施黄、红分级管理，黄色预警主要是提示操作和管理人员该单元换热器存在泄漏可能，需进一步排查；红色预警为系统判断该单元已有换热器发生泄漏。技术升级方案主要以该单元原有DCS 控制系统各温度监控点和压力监控点为基础，查找其地址码并加入服务器，修改地址码名称后重新组态和描述，经联动调试后投入使用。

3.2 管理提升

3.2.1 构建基础数据更新完善机制

在生产单位现有《开工前安全审查表》《主要变更事项表》《变更等级评估表》、直接作业环节风险数据库的基础上，明确管理职能，吸收国家和行业内部最新的法律法规要求和安全技术规范要求、吸收国内外同行业的最新研究成果和经验教训，建立数据定期更新完善机制，定期召开单位内部基础数据库的专业讨论会和审查会，动态更新完善相关基础数据，不断夯实硫磺回收单元过程安全管理基础。

3.2.2 健全设备完整性管理体系

以设备完整性管理体系为标准，持续完善现有设备管理体系要素。不断细化各要素在体系运行过程中的审核标准，明确审查方式和基础支撑材料，保证设备完整性管理体系该单元设备管理活动中贯彻落实，最终实现“全生命周期管理”和“大设备管理”理念。

通过评估论证、先导实验，逐步推广方式，不断引进成熟先进的设备管理方法和技术，以新技术、新方法为引领，实现硫磺回收单元设备完整性管理提质增效。

3.2.3 强化各管理要素过程完整性

以该单元过程安全管理各要素的全周期管理要求为目标，梳理体系中各项管理规定、办法、细则和业务流程，查找漏洞和薄弱环节，保证体系中各要素在过程安全管理中的全周期贯穿性和过程完整性。

3.2.4 强化过程安全管理宣传和培训

利用现有的宣传机制对过程安全管理思想、目标、效益、典型经验进行宣传，在全体员工中树立过程安全管理理念，激发员工做好该单元过程安全管理的士气、责任感和使命感。

聘请行业内优秀实践单位和专业培训机构，对生产单位开展过程安全管理分级培训。一是培训体系运行主导部门人员的构建能力和监督检查能力；二是培训体系各要素管理实施人员优秀实践标准的掌握和要素理解力、执行力；三是培养一线操作人员岗位风险识别和应急处置能力。

4 结语

该单元自投产以来已累计安全生产超过1000 万人工时，且通过本文分析，表明上级母公司的HSSE 管理体系已较为完善的融合了化工过程安全管理体系，母公司下属各级单位通过贯彻HSSE 管理体系，可以满足化工过程安全管理的要求。

与国内外优秀管理实践相比，装置过程安全管理还存在一些薄弱环节，需要不断对标优秀实践，运用技术升级改造、管理提升等进行持续改进。

在新建装置运行一段时间后，由生产单位内部组织全部专业、各个层级的专业技术和管理人员，自主应用HAZOP 方法进行工艺危害分析，对识别装置风险，特别是工艺操作风险和流程风险有重要意义。