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HAZOP在260万吨/年催化裂化改扩建装置的应用

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发表于 2012-6-13 16:02 | 显示全部楼层 |阅读模式



韦生应
梁毓林

(中国石油宁夏石化公司一联合车间

摘要:本文通过在宁夏石化公司260万吨/年催化裂化装置改扩建项目上,叙述如何应用HAZOP分析方法及在分析过程中的需注意事项。

关键词:HAZOP
催化裂化
方法

引言

危险性与可操作性分析(Hazard and Operability Analysis,简称HAZOP)是以系统工程为基础的一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法。HAZOP分析是一种结构化的风险分析工具,能全面、系统地识别流程中的危险和改善操作,减少管理的盲点,有效提升工作流程的效率和生产力。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,找出出现偏差的原因,明确装置或系统内在生产过程中存在的主要风险、危害因素,并针对变动与偏差可能导致的后果提出相应控制措施。

近年来,随着石油化工行业的迅猛发展,如何保证石油化工装置的本质安全,是各个企业面临的一个巨大考验。宁夏石化公司早在2007年与杜邦公司合作,借签并吸收杜邦公司先进成熟的经验和做法,在公司内部推行HAZOP分析,实现装置的本质安全,减少事故发生。

1.
HAZOP概述

HAZOP是由有经验的、不同专业的专家小组对装置的设计和操作提出有关安全上的问题,共同讨论解决问题的分析方法。在分析过程中,将连续的工艺流程按照流程、单元或关键设备等划分成许多节点,根据相关的设计参数引导词,对工艺或操作上可能出现的与设计标准参数偏差的情况逐一来提出问题,小组成员在组长的引导下分析产生偏差的原因,如果该偏差导致危险发生,小组成员按照可能性与严重性对该危险做出简单的描述、评估,分析判断现有安全防护措施是否充分,并可为设计和操作建议更为有效的安全保障措施。如此对每个节点反复使用该方法分析,直到每段工艺、每台设备都被分析完后,HAZOP分析工作才算完成。

HAZOP分析小组是成功进行HAZOP分析的组织保证,小组通常包括组长、记录员、工艺、设备、仪表、电气、设计等专业的技术人员和操作人员等。这些人员分别来自运行单位、维修服务单位、技术支持机构或设计部门具有三至五年的工作经验,在分析过程中建议主要分析人员不发生变换。组长要进行HAZOP分析工作的准备;选择HAZOP分析小组人员;对HAZOP分析小组人员进行方法培训;主持HAZOP分析会议和编写HAZOP分析报告。小组成员一般控制在5-10人为宜。小组成员要接受HAZOP分析方法培训;熟悉分析对象的工艺安全信息;参加HAZOP会议,从各自专业的角度提出所有偏差产生的原因、导致的后果,评估风险,识别安全保护并提出建议措施;与小组全体人员就HAZOP分析结论达成一致意见。

 楼主| 发表于 2012-6-13 16:02 | 显示全部楼层
正确合理地划分节点是HAZOP分析成败的关键所在,节点划分过粗,会导致分析的不深入;节点划分过细,会成倍地增加评价分析的工作量,而且会做大量的重复工作。节点的划分一般按工艺流程进行,主要考虑单元的目的与功能、单元的物料、合理的隔离/切断点、划分方法的一致性等因素。连续工艺一般可将主要设备作为单独节点,也可以根据工艺介质性质的情况划分节点,工艺介质主要性质保持一致的,可作为一个节点。节点划分不宜过小,节点过小重复讨论过多,影响分析效率;也不宜过大,节点过大容易出现遗漏与分析不全。
2.    分析准备工作
选择一个固定的会议室,要求能容纳10~15个人,最好是圆桌方式,并设置投影仪和白板,便于记录HAZOP工作表和讲解,各种颜色的白板笔、记号笔,便于标识节点,防止在分析过程中遗漏阀门或设备。收集流程物料、中间产品、添加剂、产品以及其他物料的安全技术说明书(MSDS);装置最新工艺流程图(PFD)、工艺及管道仪表流程图(P&ID)、仪表逻辑关系图、设备图纸;类似装置发生的事故、事件汇编(包括对没有造成损失的“未遂事件”的记录); 以前的PHA分析报告(如果有的话);场地平面布置图以及防爆分区图;管道规格和使用材料;设计参数数据(如温度、压力等);设备数据表(包括所有卸压安全阀设计根据,供应商组件数据)等。
对所分析装置进行危害辨识及后果分析。危害包括可能引起爆炸、火灾、有毒有害物质泄露和不可恢复的人员健康影响的性质和状态。辨识危害的方法包括审阅相关事故报告及以往的PHA报告;审阅变更管理文件;通用危害辨识检查表;化学品相互反应矩阵;封闭性失效检查表;专家、顾问的经验等。最后通过现场确认,对所分析的装置进行现场确认,确定工艺图纸的准确性,熟悉工艺和区域布置,并识别危害,补充完善危害清单。
在对危害辨识的基础上进行后果分析,确定可能事件的类型(包括火灾、爆炸、毒性物质释放等)。评估可能的释放量(包括最糟糕的情形和次之的情形);事件/事故的后果(如:影响范围-毒性物质浓度、热影响、超压或显著的环境影响等)。可能受安全和健康影响的人员(含周边的人员),包括评估其潜在的伤害类型和严重性。
3.    分析过程与步骤
3.1  HAZOP实施步骤
 楼主| 发表于 2012-6-13 16:04 | 显示全部楼层
[img][/im图片插不进来,很是抱歉,以后补上
3.2  节点划分

节点序号

节点描述

设计意图

1

常压渣油自常压装置或罐区来,经装置界区闸阀,通过流量调节阀XCV-2001 或FV-2001 后,进入D-202,在由P-201/AB 从D-202 底部抽出经E-201/A`D 与油浆换热后去提升管原料喷嘴。装置事故状态时,原料油经调节阀XOV-2002 去原料罐区。

正常生产时,全部的常压渣油(150℃)由常压装置的常底泵送入催化裂化装置内。在常压渣油线上装有紧急切断阀及去系统罐区的付线。当催化裂化装置非正常时,关闭紧急切断阀,打开付线上的快开阀,常压渣油直接去常压渣油罐区;另设冷常压渣油(90℃)线(正常不用),由常压渣油灌区的催化原料泵送入催化裂化装置内,此线上设有流量控制,以调节催化裂化装置的加工量。当常压装置停工时常压渣油从常压渣油罐区用催化原料泵送入催化裂化装置内。常压渣油进入催化裂化装置内的原料油缓冲罐(D-202),然后用提升管进料泵(P-201AB)抽出,与油浆E-201AB)换热升温到∽200℃进入到提升管底部进料喷嘴。

2

1、原料油自FIC-1002ABCD 来进入提升管,以催化剂为载体在提升管内进行裂化反应,生成的油气与催化剂在沉降器顶部的旋分分离器内进行分离,催化剂通过待生斜管进入再生器,油气经油气大管线进入分馏塔。

2、再生催化剂由再生斜管进入提升管。

3、汽提蒸汽及雾化蒸汽自蒸汽管网来。

4、回炼油浆自FIC-1005 来,进入反应器。

5、回炼油自FIC-1007 来,进入反应器。

6、预提升干气自FIC-1011 来,进入提升管。

7、预提升蒸汽自FIC-1012 来,进入提升管。

8、松动蒸汽自FIC-1010 来,进入提升管底部分布管。

1、原料油在高温催化剂的作用下裂化分解,生成油气。

2、主要工艺介质操作条件:

(1)原料油:温度200℃,压力1.80MPa,流量319881 ㎏/h。

(2)再生催化剂:温度710℃,流量225000 ㎏/h。

(3)回炼油温度339℃,压力1.36MPa,流量64000 ㎏/h。

……

……

……

 楼主| 发表于 2012-6-13 16:05 | 显示全部楼层
3.3分析步骤

按照重油催化裂化装置的生产特点,HAZ0P分析小组将装置划分为反应-再生单元、余热回收单元、油气分馏单元.吸收稳定单元和双脱单元,对每一单元事先进行HAZOP分析节点划分,共计划分了43个分析节点。在HAZOP分析组长的引导下,按照标准的HAZOP流程,分析小组对重油催化裂化装置展开了以下分析步骤:(1)确定所要分析的工艺和管线仪表流程图,确定HAZOP分析节点;(2)由装置的工艺人员对所确定的节点的设计意图和操作条件进行详细说明;(3)HAZOP组长征求小组成员的意见,了解成员是否全面理解其工艺和操作说明,是否存有需要由工艺进一步说明的疑问;(4)由HAZOP组长选择某个引导词,如无流量/过多流量/过低流量等,引导小组成员进行讨论;(5)辨识在该引导词下可能产生的工艺偏差及其原因;(6)预计潜在的后果及影响,如操作困难、工艺异常、生产中断、火灾爆炸事故等;(7)识别装置已有的安全措施,并确认这些措施是否足以预防工艺偏差的发生或者能够减轻事故后果及影响;(8)如小组成员认为安全防护措施还不够时,则进一步提出建议措施。小组成员反复重复以上分析步骤,直到所有的引导词都被应用和讨论,且所有小组成员对分析内容均达成一致意见为止。然后,继续分析下一个引导词和下一个节点,以此类推,直至所有节点全部分析完成。
以上分析内容均详细记录在事先准备好的HAZOP记录表格中。
分析步骤图例如下图:
 楼主| 发表于 2012-6-13 16:06 | 显示全部楼层
[img][/img]图片不能插入,很是抱歉,以后补上

3.4
分析结果

序号参数/引导词偏差后果原因保护措施风险分析建议措施
严重性可能性风险等级
1D-202 液位过高1、C-201 液位高,导致影响产品质量及收率。2、C-201 液位过高,导致油气大线被淹,造成R-101 压力过高,催化剂携带大量油气窜入再生器,引起着火爆炸,污染环境,人员伤害。1、进料量大(常压装置负荷高);1 、LG-2001/2002、LICA2001 高报2、LICA-2002 高报、LI-2016、2002AB3、TI-20284、XSOV-2002 及旁路5、巡回检查制度6、操作规程7、工业电视8、消防设施9、个人防护用品C2F241:催化装置热进料增加计量仪表。
2、P-201AB 故障停或过滤网堵;1、LG-2001/2002、LICA2001 高报2、LICA-2002 高报、LI-2016、2002AB3、TI-20284、XSOV-2002 及旁路5、备用泵及定期清理过滤网6、YA-P201AB7、PG-2003AB8、低流量自保连锁I-10029、巡回检查制度、操作规程11、工业电视、消防设施13、个人防护用品C2F33
……………… ………………………………

 楼主| 发表于 2012-6-13 16:06 | 显示全部楼层
经过分析研究,HAZOP分析小组从生产运行可能与工艺设计发生的偏差入手,共分析偏差1551项,提出73项改进建议或措施。这些建议或措施主要遍布于装置的工艺与设备安全、设备防腐与材料选用、仪表及自动控制、生产运行与操作、联锁与紧急放空系统以及人身防护等方面。分析小组在HAZOP分析基础上,结合人为因素分析、装置定点分析、本质安全分析继续对HAZOP分析结果进一步完善。
人为因素方面,从管理体系、操作规程、培训、任务设计和组织、人体工程学、控制系统六个方面86项进行详细分析,将人为因素可能导致风险的各方面进行系统分析,查找出可能导致风险的各个要素,结合现有的保护措施进行逐一评价,努力将人为因素导致危害后果的可能性降到最低。
装置定点方面,小组成员通过收集本公司及兄弟企业的以往事故经验,结合现有装置的实际情况,对区域最可能发生的事故情景进行假设,来查找目前装置在设备区域、办公区域、消防设施分布区域、周边生活区域等设施布置方面存在的问题,对于可能导致重大危险的事故情景,提出建议措施,努力降低风险等级。
本质安全方面,小组成员从强化(或最小化)、替代(消除)、减少(或缓和)、限制影响、简化(错误容限)五个方面32 项对装置进行详细分析,对于适合本装置实现本质安全的方面提出建议,努力实现装置的安全稳定运行。
4.    问题与建议
采用HAZOP方法进行分析时应注意以下几点:
(1)节点选择应适宜,描述要清晰完整;(2)设计意图应按设计说明进行,设计参数要准确无误;(3)参数的偏差选择应适宜、全面并符合实际情况;(4)原因应在节点内考虑,但后果应在系统内考虑;(5)保护措施的识别应全面,包括硬件和软件方面。
对评估辨识出的危害事故、事件的风险,根据风险等级最终确定是否应提出建议措施。一般情况下风险等级分为四级。当评估出等级为I、II级时,必须提出整改建议项,Ⅲ、Ⅳ级可视情况提出建议项。分析小组不能仅考虑后果的严重性而提出建议措施,还应避免资源浪费。分析小组应用HAZOP方法在危害辨识、防护措施分析、危害分析等阶段。定性地确定每个危害事件发生的可能性,并运用此信息,结合危害事故、事件的后果分析。对每个事件的风险进行定性评估。确定该风险是否可接受。风险确定可采用评估矩阵的方法。
5.       分析报告
分析报告应文字简洁、内容详尽。便于相关人员清楚地了解工艺危害、潜在的危害事故、事件。控制危害的防护措施和防护措施失效的后果。工作组提出建议的思路和依据应在报告的相关章节中进行完整的描述.为制定解决方案的人员提供详细的信息.并有助于在以后的工艺危害分析中避免重复工作。分析报告原件应包括工作组工作的所有文件。包括参考资料目录和其它有关的支持性文件等,PHA报告应在装置的使用寿命期内存档备案。
组织单位或部门直线领导应将分析报告的相关内容与受影响的所有人员进行沟通.必要时进行培训。确保工艺危害改进建议的落实与控制措施的实施。组织单位直线领导应对建议落实的进行跟踪。
6.    总结语
将HAZOP分析方法应用于石油化工生产装置的安全评价中,不仅排除了工艺装置在设计和操作中可能发生的突然停车、设备破坏、产品不合格以及爆炸、着火、中毒等恶性事故,而且,其HAZOP分析研究成果对于装置的日常生产与维护以及装置的安全管理提供了良好的指导作用,从而提高装置的生产效率和经济效益;另一方面,通过HAZOP的分析研究,可以使设计和操作人员更加全面深入的了解装置的性能,既完善了设计,保证了装置的生产安全,又补充和完善了生产操作规程。进行HAZOP分析中也应注意以下几点:(1)应对该方法的有关专用术语有比较深入的了解,避免在应用中出现概念不清的问题,(2)要注意HAZOP专家小组成员的素质。专家小组成员每个人都应是本专业领域内有丰富经验的人。缺乏经验的小组不仅不能成功的完成审查,而且还容易得出不必要的结果和给出错误的提议。(3)要重视HAZOP分析报告中的建议,跟踪报告的执行情况,不能因为对项目投资和进度的考虑而放弃合理建议,以致埋下安全隐患。
参考文献:
1.刘铁民,张兴凯,刘功智.  安全评价方法应用指南[M]. 北京:化学工业出版社,2005;30-34
2. 张少华,HAZOP技术应用. 石油化工设计.2007年02期
发表于 2012-6-13 18:11 | 显示全部楼层
发表于 2012-6-13 18:12 | 显示全部楼层
发表于 2012-6-13 18:15 | 显示全部楼层
发表于 2012-6-13 18:15 | 显示全部楼层
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发表于 2012-8-5 15:21 | 显示全部楼层
发表于 2012-8-7 08:21 | 显示全部楼层
有点小复杂啊
发表于 2012-8-7 21:47 | 显示全部楼层
感觉有点乱。
发表于 2012-8-13 11:43 | 显示全部楼层
表格不全,应该以附件的形式发帖
发表于 2012-8-20 14:57 | 显示全部楼层
呵呵,需要提高
发表于 2012-9-5 08:51 | 显示全部楼层
回复 6# binbinzyl


    不管怎么样,支持楼主啊!
发表于 2012-9-19 14:42 | 显示全部楼层
谢谢分享
发表于 2012-9-26 16:01 | 显示全部楼层
支持楼主
发表于 2015-4-1 16:17 | 显示全部楼层
给俺发一份电子版的吧,谢谢楼主。eguanmanying00@163.com
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