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        HAZOP風險分析在天然氣凈化液化設備中的運用

        2021-11-20 04:46:22任曉軍馮鑫納勇
        化工管理 2021年29期
        關鍵詞:胺液冷劑分離器

        任曉軍,馮鑫,納勇

        (1.陜西延長石油集團煉化公司,陜西 延安 727406;2. 陜西延長石油天然氣股份有限公司,陜西 延安 717403;3. 北京思創(chuàng)信息系統(tǒng)有限公司,北京 100029)

        1 HAZOP分析方法介紹

        HAZOP分析方法其基本原理是基于單元的設計意圖(即分析節(jié)點)。從整個制造操作過程中加工過程狀態(tài)參數(shù)的變化以及實時控制中可能出現(xiàn)的誤差進行分析。反向檢查,分析造成偏差的原因,檢查正向偏差造成的負面影響,識別當前的安全預防措施,進行風險評估,如果風險不能接受,則明確提出相應的建議對策。

        2 工藝說明

        2.1 脫碳、脫硫單元

        預處理后的原料天然氣與出T-01凈化氣換熱后,進入吸收塔T-01底部,與塔頂來的MDEA溶液逆流接觸,天然氣中的CO2、H2S氣體被MDEA溶液吸收(CO2含量≤50×10-6,H2S含量≤3×10-6,溫度為40 ℃),脫碳后的天然氣從吸收塔塔頂出來,進入原料氣換熱器E-01與進塔的天然氣換熱后,降溫至約30.6 ℃,再經(jīng)凈化氣分離器SPR-02和凈化氣過濾器SR-02分離夾帶溶液及雜質(zhì)后送出界區(qū),進入下游脫水系統(tǒng)。

        2.2 脫水、脫汞單元

        干燥器用再生氣取自脫汞系統(tǒng)后的凈化天然氣。再生氣先進入脫水加熱爐F-01加熱到280 ℃后,作為再生氣進入干燥器,解析其中的H2O。

        2.3 液化單元

        天然氣液化單元包括液化冷箱系統(tǒng)、冷劑循環(huán)壓縮機系統(tǒng)、冷劑儲存及BOG回收系統(tǒng)。

        本裝置采用兩級分離三級節(jié)流的單一混合制冷工藝,LNG常壓儲存流程。制冷劑由氮氣、甲烷、丙烷、異戊烷和乙烯組成。

        2.4 閃蒸氣(BOG)

        工藝BOG(包括LNG節(jié)流閃蒸產(chǎn)生的BOG,裝車BOG及儲罐自蒸發(fā)產(chǎn)生的BOG)在冷箱內(nèi)復熱后,分為兩路:一路經(jīng)BOG壓縮機K-03A/B增壓至0.55 MPa后,進入燃料氣系統(tǒng)作燃料氣;多余的BOG經(jīng)循環(huán)BOG壓縮機K-04增壓至原料氣壓力后,返回原料天然氣入口進行循環(huán)再液化。

        3 HAZOP分析流程

        3.1 節(jié)點劃分

        通過對合成氨工藝中的每個節(jié)點進行分析,得出合成氨裝置可以分為16個節(jié)點。本次HAZOP分析劃分了4個節(jié)點[1]。

        節(jié)點1-脫碳、脫硫單元:從天然氣末站的原料天然氣來料管線至凈化氣過濾器SR-02,包含:原料氣進口分離器SPR-01,原料氣過濾器SR-01,吸收塔T-01,凈化氣分離器SPR-02,凈化氣過濾器SR-02,胺液閃蒸罐SPR-03,胺液再生塔T-02,酸氣分離器SPR-04,前機械過濾器SR-03,活性炭過濾器SR-04,后機械過濾器SR-05,胺液中間罐V-02,胺液儲罐TK-01,胺液地下槽V-03,脫硫吸附器AR-01A,脫硫吸附器BR-01B,原料氣換熱器E-01,貧富液換熱器E-02A/B,胺液再沸器E-03,酸水空冷器A-01,酸水回流泵P-02A/B,胺液后空冷器A-02,胺液后水冷器E-04,胺液循環(huán)泵P-01A/B,胺液補充泵P-03,泄放管線,排污管線等及各設備之間的連接管線。

        節(jié)點2-脫水、脫汞單元:從凈化氣過濾器SR-02的凈化氣出料管線至脫汞粉塵過濾器SR-08,包含:干燥器R-02A/B,脫水加熱爐F-01,再生氣分離器SPR-05,脫水粉塵過濾器SR-06,再生氣壓縮機K-01A/B,脫汞吸附器R-04,脫汞粉塵過濾器SR-08,含油污水罐V-01,再生氣水冷器E-05,再生氣空冷器A-03,脫苯再生氣空冷器A-04,泄放管線,排污管線等及各設備之間的連接管線。

        節(jié)點3-液化單元:從脫汞粉塵過濾器SR-08的凈化天然氣出料管線至LNG儲罐,包含:重烴閃蒸罐SPR-14,重烴分離器SPR-06,冷劑預冷分離器SPR-08,中間收集罐V-08,冷劑液化分離器SPR-09,高壓冷劑分離器SPR-07,冷劑過冷分離器SPR-10,冷箱CB-01,冷劑收集罐V-04,乙烯儲罐V-05,丙烷儲罐V-06,丙烷干燥器R-05,異戊烷儲罐V-07,異戊烷干燥器R-06,燃料氣緩沖罐V-09,BOG壓縮機K-03A/B,循環(huán)BOG壓縮機K-04,壓縮機進口分離器SPR-11,冷劑壓縮機K-02,壓縮機級間分離器SPR-12,壓縮機出口分離器SPR-13,預冷換熱器E-06A/B,液化換熱器E-07A/B,重烴換熱器E-09,過冷換熱器E-08,天然氣加熱器E-12,乙烯汽化器E-10,乙烯電加熱器E-11,丙烷卸車泵P-04,異戊烷卸車泵P-05,壓縮機級間空冷A-05,壓縮機級間水冷器E-13,冷劑增壓泵P-06A/B,壓縮機末級空冷A-06,壓縮機出口水冷器E-14,循環(huán)水管線,氮氣管線等及各設備之間的連接管線。

        節(jié)點4-火炬、LNG儲存裝車、鍋爐單元:從裝置各火炬排放點至火炬,包含:熱火炬分液罐V-01,冷火炬分液罐V-02,熱火炬FS-01,冷火炬FS-02,燃料氣緩沖罐V-03;從液化單元LNG出料管線至LNG儲罐TK-01,包含:LNG儲罐TK-01,LNG裝車泵P-01A/B,槽車裝車臂LA-01A/B/C/D/E/F;從官網(wǎng)回水管線等其他回水管線至補水箱2600-V-01,包含:補水箱2600-V-01,燃氣熱水鍋爐A/B2600-B-01A/B,換熱器2600-E-01A/B,采暖熱水循環(huán)泵A/B/C2600-P-01A/B/C,采暖熱水過濾器2600-SR-02,高溫熱水過濾器2600-SR-01A/B,補水泵2600-P-02,鼓風機2600-BL-01A/B,高溫熱水循環(huán)泵A/B/C2600-P-01A/B/C,公用工程等及各設備之間連接管線。

        3.2 HAZOP分析所使用的偏離

        根據(jù)對工藝過程的理解,在分析前HAZOP主席依據(jù)偏離確定原則已選定待分析偏離。本次HAZOP分析共使用參數(shù)27個,偏離41個。

        3.3 主要風險

        (1)上游原料氣來料量大→原料氣進口分離器SPR-01的流量/過多→原料氣進口分離器SPR-01的壓力/過多,吸收塔T-01的壓力/過多,吸收塔T-01超壓,薄弱環(huán)節(jié)泄漏,泄漏原料氣遇火源發(fā)生火災;(2)人員誤操作,排液時間過長→原料氣進口分離器SPR-01的液位/過少→竄壓至含油污水罐V-01,含油污水罐V-01的壓力/過多,含油污水罐V-01超壓嚴重,發(fā)生物理爆炸;(3)再生氣壓縮機K-01A/B故障停,脫水加熱爐F-01的再生氣進料管線壓力/過少→脫水加熱爐F-01的再生氣進料流量/過少→脫水加熱爐F-01的爐管溫度/過多,脫水加熱爐F-01的爐管干燒,嚴重時發(fā)生蠕變泄漏,再生氣漏至爐膛,導致爐膛燒塌損壞;(4)控制回路LICA3201故障,導致閥門LV3201關小→重烴閃蒸罐SPR-14的進料流量/過少→重烴分離器SPR-06的液位/過多,凈化氣帶重烴至液化換熱器E-07A/B、過冷換熱器E-08,液化換熱器E-07A/B、過冷換熱器E-08流道凍堵,嚴重時裝置停車;(5)液位表LIA0623假指示→LNG儲罐TK-01的液位/過多→從平衡孔溢出至外層罐,外層罐不耐低溫,冷脆泄漏,泄漏出LNG導致人員凍傷,LNG氣化形成爆炸性混合物,遇火源發(fā)生火災爆炸。

        3.4 建議措施

        基于劇情需要和已有的措施建立保護,并根據(jù)風險矩陣和可接受程度,共提出建議措施17條,分類如表1所示[2]。

        表1 建議措施

        4 結語

        以安全生產(chǎn)行業(yè)標準AQT3049-2013 《危險與可操作性分析(HAZOP分析)應用導則》為基礎,利用HAZOP分析方法進行了詳細審查、技術討論和分析,取得的分析成果如下:

        本次HAZOP分析,劃分節(jié)點4個,分析偏離668個,分析劇情386條。其中Ⅳ級風險劇情63條,占總數(shù)16%,Ⅲ級風險劇情119條,占總數(shù)31%,Ⅱ級風險劇情203條,占總數(shù)53%,并且針對這些情況提出了相關建議[3]。

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