HALOPA 風險評估分析方法在2#加氫裂化裝置中的應用

虞昊(中國石化揚子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

0 引言

揚子石化芳烴廠2#高壓加氫裂化裝置是揚子石化實現煉化一體化的關鍵核心裝置，該裝置使用的是撫順石油化工研究院(FRIPP)開發的專利技術，由洛陽石油化工工程公司(LPEC)提供裝置工程總設計。該裝置采用的是單段串聯一次通過的加氫裂化工藝技術，此工藝設置了加氫精制和加氫裂化兩個物料反應器，反應器中使用了FRIPP 研制的FF-56/FC-32A 型加氫精制/裂化催化劑。裝置設計處理的原料油物料為來自2#常減壓裝置的減三線油、3#常減壓裝置的減二和減三線油以及2#延遲焦化輕蠟油形成的混合油，裝置的主要產品為重整料重石腦油和乙烯料加氫裂化尾油，同時副產航空煤油、優質柴油、調和輕石腦油、干氣、液化氣。

1 HALOPA介紹

1.1 HAZOP分析

HAZOP 分析是一種用于分析辨識現有工藝設計或運行缺陷、工藝過程危險及流程操作性問題的定性評估分析方法。HAZOP 分析小組由各個專業、具有不同知識背景的人員組成，HAZOP 分析是小組人員以“頭腦風暴”的形式辨識工藝過程中的危險與操作性問題，HAZOP 分析方法與其它分析方法區別在于HAZOP 分析結果是分析團隊集體智慧的結晶。

1.2 保護層分析(LOPA)

保護層分析(LOPA)是在工藝過程危險辨識分析的基礎上，進一步評估事故事件場景中存在的保護措施的有效性，確保事故事件場景的風險降低到可接受程度的一種方法，其典型的分析過程見圖1。

圖1 典型的LOPA分析

1.3 復合式風險評估方法(HALOPA)

“HAZOP+LOPA+風險矩陣”復合式風險評估分析方法(HALOPA)首先在采用HAZOP 分析方法，基于原始工藝設計意圖，針對工程設計與工藝參數要求造成的偏差，分析造成偏差的原因所在，在偏差產生帶來的后果、裝置工藝現有的安全措施的基礎上，確認P&IDs 中涉及的裝置生產、操作、維修等方面的安全隱患。

首先將HAZOP 的分析結果作為保護層分析(LOPA)單元進行輸入，將造成工藝偏差的原因及可能導致的后果作為事故事件場景鏈條進行事故事件場景的假設條件，據此作為LOPA分析單元的事故場景。其次根據初始事件的發生頻率和事故事件場景中各種有效的獨立的保護層(IPL)根據要求時的失效概率(PFD)，以此計算事故事件場景的發生頻率。最后根據事故事件場景后果的嚴重性程度等級和事故事件場景發生頻率的大小，利用風險矩陣分析評估事故事件場景的風險程度等級，并以此判斷事故事件場景的風險是否在可接受范圍內。在此基礎上，根據風險的大小和存在的安全隱患，提出具有針對性的建議措施。圖2 為“HAZOP+LOPA+風險矩陣”復合式風險評估分析流程。

圖2 “HAZOP+LOPA+風險矩陣”風險評估分析流程

2 復合式風險評估分析方法應用

2.1 評估分析步驟

HAZOP 分析主要過程包括分析界定、分析準備、分析會議、分析報告及HAZOP 分析結果關閉。

(1)組建分析小組：選定HAZOP 主席(組長)，組員包括設計工程師、儀表工程師、工藝工程師、設備工程師、安全工程師、具有豐富操作經驗的工藝操作人員以及記錄員等。分析小組牽頭組織制定分析計劃、收集相關專業資料、并組織對部分人員進行評估分析培訓。

(2)評估分析會議基本程序包括：小組評估分析項目的情況介紹；劃分裝置工藝節點，以及對節點設計目的相關描述；選擇裝置工藝參數，確定偏差；分析造成偏差的具體原因；分析偏差可能導致的后果；分析裝置現有的保護措施；評估確定風險等級；提出具體建議措施；重復以上步驟評估分析下一個偏差直到該節點所有偏差分析完畢，最后完成對所有節點的評估分析。

(3)分析報告生成及評估分析結果關閉：分析小組完成評估分析工作后，記錄員協助HAZOP 主席(組長)及時對評估分析記錄的所有結果進行收集、梳理和總結，生成HAZOP 評估分析建議措施及分析評估報告。HAZOP 分析項目負責人應對HAZOP 評估分析報告中提出的所有建議措施進行進一步的辨識評估，并以書面或電子郵件的形式進行回復，對每條具體的建議措施選擇形式有可采用完全接受、修改后接受或拒絕接受三種。如果選擇了修改后接受或拒絕接受建議措施，或采取另一種解決方案、更改建議措施預定完成日期等，應說明具體原因的同時形成文件并備案。

2.2 節點劃分

本次HAZOP 分析依據HAZOP 分析對象的實際情況，將芳烴廠2#加氫裂化裝置劃分為28 個分析節點。主要包括：濾前原料油系統；濾后原料油系統；新氫系統；循環氫系統；反應系統；熱高分系統；熱低分系統；冷高分系統；冷低分系統；注水系統；胺液及循環氫脫硫系統；主汽提塔系統；分餾塔塔頂及塔底尾油系統；分餾塔航煤側線抽出系統；分餾塔柴油及中段抽出系統；石腦油分餾塔系統；脫丁烷塔系統；脫乙烷塔系統；加熱爐余熱回收系統；阻垢劑及注氨系統；地下溶劑及含硫污水系統；燃料氣及風系統；沖洗油系統；高、低壓放空系統；蒸汽、凝結水、氮氣系統；水系統；DMDS 及緩蝕劑系統；液化石油氣系統。

HAZOP 評估分析使用的偏差及說明見表1。

2.3 分析結果

通過本次分析，對芳烴廠2#加氫裂化裝置識別主要危險和提出建議措施：

安全環保方面：加氫裂化聯合裝置加熱爐BA201201 火嘴氮氧化物按原國家環保煙氣排放指標氮氧化物含量小于150mg/m3設計，根據GB 31570—2015《石油煉制工業污染物排放標準》，GB 31571—2015《石油化學工業污染物排放標準》要求：2017 年7 月1 日后工藝加熱爐排放標準為：NOx≤100mg/m3、SO2≤50mg/m3、煙塵≤20mg/m3。加熱爐BA201201 在實際運行中難以達到國家最新環保指標要求。

工藝設計方面：關鍵水冷器無法單獨切出：主汽提塔頂水冷器、脫丁烷塔頂水冷器和石腦油塔頂水冷器存在濕硫化氫腐蝕的風險，此外由于煉油新區循環水水質較差，水側易堵塞造成冷卻效果差。一旦水冷器發生泄漏或水側淤堵，無法切出檢修，存在較大安全風險，并會導致整套裝置停車。

建議措施：(1)加熱爐BA201201 脫硝改造，將12 組火嘴改型為低氮燒嘴，使得煙氣中NOx 含量≤50mg/m3，使之達到煙氣排放新的國家標準。(2)在三臺關鍵水冷器工藝物料進出口增加切斷閥，另增加一條工藝物料路；同時根據設計規范脫丁烷塔、石腦油塔塔頂氣相線上各增設一組安全閥，建議增設換熱器排污和放空管線，方便換熱器檢修前的工藝處理。

表1 偏離說明

2.4 落實情況

HAZOP 分析小組在分析會議上就分析出的危險與可操作性提出改進措施，芳烴廠生產技術科組織設備管理科、HSE科、芳烴電儀、加氫裂化聯合裝置相關專業人員對分析小組提出的建議進行了評估，明確了接受建議，并確定了整改方案和整改完成的時間節點。

3 結語

采用“HAZOP+LOPA+風險矩陣”復合式風險評估分析方法(HALOPA)對2#加氫裂化裝置危險因素與工藝可操作性進行分析評估，并結合對照中國石化HSE 安全風險矩陣，對可能導致的事故事件場景發生的可能性以及事故后果嚴重性進行分析評估，在分析評估基礎上提出降低風險的措施，有效地提高了裝置運行的安全性和可靠性。