HAZOP分析在汽柴油加氢装置的应用

AnthonyPha

石油和化学工业是我国国民经济重要的能源产业、基础原材料产业和支柱产业。石油化工生产过程大多具有高温高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、过程复杂等特点，安全风险大。一旦发生事故后果将极其严重，因此，为确保安全生产，有必要对石化装置进行危险及风险分析。
HAZOP（ Hazard and Operability Analysis） 即危险与可操作性分析作为一种被工业界广泛采用的工艺危险分析方法，是企业排查事故隐患，预防重大事故发生，实现安全生产的重要手段之一。中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司（以下简称“惠州炼化”）积极引入HAZOP，自2012年9月—2013年8月，历时11个月，完成了全部16套在役主生产装置、油品储运系统、公用工程系统的HAZOP分析。
本文将以HAZOP分析方法在惠州炼化汽柴油加氢装置的应用为例，探讨HAZOP分析在化工过程安全中所起的作用。
HAZOP分析方法
HAZOP是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法。主要通过分析生产运行过程中工艺状态参数的变动，操作控制中可能出现的偏差，以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果，找出出现变动与偏差的原因，明确装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素，并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施。
引导词
引导词通常为一个简单的词或词组，用来限定或量化意图，并联合参数以便得到偏离，如“没有”“较多”“较少”等等。分析团队借助引导词与特定“参数”的相互搭配，来识别异常的工况，即所谓“偏离”的情形。基本的HAZOP引导词及其含义如表1所示。
偏差
对于每一个节点，HAZOP分析团队会以正常操作运行的参数范围为标准值，分析运行过程中参数的变动（即偏差），这些偏差通过引导词和参数的一一组合产生，即：偏差=引导词+参数，其中参数分为概念性参数（如反应、混合和转化等）和具体化的参数（如温度、压力和流量等）。
节点
在开展HAZOP分析时，通常将复杂的工艺系统分解成若干“子系统”，每个子系统称作一个“节点”。节点可以是一段管线、一台泵、一个容器，或者一台设备，甚至整个工艺流程。节点的选择及节点大小的确定，对于HAZOP分析来说是非常重要的。
基本步骤
采用HAZOP分析方法开展工艺危险分析时，通常包括以下主要步骤：
1.发起阶段：明确工作范围、报告的编制要求、各参与方的职责，并组建分析团队。
2.准备阶段：开展分析工作所需时间估计及工作日程安排、准备必要的过程安全信息（图纸文件等）、召集会议及会议室准备等。
3.会议阶段：分析团队组织一系列会议，通过团队的讨论识别和评估工艺系统潜在的危险和现有安全措施。根据需要提出建议的安全措施。准确记录会议中讨论的内容。
4.报告编制与分发：在分析会议后，编制工作报告，分发给相关方征求意见，然后定稿形成正式报告。
5.建议措施的跟踪与完成：编制行动计划，跟踪落实HAZOP分析提出的建议措施。
在汽柴油加氢装置的应用
装置简介
惠州炼化汽柴油加氢装置加工能力为200万t/a，年开工时间为8 400 h，与高压加氢裂化、中压加氢裂化和制氢装置组成联合装置。反应部分采用国内成熟的炉前混氢方案;产品分馏采用重沸炉汽提方案，将汽油和柴油分开，塔底分离出合格的柴油产品。塔顶分离出来的石脑油经石脑油稳定塔闪蒸出酸性气后送出装置。此装置处理的原料油为来自焦化装置的焦化汽油和焦化柴油，新氢来自催化重整装置所产的重整氢。产品主要包括液化气、干气、石脑油、柴油等，其中氢气、液化气、干气等均为易燃、易爆物质，生产过程中，一旦管线、阀门及设备发生腐蚀泄漏、破裂，高温热油或氢气泄漏出来就会发生自燃或爆炸，该装置为甲类火灾危险性生产装置。
应用HAZOP
本次汽柴油加氢装置HAZOP分析范围包括PID图（Piping and Instrumentation Diagram，管道及仪表流程图）35张，共划分节点12个。其中包括原料油缓冲罐、原料油过滤系统、反应系统、反应产物注水罐系统、低压分离冷却系统、产品分馏塔系统、缓蚀剂注入系统、石脑油稳定塔系统、含硫污水罐系统、燃料气系统、地下轻污油罐、公用工程系统等。鉴于HAZOP方法具有类比性，因此，本文仅以其中反应系统为例进行介绍。反应系统节点见表2。
在现场HAZOP分析讨论会上，分析人员按照PID图，针对每一节点，对汽柴油加氢装置进行了分析讨论，找出了汽柴油加氢装置中所存在的风险，并记录风险后果、诱因及评估风险等级，提出建议措施。
在对此汽柴油加氢反应系统的HAZOP分析中，分析人员选取了流量、温度、压力、液位等工艺参数进行详细偏差分析。部分分析结果如表3所示。
风险评估结果
此次对汽柴油加氢装置的HAZOP分析，共记录了282个问题。其中从安全设计角度来讲，具有代表性的安全问题共计267个，设计勘正15项。其中操作性问题9项，讨论后关闭问题156个。在分析过程提出的267个安全问题中，现有的设计和控制手段不能完全避免潜在的风险，需要通过技改、培训、利用操作规程约束等手段来避免风险或减轻其后果的共有102个。按照设置的风险矩阵（具体内容在此不赘述），其风险按照高到低分为1～4级。其中2级风险（中度风险）问题13个，3级风险（低度风险）问题55个，4级风险（轻微风险）34个。例如：原料油取样点采样置换时，直排大气，对操作人员有伤害，严重时导致火灾或爆炸，定为2级风险的安全问题。
对于另外一类安全问题，虽然通过核实设计数据、审查现有控制手段，发现基本能够满足安全需要，可以规避装置的运行和安全方面可能产生的风险，但这些问题对将来的安全评估、安全管理具有重要的参考价值，因此仍然将其记录在案。这类安全问题共计156个。
通过此次HAZOP分析，全面排查了生产装置存在的潜在隐患，明确了日常维护管理的关键目标和对象，同时还提出了有效的、可行的安全措施和可操作性改进建议，在很大程度上降低了装置运行故障频率，减少了非计划停车次数，提高了装置运行的安全可靠性，也为企业的事故预案、变更管理及员工培训等方面提供了重要依据。
编辑 袁辉