液體化工碼頭工程設(shè)計(jì)HAZOP分析

摘要：針對(duì)某液體化工碼頭設(shè)計(jì)實(shí)例，應(yīng)用HAZOP分析以典型物料丁二烯、汽油為分析節(jié)點(diǎn)，辨識(shí)在工程設(shè)計(jì)實(shí)例中存在的低流量、高流量、高壓和操作問(wèn)題等偏離，分析導(dǎo)致的后果，分別提出了相應(yīng)的安全措施。

1、前言

危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP分析)方法是一種用于辯識(shí)工藝設(shè)計(jì)缺陷、工藝過(guò)程危險(xiǎn)及操作性問(wèn)題的結(jié)構(gòu)性分析方法。2013年國(guó)家安全監(jiān)管總局在《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》中要求：建設(shè)單位在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)合同中，應(yīng)主動(dòng)要求設(shè)計(jì)單位對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性(HAZOP)審查，并派遣有生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)的人員參加審查，對(duì)HAZOP審查報(bào)告進(jìn)行審核。涉及“兩重點(diǎn)一重大”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)階段開展HAZOP分析。HAZOP分析中涉及到的引導(dǎo)詞主要有7個(gè)：無(wú)、多、少、伴隨、部分、相逆、異常。HAZOP主要的研究工作流程詳見圖1。本文所設(shè)計(jì)的某液體化工碼頭的特點(diǎn)是易燃、易爆、高溫、高壓、有毒、有害，如果發(fā)生事故，將造成嚴(yán)重的后果。因此，建設(shè)單位組織有關(guān)專家對(duì)該工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行HAZOP分析，將潛在危險(xiǎn)、危害控制在項(xiàng)目的初期階段。

2、工程概況

惠州某液體化工碼頭工程為新建3個(gè)石化泊位，包括1個(gè)3萬(wàn)t級(jí)泊位和2個(gè)5000t級(jí)泊位。計(jì)劃年吞吐量為361.08萬(wàn)t，設(shè)計(jì)年通過(guò)能力370萬(wàn)t，在碼頭上設(shè)置汽油、柴油、丁二烯、C5、苯酚的裝船及甲醇的卸船管線。

圖1HAZOP工作流程

2.1工藝流程

(1)油品及化工品的裝船流程：(儲(chǔ)罐一裝船泵一后方管線)一引橋管線一質(zhì)量流量計(jì)一裝卸臂一船艙。

(2)甲醇的卸船流程：(船艙一卸船泵)一裝卸臂質(zhì)量流量計(jì)一引橋管線一(后方管線一儲(chǔ)罐)。工藝流程詳見圖2。

圖2工藝流程圖(P&ID)

2．2工藝參數(shù)

該液體化工碼頭工程主要裝卸貨種：汽油、柴油、丁二烯、甲苯、c5、辛醇、丙酮和苯酚。物料主要工藝參數(shù)詳見表1。

表1物料工藝參數(shù)表

3、HAZOP分析過(guò)程及結(jié)果

以某液體化工碼頭工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段為例，進(jìn)行HAZOP分析。HAZOP小組在HAZOP主席的引領(lǐng)下，按照不同物料工藝系統(tǒng)，將碼頭裝卸工藝流程劃分為6個(gè)節(jié)點(diǎn)。本文將液體化工碼頭工程的典型物料丁二烯、汽油裝卸工藝流程(P&ID)作為典型節(jié)點(diǎn)，識(shí)別了節(jié)點(diǎn)偏離產(chǎn)生的原因及后果，并分析現(xiàn)有的安全措施，提出相應(yīng)的建議措施。

3．1無(wú)、低流量偏離過(guò)程分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：丁二烯物料管線物料聚合，導(dǎo)致管道通路變小。其他物料電動(dòng)閥門誤關(guān)斷，導(dǎo)致管線無(wú)流量、低流量。

(2)產(chǎn)生的后果：導(dǎo)致轉(zhuǎn)船時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

(3)現(xiàn)有的安全措施：每種物料輸送管線均設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)，以監(jiān)控各裝船泊位的流量。

(4)建議措施：在質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置低流量報(bào)警。

3．2高流量偏離過(guò)程分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：根據(jù)汽柴油裝船工藝流程(如圖3)，如3個(gè)泊位同時(shí)裝船，1個(gè)泊位突然故障關(guān)閉，其他2個(gè)泊位會(huì)產(chǎn)生高流量偏離。

(2)產(chǎn)生的后果：①高流量輸送物料導(dǎo)致管道內(nèi)物料流速增大，超過(guò)安全設(shè)計(jì)流速，可能產(chǎn)生管道靜電火花導(dǎo)致火災(zāi)爆炸。②高流量輸送物料發(fā)生在裝船即將結(jié)束時(shí)，可能導(dǎo)致裝船量超裝或船艙溢油事故。

圖3汽油工藝流程圖

(3)現(xiàn)有的安全措施：①每種物料輸送管線均設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)，以監(jiān)控各裝船泊位的流量。②每種物料裝船管線均設(shè)置緊急關(guān)斷閥門，以便在超裝時(shí)停止對(duì)船舶裝船。

(4)建議措施：①在質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置高流量報(bào)警；②在罐區(qū)輸油泵考慮設(shè)置回流線，以滿足從輸送泵方向控制裝船流量；③在流量計(jì)和裝卸臂開關(guān)閥之間增加調(diào)節(jié)閥(見圖4)，其目的是一方面在高流量出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)流量，另一方面在正常運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)閥可以作為定量裝船的控制閥。

圖4新增調(diào)節(jié)閥工藝流程

3．3高壓偏離過(guò)程分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：①丁二烯物料聚合，導(dǎo)致管道通路變小，由于輸送過(guò)程導(dǎo)致壓力升高、超壓；②物料裝卸均采用密閉輸送管道，在長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行裝卸時(shí)，兩端封閉的管道因?yàn)榄h(huán)境溫度變化會(huì)導(dǎo)致管線超壓；③物料裝卸過(guò)程中，突然故障關(guān)閉，導(dǎo)致輸送管道超壓。

(2)產(chǎn)生的后果：①管道運(yùn)行的壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)管道薄弱環(huán)節(jié)(如閥門連接處、設(shè)備連接處)產(chǎn)生物料泄露；②輸送的物料都為易燃易爆物質(zhì)，超壓導(dǎo)致泄露可能產(chǎn)生火災(zāi)和爆炸事故；③輸送的物料都為有毒害物質(zhì)料，超壓導(dǎo)致泄露可能產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)工作人員中毒和環(huán)境污染等危害。

(3)現(xiàn)有的安全措施：①物料輸送管線均設(shè)置壓力變送器，以監(jiān)控管道壓力值，避免其產(chǎn)生超壓；②丁二烯物料管線采用循環(huán)線，在管線長(zhǎng)期不運(yùn)行時(shí)，利用管線循環(huán)以控制丁二烯聚合而導(dǎo)致的超壓，同時(shí)在丁二烯設(shè)置安全閥，安全閥開啟壓力低于設(shè)計(jì)壓力，保護(hù)管線不超壓(見圖5)；③物料輸送管線均設(shè)置導(dǎo)淋放空閥，在超壓時(shí)可作為緊急泄壓裝置，同時(shí)也作為檢修閥門儀表的排空裝置。

圖5丁二烯工藝流程圖

(4)建議措施：①設(shè)置專門的污油線，實(shí)現(xiàn)密閉排放，以保證導(dǎo)淋泄壓的安全性；②在管線導(dǎo)淋均設(shè)置雙閥，保證正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)淋處無(wú)泄漏風(fēng)險(xiǎn)；③在丁二烯安全閥后設(shè)置隔離閥門，并設(shè)置“LO”常開狀態(tài)，保證安全閥校驗(yàn)和維修時(shí)的方便性和安全性；④吹掃接口采用三閥組方式，與丁二烯相接吹掃口閥門的壓力等級(jí)應(yīng)保持同丁二烯統(tǒng)一等級(jí)，見圖6。

3．4操作檢修異常分析

(1)產(chǎn)生該偏離的原因：①緊急切斷閥、裝卸區(qū)前沿電動(dòng)開關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；②緊急切斷閥檢修。

(2)產(chǎn)生的后果：①管道運(yùn)行的壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力；②無(wú)法進(jìn)行裝船；③緊急切斷閥檢修，由于緊急切斷閥只設(shè)置了單閥，輸送管道內(nèi)有大量殘余物料需要排空。

圖6吹掃口設(shè)置方式

(3)現(xiàn)有的安全措施：①后方罐區(qū)輸油泵房設(shè)置超壓安全措施；②裝卸區(qū)內(nèi)設(shè)置緊急停車按鈕，并與后方中控有通訊聯(lián)系。

(4)建議措施：①設(shè)置船舶移動(dòng)緊急切斷按鈕，以便船方在事故狀態(tài)通知碼頭切斷輸送物料；②緊急切斷閥靠陸域側(cè)增設(shè)手動(dòng)閥門，在緊急切斷閥維修時(shí)進(jìn)行切斷。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某大型液體化工碼頭工程的工藝系統(tǒng)進(jìn)行HAZOP分析過(guò)程，該液體化工碼頭HAZOP工作實(shí)際對(duì)6個(gè)單元進(jìn)行了HAZOP分析，共提出建議52個(gè)，目前詳細(xì)設(shè)計(jì)階段52個(gè)HAZOP建議已經(jīng)關(guān)閉，完成HAZOP分析報(bào)告1份。在HAZOP分析過(guò)程中，在小組成員中生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)豐富的人員起到很重要的作用，一方面可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)人員、安全分析人員缺乏實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作的不足，另一方面他們對(duì)HAZOP分析中考慮問(wèn)題的角度也不同，分析過(guò)程中不但可以解決安全問(wèn)題，也可以解決日后系統(tǒng)運(yùn)行操作問(wèn)題。

作者：王東魁 張 明