HAZOP分析在甲基化工艺危险辨识中的应用

向 武,刘仁国,张克跃

(华烁科技股份有限公司,湖北 武汉 430074)

甲基化工艺是国家安全生产监督管理总局公布的首批重点监管的危险化工工艺之一。酮基布洛芬中间体3-(1-氰乙基)苯甲酸甲酯的生产中要采用甲基化工艺，将碳酸二甲酯滴加到间氰甲基苯甲酸甲酯、溶剂和催化剂的混合液中，控制温度在200 ℃、2 MPa下反应3 h，蒸去溶剂，得到3-(1-氰乙基)苯甲酸甲酯。溶剂回收套用。

作者采用HAZOP分析(Hazard and operability analysis)方法[1～6],对3-(1-氰乙基)苯甲酸甲酯甲基化工艺进行分析、查找偏差，针对偏差找出原因，分析后果，并提出了在甲基化工序采用DCS控制系统。经过设计、安装、调试及正常生产一年多的检验，该项目实现了甲基化工序自动控制、远程控制和安全联锁的目的。

1 HAZOP分析简介

HAZOP分析即危险与可操作性分析，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、系统化的定性危险评价方法，用于探明生产装置和工艺过程中的危险及其原因，寻求必要对策。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相应的控制措施。

2 甲基化工艺的HAZOP分析

2.1 工艺流程分析

甲基化工艺以碳酸二甲酯与间氰甲基苯甲酸甲酯来制备3-(1-氰乙基)苯甲酸甲酯，副产二氧化碳和甲醇。该反应过程为放热反应，反应开始时温度和压力上升较快，而反应温度与反应速度是成正比的，反应温度越高反应速度就越快，产生的二氧化碳气体就越多，反应釜内的压力就越大，若不能将二氧化碳气体及时排出，有可能造成反应釜内压力超压发生爆炸。因此，要严格控制反应釜内的温度和压力，防止发生安全事故。

甲基化工序原来采用单回路电源供电方式，若该回路电源发生突然停电事故，就会危及到生产安全，有可能发生爆炸事故。

2.2 HAZOP分析

对甲基化反应单元的工艺、设备、运行情况、存在的隐患及安全保障措施进行了反复分析、讨论，总结甲基化反应系统事故原因主要有：

(1)夹套温度升温过快。釜内温度快速上升，反应剧烈，釜内超温、超压，可能发生爆炸。

(2)反应釜内温度过高。反应剧烈，釜内超压，可能发生爆炸。

(3)反应釜内温度过低。不进行反应，温度、压力下降。

(4)反应釜内压力过高。可能发生冲料或爆炸。

(5)反应釜内压力过低。反应釜的阀门或管道发生泄漏,现场报警器报警。

(6)放空管内发生火灾或爆炸。

(7)放空时损坏机电和密封系统，无法正常运行。

(8)突然停电,反应系统失去控制。可能发生冲料或爆炸事故。

将甲基化反应单元的工艺参数“温度、压力、反应”与引导词“过量、减量、异常”进行结合，得出6个有意义的偏差，进而分析导致偏差的原因、偏差可能导致的不利后果、现有的保护措施，并提出相应的建议措施，见表1。

表1 甲基化反应单元HAZOP分析表

2.3 分析结果整理

从甲基化反应单元HAZOP分析结果可以看出，HAZOP分析能够系统地对甲基化反应单元进行工艺危害分析，并能提出“采用DCS控制系统，分别按3个阶段设定的温度值控制电加热器根数；在反应釜上设置温度、压力监控联锁装置和紧急泄压装置；严格控制放空速度及放空时间；控制搅拌与放空不能同时进行；采用双回路供电,以满足紧急情况的用电需求”等必要的建议措施，以减轻和消除危害可能导致的事故后果。

2.4 甲基化工艺采用DCS控制系统简述

甲基化反应有二氧化碳气体产生，需严格控制反应温度及压力，在甲基化反应釜上安装温度监控单元和压力监控单元,并与紧急泄压和紧急冷却系统进行联锁。在导热油供油管上设置流量调节,并与温度联锁。当反应温度过高时，开启导热油降温；若温度超过高高限,除开启导热油降温外,还要紧急切断电加热器电源,并发出声光报警。在泄压管道上设置正常放空调节阀、紧急泄压及远程手动泄压阀门。当反应压力过高时,人工远程开启泄压阀门泄压,必须停止搅拌后方可进行，排出气体降低釜内压力；若压力超过高高限时,开启紧急泄压,排出气体降压,并发出声光报警；若压力继续升高,安全阀起跳,释放釜内压力,实现紧急停车。

在搅拌电机上设置电流监控单元并与报警进行联锁，当搅拌电机出现故障时,发出声光报警。

在导热油油泵出口处设置温度和压力远传单元,当导热油温度过高或断流时,发出声光报警。

3 结语

采用HAZOP分析方法分析了甲基化工艺导致偏差的原因及偏差可能导致的不利后果，提出控制措施及采用DCS控制系统的参数，达到自动、远程控制和安全联锁的目的。表明应用HAZOP分析能充分识别危险，并在此基础上提出控制措施，对预防和减少事故具有重要意义，HAZOP分析方法非常适用于化工生产装置的危险性分析。

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