于明飛 中國石油天然氣股份有限公司哈爾濱石化分公司

空分裝置是能耗大戶，隨著各專業(yè)氣體公司的發(fā)展與國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)的完善，空分市場逐步形成以運(yùn)行效率支撐行業(yè)利潤的局面，比如在產(chǎn)品銷售價(jià)格不變的情況下，裝置設(shè)計(jì)效率一定，日常運(yùn)行效率高，則產(chǎn)品成本降低，利潤增加；反之，利潤下降。所以，對(duì)空分裝置的運(yùn)行性能評(píng)估顯得尤為重要。

一、空分空壓單元HAZOP審查背景

空分空壓單元的HAZOP 審查會(huì)議于2008 年1 月28 日 至2008 年2 月1 日 在 大慶石化工程公司召開。HAZOP 會(huì)議主席由印度籍工藝工程師Ajit.Kale 擔(dān)任，審查小組包括工藝、自控、設(shè)備、安全、生產(chǎn)管理等相關(guān)專業(yè)人員。在審查小組成員深入分析討論的基礎(chǔ)上，結(jié)合工藝設(shè)計(jì)及可操作性方面的資料，對(duì)空分空壓工藝進(jìn)行系統(tǒng)的工藝安全分析，全面系統(tǒng)地查找工藝及可操作性方面可能存在的問題，識(shí)別出裝置存在的能夠?qū)е轮卮蠊に嚢踩鹿实奈ｋU(xiǎn)，并進(jìn)行全面的保護(hù)層分析，提出相應(yīng)的解決措施，保證該工藝安全平穩(wěn)的運(yùn)行。會(huì)議供用時(shí)40h，分析11 張PID 圖樣，產(chǎn)生建議數(shù)35 個(gè)。

二、HAZOP分析在石化行業(yè)空分裝置中的應(yīng)用

（一）針對(duì)液態(tài)產(chǎn)品的設(shè)備選型

通過上述空分裝置工藝實(shí)施原理能夠明確，其以空氣為主要原料，通過多種可實(shí)施手段將空氣從氣態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)，從而通過蒸餾等方式將其提煉出所需的純度，應(yīng)用于專業(yè)氣體供應(yīng)的眾多領(lǐng)域。在此過程中，無論采取哪種提煉手段和方式，都要熟知所應(yīng)用領(lǐng)域主體客戶的需求所在。在操作流程中，各項(xiàng)氣體的沸點(diǎn)在數(shù)據(jù)勘測和實(shí)驗(yàn)中就有明確的界定和操作準(zhǔn)則。由于在前期無法確定分子篩的滲透量，在空分裝置的設(shè)備選型上應(yīng)當(dāng)更側(cè)重于低溫精餾工藝的兼容使用。通過內(nèi)外壓縮工藝的同時(shí)進(jìn)行，為設(shè)備的選擇進(jìn)行一定程度消耗量以及提取量的比值區(qū)間劃分，在長期的使用對(duì)象更換以及采取方式的提煉過程中找到其存在的規(guī)律和實(shí)施準(zhǔn)則，目前來看這是較為合理且值得拓展的途徑。

除此之外，用戶對(duì)于產(chǎn)品的選擇是具有靈活性和波動(dòng)性的。因此，在具體的空分裝置設(shè)備選型中應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)備產(chǎn)值帶來的經(jīng)濟(jì)效益，或者是在市場買入產(chǎn)品的操控和選取中，找到產(chǎn)品的共通點(diǎn)進(jìn)行分批次或者同批次量產(chǎn)，有選擇地對(duì)能夠負(fù)荷的基礎(chǔ)維度進(jìn)行開拓和發(fā)散，這才是設(shè)備選型正確體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。同時(shí)，站在市場買入方的角度能夠理解他們希望在較短的時(shí)間內(nèi)獲取產(chǎn)品的想法。這時(shí)，就要綜合考量評(píng)斷其中的矛盾依存點(diǎn)是否可調(diào)和。若想要在短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模地獲取產(chǎn)品，那么產(chǎn)品稀釋的純凈度必然會(huì)隨之下降；反之，萃取提煉純凈度較大的產(chǎn)品也需要放寬時(shí)長、延長周期。因此，在設(shè)備的選型上要采取不可持續(xù)性產(chǎn)值的工藝路線，以低溫蒸餾工藝為準(zhǔn)。雖然該方式的使用較為煩瑣，但是目前所提煉的氧氣及氮?dú)饧儍舳榷荚?5%以上?？紤]設(shè)備選型時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)于其液態(tài)產(chǎn)品的產(chǎn)值和產(chǎn)能作出正向的市場回饋和調(diào)查，進(jìn)而能夠較為清晰地根據(jù)含氧量的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮工藝的選擇，在提升實(shí)施效率的同時(shí)節(jié)約人工成本。

（二）膨脹機(jī)的性能評(píng)估

膨脹機(jī)的工藝效率評(píng)估分為兩大類，通過對(duì)氣體膨脹機(jī)增壓側(cè)、膨脹側(cè)等熵效率和液膨膨脹側(cè)效率的計(jì)算，回顧是否在最佳運(yùn)行點(diǎn)。另對(duì)氣膨及液膨的損失功的計(jì)算，跟蹤膨脹機(jī)傳動(dòng)損失、惡化增大的趨勢(shì)，及時(shí)建立大修計(jì)劃。

根據(jù)膨脹機(jī)等熵膨脹原理，通過膨脹機(jī)入口壓力、溫度及空氣組分由林德物性計(jì)算器GTC 可計(jì)算出入口空氣的熵值和焓值；同時(shí)根據(jù)出口壓力及溫度，可查出膨脹機(jī)出口的實(shí)際熵值和焓值；根據(jù)等熵原理，查出出口理論焓值并計(jì)算出等熵效率。等熵膨脹效率低，表示膨脹機(jī)效率低，可能的原因有：存在泄漏，冷量損失增大，或存在機(jī)械問題等。由膨脹機(jī)輸出功和膨脹增壓段輸入功率或發(fā)電機(jī)功率比較，得出中間的功率損失量；損失功率大，則表示潤滑不足、發(fā)電機(jī)效率下降等。膨脹機(jī)膨脹端和增壓端的效率均在設(shè)計(jì)值內(nèi)，能量損失略有偏大，后期需檢查檢查膨脹端及增壓端回流閥是否有內(nèi)漏，通過油品分析和狀態(tài)監(jiān)測等進(jìn)一步分析膨脹機(jī)的運(yùn)行狀況，必要時(shí)進(jìn)行拆檢保養(yǎng)。

三、結(jié)語

很多國內(nèi)業(yè)主和工程公司出于對(duì)項(xiàng)目投資和進(jìn)度的考慮以及在思想上受固有觀念的束縛，對(duì)HAZOP 不夠重視，即使是項(xiàng)目在國外基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包中已經(jīng)包含HAZOP 研究報(bào)告，在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)也未將HAZOP 結(jié)果融入設(shè)計(jì)中去，認(rèn)為如果遵照HAZOP 的結(jié)果來進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作，一方面會(huì)造成投資額的增加，另一方面會(huì)導(dǎo)致開車?yán)щy，或者根本無法開車。實(shí)際上，HAZOP 相當(dāng)于將設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)審查和工廠操作的事故預(yù)案結(jié)合起來進(jìn)行的更加系統(tǒng)、更加全面的分析考慮，并將這一考慮在項(xiàng)目開始階段就融入裝置設(shè)計(jì)中去，是把“安全源于設(shè)計(jì)”的理念最好的落實(shí)，它能保證將一個(gè)安全合格的裝置移交給業(yè)主。應(yīng)該說目前國內(nèi)裝置很少做HAZOP 研究，但是隨著國外技術(shù)和國際工程公司的大量介入，以及國內(nèi)業(yè)主和工程公司在理念上和程序上與國際先進(jìn)水平的接軌，HAZOP 研究會(huì)在越來越多的工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。