液體化工碼頭工程設計HAZOP分析

中交第二航務工程勘察設計院有限公司　王東魁　 張　明

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液體化工碼頭工程設計HAZOP分析

中交第二航務工程勘察設計院有限公司王東魁 張明

摘要：針對某液體化工碼頭設計實例，應用HAZOP分析以典型物料丁二烯、汽油為分析節點，辨識在工程設計實例中存在的低流量、高流量、高壓和操作問題等偏離，分析導致的后果，分別提出了相應的安全措施。

關鍵詞：液體化工碼頭; HAZOP分析; 安全措施

1前言

危險與可操作性分析(HAZOP分析)方法是一種用于辯識工藝設計缺陷、工藝過程危險及操作性問題的結構性分析方法[1]。2013年國家安全監管總局在《關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》中要求：建設單位在建設項目設計合同中，應主動要求設計單位對設計進行危險與可操作性(HAZOP)審查，并派遣有生產操作經驗的人員參加審查，對HAZOP審查報告進行審核。涉及“兩重點一重大”和首次工業化設計的建設項目，必須在基礎設計階段開展HAZOP分析。HAZOP分析中涉及到的引導詞主要有7個：無、多、少、伴隨、部分、相逆、異常。HAZOP主要的研究工作流程詳見圖1[2]。本文所設計的某液體化工碼頭的特點是易燃、易爆、高溫、高壓、有毒、有害，如果發生事故，將造成嚴重的后果。因此，建設單位組織有關專家對該工程的基礎設計進行HAZOP分析，將潛在危險、危害控制在項目的初期階段。

圖1　HAZOP工作流程

2工程概況

惠州某液體化工碼頭工程為新建3個石化泊位，包括1個3萬t級泊位和2個5 000 t級泊位。計劃年吞吐量為361.08萬t，設計年通過能力370萬t，在碼頭上設置汽油、柴油、丁二烯、C5、苯酚的裝船及甲醇的卸船管線。

2.1工藝流程

(1)油品及化工品的裝船流程：(儲罐→裝船泵→后方管線)→引橋管線→質量流量計→裝卸臂→船艙。

(2)甲醇的卸船流程：(船艙→卸船泵)→裝卸臂→質量流量計→引橋管線→(后方管線→儲罐)。

工藝流程詳見圖2。

圖2　工藝流程圖(P&ID)

2.2工藝參數

該液體化工碼頭工程主要裝卸貨種：汽油、柴油、丁二烯、甲苯、C5、辛醇、丙酮和苯酚。物料主要工藝參數詳見表1。

3HAZOP分析過程及結果

以某液體化工碼頭工程基礎設計階段為例，進行HAZOP 分析。HAZOP 小組在HAZOP主席的引領下，按照不同物料工藝系統，將碼頭裝卸工藝流程劃分為6個節點。本文將液體化工碼頭工程的典型物料丁二烯、汽油裝卸工藝流程(P&ID)作為典型節點，識別了節點偏離產生的原因及后果，并分析現有的安全措施，提出相應的建議措施。

3.1無、低流量偏離過程分析

(1)產生該偏離的原因：丁二烯物料管線物料聚合，導致管道通路變小。其他物料電動閥門誤關斷，導致管線無流量、低流量。

(2)產生的后果：導致轉船時間過長。

(3)現有的安全措施：每種物料輸送管線均設置質量流量計，以監控各裝船泊位的流量。

表1　物料工藝參數表

(4)建議措施：在質量流量計設置低流量報警。

3.2高流量偏離過程分析

(1)產生該偏離的原因：根據汽柴油裝船工藝流程(如圖3)，如3個泊位同時裝船，1個泊位突然故障關閉，其他2個泊位會產生高流量偏離。

圖3　汽油工藝流程圖

(2)產生的后果：①高流量輸送物料導致管道內物料流速增大，超過安全設計流速，可能產生管道靜電火花導致火災爆炸。②高流量輸送物料發生在裝船即將結束時，可能導致裝船量超裝或船艙溢油事故。

(3)現有的安全措施：①每種物料輸送管線均設置質量流量計，以監控各裝船泊位的流量。②每種物料裝船管線均設置緊急關斷閥門，以便在超裝時停止對船舶裝船。

(4)建議措施：①在質量流量計設置高流量報警；②在罐區輸油泵考慮設置回流線，以滿足從輸送泵方向控制裝船流量；③在流量計和裝卸臂開關閥之間增加調節閥(見圖4)，其目的是一方面在高流量出現時進行調節流量，另一方面在正常運行過程中調節閥可以作為定量裝船的控制閥。

圖4　新增調節閥工藝流程

3.3高壓偏離過程分析

(1)產生該偏離的原因：①丁二烯物料聚合，導致管道通路變小，由于輸送過程導致壓力升高、超壓；②物料裝卸均采用密閉輸送管道，在長時間不進行裝卸時，兩端封閉的管道因為環境溫度變化會導致管線超壓；③物料裝卸過程中，突然故障關閉，導致輸送管道超壓。

(2)產生的后果：①管道運行的壓力超過設計壓力，會導致設計管道薄弱環節(如閥門連接處、設備連接處)產生物料泄露；②輸送的物料都為易燃易爆物質，超壓導致泄露可能產生火災和爆炸事故；③輸送的物料都為有毒害物質料，超壓導致泄露可能產生現場工作人員中毒和環境污染等危害。

(3)現有的安全措施：①物料輸送管線均設置壓力變送器，以監控管道壓力值，避免其產生超壓；②丁二烯物料管線采用循環線，在管線長期不運行時，利用管線循環以控制丁二烯聚合而導致的超壓，同時在丁二烯設置安全閥，安全閥開啟壓力低于設計壓力，保護管線不超壓(見圖5)；③物料輸送管線均設置導淋放空閥，在超壓時可作為緊急泄壓裝置，同時也作為檢修閥門儀表的排空裝置。

圖5　丁二烯工藝流程圖

(4)建議措施：①設置專門的污油線，實現密閉排放，以保證導淋泄壓的安全性；②在管線導淋均設置雙閥，保證正常運行時導淋處無泄漏風險；③在丁二烯安全閥后設置隔離閥門，并設置“LO”常開狀態，保證安全閥校驗和維修時的方便性和安全性；④吹掃接口采用三閥組方式，與丁二烯相接吹掃口閥門的壓力等級應保持同丁二烯統一等級，見圖6。

圖6　吹掃口設置方式

3.4操作檢修異常分析

(1)產生該偏離的原因：①緊急切斷閥、裝卸區前沿電動開關閥、調節閥關閉；②緊急切斷閥檢修。

(2)產生的后果：①管道運行的壓力超過設計壓力；②無法進行裝船；③緊急切斷閥檢修，由于緊急切斷閥只設置了單閥，輸送管道內有大量殘余物料需要排空。

(3)現有的安全措施：①后方罐區輸油泵房設置超壓安全措施；②裝卸區內設置緊急停車按鈕，并與后方中控有通訊聯系。

(4)建議措施：①設置船舶移動緊急切斷按鈕，以便船方在事故狀態通知碼頭切斷輸送物料；②緊急切斷閥靠陸域側增設手動閥門，在緊急切斷閥維修時進行切斷。

4結語

通過對某大型液體化工碼頭工程的工藝系統進行HAZOP 分析過程，該液體化工碼頭HAZOP工作實際對6個單元進行了HAZOP分析，共提出建議52個，目前詳細設計階段52個HAZOP建議已經關閉，完成HAZOP分析報告1份。在HAZOP分析過程中，在小組成員中生產操作經驗豐富的人員起到很重要的作用，一方面可以彌補設計人員、安全分析人員缺乏實際現場操作的不足，另一方面他們對HAZOP分析中考慮問題的角度也不同，分析過程中不但可以解決安全問題，也可以解決日后系統運行操作問題。

參 考 文 獻

[1]國家安全生產監督管理局．危險化學品安全評價[M]． 北京: 中國石化出版社， 2003： 203.

[2]彭力，李發新． 危害識別與風險評價技術[M]． 北京: 石油工業出版社，2001: 57.

[3]宋媛玲，白改玲，周偉，王紅. HAZOP 分析方法在液化天然氣接收站的應用[J]. 化學工程. 2012(40)2: 43.

HAZOP Analysis of the Liquid Chemicals Terminal Engineering Design

CCCC Second Harbor Consultants Co.,LTD. Wang DongkuiZhang Ming

Abstract:Aiming at the design example of a liquid chemicals terminal, the HAZOP analysis is used , and making the typical material butadiene and gasoline as analysis node to identify the low flow, high flow, high pressure and operation problems in engineering design and analyze the consequences caused by them. The corresponding security measures are proposed.

Key words:liquid chemicals terminal; HAZOP analysis; safety measures

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.016

收稿日期：2015-1203

王東魁： 430000，武漢市武昌區民主路555號