高廣波(遼河油田公司生產(chǎn)運(yùn)行處,遼寧 盤錦 124010)
在役制氫裝置的HAZOP分析技術(shù)應(yīng)用
高廣波(遼河油田公司生產(chǎn)運(yùn)行處,遼寧 盤錦 124010)
為進(jìn)一步提高天然氣制氫裝置的安全運(yùn)行水平,在對危險(xiǎn)和可操作性分析(HAZOP)技術(shù)工作流程進(jìn)行簡要介紹的基礎(chǔ)上,結(jié)合油田公司制氫裝置的具體實(shí)例,評估裝置已采取的安全保護(hù)措施,針對級別較高的風(fēng)險(xiǎn)提出有針對性的控制措施和建議,以進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)工藝安全管理,提高裝置的本質(zhì)安全水平。
HAZOP;制氫裝置;工藝安全管理;本質(zhì)安全
危險(xiǎn)和可操作性分析(HAZOP)由于其具有系統(tǒng)、細(xì)致、全面,方法簡便易學(xué),可操作性強(qiáng)等特點(diǎn),具有發(fā)掘裝置潛在的安全隱患,提高裝置的可操作性,優(yōu)化管理、減少誤操作,提高裝置的本質(zhì)安全的作用[1]。作為一種重要風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)工具,成為在役石油化工裝置常用的危害分析方法,可以有效降低生產(chǎn)運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)。
HAZOP分析是由英國帝國化學(xué)公司(ICI)公司于20世紀(jì)70年代開發(fā),主要應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)裝置的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。HAZOP分析將工藝過程劃分為若干個(gè)節(jié)點(diǎn),對每個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)偏離情況進(jìn)行分析,識別其中的危險(xiǎn)確定其風(fēng)險(xiǎn)等級,找出已有的安全措施,并進(jìn)一步提出建議措施,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制的目標(biāo)[2]。
近年來,國家推出的《化工企業(yè)工藝安全管理實(shí)施導(dǎo)則》(AQ/T3034-2010),提出石油化工企業(yè)采取HAZOP方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),并要求每5年開展一次。中國石油集團(tuán)公司于2010年頒布的《中國石油天然氣集團(tuán)公司危險(xiǎn)與可操作性分析工作管理規(guī)定》中也要求“在役裝置的HAZOP分析原則上每5年進(jìn)行一次”。
2.1 油田天然氣制氫裝置概況
制氫裝置建于2002年,經(jīng)技術(shù)、擴(kuò)能改造,目前實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)氫1×104Nm3,裝置主要由壓縮單元、轉(zhuǎn)化單元、變壓吸附單元、氫氣提純單元、除鹽水站、氮?dú)庹窘M成?;竟に嚵鞒虨榻鐓^(qū)外來的天然氣經(jīng)過壓縮機(jī)增壓后送至轉(zhuǎn)化單元,轉(zhuǎn)化單元將天然氣與水蒸汽混合在一定條件進(jìn)行反應(yīng)制取以氫氣為主要成分的轉(zhuǎn)化氣,并將轉(zhuǎn)化氣送至變壓吸附單元,變壓吸附單元利用變壓吸附原理將轉(zhuǎn)化氣中氫氣分離提純制得高純度氫氣,并送至氫氣提純單元,氫氣提純單元將變壓吸附單元的氫氣進(jìn)行精制,制得符合用戶要求的產(chǎn)品氫氣;除鹽水站為裝置提供合格的除鹽水供生產(chǎn)所需;氮?dú)庹緸檠b置、設(shè)備檢修時(shí)吹掃、置換提供合格的氮?dú)狻?/p>
2.2 HAZOP分析過程的實(shí)施情況
下面以制氫裝置轉(zhuǎn)化單元為例,選取該節(jié)點(diǎn)部分參數(shù)(壓力、流量)進(jìn)行偏差分析,風(fēng)險(xiǎn)等級劃分按《危險(xiǎn)與可操作性分析技術(shù)指南》(QSY1364-2011)。
節(jié)點(diǎn)描述:自脫硫罐出來的天然氣與來自中壓蒸汽預(yù)熱器的中壓蒸汽混合后進(jìn)入對流段混合氣預(yù)熱器,經(jīng)預(yù)熱進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐頂部上集氣總管,經(jīng)鎳觸媒床層進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng),最后經(jīng)轉(zhuǎn)化管到下集氣管出轉(zhuǎn)化爐,轉(zhuǎn)化氣經(jīng)冷卻后去變壓吸附單元。
偏差分析:
(1)當(dāng)轉(zhuǎn)化單元壓力高時(shí),可能導(dǎo)致后果有安全閥起跳,墊片等密封件失效,可燃?xì)怏w泄漏,發(fā)生火災(zāi)爆炸;分析原因主要有系統(tǒng)出口控制閥因故障關(guān)閉,后路單元故障停機(jī),工藝天然氣調(diào)節(jié)閥因故障打開;現(xiàn)有安全措施主要有壓力高報(bào)警,安全閥安裝定質(zhì)定量,按時(shí)校驗(yàn),超壓自動(dòng)漏放。
(2)當(dāng)壓力低時(shí),可能導(dǎo)致后果有轉(zhuǎn)化爐膛溫度迅速上升,爐管因高溫?fù)p壞,催化劑床層阻力上升,催化劑破碎,催化劑表面結(jié)碳失活;分析原因主要有工藝天然氣或蒸汽流量調(diào)節(jié)閥因故障關(guān)閉,安全閥非正常起跳,自動(dòng)放空調(diào)節(jié)閥因故障開啟,后路單元壓力迅速降低,工藝天然氣緊急切斷閥因故障關(guān)閉;現(xiàn)有安全措施主要包括壓力低報(bào)警,燃料氣緊急切斷、放空;建議措施為單元出口閥增設(shè)遠(yuǎn)程控制。
(3)當(dāng)流量高時(shí),分析可能導(dǎo)致后果有催化劑床層阻力增加,催化劑破碎,天然氣轉(zhuǎn)化率低;分析原因主要有后續(xù)單元壓力迅速降低,蒸汽調(diào)節(jié)閥、工藝天然氣調(diào)節(jié)閥因故障打開,已采取安全措施有壓力低報(bào)警,超壓自動(dòng)放空,安全閥安裝定質(zhì)定量,定期校驗(yàn)。
(4)當(dāng)流量低時(shí),分析可能導(dǎo)致后果有轉(zhuǎn)化爐溫度升高,轉(zhuǎn)化單元壓力增加;分析原因有后續(xù)單元壓力迅速升高,蒸汽調(diào)節(jié)閥、工藝天然氣調(diào)節(jié)閥因故障關(guān)閉,工藝天然氣緊急切斷閥故障關(guān);已采取安全措施有壓力高報(bào)警,超壓自動(dòng)放空,安全閥安裝定質(zhì)定量,定期校驗(yàn),蒸汽、工藝天然氣流量按比值自動(dòng)調(diào)節(jié)。
通過對轉(zhuǎn)化單元進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性分析,轉(zhuǎn)化單元現(xiàn)有的控制手段基本可以滿足工藝控制和操作要求。建議采取措施主要有:增加備用引風(fēng)機(jī)或蒸汽引射,防止引風(fēng)機(jī)停車時(shí)爐頂高溫對操作人員造成人身傷害;安全閥、自動(dòng)放空閥增設(shè)底閥,便于緊急情況時(shí)進(jìn)行切斷,防止裝置失控;工藝蒸汽系統(tǒng)增加止回閥,防止氣體出現(xiàn)回流現(xiàn)象,保證單管催化劑床層阻力一致,避免單管過熱爆管。
通過HAZOP分析,制氫裝置HAZOP分析內(nèi)容主要涵蓋了16張P&ID圖,劃分節(jié)點(diǎn)18個(gè),分析偏差376項(xiàng),針對風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅱ級及以上的偏差提出建議措施10項(xiàng)。
制氫裝置通過開展HAZOP分析工作,使風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步得到消減,裝置人員的風(fēng)險(xiǎn)管控水平得到了提高,針對級別較高的風(fēng)險(xiǎn)提出有針對性的控制建議措施,進(jìn)一步加強(qiáng)了企業(yè)工藝安全管理,提高了裝置的本質(zhì)安全水平。
[1]黃會偉,舒小芹,史玉穎.在役裝置HAZOP的應(yīng)用分析及問題探討.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,(9):121-125.
[2]鄭軼群,戴琴榮,游翔等.HAZOP分析方法及應(yīng)用探討.遼寧化工,2012,(11):1186-1189.
高廣波,男,畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京),現(xiàn)在遼河油田生產(chǎn)運(yùn)行處從事煉化管理工作。