王 燕，孫戰(zhàn)清

(蒲城陜煤技術(shù)研究院工業(yè)化示范基地有限公司，陜西 蒲城 715500)

HAZOP(Hazard and operability analysis)方法是英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司為解決除草劑制造過程中的危害于1960年提出的一種系統(tǒng)危險(xiǎn)分析方法[1]。是一種用于辨識(shí)設(shè)計(jì)缺陷、工藝過程危害及操作性問題的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化分析方法[2]，經(jīng)過不斷的改進(jìn)和完善，已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟風(fēng)險(xiǎn)分析方法，目前被廣泛應(yīng)用于各類工藝過程和項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中[3]。

BYD高壓加氫裝置是炔醛法生產(chǎn)1,4-丁二醇工藝中最主要的工序之一，它對(duì)1,4-丁二醇的產(chǎn)品質(zhì)量以及制造成本的控制過程中起著非常重要的作用，而且其操作壓力高，物料介質(zhì)易燃易爆，危險(xiǎn)性也很大，在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中操作相對(duì)較復(fù)雜，通過HAZOP分析對(duì)優(yōu)化該系統(tǒng)的操作，降低風(fēng)險(xiǎn)能夠起到非常重要的作用[4]。

1 BYD高壓加氫工藝流程描述

BYD高壓加氫裝置是前工序送來的精制BYD與高純度氫氣(其中H2純度>99.5%，CO+CO2≤10 ppm，無H2S)在30.4 MPa的壓力、雷尼鎳催化劑的催化作用下反應(yīng)生產(chǎn)粗BDO產(chǎn)品。主要設(shè)備包括加氫反應(yīng)器、氫氣壓縮機(jī)、氫氣循環(huán)機(jī)、BYD進(jìn)料泵以及BDO料液循環(huán)泵。

加氫反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器，主要使用雷尼鎳催化劑進(jìn)行催化加氫；氫氣壓縮機(jī)是將高純度氫氣從約5.0 MPa通過三級(jí)壓縮提壓至30.4 MPa壓力送至加氫反應(yīng)器；氫氣循環(huán)機(jī)將加氫反應(yīng)器出口未反應(yīng)的氫氣經(jīng)冷卻、氣液分離后加壓送回反應(yīng)器，控制一定的氫氣循環(huán)量保證催化劑床層所需的空速，并通過定量的惰氣排放保持反應(yīng)器內(nèi)氫氣純度；BYD進(jìn)料(五級(jí)高壓柱塞泵)將精制BYD由常壓提至30.4 MPa以上送至加氫反應(yīng)器；BDO料液循環(huán)泵是通過將反應(yīng)器內(nèi)料液大部分返回、少量采出的方式循環(huán)運(yùn)行，達(dá)到反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)效果。

該裝置使用的氫氣、精制BYD均為專線供給，產(chǎn)出的1,4-丁二醇粗產(chǎn)品送至精餾裝置提純。

2 HAZOP分析過程實(shí)施

2.1 分析前的準(zhǔn)備

本次HAZOP分析的側(cè)重點(diǎn)是工藝部分或操作步驟的各種具體值，其基本過程是以引導(dǎo)詞為引導(dǎo)，對(duì)過程中工藝狀態(tài)(參數(shù))可能出現(xiàn)的變化(偏差)加以分析，找出其可能導(dǎo)致的危害。

準(zhǔn)備階段主要包括成立分析小組、確定分析目標(biāo)、對(duì)象和范圍、收集必要的資料、安排會(huì)議分析討論。分析范圍包括我廠BYD加氫裝置的加氫反應(yīng)器、氫氣增壓機(jī)、循環(huán)機(jī)、BDO減壓緩沖罐以及料液循環(huán)泵。在分析過程中，成立了包括工藝、設(shè)備、安全、環(huán)保、儀表、電氣等專業(yè)人員在內(nèi)的小組。收集了包括裝置工藝管道儀表流程圖(P&ID)、工藝流程圖(PFD)、工藝操作規(guī)程、主要設(shè)備操作規(guī)程、儀表聯(lián)鎖邏輯圖、公用工程部分流程圖等相關(guān)技術(shù)資料，并對(duì)圖紙、資料進(jìn)行分析，從中確定滿足HAZOP分析的圖紙及資料。

2.2 HAZOP分析過程

HAZOP分析小組針對(duì)分析范圍內(nèi)各參數(shù)偏差產(chǎn)生的原因、偏差導(dǎo)致的后果、設(shè)計(jì)中已采取的工程控制措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析。我廠加氫裝置HAZOP分析，共劃分了以加氫反應(yīng)器、二級(jí)加氫反應(yīng)器、BDO減壓緩沖罐、氫氣壓縮機(jī)與循環(huán)機(jī)等4個(gè)節(jié)點(diǎn)，供使用參數(shù)20個(gè)、偏離31個(gè)，內(nèi)容涵蓋7張P&ID圖紙，偏離的全面使用能夠充分的識(shí)別出系統(tǒng)中存在的潛在危險(xiǎn)。在節(jié)點(diǎn)劃分的基礎(chǔ)上，HAZOP分析小組對(duì)工藝操作及工藝設(shè)計(jì)、儀表、設(shè)備、工藝安全信息等方面的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析。

例如在二級(jí)反應(yīng)器液位與BDO緩沖罐的壓力控制問題上，存在高壓氫氣串入低壓設(shè)備中造成設(shè)備刺漏、損壞、著火甚至爆炸的危險(xiǎn)，也存在氫氣循環(huán)機(jī)帶液造成循環(huán)機(jī)液擊損壞設(shè)備的可能。經(jīng)過小組人員的分析討論，其主要原因是二級(jí)反應(yīng)器與BDO緩沖罐之間壓差特別高，由30.4 MPa減至0.3 MPa ，對(duì)儀表減壓裝置的要求也很高，為防止以上問題出現(xiàn)，我們主要制訂了以下幾方面的預(yù)防措施。一是增加設(shè)置二級(jí)反應(yīng)器液位與BDO緩沖罐壓力的報(bào)警與聯(lián)鎖；二是對(duì)緩沖罐現(xiàn)有的安全閥、防爆板等安全設(shè)施進(jìn)行定期的檢查、效驗(yàn)；三是加強(qiáng)對(duì)儀表減壓設(shè)施的定期檢查維護(hù)，分析記錄表如圖1所示。

圖1 高壓加氫反應(yīng)裝置分析記錄表

2.3 評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并提出建議措施

針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，選取符合節(jié)點(diǎn)要求的所有偏差，并根據(jù)偏差所產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度、采取現(xiàn)有措施后的發(fā)生概率，對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)程度為Ⅲ級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)(無Ⅳ級(jí)的風(fēng)險(xiǎn))提出了進(jìn)一步的消減措施。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ的風(fēng)險(xiǎn)，提出了供參考的建議措施。如節(jié)點(diǎn)2中二級(jí)反應(yīng)器液位控制中建議增加液位高低報(bào)警聯(lián)鎖；節(jié)點(diǎn)4中氫氣純度的控制上，我們建議增加氫氣純度在線分析儀以及報(bào)警設(shè)施，以保證反應(yīng)器的氫氣純度與反應(yīng)效果。

3 結(jié) 語

本裝置為高溫、高壓、易燃、易爆裝置，溫度一般在135 ℃左右，壓力最高可達(dá)30.4 MPa以上。設(shè)備超壓損壞，介質(zhì)泄漏，發(fā)生爆炸著火等后果；管道法蘭連接較多，而且操作條件變動(dòng)或氣溫變化，不論哪個(gè)環(huán)節(jié)有問題，都有可能造成泄漏，發(fā)生高壓氫氣串出，導(dǎo)致著火爆炸、人員傷亡、設(shè)備損壞等后果[5]。HAZOP有助于系統(tǒng)的識(shí)別和評(píng)估工藝危害風(fēng)險(xiǎn)，查找生產(chǎn)裝置事故隱患，并將分析結(jié)果作為詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)變更、隱患治理、員工培訓(xùn)、操作規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案制修訂等工作的重要依據(jù)，這些對(duì)提高裝置自控率、安全水平、操作穩(wěn)定等方面具有很大意義。將HAZOP分析所發(fā)現(xiàn)的分析出的問題進(jìn)行歸檔整理，并通過隱患治理、技術(shù)攻關(guān)、技措項(xiàng)目、檢維修等方式確保所有的建議措施在生產(chǎn)運(yùn)行過程中得到落實(shí)，才能更有效的保證裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。