液体化工码头工程设计HAZOP分析

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。

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。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。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。

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5000t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。

图1HAZOP工作流程

2.1工艺流程

(1)油品及化工品的装船流程：(储罐一装船泵一后方管线)一引桥管线一质量流量计一装卸臂一船舱。

(2)甲醇的卸船流程：(船舱一卸船泵)一装卸臂质量流量计一引桥管线一(后方管线一储罐)。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。

表1物料工艺参数表

3、HAZOP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。

(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。

(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。

图3汽油工艺流程图

(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。

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。

图6吹扫口设置方式

(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。

作者：王东魁 张 明