液体化工码头工程设计HAZOP分析

中交第二航务工程勘察设计院有限公司　王东魁　 张　明



液体化工码头工程设计HAZOP分析

中交第二航务工程勘察设计院有限公司王东魁 张明

摘要：针对某液体化工码头设计实例，应用HAZOP分析以典型物料丁二烯、汽油为分析节点，辨识在工程设计实例中存在的低流量、高流量、高压和操作问题等偏离，分析导致的后果，分别提出了相应的安全措施。

关键词：液体化工码头; HAZOP分析; 安全措施

1前言

危险与可操作性分析(HAZOP分析)方法是一种用于辩识工艺设计缺陷、工艺过程危险及操作性问题的结构性分析方法[1]。2013年国家安全监管总局在《关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知》中要求：建设单位在建设项目设计合同中，应主动要求设计单位对设计进行危险与可操作性(HAZOP)审查，并派遣有生产操作经验的人员参加审查，对HAZOP审查报告进行审核。涉及“两重点一重大”和首次工业化设计的建设项目，必须在基础设计阶段开展HAZOP分析。HAZOP分析中涉及到的引导词主要有7个：无、多、少、伴随、部分、相逆、异常。HAZOP主要的研究工作流程详见图1[2]。本文所设计的某液体化工码头的特点是易燃、易爆、高温、高压、有毒、有害，如果发生事故，将造成严重的后果。因此，建设单位组织有关专家对该工程的基础设计进行HAZOP分析，将潜在危险、危害控制在项目的初期阶段。

图1　HAZOP工作流程

2工程概况

惠州某液体化工码头工程为新建3个石化泊位，包括1个3万t级泊位和2个5 000 t级泊位。计划年吞吐量为361.08万t，设计年通过能力370万t，在码头上设置汽油、柴油、丁二烯、C5、苯酚的装船及甲醇的卸船管线。

2.1工艺流程

(1)油品及化工品的装船流程：(储罐→装船泵→后方管线)→引桥管线→质量流量计→装卸臂→船舱。

(2)甲醇的卸船流程：(船舱→卸船泵)→装卸臂→质量流量计→引桥管线→(后方管线→储罐)。

工艺流程详见图2。

图2　工艺流程图(P&ID)

2.2工艺参数

该液体化工码头工程主要装卸货种：汽油、柴油、丁二烯、甲苯、C5、辛醇、丙酮和苯酚。物料主要工艺参数详见表1。

3HAZOP分析过程及结果

以某液体化工码头工程基础设计阶段为例，进行HAZOP 分析。HAZOP 小组在HAZOP主席的引领下，按照不同物料工艺系统，将码头装卸工艺流程划分为6个节点。本文将液体化工码头工程的典型物料丁二烯、汽油装卸工艺流程(P&ID)作为典型节点，识别了节点偏离产生的原因及后果，并分析现有的安全措施，提出相应的建议措施。

3.1无、低流量偏离过程分析

(1)产生该偏离的原因：丁二烯物料管线物料聚合，导致管道通路变小。其他物料电动阀门误关断，导致管线无流量、低流量。

(2)产生的后果：导致转船时间过长。

(3)现有的安全措施：每种物料输送管线均设置质量流量计，以监控各装船泊位的流量。

表1　物料工艺参数表

(4)建议措施：在质量流量计设置低流量报警。

3.2高流量偏离过程分析

(1)产生该偏离的原因：根据汽柴油装船工艺流程(如图3)，如3个泊位同时装船，1个泊位突然故障关闭，其他2个泊位会产生高流量偏离。

图3　汽油工艺流程图

(2)产生的后果：①高流量输送物料导致管道内物料流速增大，超过安全设计流速，可能产生管道静电火花导致火灾爆炸。②高流量输送物料发生在装船即将结束时，可能导致装船量超装或船舱溢油事故。

(3)现有的安全措施：①每种物料输送管线均设置质量流量计，以监控各装船泊位的流量。②每种物料装船管线均设置紧急关断阀门，以便在超装时停止对船舶装船。

(4)建议措施：①在质量流量计设置高流量报警；②在罐区输油泵考虑设置回流线，以满足从输送泵方向控制装船流量；③在流量计和装卸臂开关阀之间增加调节阀(见图4)，其目的是一方面在高流量出现时进行调节流量，另一方面在正常运行过程中调节阀可以作为定量装船的控制阀。

图4　新增调节阀工艺流程

3.3高压偏离过程分析

(1)产生该偏离的原因：①丁二烯物料聚合，导致管道通路变小，由于输送过程导致压力升高、超压；②物料装卸均采用密闭输送管道，在长时间不进行装卸时，两端封闭的管道因为环境温度变化会导致管线超压；③物料装卸过程中，突然故障关闭，导致输送管道超压。

(2)产生的后果：①管道运行的压力超过设计压力，会导致设计管道薄弱环节(如阀门连接处、设备连接处)产生物料泄露；②输送的物料都为易燃易爆物质，超压导致泄露可能产生火灾和爆炸事故；③输送的物料都为有毒害物质料，超压导致泄露可能产生现场工作人员中毒和环境污染等危害。

(3)现有的安全措施：①物料输送管线均设置压力变送器，以监控管道压力值，避免其产生超压；②丁二烯物料管线采用循环线，在管线长期不运行时，利用管线循环以控制丁二烯聚合而导致的超压，同时在丁二烯设置安全阀，安全阀开启压力低于设计压力，保护管线不超压(见图5)；③物料输送管线均设置导淋放空阀，在超压时可作为紧急泄压装置，同时也作为检修阀门仪表的排空装置。

图5　丁二烯工艺流程图

(4)建议措施：①设置专门的污油线，实现密闭排放，以保证导淋泄压的安全性；②在管线导淋均设置双阀，保证正常运行时导淋处无泄漏风险；③在丁二烯安全阀后设置隔离阀门，并设置“LO”常开状态，保证安全阀校验和维修时的方便性和安全性；④吹扫接口采用三阀组方式，与丁二烯相接吹扫口阀门的压力等级应保持同丁二烯统一等级，见图6。

图6　吹扫口设置方式

3.4操作检修异常分析

(1)产生该偏离的原因：①紧急切断阀、装卸区前沿电动开关阀、调节阀关闭；②紧急切断阀检修。

(2)产生的后果：①管道运行的压力超过设计压力；②无法进行装船；③紧急切断阀检修，由于紧急切断阀只设置了单阀，输送管道内有大量残余物料需要排空。

(3)现有的安全措施：①后方罐区输油泵房设置超压安全措施；②装卸区内设置紧急停车按钮，并与后方中控有通讯联系。

(4)建议措施：①设置船舶移动紧急切断按钮，以便船方在事故状态通知码头切断输送物料；②紧急切断阀靠陆域侧增设手动阀门，在紧急切断阀维修时进行切断。

4结语

通过对某大型液体化工码头工程的工艺系统进行HAZOP 分析过程，该液体化工码头HAZOP工作实际对6个单元进行了HAZOP分析，共提出建议52个，目前详细设计阶段52个HAZOP建议已经关闭，完成HAZOP分析报告1份。在HAZOP分析过程中，在小组成员中生产操作经验丰富的人员起到很重要的作用，一方面可以弥补设计人员、安全分析人员缺乏实际现场操作的不足，另一方面他们对HAZOP分析中考虑问题的角度也不同，分析过程中不但可以解决安全问题，也可以解决日后系统运行操作问题。

参 考 文 献

[1]国家安全生产监督管理局．危险化学品安全评价[M]． 北京: 中国石化出版社， 2003： 203.

[2]彭力，李发新． 危害识别与风险评价技术[M]． 北京: 石油工业出版社，2001: 57.

[3]宋媛玲，白改玲，周伟，王红. HAZOP 分析方法在液化天然气接收站的应用[J]. 化学工程. 2012(40)2: 43.

HAZOP Analysis of the Liquid Chemicals Terminal Engineering Design

CCCC Second Harbor Consultants Co.,LTD. Wang DongkuiZhang Ming

Abstract:Aiming at the design example of a liquid chemicals terminal, the HAZOP analysis is used , and making the typical material butadiene and gasoline as analysis node to identify the low flow, high flow, high pressure and operation problems in engineering design and analyze the consequences caused by them. The corresponding security measures are proposed.

Key words:liquid chemicals terminal; HAZOP analysis; safety measures

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.016

收稿日期：2015-1203

王东魁： 430000，武汉市武昌区民主路555号