HALOPA 风险评估分析方法在2#加氢裂化装置中的应用

虞昊(中国石化扬子石油化工有限公司，江苏 南京 210048)

0 引言

扬子石化芳烃厂2#高压加氢裂化装置是扬子石化实现炼化一体化的关键核心装置，该装置使用的是抚顺石油化工研究院(FRIPP)开发的专利技术，由洛阳石油化工工程公司(LPEC)提供装置工程总设计。该装置采用的是单段串联一次通过的加氢裂化工艺技术，此工艺设置了加氢精制和加氢裂化两个物料反应器，反应器中使用了FRIPP 研制的FF-56/FC-32A 型加氢精制/裂化催化剂。装置设计处理的原料油物料为来自2#常减压装置的减三线油、3#常减压装置的减二和减三线油以及2#延迟焦化轻蜡油形成的混合油，装置的主要产品为重整料重石脑油和乙烯料加氢裂化尾油，同时副产航空煤油、优质柴油、调和轻石脑油、干气、液化气。

1 HALOPA介绍

1.1 HAZOP分析

HAZOP 分析是一种用于分析辨识现有工艺设计或运行缺陷、工艺过程危险及流程操作性问题的定性评估分析方法。HAZOP 分析小组由各个专业、具有不同知识背景的人员组成，HAZOP 分析是小组人员以“头脑风暴”的形式辨识工艺过程中的危险与操作性问题，HAZOP 分析方法与其它分析方法区别在于HAZOP 分析结果是分析团队集体智慧的结晶。

1.2 保护层分析(LOPA)

保护层分析(LOPA)是在工艺过程危险辨识分析的基础上，进一步评估事故事件场景中存在的保护措施的有效性，确保事故事件场景的风险降低到可接受程度的一种方法，其典型的分析过程见图1。

图1 典型的LOPA分析

1.3 复合式风险评估方法(HALOPA)

“HAZOP+LOPA+风险矩阵”复合式风险评估分析方法(HALOPA)首先在采用HAZOP 分析方法，基于原始工艺设计意图，针对工程设计与工艺参数要求造成的偏差，分析造成偏差的原因所在，在偏差产生带来的后果、装置工艺现有的安全措施的基础上，确认P&IDs 中涉及的装置生产、操作、维修等方面的安全隐患。

首先将HAZOP 的分析结果作为保护层分析(LOPA)单元进行输入，将造成工艺偏差的原因及可能导致的后果作为事故事件场景链条进行事故事件场景的假设条件，据此作为LOPA分析单元的事故场景。其次根据初始事件的发生频率和事故事件场景中各种有效的独立的保护层(IPL)根据要求时的失效概率(PFD)，以此计算事故事件场景的发生频率。最后根据事故事件场景后果的严重性程度等级和事故事件场景发生频率的大小，利用风险矩阵分析评估事故事件场景的风险程度等级，并以此判断事故事件场景的风险是否在可接受范围内。在此基础上，根据风险的大小和存在的安全隐患，提出具有针对性的建议措施。图2 为“HAZOP+LOPA+风险矩阵”复合式风险评估分析流程。

图2 “HAZOP+LOPA+风险矩阵”风险评估分析流程

2 复合式风险评估分析方法应用

2.1 评估分析步骤

HAZOP 分析主要过程包括分析界定、分析准备、分析会议、分析报告及HAZOP 分析结果关闭。

(1)组建分析小组：选定HAZOP 主席(组长)，组员包括设计工程师、仪表工程师、工艺工程师、设备工程师、安全工程师、具有丰富操作经验的工艺操作人员以及记录员等。分析小组牵头组织制定分析计划、收集相关专业资料、并组织对部分人员进行评估分析培训。

(2)评估分析会议基本程序包括：小组评估分析项目的情况介绍；划分装置工艺节点，以及对节点设计目的相关描述；选择装置工艺参数，确定偏差；分析造成偏差的具体原因；分析偏差可能导致的后果；分析装置现有的保护措施；评估确定风险等级；提出具体建议措施；重复以上步骤评估分析下一个偏差直到该节点所有偏差分析完毕，最后完成对所有节点的评估分析。

(3)分析报告生成及评估分析结果关闭：分析小组完成评估分析工作后，记录员协助HAZOP 主席(组长)及时对评估分析记录的所有结果进行收集、梳理和总结，生成HAZOP 评估分析建议措施及分析评估报告。HAZOP 分析项目负责人应对HAZOP 评估分析报告中提出的所有建议措施进行进一步的辨识评估，并以书面或电子邮件的形式进行回复，对每条具体的建议措施选择形式有可采用完全接受、修改后接受或拒绝接受三种。如果选择了修改后接受或拒绝接受建议措施，或采取另一种解决方案、更改建议措施预定完成日期等，应说明具体原因的同时形成文件并备案。

2.2 节点划分

本次HAZOP 分析依据HAZOP 分析对象的实际情况，将芳烃厂2#加氢裂化装置划分为28 个分析节点。主要包括：滤前原料油系统；滤后原料油系统；新氢系统；循环氢系统；反应系统；热高分系统；热低分系统；冷高分系统；冷低分系统；注水系统；胺液及循环氢脱硫系统；主汽提塔系统；分馏塔塔顶及塔底尾油系统；分馏塔航煤侧线抽出系统；分馏塔柴油及中段抽出系统；石脑油分馏塔系统；脱丁烷塔系统；脱乙烷塔系统；加热炉余热回收系统；阻垢剂及注氨系统；地下溶剂及含硫污水系统；燃料气及风系统；冲洗油系统；高、低压放空系统；蒸汽、凝结水、氮气系统；水系统；DMDS 及缓蚀剂系统；液化石油气系统。

HAZOP 评估分析使用的偏差及说明见表1。

2.3 分析结果

通过本次分析，对芳烃厂2#加氢裂化装置识别主要危险和提出建议措施：

安全环保方面：加氢裂化联合装置加热炉BA201201 火嘴氮氧化物按原国家环保烟气排放指标氮氧化物含量小于150mg/m3设计，根据GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》，GB 31571—2015《石油化学工业污染物排放标准》要求：2017 年7 月1 日后工艺加热炉排放标准为：NOx≤100mg/m3、SO2≤50mg/m3、烟尘≤20mg/m3。加热炉BA201201 在实际运行中难以达到国家最新环保指标要求。

工艺设计方面：关键水冷器无法单独切出：主汽提塔顶水冷器、脱丁烷塔顶水冷器和石脑油塔顶水冷器存在湿硫化氢腐蚀的风险，此外由于炼油新区循环水水质较差，水侧易堵塞造成冷却效果差。一旦水冷器发生泄漏或水侧淤堵，无法切出检修，存在较大安全风险，并会导致整套装置停车。

建议措施：(1)加热炉BA201201 脱硝改造，将12 组火嘴改型为低氮烧嘴，使得烟气中NOx 含量≤50mg/m3，使之达到烟气排放新的国家标准。(2)在三台关键水冷器工艺物料进出口增加切断阀，另增加一条工艺物料路；同时根据设计规范脱丁烷塔、石脑油塔塔顶气相线上各增设一组安全阀，建议增设换热器排污和放空管线，方便换热器检修前的工艺处理。

表1 偏离说明

2.4 落实情况

HAZOP 分析小组在分析会议上就分析出的危险与可操作性提出改进措施，芳烃厂生产技术科组织设备管理科、HSE科、芳烃电仪、加氢裂化联合装置相关专业人员对分析小组提出的建议进行了评估，明确了接受建议，并确定了整改方案和整改完成的时间节点。

3 结语

采用“HAZOP+LOPA+风险矩阵”复合式风险评估分析方法(HALOPA)对2#加氢裂化装置危险因素与工艺可操作性进行分析评估，并结合对照中国石化HSE 安全风险矩阵，对可能导致的事故事件场景发生的可能性以及事故后果严重性进行分析评估，在分析评估基础上提出降低风险的措施，有效地提高了装置运行的安全性和可靠性。