浅谈Hazop分析在高压加氢装置中的应用

王 燕，孙战清

(蒲城陕煤技术研究院工业化示范基地有限公司，陕西 蒲城 715500)

HAZOP(Hazard and operability analysis)方法是英国帝国化学公司为解决除草剂制造过程中的危害于1960年提出的一种系统危险分析方法[1]。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、系统化分析方法[2]，经过不断的改进和完善，已经发展成为一种成熟风险分析方法，目前被广泛应用于各类工艺过程和项目的风险评估工作中[3]。

BYD高压加氢装置是炔醛法生产1,4-丁二醇工艺中最主要的工序之一，它对1,4-丁二醇的产品质量以及制造成本的控制过程中起着非常重要的作用，而且其操作压力高，物料介质易燃易爆，危险性也很大，在生产运营过程中操作相对较复杂，通过HAZOP分析对优化该系统的操作，降低风险能够起到非常重要的作用[4]。

1 BYD高压加氢工艺流程描述

BYD高压加氢装置是前工序送来的精制BYD与高纯度氢气(其中H2纯度>99.5%，CO+CO2≤10 ppm，无H2S)在30.4 MPa的压力、雷尼镍催化剂的催化作用下反应生产粗BDO产品。主要设备包括加氢反应器、氢气压缩机、氢气循环机、BYD进料泵以及BDO料液循环泵。

加氢反应器是固定床反应器，主要使用雷尼镍催化剂进行催化加氢；氢气压缩机是将高纯度氢气从约5.0 MPa通过三级压缩提压至30.4 MPa压力送至加氢反应器；氢气循环机将加氢反应器出口未反应的氢气经冷却、气液分离后加压送回反应器，控制一定的氢气循环量保证催化剂床层所需的空速，并通过定量的惰气排放保持反应器内氢气纯度；BYD进料(五级高压柱塞泵)将精制BYD由常压提至30.4 MPa以上送至加氢反应器；BDO料液循环泵是通过将反应器内料液大部分返回、少量采出的方式循环运行，达到反应器内的反应效果。

该装置使用的氢气、精制BYD均为专线供给，产出的1,4-丁二醇粗产品送至精馏装置提纯。

2 HAZOP分析过程实施

2.1 分析前的准备

本次HAZOP分析的侧重点是工艺部分或操作步骤的各种具体值，其基本过程是以引导词为引导，对过程中工艺状态(参数)可能出现的变化(偏差)加以分析，找出其可能导致的危害。

准备阶段主要包括成立分析小组、确定分析目标、对象和范围、收集必要的资料、安排会议分析讨论。分析范围包括我厂BYD加氢装置的加氢反应器、氢气增压机、循环机、BDO减压缓冲罐以及料液循环泵。在分析过程中，成立了包括工艺、设备、安全、环保、仪表、电气等专业人员在内的小组。收集了包括装置工艺管道仪表流程图(P&ID)、工艺流程图(PFD)、工艺操作规程、主要设备操作规程、仪表联锁逻辑图、公用工程部分流程图等相关技术资料，并对图纸、资料进行分析，从中确定满足HAZOP分析的图纸及资料。

2.2 HAZOP分析过程

HAZOP分析小组针对分析范围内各参数偏差产生的原因、偏差导致的后果、设计中已采取的工程控制措施进行了详细的分析。我厂加氢装置HAZOP分析，共划分了以加氢反应器、二级加氢反应器、BDO减压缓冲罐、氢气压缩机与循环机等4个节点，供使用参数20个、偏离31个，内容涵盖7张P&ID图纸，偏离的全面使用能够充分的识别出系统中存在的潜在危险。在节点划分的基础上，HAZOP分析小组对工艺操作及工艺设计、仪表、设备、工艺安全信息等方面的问题进行了详细分析。

例如在二级反应器液位与BDO缓冲罐的压力控制问题上，存在高压氢气串入低压设备中造成设备刺漏、损坏、着火甚至爆炸的危险，也存在氢气循环机带液造成循环机液击损坏设备的可能。经过小组人员的分析讨论，其主要原因是二级反应器与BDO缓冲罐之间压差特别高，由30.4 MPa减至0.3 MPa ，对仪表减压装置的要求也很高，为防止以上问题出现，我们主要制订了以下几方面的预防措施。一是增加设置二级反应器液位与BDO缓冲罐压力的报警与联锁；二是对缓冲罐现有的安全阀、防爆板等安全设施进行定期的检查、效验；三是加强对仪表减压设施的定期检查维护，分析记录表如图1所示。

图1 高压加氢反应装置分析记录表

2.3 评估风险等级并提出建议措施

针对每个节点，选取符合节点要求的所有偏差，并根据偏差所产生的后果严重程度、采取现有措施后的发生概率，对其进行风险等级划分。对风险程度为Ⅲ级的风险(无Ⅳ级的风险)提出了进一步的消减措施。对于风险等级为Ⅰ、Ⅱ的风险，提出了供参考的建议措施。如节点2中二级反应器液位控制中建议增加液位高低报警联锁；节点4中氢气纯度的控制上，我们建议增加氢气纯度在线分析仪以及报警设施，以保证反应器的氢气纯度与反应效果。

3 结 语

本装置为高温、高压、易燃、易爆装置，温度一般在135 ℃左右，压力最高可达30.4 MPa以上。设备超压损坏，介质泄漏，发生爆炸着火等后果；管道法兰连接较多，而且操作条件变动或气温变化，不论哪个环节有问题，都有可能造成泄漏，发生高压氢气串出，导致着火爆炸、人员伤亡、设备损坏等后果[5]。HAZOP有助于系统的识别和评估工艺危害风险，查找生产装置事故隐患，并将分析结果作为详细设计、设计变更、隐患治理、员工培训、操作规程和应急预案制修订等工作的重要依据，这些对提高装置自控率、安全水平、操作稳定等方面具有很大意义。将HAZOP分析所发现的分析出的问题进行归档整理，并通过隐患治理、技术攻关、技措项目、检维修等方式确保所有的建议措施在生产运行过程中得到落实，才能更有效的保证装置的安全稳定运行。