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）

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(duì)危險(xiǎn)和可操作性分析(HAZOP)技術(shù)工作流程進(jìn)行簡(jiǎn)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(píng)估裝置已采取的安全保護(hù)措施，針對(duì)級(jí)別較高的風(fēng)險(xiǎn)提出有針對(duì)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(jiǎn)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(píng)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(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)。

1 HAZOP分析方法概述

HAZOP分析是由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司（ICI）公司于20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā),主要應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)裝置的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。HAZOP分析將工藝過(guò)程劃分為若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)偏離情況進(jìn)行分析，識(shí)別其中的危險(xiǎn)確定其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，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(lái)，國(guó)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(píng)價(jià)，并要求每5年開(kāi)展一次。中國(guó)石油集團(tuán)公司于2010年頒布的《中國(guó)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 HAZOP分析方法的應(yīng)用

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。基本工藝流程為界區(qū)外來(lái)的天然氣經(jīng)過(guò)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(guò)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(jí)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(lái)的天然氣與來(lái)自中壓蒸汽預(yù)熱器的中壓蒸汽混合后進(jìn)入對(duì)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(kāi)；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(kāi)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(kāi)，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(guò)對(duì)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(duì)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(guò)熱爆管。

通過(guò)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)及以上的偏差提出建議措施10項(xiàng)。

3 結(jié)語(yǔ)

制氫裝置通過(guò)開(kāi)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(duì)級(jí)別較高的風(fēng)險(xiǎn)提出有針對(duì)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(huì)偉，舒小芹，史玉穎．在役裝置HAZOP的應(yīng)用分析及問(wèn)題探討．中國(guó)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(guó)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。