Hazop在氯乙烯壓縮機組安全評估中的應用

錢穎雪

（江蘇聯合職業技術學院無錫機電分院，江蘇無錫，214000）

0 引言

我國是全球第二大聚氯乙烯（PVC）生產和消費國家。PVC是通過氯乙烯（VCM）聚合生產而成。VCM具有劇毒、高度易燃易爆的特性，在VCM聚合生產過程中極易發生火災、爆炸、中毒等安全事故，隨著PVC生產規模逐漸擴大和產業集中度增強，工藝安全的重要性不言而喻。科學、系統的辨識VCM生產過程中的不安全因素，從工藝設計階段防范和降低安全隱患，提高風險控制能力非常重要。

本文利用HAZOP分析方法，參考已有氯乙烯聚合工藝安全研究的結果[1-3]，針對PVC生產工藝中的VCM壓縮機單元進行安全評估，提出了若干具體的預防措施，更新了管道和儀表圖，對氯乙烯生產工藝設計有重要的參考意義，有助于提高企業工藝安全管理水平。

1 聚氯乙烯（PVC）生產工藝簡介

聚氯乙烯合成方法主要有懸浮法、乳液法、溶液法和本體法等，目前大部分生產廠家使用懸浮法。氯乙烯聚合生產過程主要包括氯乙烯聚合單元、聚氯乙烯汽提單元和氯乙烯壓縮回收單元。本文重點討論的是氯乙烯壓縮回收單元中的壓縮機組部分。

PVC大致生產工藝流程：純水、VCM單體及各種助劑按照一定程序加入聚合釜內，與引發劑、分散劑混合攪拌，在一定溫度、壓力下發生聚合反應生成聚氯乙烯，聚合后的聚氯乙烯漿料送至出料槽，再經汽提塔脫除 PVC（聚氯乙烯）顆粒內部的氯乙烯后，送至干燥脫除水分，經包裝后入庫。未反應的氣相VCM經壓縮機壓縮冷凝后回收至回收單體槽。

2 Hazop分析方法簡介

HAZOP是危險與可操作性研究（Hazard and Operability study）的縮寫，是對復雜流程或操作進行結構化和系統化分析，識別、評估系統對于人員和設備安全風險的方法論。Hazop方法是英國帝國化學工業公司于1974年開發，最初用于熱力和水力系統安全分析，之后逐步推廣到其他工業領域，是最常用的定性安全分析方法之一。Hazop非常適合于已有工廠的生產工藝和流程總圖，評價因設計、設備、甚至人為誤操作原因導致的潛在危險，并針對每個危險設置響應的安全防護措施以降低風險等級。

HAZOP 分析的輸入通常包括假設條件和管道儀表圖。當輸入條件完備后，通常采取小組會議的形式，嚴格按照工藝流程，系統的對工藝過程和操作進行逐步分析。以化工行業為例，HAZOP會議小組通常包括工藝、工程、機械、控制、電子、計算方面的專家，設定參數和偏差，假設原因并判斷可能造成的后果，然后分析當前系統是否已經具有防范能力，如果沒有則提出改進意見。由于相對簡單和實用性強，目前 HAZOP已經成為國外廣泛應用的化工行業危險性分析方法。

3 氯乙烯壓縮機組Hazop分析

3.1 Hazop分析輸入條件

假設壓縮機組輸入是氣相VCM單體，純度在95%以上，溫度介于0℃-15℃，壓力 0.1-0.12MPa。經壓縮后壓力提升至0.6-0.7MPa，溫度不超過100℃。

圖1 氯乙烯壓縮機組管道和儀表圖

假定壓縮機主機為單級容積式螺桿壓縮機，機組安裝在獨立的空壓機房內，通過遠程電控機房操作控制。壓縮機組的管道和儀表如圖1所示。圖中實線表示氯乙烯路線，虛線為油路。

3.2 工藝安全分析關鍵點

氯乙烯壓縮工藝安全管理的關鍵點之一是要避免氯乙烯單體與氧氣混合，形成爆炸性混合物。其次要避免壓縮過程中氯乙烯單體發生聚變反應，這會導致管道堵塞甚至壓縮機轉子卡死，輕可導致壓縮機組燒毀，嚴重情況下可能發生爆炸。要避免壓縮過程中的聚變反應，溫度控制是關鍵。此外必須考慮極端情況下的防護措施，如冷/熱啟動、逆流、急停、上游輸入條件異常條件下的安全防護和停機保護。最后必須做好防泄漏和檢測工作，防止氯乙烯泄露后危害到工作人員身體健康。本文后續的HAZOP分析也主要從這幾個關鍵方面展開。

系統防爆和材料兼容性也是氯乙烯壓縮工藝安全中不可忽視的部分，但本文不對這兩方面展開論述。

3.3 Hazop 分析結果

4 改進措施

4.1 建議改進措施

(1.1-1.3)進氣端增加低壓報警與停機保護(1.1)。

(1.2)每三個月至少檢查一次空濾2，建議每六個月更換空濾。

(2.1)空壓機房內安裝通風設施，安裝VCM濃度檢測裝置，超過國家要求報警。

(2.2&2.3)主電機增加電流過載保護。

(2.7)增加泄壓閥10c，建議泄壓閥至少每年檢修一次。(3.1)進氣端增加高壓報警與停機保護。

(4.1&4.2)在進氣端VCM排放管道上安裝泄壓閥1c，超過設定壓力開啟泄壓。

(6.1)增加進氣端低溫報警。

(8.2)明確給定冷卻水流量區間。(9.2)定期更換油濾。

4.2 改進后的PID

圖2 改進后的管道和儀表圖

表1 Hazop 分析結果

5 總結

本文利用 HAZOP方法，針對聚氯乙烯生產工藝中的氯乙烯壓縮工藝展開安全分析。給出了HAZOP 分析輸入，包括假設條件和典型管道和儀表圖，然后分析了VCM壓縮工藝安全關鍵點，然后開展HAZOP分析，識別出11個已存在防護措施的危險，同時也識別了16個缺乏防護措施的危險，針對性的提出了10條具體防護措施，最后根據建議更新了管道和儀表圖。

本文的分析不論是對于聚氯乙烯生產主體的化工廠，還是壓縮機設備的供應商，都具有重要的參考和指導意義。