实现炼油企业氢气系统安全可靠性运行分析

曲　非

(中国石化安全工程研究院 ， 山东 青岛　266071)



实现炼油企业氢气系统安全可靠性运行分析

曲非

(中国石化安全工程研究院 ， 山东 青岛266071)

摘要：市场竞争和环保的要求使炼油企业对氢气的需求量愈来愈大，实现氢气系统的安全可靠运行，对炼油企业意义重大。本文结合HAZOP分析和对DCS系统未遂事故记录数据的剖析，为实现氢系统安全可靠运行提供技术参考。

关键词：氢气系统 ; 未遂事故 ; 安全运行

0前言

随着国民经济的发展，我国加工进口高硫原油的比例越来越高，由于原料中的硫、氮、金属杂质及残炭含量过高，使得炼油企业不得不大量采用加氢工艺，从而实现生产符合国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的成品油，氢气在炼油生产中越来越显示出其重要作用。炼油企业氢气系统一般由制氢装置、重整装置、氢气管网、循环氢压缩机以及用氢装置(如加氢裂化、柴油加氢、蜡油加氢等)组成。在这个系统的管线和部分设备中充满了氢气，氢气的爆炸浓度(体积分数)下限为4.0%，上限为75%，一旦设备或管线破裂，氢气大量泄漏，立即形成易燃易爆混合气体空间，并迅速扩散，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。因此，采取有效措施确保氢气系统安全可靠运行，已经成为国内炼油企业迫切需要解决的重要问题。

利用HAZOP技术是保证氢系统安全可靠运行的关键所在，并通过对DCS系统数据库中未遂事故记录的分析，探讨炼油企业氢气系统安全可靠运行方法。

1HAZOP分析技术

HAZOP(Hazard and Operability Analysis，危险与可操作性分析)方法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，方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组按规定的方式系统地研究每一个单元(即分析节点)，分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和可操作性问题，并分析它们的可能原因、后果和已有安全保护措施等，同时提出应该采取的安全保护措施。

氢气系统HAZOP 分析分为设计阶段分析和运行中分析两个过程。设计阶段HAZOP 分析的主要目的是识别出系统中可能存在的设计缺陷、设备故障、提出控制或降低风险的设计完善措施，从源头上消除设计缺陷，提高氢气系统的本质安全。分析的依据为基础设计阶段出具的带有工艺控制点的P&ID 图，包括：工艺管道及仪表流程图、工艺流程图、联锁因果关系图、工艺设备表、管道数据表、安全阀规格书等。

运行阶段HAZOP 分析的主要目的是识别作业过程中的人员失误等可能带来的各种后果，通过在对现场已采用的安全措施进行识别和判断，提出进一步改善工艺系统可操作性的措施，从而防止事故的发生或减小事故可能的后果。

氢气系统涉及面广，在企业生产经营中地位重要，进行氢气系统HAZOP分析其结论和对策建议能否得到采纳，主要在于分析组成员对氢气系统的了解深度。

利用HAZOP技术对某大型炼油企业氢气系统进行了分析，主要建议及对策措施见表1。

表1　HAZOP分析的主要建议及对策措施

2注重分析未遂事故记录

现代炼油企业都设有DCS自动控制系统(亦即，分散控制系统)。DCS系统在装置发生不正常操作，能通过自动控制，调整操作使装置恢复正常运行；装置设置有高可靠性的安全仪表系统，即SIS系统，实施装置和重要设备的紧急停车和安全联锁保护。SIS系统采用事故安全型，独立于DCS系统之外，其安全等级必须满足装置安全等级的要求，可以在装置运行不正常时，通过安全联锁动作，使装置紧急停工，避免发生事故。

为防止氢气系统事故及未遂事故的发生一般采取以下步骤加以控制、消除。①DCS系统控制相关被控变量，使产生偏差的控制参数恢复到正常区间，控制无效达到报警值时，系统发出报警。②操作人员分析故障原因，进行人工干预操作。若故障排除，控制参数恢复到正常区间运行；若不能排除故障，确定是否手动停车处理。 ③当被控变量达到联锁设定值时，且联锁保护系统处在“自动”状态， SIS系统自动启动联锁保护停车。若不成功，需人工手动停车。④手动停车若不成功，事故发生。

以上各个环节，除手动停车未成功的记录外，DCS、SIS等系统所产生的记录均为未遂事件记录，通过对这些记录的分析，就可以寻找出潜在的问题，找出氢气系统出现事故的潜在原因，进而采取纠偏措施，确保氢气系统安全稳定运行。对未遂事故记录分析的步骤如图1所示。

3结论

本文通过采用HAZOP技术对炼油企业氢气系统设计及运行的分析，以及对未遂事故记录数据分析，提出改进对策，结合实例对分析方法作了进一步说明，为实现炼油企业氢气系统的安全可靠运行提供了技术参考。

Operation Analysis of Safety Reliability of Hydrogen System in Refineries

Qu Fei

(SINOPEC Safety Engineering Institute , Qingdao266071 ， China)

Abstract:Market competion and environmental requirement increase the demand of hydrogen,realizing safe and reliable opearation of hydrogen system has great significance for refineries.In this paper,we binding HAZOP andysis and the record data andysis of DCS system sttempted accident,provide technical reference for realizing safe and reliable opearation of hydrogen system.

Key words:hydrogen system ; sttempted accident ; safety operation

作者简介：曲非(1964-)，女，国家注册安全工程师，从事工程安全管理研究工作，电话：15066255951。

收稿日期：2015-03-21

中图分类号：TE624.43,TE687.2

文献标识码：A

文章编号：1003-3467(2015)06-0015-02