HAZOP分析方法在胺基化工艺中应用

李林,孙贤伟,吕慧,黄润隆,王维涛,于啸,付彩

(1.青岛科技大学 山东化工研究院,山东 济南 250014;2.山东春旭化工设计有限公司,山东 济南 250014)

胺基化工艺涉及到三乙胺、丙烯酸乙酯等易燃、有毒、易爆物料,并且胺基化工艺列入了《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三〔2009〕116号)颁布的首批重点监管的危险化工工艺目录的范畴,也是山东省《关于推进“机械化换人、自动化减人、智能化无人”工作的指导意见》(鲁应急字〔2021〕126号)公布的18种危险化工工艺。胺基化工艺生产过程中控制不当或采取措施不及时,可能出现一定的风险,进而会引起环保、安全一系列连锁事故,不仅对工厂的正常生产造成不可估量的影响,严重时甚至会对公司的社会形象带来无法挽回的损失。因此,在初步设计过程中采取危险与可操作性分析方法,找出生产装置中可能的危险源,提高生产装置的本质安全水平和操作人员应急处理的能力,为生产的顺利进行奠定基础。

通过结构化和系统化的方式找出潜在的危险因素,分析找出的危险因素有助于设计提高安全水平的控制措施。该方法不仅能找出危险因素存在的直接原因,还能找出危险因素发生的潜在原因以及危险因素发生的主要先决条件[1]。目前,HAZOP方法在多种系统和行业得到了应用,如甲醇制烯烃装置、炼油乙烯一体化项目、催化裂化装置和常减压装置等。

1 危险与可操作性分析方法概述

“引导词检查”是HAZOP分析的基础,它是对设计偏差与系统的可靠性缜密查找过程。为便于分析,将整体系统分成多个单元,并确定各单元的设计目的。所选取的单元取决于单元的复杂性、危险程度及工艺的完整性。为使分析更易进行,高危险或复杂系统可分成较小的单元,低危险或简单系统可分成较大的单元。具体单元的设计目的可通过多种参数表示,要素既是该单元自然划分的依据,也体现了该单元的完整性。分析参数的选择具有某种程度上的主观因素,为达到分析目的,可根据不同的应用场景选择不同的参数。参数可以是工艺过程中不连续的步骤或阶段,或是控制系统中的单独信号和设备元件,或是工艺过程或电子系统中的设备或零部件等。

用来描述参数程度的形容词在HAZOP分析方法中称为引导词,一般包括七个引导词[2],见表1。

表1 引导词一览表

偏差为引导词和工艺参数的组合,一般表示为:引导词+参数=偏差,举例如表2。

表2 偏差一览表

2 HAZOP在化工企业的应用及推广

由国家安全生产监督管理总局发布的《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》(安监总管三〔2013〕76号),文件中规定“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”。在此基础上,国家安全生产监督管理总局颁布实施的《危险与可操作性分析》(AQT 3049—2013),把HAZOP分析方法作为化工设计过程危险源分析的基本方法予以推荐。目前,HAZOP分析方法在我国化工装置的安全设施设计过程中得到逐步推广应用,并且HAZOP分析方法逐步扩展应用到涉及液化气体、有毒有害和易燃易爆以及含有危险化工工艺的化工工艺装置中,全面分析找出化工工艺装置中的危险因素,提升企业安全生产的能力。

3 HAZOP在胺基化工艺中的应用

用丙烯酸乙酯输送泵经流量计计量加入合成反应釜,原料三乙胺经流量计计量加入合成反应釜,三乙胺通入过程中通过调节合成反应釜上的外半圆管和内盘管进水量给合成反应釜进行降温,调节三乙胺的通入速率,控制反应釜内物料温度在20～40 ℃,不高于40 ℃,釜内压力控制在-0.05～0.03 MPa。其管道及仪表流程图如图1所示。

将胺基化工艺作为分析单元,选取丙烯酸乙酯、三乙胺、低温水温度、压力、流量、液位、电机转速等工艺参数,使用HAZOP分析方法进行工艺危险因素分析如表3所示。

4 结语

确定重点工艺参数作为HAZOP分析过程中的分析要素,通过引导词与参数的分析确定多个影响安全生产的偏差因素,在确定偏差因素的基础上找出导致偏差的原因,并针对具体原因提出建议措施以提高安全生产的水平。

通过对胺基化装置在工艺过程中潜在的危险因素进行分析,优化工艺操作参数,指导后续设计中采取一定的自控及安全联锁措施,提出设备、管道选材的原则,并针对项目实际建成后所采取的必要的日常安全管理及设备维护措施提出了明确要求,以达到提高装置的本质安全水平和抗干扰能力,可有效避免安全生产事故的发生。