HAZOP分析方法在凝析油分離裝置的應用

文/冷悅山 茍東曉 蘇憲章

HAZOP分析作為工藝危害分析中較為系統(tǒng)和有效的方法之一，在杜絕、減少事故發(fā)生，降低事故損失等方面發(fā)揮著重要作用。本文利用HAZOP分析方法分析凝析油分離裝置在設計階段存在的安全薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)揮其在工藝安全、儀表控制等方面的重要作用，是設計方案的安全補充。

危險與可操作性分析（HAZOP）是在開展工藝危害分析工作中，通過使用“引導詞”分析工藝過程中偏離正常工況的各種情形，從而發(fā)現(xiàn)危害源和操作問題的一種系統(tǒng)方法。1974年，英國帝國化學工業(yè)公司（ICI）正式發(fā)布了HAZOP技術(shù)，其后歷經(jīng)ICI和英國化學工業(yè)協(xié)會（CIA）之大力推廣，此分析法逐漸由歐洲傳播至北美、日本及沙特阿拉伯等國家。在國內(nèi)方面，20世紀90年代開始開展調(diào)查跟蹤，進入21世紀，國內(nèi)設計單位開始在設計過程中引入HAZOP方法。2010年起，國家安監(jiān)總局相繼發(fā)布了《國家安全監(jiān)管總局 住房城鄉(xiāng)建設部關(guān)于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕76號）、Q/SY 1364-2011《危險與可操作性分析技術(shù)指南》、AQ/T 3049-2013《危險與可操作性分析（HAZOP分析）應用導則》等，對于HAZOP分析工作作出了較為明確的要求。凝析油分離工藝過程中若壓力、流量及液位等控制不當，將引起局部超壓，嚴重時可能引發(fā)火災爆炸，定期進行HAZOP分析勢在必行。

工藝簡介

本文所述凝析油分離裝置采用優(yōu)化的初餾-常壓-脫丁烷工藝路線，其工藝流程如下：

凝析油預熱、電脫鹽后，經(jīng)多級換熱器加熱后進入初餾塔。初頂油氣經(jīng)空冷后進回流罐，冷凝的輕石腦油部分回流。初頂油經(jīng)初頂回流泵抽出后，一部分返回塔頂作為回流，另一部分經(jīng)換熱后進入脫丁烷塔。含硫污水經(jīng)初頂排水泵與常頂排水合并后送出裝置。初底油一部分經(jīng)初底油泵抽出后，依次經(jīng)多級換熱后進入常壓塔；另一部分為初底循環(huán)油進初底重沸爐加熱后返回初餾塔底部。加熱后的初底油進入常壓塔，常頂油氣經(jīng)換熱、空冷后進回流罐，冷凝的重石腦油部分回流，部分從裝置流出。

常一線油從常壓塔采出送至常壓汽提塔上段，塔釜再沸器由常二中油供熱，汽化油氣返塔，常壓汽提塔上段塔底常一線油經(jīng)換熱、空冷、冷卻后至罐區(qū)。常二線油從常壓塔采出送至常壓汽提塔下段，塔釜再沸器由常底油供熱，汽化油氣返塔，常壓汽提塔下段塔底常二線油經(jīng)換熱、空冷、冷卻后至罐區(qū)。常三線油從常壓塔采出，經(jīng)換熱、空冷、冷卻后至罐區(qū)。常一中油從常壓塔采出，先作為脫丁烷塔的再沸器熱源，后經(jīng)多個換熱器取熱后返回常壓塔。常二中油從常壓塔采出，經(jīng)多個換熱器取熱后返回常壓塔。常底油經(jīng)換熱后，部分回至加熱爐進口作為循環(huán)油，部分經(jīng)空冷、冷卻后至罐區(qū)。

自初餾塔頂來的輕石腦油經(jīng)換熱后進常壓塔。塔頂油氣經(jīng)冷卻后進入脫丁烷塔頂回流罐進行氣液分離。常頂冷凝液化氣經(jīng)脫丁烷塔頂回流泵抽出后，一部分作為回流返回常頂，另一部分液化氣送出裝置。常底輕石腦油經(jīng)冷卻器冷卻后從裝置流出。

HAZOP分析過程

HAZOP分析工作是由具有豐富工作經(jīng)驗和不同專業(yè)背景人員的分析小組完成，主要成員包括分析主席、秘書、工藝工程師、儀表工程師、設備工程師、生產(chǎn)及操作人員代表。HAZOP分析主席應具備一定的工作經(jīng)驗和專業(yè)能力，負責引導分析小組高質(zhì)量完成HAZOP分析工作。HAZOP小組的其他成員也應具備較充分的專業(yè)知識，對設計意圖有較充分的了解，若發(fā)現(xiàn)重要的問題可邀請其他相關(guān)專家臨時參加。

HAZOP分析是以經(jīng)驗法為主，用引導詞方法將系統(tǒng)劃分多個節(jié)點，由專家團隊優(yōu)選引導詞（如無、多、少等）和關(guān)鍵工藝參數(shù)（如流量、液位、壓力等），引導小組成員通過集體討論，從操作和設計的角度查明導致偏差的可能原因（如無流量、高液位、低壓等），并針對偏差可能導致的不良后果，分析確認現(xiàn)有的安全措施是否足以控制風險，必要時，建議補充、增加新的保護措施。分析過程中，被識別的危險與可操作性問題匯總于HAZOP記錄工作表。

分析節(jié)點劃分

分析小組根據(jù)HAZOP分析方法的要求和工作進度安排，將此裝置工藝流程劃分為20個節(jié)點，具體見表1。

表1 HAZOP分析節(jié)點

表2 HAZOP分析引導詞和相關(guān)參數(shù)

引導詞

引導詞是一種特定的用于描述要素設計目的（意圖）偏離的詞或短語，用以激發(fā)分析人員想象思維，使其專注于分析，有效提出觀點并進行討論，從而使分析更完整、全面。HAZOP分析所用引導詞和參數(shù)見表2。

HAZOP分析成果

分析成果

本次HAZOP分析對凝析油裝置安全、設計等方面進行偏差分析，識別現(xiàn)有安全保護措施，并針對不足之處提出相關(guān)建議措施，分析成果舉例如表3。

通過對凝析油裝置20個節(jié)點的整體分析，可引起該裝置較大安全隱患的主要因素是壓力、流量及液位等，列舉如下：

1.換熱器內(nèi)壓力過高，導致超壓破壞；

2.初餾塔進料流量過低，導致支路爐管結(jié)焦，甚至燒穿；

3.常壓塔進料流量過低，常壓爐進料組分減少，可能造成爐管干燒，嚴重時燒穿；

4.初頂油進入脫丁烷塔流量過低，可能導致液化氣進入高壓瓦斯罐，進而可能引發(fā)高壓瓦斯帶油；流量過高，回流罐界位降低，可能導致液化氣竄至含硫污水裝置，導致下游超壓，引發(fā)火災爆炸；

5.脫丁烷塔液位過低，導致液化氣竄至輕石腦油儲罐，導致下游超壓及浮船損壞，從而引發(fā)火災爆炸；

6.常壓爐及重沸爐爐內(nèi)壓力過高，長明燈脫火熄滅，燃料氣再次進入可能引發(fā)爆燃；

7.常壓爐及重沸爐爐膛內(nèi)流量過低，爐空氣供應不足，氧含量降低，嚴重時造成爐火熄滅，空氣再次進入可能引發(fā)爆燃。

建議措施

鑒于以上安全隱患，本次分析針對識別出的現(xiàn)有安全保護措施不足之處提出建議措施，共計71條，大致歸為安全功能相關(guān)（如聯(lián)鎖、安全設施相關(guān)）、一般儀表及自動控制問題、工藝、設備及管線、管理類等5類建議類型，總結(jié)如下：

表3 HAZOP分析工作表

續(xù)表3 HAZOP分析工作表

1.建議措施較多集中在一般儀表、自動控制及工藝、設備管線方面，建議增設相關(guān)儀表高低報警及偏差報警，必要時進行聯(lián)鎖切斷設置，進一步提高儀表的安全性能；

2.建議進一步明確相關(guān)操作規(guī)程和制度，加強巡檢，嚴格按照操作規(guī)程進行生產(chǎn)；

3.建議及時更新相關(guān)圖紙，保證圖紙與現(xiàn)場的一致性；

4.本次HAZOP分析后果存在風險的現(xiàn)有保護措施含有安全儀表系統(tǒng)（SIS），建議進一步引入保護層分析（LOPA）技術(shù)，有效彌補HAZOP分析中存在的安全保護措施起到的風險降低和殘余風險不能定量化等不足；

5.建議對裝置現(xiàn)有的SIS系統(tǒng)通過安全完整性等級（SIL）分析驗證，確保SIS系統(tǒng)達到要求的SIL。