陳 殿 李 濤 王沫云

(中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦)

HAZOP分析方法在輕烴回收裝置中的應(yīng)用

陳 殿*李 濤 王沫云

(中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦)

危害和可操作性分析(HAZOP)被公認(rèn)為是設(shè)施設(shè)計(jì)和操作中危害識(shí)別的主要手段。通過對(duì)在用裝置進(jìn)行HAZOP分析，可以詳細(xì)找出生產(chǎn)裝置固有的危險(xiǎn)因素，從而提出安全應(yīng)對(duì)措施來提高生產(chǎn)裝置本身的安全水平和可操作性，讓生產(chǎn)運(yùn)行過程更加安全。將安全分析方法與具體工藝相結(jié)合，選擇HAZOP分析方法對(duì)西南油氣田公司江油輕烴廠輕烴裝置進(jìn)行安全分析。

輕烴回收裝置 HAZOP分析 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

英國(guó)帝國(guó)化工公司(ICI)于20世紀(jì)70年代開發(fā)了危險(xiǎn)與可操作性分析(Hazard and Operability Study/Analysis，HAZOP)方法，以找出工藝安裝中故障的原因和導(dǎo)致的結(jié)果。HAZOP是一種有預(yù)定內(nèi)容的危害識(shí)別手段，被公認(rèn)為是設(shè)施的設(shè)計(jì)和操作中危害識(shí)別的主要手段[1]。HAZOP分析需要一個(gè)多專業(yè)人員組成的小組，分析結(jié)果是小組成員的一致意見。該方法在歐美等國(guó)的過程工業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析中已有廣泛應(yīng)用[2]。經(jīng)過不斷地改進(jìn)和完善，HAZOP分析方法已經(jīng)發(fā)展為一種成熟的風(fēng)險(xiǎn)分析方法，被廣泛應(yīng)用于各類工藝過程和項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中。目前，我國(guó)對(duì)天然氣處理廠要求越來越高，隨著社會(huì)與企業(yè)對(duì)HSE的要求越來越高，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司專門下發(fā)了《危險(xiǎn)與可操作性分析工作管理規(guī)定》等管理文件對(duì)中石油企業(yè)HAZOP 實(shí)施提出技術(shù)要求，并于2011年頒發(fā)了中石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)與可操作性分析技術(shù)指南》，因此，很有必要通過HAZOP分析查找廠內(nèi)設(shè)計(jì)中存在的危害和操作問題，從而準(zhǔn)確掌握裝置或操作方面的隱患，并提出切實(shí)可行的改進(jìn)建議來消除隱患，實(shí)現(xiàn)增加裝置安全性、優(yōu)化裝置操作性的安全目標(biāo)。

1 HAZOP研究過程概述

1.1研究目的與范圍

本次HAZOP分析是根據(jù)川西北氣礦江油輕烴廠工藝分析裝置正常工藝操作條件以外的偏差引起的不利因素與可能后果，找出裝置在工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行、操作及安全措施等方面存在的不足，為裝置的安全運(yùn)行與安全隱患整改提供依據(jù)，以提高裝置運(yùn)行的安全性和可操作性。本次HAZOP分析范圍包括輕烴回收裝置原料氣預(yù)處理系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)制冷、液烴混合物精餾、液化石油氣及穩(wěn)定輕烴儲(chǔ)存等主體設(shè)施。

1.2裝置簡(jiǎn)介

江油輕烴回收裝置為典型的單級(jí)膨脹制冷(ISS)工藝技術(shù)，采用“雙塔脫水+膨脹機(jī)制冷+脫乙烷塔回收C3+”的工藝過程。主體裝置由原料氣預(yù)處理、透平膨脹機(jī)制冷、液烴混合物精餾、干氣增壓外輸、液化石油氣儲(chǔ)存充裝組成，配套輔助生產(chǎn)設(shè)施包括放空火炬、空壓站、加熱爐、鍋爐(以及軟水系統(tǒng))、循環(huán)水、分析化驗(yàn)、高、低壓配供電各一座。天然氣凝液回收流程如圖1所示。

圖1 天然氣凝液回收流程

2 節(jié)點(diǎn)信息

為了有效地進(jìn)行HAZOP分析，將分析對(duì)象劃分為若干便于分析的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的劃分一般按工藝流程結(jié)合主體設(shè)備廠進(jìn)行，主要考慮單元的目的與功能、單元的物料、合理的隔離/切斷點(diǎn)及劃分方法的一致性等因素[3]。

連續(xù)工藝一般可將主要設(shè)備作為單獨(dú)節(jié)點(diǎn)，也可以根據(jù)工藝介質(zhì)性質(zhì)的情況劃分節(jié)點(diǎn)，工藝介質(zhì)主要性質(zhì)保持一致的可作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)劃分不宜過小，節(jié)點(diǎn)過小重復(fù)討論過多，影響分析效率；也不宜過大，節(jié)點(diǎn)過大容易出現(xiàn)遺漏與分析不全的情況[4]。HAZOP分析節(jié)點(diǎn)一般由小組組長(zhǎng)在會(huì)前進(jìn)行初步劃分，具體分析時(shí)與小組成員討論確定。針對(duì)江油輕烴廠生產(chǎn)裝置的主要設(shè)備和功能，按照HAZOP分析結(jié)點(diǎn)劃分原則，將江油輕烴廠生產(chǎn)裝置劃分為13個(gè)節(jié)點(diǎn)，詳見表1。

表1 江油輕烴廠生產(chǎn)裝置節(jié)點(diǎn)劃分統(tǒng)計(jì)表

(續(xù)表1)

3 HAZOP分析過程與結(jié)論

3.1HAZOP分析過程

HAZOP系統(tǒng)地使用各種參數(shù)的結(jié)合體(如：流量、壓力、溫度)和引導(dǎo)詞(如：無、過多、過少、反向)，以形成與設(shè)計(jì)本意或希望的操作模式相背離的偏差(如：無流量、壓力偏低)，對(duì)每一個(gè)裝置的組成部分(節(jié)點(diǎn))，都要找出偏差的可靠原因，其后果也要經(jīng)過討論和評(píng)價(jià)，并記錄下需采取的行動(dòng)或要求，以供項(xiàng)目組進(jìn)一步考慮實(shí)施。本項(xiàng)目偏差統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 江油輕烴廠生產(chǎn)裝置節(jié)點(diǎn)劃分統(tǒng)計(jì)表

HAZOP小組工作的成果是一套詳細(xì)的紀(jì)要，每一個(gè)偏差都記錄其中。這些記錄包括討論的綜述和行動(dòng)建議，HAZOP分析流程如圖2所示。

按HAZOP分析方法要求，項(xiàng)目組在西南油氣田江油輕烴廠組織了HAZOP分析會(huì)議，在小組成員充分討論和溝通的基礎(chǔ)上，完成了HAZOP分析工作表和行動(dòng)建議表。

3.2HAZOP分析結(jié)論

江油輕烴廠生產(chǎn)裝置的HAZOP分析，主要是對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行工藝安全和可操作性分析。通過分析，共發(fā)現(xiàn)問題48項(xiàng)，提出整改建議48項(xiàng)，這些建議可用來為將來的裝置大修或整改提供參考。江油輕烴廠HAZOP分析行動(dòng)建議見表3。

4 HAZOP在輕烴回收裝置上的管理創(chuàng)新

4.1裝置運(yùn)行方面

通過使用HAZOP分析方法識(shí)別系統(tǒng)工藝方面存在的潛在危險(xiǎn)并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，提升了江油輕烴回收裝置的安全性。將輕烴回收裝置人員多年積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行有形傳承，利用圖形化的方式進(jìn)行HAZOP分析，所得到的HAZOP分析結(jié)果可以進(jìn)一步利用。HAZOP分析結(jié)果除得到HAZOP報(bào)表外，還將參與分析的結(jié)論以一個(gè)圖形化的因果關(guān)系模型的方式保留下來，以后再次對(duì)該裝置進(jìn)行分析時(shí)，只需對(duì)模型圖進(jìn)行局部修改，然后自動(dòng)推理，就可以得到新的分析結(jié)果。這樣既可以節(jié)約時(shí)間和成本，也可以讓裝置運(yùn)行更加合理[5]。因此，HAZOP分析結(jié)果重復(fù)利用實(shí)際上就是提升裝置運(yùn)行管理的一個(gè)過程。

圖2 HAZOP分析流程

節(jié)點(diǎn)編號(hào)序號(hào)建議措施11增設(shè)本站進(jìn)站壓力監(jiān)控和遠(yuǎn)傳系統(tǒng)。2分-103A/B手動(dòng)放空管線設(shè)雙閥控制。3分-102排污閥設(shè)雙閥。4增加分-102液位高報(bào)。5增加分-102液位遠(yuǎn)傳低報(bào),排污設(shè)雙閥。6FT1101增加伴熱。7容-204、分-102應(yīng)設(shè)置排污口、排污閥門和漏斗、放散管和放散閥門。28分-101手動(dòng)放空增設(shè)雙閥,現(xiàn)場(chǎng)放空管線設(shè)雙閥,安全閥后增加雙作用截流截止閥。9分-101增加高、低液位報(bào)警。10分-103放空管由接入OG0106-80,改為直接碰放空總管OGD-101-150。11維修干燥器放空系統(tǒng),控制再生氣流速,防止放空閥堵;或者更換干燥器,更換后干燥器應(yīng)按要求配置安全閥、手動(dòng)放空閥及壓力表等安全附件。12器-101A/B放空管線由接入OG0106-80,改為直接碰放空總管OGD-101-150。13濾-101A/B應(yīng)設(shè)安全閥和手動(dòng)放空系統(tǒng)。14管線OG1112和OG1113上設(shè)雙閥控制,并增設(shè)壓力表。15濾-101放空管由接入OG0106-80,改為直接碰放空總管OGD-101-150。16分-103安全閥前增加一支控制閥,手動(dòng)放空設(shè)雙閥。17器-101A/B在再生氣進(jìn)出口管線上分別增設(shè)安全閥組和手動(dòng)放空閥組。增設(shè)干燥器壓力遠(yuǎn)傳監(jiān)控,增設(shè)差壓計(jì)。18器-101A/B手動(dòng)放空閥設(shè)為雙閥控制,在原料氣進(jìn)、出口管線上增設(shè)壓力表。19濾-101A/B增設(shè)差壓表和差壓變送器。20在壓縮機(jī)出口增設(shè)潤(rùn)滑油過濾器。321分-105增設(shè)手動(dòng)放空。22加熱爐增設(shè)火焰監(jiān)視器,定期檢驗(yàn)加熱爐。23在再生氣進(jìn)出干燥器管線上增設(shè)壓力表,壓力遠(yuǎn)傳低報(bào)。24增設(shè)爐-101超溫燃料氣聯(lián)鎖關(guān)斷。25恢復(fù)已停用的分-105出口流量計(jì)。26增加冷-101再生氣出口溫度高報(bào)。427分-104安全閥前增設(shè)控制閥,常開;手動(dòng)放空設(shè)雙閥。28塔-101安全閥前增設(shè)控制閥,常開;增設(shè)手動(dòng)放空系統(tǒng)。29在膨脹機(jī)前增設(shè)原料氣在線水分析儀。30閥FV1103旁路管線設(shè)雙閥。31在分-104液烴管線上增設(shè)ESD緊急關(guān)斷系統(tǒng)和安全閥。LV1107旁路管線設(shè)雙閥。塔101手動(dòng)放空設(shè)雙閥。32膨脹機(jī)增壓端出口手動(dòng)放空閥設(shè)雙閥。33調(diào)節(jié)閥FV1103旁通管路設(shè)雙閥。534PV1101、PV1102、PV1105旁通管線設(shè)雙閥。35濾-102A/B手動(dòng)放空閥設(shè)置雙閥,排污閥設(shè)雙閥。636增設(shè)爐-101爐膛檢測(cè)高報(bào),聯(lián)鎖TV1002關(guān)斷,TV1002換為帶截?cái)喙δ艿恼{(diào)節(jié)閥。FV1003、TV1002旁路管線設(shè)雙閥控制。

(續(xù)表3)

4.2裝置資料管理方面

在確保HAZOP分析順利進(jìn)行之前，要對(duì)裝置的圖紙、信息及操作規(guī)程等進(jìn)行收集，這樣不僅確保討論的順利進(jìn)行也有利于專家進(jìn)一步了解分析輕烴回收裝置的工藝流程、操作規(guī)程、運(yùn)行狀況及管理現(xiàn)狀等實(shí)際情況。只有充分預(yù)想分析設(shè)計(jì)情況，才能對(duì)圖紙資料等分析理解到位，分析過程才能溝通更加順暢、效率更高。因此，HAZOP分析準(zhǔn)備工作實(shí)際上就是提升裝置資料管理的一個(gè)過程。

5 結(jié)束語

HAZOP小組成員在確保安全的前提下，會(huì)對(duì)裝置中工藝流程、完善工藝設(shè)施提出建議，而這些建議都是盡可能從裝置運(yùn)營(yíng)的角度考慮。這可以促進(jìn)企業(yè)隱患整改到位，避免整改難度過大。只有合理科學(xué)且明確可行的建議，才能真正提高企業(yè)的本質(zhì)安全。

將HAZOP分析方法應(yīng)用于輕烴回收裝置安全評(píng)價(jià)中能夠使分析人員對(duì)于單元中的工藝過程和設(shè)備有深入地了解，在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)于潛在的隱患、危險(xiǎn)源有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，因此，HAZOP分析方法應(yīng)用于輕烴回收裝置的安全評(píng)價(jià)是可行的，其分析內(nèi)容、程序可作為所有員工進(jìn)行安全培訓(xùn)的有效方法。

[1] 趙文芳，姜春明，姜巍巍，等.HAZOP分析核心技術(shù)[J].安全、健康和環(huán)境，2005，5(3)：1～3.

[2] Kletz T A.Hazop-past and Future[J].Reliability Engineering and System Safety，1997， 55(3)：263～266.

[3] 羅鵬，韋生應(yīng)，梁毓林.危險(xiǎn)與可操作性分析方法在石油化工裝置的應(yīng)用[C].中國(guó)石油石化健康、安全、環(huán)保技術(shù)交流大會(huì).呼和浩特：中國(guó)石油學(xué)會(huì)，2012：167～172．

[4] 郭勇，郇爽，李志遠(yuǎn).化工裝置設(shè)計(jì)中的危害和可操作性研究(HAZOP)[J].河北化工，2007，30(7)：79～80．

[5] 李華. HAZOP分析在化工裝置安全管理中的應(yīng)用[J].金山企業(yè)管理，2012，(4)：10～12.

(Continued from Page 378)

algorithm concerned were discussed and this method’s feasibility and implementation were expounded. The diagnosis examples verify this method’s fault tolerance and effectiveness in dealing with complicated fault conditions and it has high accuracy in the fault location.

air-cooled condense, fault diagnosis, Elman neural network, RBF neural network, D-S evidence theory

*陳 殿，男，1975年8月生，工程師，廠長(zhǎng)。四川省江油市，621700。

TQ050.7

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0254-6094(2016)03-0410-06

2015-04-22，

2016-05-09)