HAZOP分析在光氣及光氣化裝置的應(yīng)用(蔣建華)

1、HAZOP分析在光氣及光氣化裝置的應(yīng)用蔣建華（重慶長風(fēng)化學(xué)工業(yè)有限公司 重慶 長壽 401252）摘 要：危險與可操作性分析（HAZOP）是一種可用于定性分析或定量評價的危險性評價方法，用于探明生產(chǎn)裝置和工藝過程中的危險因素及其原因，尋求必要對策措施。HAZOP分析在提高裝置的可操作性，杜絕、減少事故的發(fā)生，降低事故帶來的損失及事故原因分析等方面發(fā)揮著重要的作用。采用HAZOP分析方法對光氣及光氣化工藝的生產(chǎn)裝置和工藝過程進(jìn)行分析；簡介生產(chǎn)工藝，利用HAZOP方法，對其進(jìn)行節(jié)點劃分和參數(shù)、引導(dǎo)詞選擇，采用戶表格方式列出偏差分析、后果及建議措施，并提出可行的對策措施建議。關(guān)鍵詞：HAZOP；光氣

2、及光氣化裝置；工藝安全管理HAZOP方法以其科學(xué)性、系統(tǒng)性和全面性的特點在全世界得到了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用，是在全國化工行業(yè)推廣應(yīng)用的化工過程危險識別和風(fēng)險管理的有效方法。重慶長風(fēng)化學(xué)工業(yè)有限公司積極引入HAZOP方法，自2013年9月開始至2014年10月，歷時13個月，完成了1套光氣合成裝置、8套光氣化裝置的HAZOP分析。本文以光氣合成裝置為例介紹HAZOP分析方法在光氣及光氣化裝置的應(yīng)用。1 HAZOP分析方法簡述危險與可操作性分析（HAZOP）方法是一種以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，用于辨識設(shè)計缺陷、工藝過程危害以及操作性問題結(jié)構(gòu)化的分析方法。它包括兩個方面，一是危害分析，一是可操作性分析。前者是為

3、了安全的目的，后者則是關(guān)心工藝系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)操作、是否便于開展維護(hù)檢修、甚至是否會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題或影響收率。HAZOP分析方法的本質(zhì)就是通過系列的會議對工藝圖紙和操作規(guī)程進(jìn)行分析。在這個過程中，由各專業(yè)人員組成的分析組通過分析一組引導(dǎo)詞（比如高流量、低流量、高壓、低壓、高液位、低液位等）系統(tǒng)地研究每一個單元（即分析節(jié)點），來全面和系統(tǒng)地辨識工藝裝置設(shè)計和運行中可能存在導(dǎo)致安全或操作問題的缺陷，分析偏離設(shè)計工藝條件的偏差所導(dǎo)致的危險和可操作性問題，以及已有的控制措施是否充分并提出預(yù)防事故或減緩后果的對策措施建議。使用引導(dǎo)詞的一個目的就是為了保證對所有工藝參數(shù)都進(jìn)行分析。因而，HAZOP也被定

4、義為：對生產(chǎn)工藝系統(tǒng)危險性與可操作性的嚴(yán)格檢查。2 光氣合成裝置工藝簡介一氧化碳和氯氣按比例混合后進(jìn)入固定式光氣合成器，在合成器內(nèi)活性炭表面進(jìn)行催化反應(yīng)，生成的氣態(tài)光氣經(jīng)管道輸送至各使用裝置。光氣合成器的預(yù)熱與反應(yīng)熱的導(dǎo)出是靠循環(huán)油來實現(xiàn)的（工藝流程圖見圖1）。3 HAZOP分析過程3.1 劃分節(jié)點光氣合成裝置為連續(xù)工藝，我們根據(jù)工藝介質(zhì)性質(zhì)節(jié)點劃分，劃分為液氯汽化系統(tǒng)、一氧化碳預(yù)處理系統(tǒng)、一氧化碳/氯氣混合系統(tǒng)、光氣合成反應(yīng)器及氣態(tài)光氣分配系統(tǒng)、光氣冷凝尾氣處理系統(tǒng)等10個節(jié)點。3.2 選擇參數(shù)、引導(dǎo)詞 在HAZOP分析中，選擇合適的參數(shù)，結(jié)合引導(dǎo)詞，組成有意義的偏差，進(jìn)而分析每個偏差的原因

5、及其事故后果，并分析已有的安全保護(hù)措施，針對不能接受的風(fēng)險，提出建議措施。該工藝HAZOP分析使用的偏差見表1。表1 偏差及描述參數(shù)引導(dǎo)詞偏大偏小無反向部分伴隨異常流量流量過大流量過小無流量逆流間歇性雜質(zhì)錯誤物料溫度溫度過高溫度過低壓力壓力過高壓力過低無真空真空度真空度高真空度低正壓液位液位過高液位過低無腐蝕量腐蝕量過大不均勻腐蝕反應(yīng)過快、劇烈過慢、活性低終止逆反應(yīng)不完全反應(yīng)副反應(yīng)催化劑中毒時間過長過短缺步驟順序顛倒開、停工缺步驟順序顛倒設(shè)備無法正常開停泄放排放排放過大排放過小無法排放倒吸排放介質(zhì)異常故障維修未維修維修不完全維修中出現(xiàn)意外3.4分析結(jié)果 限于篇幅，本文僅將光氣合成裝置HAZOP

6、分析節(jié)點2一氧化碳預(yù)處理系統(tǒng)分析結(jié)果展示如表2。表2 一氧化碳預(yù)處理系統(tǒng)HAZOP分析結(jié)果展示偏差原因后果措施建議負(fù)責(zé)流量過高苯胺送來流量高配比失調(diào)，光氣收率低，尾氣系統(tǒng)壓力升高流量顯示一氧化碳緊急切斷閥旁路誤開或內(nèi)漏一氧化碳緊急切斷聯(lián)鎖功能失效無完善分廠安全設(shè)施管理制度，加強緊急切斷閥旁路閥門維護(hù)保養(yǎng),常閉鎖定標(biāo)識。一分廠流量過低苯胺送來流量少配比失調(diào)，光氣游離氯高，尾氣系統(tǒng)負(fù)荷升高流量顯示一氧化碳緊急切斷閥關(guān)一氧化碳緩沖罐超壓，氯氣進(jìn)入尾氣系統(tǒng)流量、壓力顯示設(shè)安全泄壓系統(tǒng)。完善操作規(guī)程，細(xì)化各種工況下緊急停車程序和注意事項。一分廠無流量苯胺突然停送CO氯氣進(jìn)行尾氣系統(tǒng)流量、壓力顯示，一氧化

7、碳壓力低報警聯(lián)鎖停氯氣壓力過高一氧化碳緊急切斷閥關(guān)一氧化碳緩沖罐超壓流量、壓力顯示同“一氧化碳緊急切斷閥關(guān)造成流量過低”壓力過低苯胺突然停送CO氯氣進(jìn)行尾氣系統(tǒng)流量、壓力顯示，一氧化碳壓力低報警聯(lián)鎖停氯氣管道、法蘭泄漏中毒手持式CO檢測儀增設(shè)固定式CO檢測儀一分廠雜質(zhì)CO中氫氣、甲烷超標(biāo)混合氣超溫、爆鳴一氧化碳產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測，氫氣、甲烷超標(biāo)報警聯(lián)鎖停送一氧化碳，混合器超溫報警聯(lián)鎖停一氧化碳、氯氣混合器出口溫度現(xiàn)場及聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)獨立檢測點一分廠CO中水份超標(biāo)產(chǎn)品酸值高，腐蝕設(shè)備一氧化碳產(chǎn)品水份在線檢測開停車苯胺產(chǎn)品CO罐不合格產(chǎn)品進(jìn)行光氣合成裝置若投入氯氣會造成混合器超溫，若通過光氣合成裝置進(jìn)行

8、置換可造成尾氣系統(tǒng)敝壓、一氧化碳進(jìn)入大氣環(huán)境取樣分析、混合器超溫報警聯(lián)鎖、尾氣系統(tǒng)壓力顯示將苯胺產(chǎn)品CO進(jìn)燃燒系統(tǒng)管線移到產(chǎn)品罐后調(diào)節(jié)閥前苯胺分廠4 HAZOP 分析主要發(fā)現(xiàn)及建議措施1萬噸/年光氣合成裝置在役期間的HAZOP 分析主要是針對該裝置工藝系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)及公用工程系統(tǒng)的危險與可操作性分析。此次HAZOP分析，主要從生產(chǎn)運行可能與工藝設(shè)計發(fā)生的偏差入手，針對以下發(fā)現(xiàn)的主要問題提出了相關(guān)建議。4.1優(yōu)化工藝流程1）氯氣緊急切斷閥關(guān)，將導(dǎo)致氯氣瓶閥至緊急切斷閥間管道超壓，建議設(shè)置安全泄壓系統(tǒng)或設(shè)置與鋼瓶壓力等級相同的管道，完善操作規(guī)程，建立緊急處理程序。2）一氧化碳緊急切斷

9、閥關(guān)，將導(dǎo)致一氧化碳緩沖罐超壓，建議設(shè)置安全泄壓系統(tǒng)，完善操作規(guī)程，細(xì)化各種工況下緊急停車程序和注意事項。3）苯胺分廠產(chǎn)品一氧化碳罐不合格產(chǎn)品進(jìn)入光氣合成裝置，若投入氯氣會造成混合器超溫，若通過光氣合成裝置進(jìn)行置換可造成尾氣系統(tǒng)憋壓、大量一氧化碳進(jìn)入大氣環(huán)境，建議苯胺分廠產(chǎn)品一氧化碳進(jìn)燃燒系統(tǒng)管線移到產(chǎn)品罐后、調(diào)節(jié)閥前。4）反應(yīng)捕集器旁路閥誤開或內(nèi)漏，濕份及雜質(zhì)進(jìn)入接觸器，影響使用壽命，建議加強旁路閥門維護(hù)保養(yǎng)，常閉鎖定標(biāo)識。5）接觸器裂管漏，將出現(xiàn)單臺接觸器通量降低、油溫升高，光氣帶油，影響負(fù)荷，油槽液位降低，建議接觸器底排加視盅，完善操作規(guī)程，通過底排至視盅確認(rèn)列管是否泄漏，不能排入環(huán)境。

10、4.2設(shè)備材料的選擇1）紫銅閥堵，將導(dǎo)致紫銅管內(nèi)壓力迅速達(dá)到液氯鋼瓶壓力，建議采用與鋼瓶壓力等級相同的紫銅管、紫銅閥。2）循環(huán)油系統(tǒng)堵或油未循環(huán)或負(fù)荷提升過快，液氯可能進(jìn)入氯氣緩沖罐，正常操作壓力小于0.1MPa，而飽合蒸氣壓為0.1MPa時液氯的溫度為-34.5，因此必須查實氯氣汽化器至緩沖罐管道及設(shè)備材料能否承受這樣的低溫，避免材料低溫脆裂發(fā)生事故。4.3儀表及安全監(jiān)視聯(lián)鎖控制1）為避免液氯汽化器夾套堵或油未循環(huán)或負(fù)荷提升過快造成液氯進(jìn)入氯氣緩沖罐、氯氣緩沖罐低、尾氣系統(tǒng)壓力高，建議設(shè)置汽化器出口氯氣低溫報警。2）氯氣汽化器內(nèi)漏，油與氯氣會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致汽化器高溫、管道冒黑煙，壓力、流

11、量迅速升高，建議現(xiàn)場、遠(yuǎn)傳溫度檢測點應(yīng)分別獨立，即關(guān)鍵控制點的基本過程控制系統(tǒng)與安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)應(yīng)分別行成獨立的控制回路。3）為避免一氧化碳預(yù)處理系統(tǒng)（過濾、緩沖罐）、光氣尾氣處理系統(tǒng)管道、法蘭泄漏導(dǎo)致人員中毒，建議增設(shè)固定式一氧化碳檢測儀。4）一氧化碳中氫氣、甲烷超標(biāo)，將導(dǎo)致混合器超溫、爆鳴，建議混合器出口溫度現(xiàn)場、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)獨立檢測點。5）單臺接觸器循環(huán)油管路或閥門堵或未循環(huán)，單臺接觸器超溫，出口油溫明顯低于其它接觸器出口油溫，影響接觸器使用壽命，建議接觸器出口設(shè)溫度顯示。6）光氣未完全冷凝，將導(dǎo)致尾氣吸收器負(fù)荷增高，溫度、壓力高，排風(fēng)的危險性增大，建議設(shè)置溫度或壓力高報警。7）壓縮空氣送

12、出低，將導(dǎo)致聯(lián)鎖裝置不能正常運行。建議增加壓縮空氣壓力低報警裝置。4.4完善制度及操作規(guī)程1）為避免液氯鋼瓶閥開度過大，造成配比失調(diào)、光氣質(zhì)量游離氯高、尾氣系統(tǒng)負(fù)荷升高，建議細(xì)化操作規(guī)程，建立正常操作程序及注意事項。2）為確保儀表顯示的準(zhǔn)確性，建議建立孔板及儀表設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)規(guī)定。3）氯氣、一氧化碳緊急切斷閥設(shè)旁路不很恰當(dāng)，若緊急切斷閥旁路誤開或內(nèi)漏直接導(dǎo)致緊急切斷聯(lián)鎖功能失效。但與裝置所在單位溝通，該閥經(jīng)常堵或本身出來故障，設(shè)旁路是為了在線維護(hù)。建議完善分廠安全設(shè)施管理制度，加強緊急切斷閥旁路閥門維護(hù)保養(yǎng)，常閉鎖定標(biāo)識。4）為避免操作失誤、氯氣緩沖罐出口閥門關(guān)或故障，導(dǎo)致汽化器至緩沖罐超壓，建議完善開車安全檢查表并嚴(yán)格執(zhí)行。5）為避免氯氣中三氯化氮在汽化器及緩沖罐中集聚導(dǎo)致燃爆事故和氯氣中蒸發(fā)殘渣造成設(shè)備及管道堵塞，建議完善工藝操作規(guī)程，明確清理氯氣汽化器及緩沖罐的時機和頻次，以及氮氣置換處理方法及注意事項。6）氯氣汽化器列管腐蝕或焊縫處泄漏可導(dǎo)致氯氣汽化器超溫，建議完善工藝操作規(guī)