HAZOP分析對(duì)PVC糊樹(shù)脂的應(yīng)用

陳昕

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 PVC糊樹(shù)脂技術(shù)

PVC糊樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)按照聚合方法分為三大類，具體實(shí)施過(guò)程有七種：①乳液法分為：普通乳液聚合、種子乳液聚合、連續(xù)乳液聚合；②微懸浮法聚合分為：普通微懸浮聚合、種子微懸浮聚合；③混合法分為：混合微懸浮聚合、混合乳液聚合。其干燥方法比較單一，均采用離心式噴霧干燥[1]。

PVC糊樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程主要包含：配置、聚合、回收（汽提）、干燥。

2 HAZOP分析技術(shù)

HAZOP全稱Hazard and Operability Analysis，即危險(xiǎn)與可操作性分析，是被工業(yè)界廣泛使用的一種工藝危險(xiǎn)分析方法。最早是由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司（ICI）在20世紀(jì)70年代初期提出的[2]。因挪威船級(jí)社在海上石油平臺(tái)經(jīng)常做HAZOP分析，經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用、發(fā)展和完善，后來(lái)被廣泛使用，涉及精細(xì)化工、石油化工、機(jī)械制造、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

它的特點(diǎn)是：能夠發(fā)揮集體的智慧，通過(guò)運(yùn)用引導(dǎo)詞來(lái)激發(fā)所有人員的創(chuàng)新思維，通過(guò)對(duì)整個(gè)工廠的因果關(guān)系系統(tǒng)全面的分析劇情，從而找出新的或已有的工程方案、設(shè)備操作和功能實(shí)現(xiàn)的危險(xiǎn)。這種方法對(duì)于檢查可操作性的問(wèn)題也是極其有價(jià)值的，經(jīng)?？梢酝ㄟ^(guò)檢查可操作性問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)工藝裝置中潛在的危險(xiǎn)。

HAZOP通過(guò)一系列的會(huì)議對(duì)工藝圖紙（管道及儀表流程圖）和操作規(guī)程進(jìn)行分析。會(huì)議中，由不同部門（分別來(lái)自設(shè)計(jì)方、業(yè)主方、專利商或成套設(shè)備廠家）、不同專業(yè)人員（包括工藝、儀表、電氣、安全專業(yè)工程師以及現(xiàn)場(chǎng)操作人員）組成的分析小組以頭腦風(fēng)暴的形式系統(tǒng)地研究每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)使用引導(dǎo)詞辨識(shí)出具有潛在危險(xiǎn)的偏差，并對(duì)每個(gè)可能存在潛在危險(xiǎn)的偏差進(jìn)行分析。獲悉該偏差可能導(dǎo)致的后果，根據(jù)后果找出引起偏差產(chǎn)生的原因及已有的安全保護(hù)措施等。評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并判斷是否已經(jīng)把風(fēng)險(xiǎn)降低到了可以接受的程度，如果風(fēng)險(xiǎn)未達(dá)到可以接受的程度，那么分析小組還需要給出建議安全措施。這些建議安全措施可以是有助于消除風(fēng)險(xiǎn)的本質(zhì)安全策略、工程措施、管理措施或者個(gè)人防護(hù)措施等等。

3 進(jìn)行HAZOP分析的原因

國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局AQ/T 3033-2010《化工建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)計(jì)管理導(dǎo)則》推薦在危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段開(kāi)展HAZOP等風(fēng)險(xiǎn)分析工作。

2013年國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布76號(hào)文，關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)計(jì)管理的通知，指出，涉及“兩重點(diǎn)一重大”（重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝、重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品和重大危險(xiǎn)源的監(jiān)管）和首次工業(yè)化設(shè)計(jì)的建設(shè)項(xiàng)目，必須在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段開(kāi)展HAZOP分析。

PVC樹(shù)脂工藝由于存在聚合反應(yīng)（屬于安監(jiān)局首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝），使用氯乙烯和氨（屬于重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品）和存在氯乙烯球罐（屬于重大危險(xiǎn)源），涉及到“兩重點(diǎn)一重大”，因此需要對(duì)該工藝進(jìn)行HAZOP分析。

4 實(shí)例分析

以新疆某糊樹(shù)脂項(xiàng)目為例，該糊樹(shù)脂項(xiàng)目采用渤天化工原有的糊樹(shù)脂種子乳液聚合法技術(shù)工藝。乳液聚合配方主要有水、VCM、催化劑、乳化劑和水溶性引發(fā)劑。乳液聚合對(duì)攪拌要求非常嚴(yán)格，引發(fā)及聚合在水相中進(jìn)行。一般情況下，乳液聚合法生產(chǎn)出的乳膠粒徑小于0.2 μm，為了達(dá)到增大乳膠粒徑的目的，開(kāi)發(fā)了乳液種子聚合法，使乳膠粒徑能夠增大至1.0 μm左右。種子乳液聚合工藝包含種子釜聚合和成品釜聚合兩個(gè)步驟，因此在HAZOP分析分割節(jié)點(diǎn)時(shí)也將助劑配置加入分為了種子聚合助劑配置加入和成品聚合助劑配置加入。糊樹(shù)脂流程見(jiàn)圖2。

圖2 糊樹(shù)脂工藝流程

通過(guò)HAZOP分析對(duì)原有設(shè)計(jì)修改內(nèi)容如下：

聚合釜在加助劑前需要先加水，人孔加助劑，通過(guò)夾套水系統(tǒng)將溫度調(diào)整到指定溫度后才可以進(jìn)行后續(xù)助劑加入過(guò)程。因加入水量對(duì)聚合影響較大，原設(shè)計(jì)的一臺(tái)流量計(jì)如果故障，通過(guò)來(lái)水源頭的加水記錄差別來(lái)計(jì)量并不準(zhǔn)確，所以聚合釜加水流量計(jì)的設(shè)計(jì)方案由一臺(tái)變?yōu)閮膳_(tái)。在加入催化劑和乳化劑過(guò)程中，為保證助劑正常加入聚合釜，需通過(guò)調(diào)整助劑加入的回流管線壓力來(lái)保證助劑進(jìn)聚合釜時(shí)的壓力，助劑回流管線壓力應(yīng)比聚合釜釜內(nèi)壓力高1.0MPa(G)。在VCM加入過(guò)程中，通過(guò)VCM輸送泵輸送過(guò)來(lái)的VCM如果壓力過(guò)高會(huì)造成聚合釜內(nèi)壓力異常升高，容易引起聚合釜爆炸，因此需要在VCM輸送泵與裝置內(nèi)VCM過(guò)濾器之間增加壓力變送器用來(lái)檢測(cè)VCM管線的壓力，當(dāng)VCM管線壓力過(guò)高時(shí)報(bào)警，壓力超高時(shí)聯(lián)鎖停VCM輸送泵，保證人員及設(shè)備安全。在后混劑配置環(huán)節(jié)，如果加入過(guò)程中不小心將后混劑灑落在外面沾到蒸汽盤管容易燃燒，造成安全隱患，因此可以通過(guò)增加視頻監(jiān)控來(lái)減緩后果的蔓延。

在種子聚合釜制備好種子膠乳后，將其加入到種子計(jì)量罐中。該項(xiàng)目有兩個(gè)種子計(jì)量罐，可放置相同品種的種子也可分別放置不同品種的種子。在兩個(gè)種子計(jì)量罐分別放置不同品種的種子（如一個(gè)為45℃的種子，一個(gè)為55℃的種子）會(huì)由于種子生產(chǎn)溫度的不同而導(dǎo)致種子計(jì)量罐內(nèi)壓力不同。這時(shí)可能出現(xiàn)一個(gè)罐的種子被抽回到另一個(gè)罐的情況，而原控制程序只是在種子計(jì)量罐計(jì)量程序進(jìn)行時(shí)有液位高低報(bào)警，現(xiàn)在需要更改為種子計(jì)量罐任何時(shí)刻都要有高低液位的報(bào)警。

成品釜聚合反應(yīng)前還需要加入皂劑，而皂劑在溶解過(guò)程原有的設(shè)計(jì)方案為通過(guò)皂溶解罐的液位來(lái)調(diào)節(jié)皂劑與氨溶液的加入量，這樣的加入方式容易產(chǎn)生較大的誤差。由于皂劑加入量的允差較高，氨加入量的允差較低，所以設(shè)計(jì)變更為皂劑的加入量依然由液位負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，在氨加入管線上增加遠(yuǎn)傳流量計(jì)并設(shè)定固定加入量，并將原有氨加入管線的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥改為氣動(dòng)切斷閥，在流量計(jì)累積加入量達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)切斷氨加入管線的氣動(dòng)切斷閥提高加入精度。

糊樹(shù)脂聚合在聚合反應(yīng)和吹出槽VCM回收時(shí)對(duì)攪拌的要求都很嚴(yán)格，因此攪拌電機(jī)的正常運(yùn)行就很重要。除了攪拌電機(jī)的運(yùn)行信號(hào)需要送至控制系統(tǒng)在出現(xiàn)低轉(zhuǎn)速或故障時(shí)需要停止聚合反應(yīng)或吹出槽的回收VCM工作。攪拌電機(jī)相關(guān)油站的安全也需要考慮，油泵運(yùn)行信號(hào)、油站液位、油站壓力均送至控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)油泵運(yùn)行出現(xiàn)故障、油站液位較低或者油站壓力較低時(shí)均需要停止聚合反應(yīng)或吹出槽的回收VCM工作。

在干燥環(huán)節(jié)中，膠乳振動(dòng)篩的進(jìn)料調(diào)節(jié)閥一般由人工負(fù)責(zé)打開(kāi)到一定開(kāi)度后不再調(diào)整。如果開(kāi)度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)篩過(guò)濾能力不夠而發(fā)生冒罐情況，因此需要在膠乳振動(dòng)篩增加視頻監(jiān)控。糊樹(shù)脂濕料的加入量是由干燥器出料至干燥捕集器管線上的遠(yuǎn)傳溫度計(jì)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，同時(shí)在該溫度超高時(shí)聯(lián)鎖打開(kāi)安全水罐。此溫度在干燥系統(tǒng)最為重要，它的偏差將導(dǎo)致最后產(chǎn)品的質(zhì)量。通過(guò)小組分析決定在該遠(yuǎn)傳溫度計(jì)旁邊再增設(shè)一臺(tái)遠(yuǎn)傳溫度計(jì)，但新增的遠(yuǎn)傳溫度計(jì)只負(fù)責(zé)聯(lián)鎖安全水罐出水閥門，不參與調(diào)節(jié)糊樹(shù)脂濕料的加入量，防止多重信號(hào)擾亂原有控制方案。

5 結(jié)論

通過(guò)實(shí)踐證明，在技術(shù)工藝較成熟的糊樹(shù)脂聚合工藝，HAZOP分析也能夠較好的幫助設(shè)計(jì)者、操作者發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)和操作問(wèn)題，完善原有的工藝設(shè)計(jì)方案和控制流程。當(dāng)前，HAZOP分析技術(shù)處于剛剛起步和經(jīng)驗(yàn)積累的階段，分析團(tuán)隊(duì)管理、技術(shù)人員的知識(shí)儲(chǔ)備及對(duì)HAZOP分析技術(shù)的了解深度也決定了最后分析結(jié)果是否全面。企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求加強(qiáng)員工培訓(xùn)，建立HAZOP分析專家團(tuán)隊(duì)，鼓勵(lì)員工積極參加。