HAZOP風(fēng)險(xiǎn)分析在天然氣凈化液化設(shè)備中的運(yùn)用

任曉軍，馮鑫，納勇

(1.陜西延長石油集團(tuán)煉化公司，陜西 延安 727406；2. 陜西延長石油天然氣股份有限公司，陜西 延安 717403；3. 北京思創(chuàng)信息系統(tǒng)有限公司，北京 100029)

1 HAZOP分析方法介紹

HAZOP分析方法其基本原理是基于單元的設(shè)計(jì)意圖(即分析節(jié)點(diǎn))。從整個制造操作過程中加工過程狀態(tài)參數(shù)的變化以及實(shí)時(shí)控制中可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分析。反向檢查，分析造成偏差的原因，檢查正向偏差造成的負(fù)面影響，識別當(dāng)前的安全預(yù)防措施，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，如果風(fēng)險(xiǎn)不能接受，則明確提出相應(yīng)的建議對策。

2 工藝說明

2.1 脫碳、脫硫單元

預(yù)處理后的原料天然氣與出T-01凈化氣換熱后，進(jìn)入吸收塔T-01底部，與塔頂來的MDEA溶液逆流接觸，天然氣中的CO2、H2S氣體被MDEA溶液吸收(CO2含量≤50×10-6，H2S含量≤3×10-6，溫度為40 ℃)，脫碳后的天然氣從吸收塔塔頂出來，進(jìn)入原料氣換熱器E-01與進(jìn)塔的天然氣換熱后，降溫至約30.6 ℃，再經(jīng)凈化氣分離器SPR-02和凈化氣過濾器SR-02分離夾帶溶液及雜質(zhì)后送出界區(qū)，進(jìn)入下游脫水系統(tǒng)。

2.2 脫水、脫汞單元

干燥器用再生氣取自脫汞系統(tǒng)后的凈化天然氣。再生氣先進(jìn)入脫水加熱爐F-01加熱到280 ℃后，作為再生氣進(jìn)入干燥器，解析其中的H2O。

2.3 液化單元

天然氣液化單元包括液化冷箱系統(tǒng)、冷劑循環(huán)壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷劑儲存及BOG回收系統(tǒng)。

本裝置采用兩級分離三級節(jié)流的單一混合制冷工藝，LNG常壓儲存流程。制冷劑由氮?dú)?、甲烷、丙烷、異戊烷和乙烯組成。

2.4 閃蒸氣(BOG)

工藝BOG(包括LNG節(jié)流閃蒸產(chǎn)生的BOG，裝車BOG及儲罐自蒸發(fā)產(chǎn)生的BOG)在冷箱內(nèi)復(fù)熱后，分為兩路：一路經(jīng)BOG壓縮機(jī)K-03A/B增壓至0.55 MPa后，進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)作燃料氣；多余的BOG經(jīng)循環(huán)BOG壓縮機(jī)K-04增壓至原料氣壓力后，返回原料天然氣入口進(jìn)行循環(huán)再液化。

3 HAZOP分析流程

3.1 節(jié)點(diǎn)劃分

通過對合成氨工藝中的每個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，得出合成氨裝置可以分為16個節(jié)點(diǎn)。本次HAZOP分析劃分了4個節(jié)點(diǎn)[1]。

節(jié)點(diǎn)1-脫碳、脫硫單元：從天然氣末站的原料天然氣來料管線至凈化氣過濾器SR-02，包含：原料氣進(jìn)口分離器SPR-01，原料氣過濾器SR-01，吸收塔T-01，凈化氣分離器SPR-02，凈化氣過濾器SR-02，胺液閃蒸罐SPR-03，胺液再生塔T-02，酸氣分離器SPR-04，前機(jī)械過濾器SR-03，活性炭過濾器SR-04，后機(jī)械過濾器SR-05，胺液中間罐V-02，胺液儲罐TK-01，胺液地下槽V-03，脫硫吸附器AR-01A，脫硫吸附器BR-01B，原料氣換熱器E-01，貧富液換熱器E-02A/B，胺液再沸器E-03，酸水空冷器A-01，酸水回流泵P-02A/B，胺液后空冷器A-02，胺液后水冷器E-04，胺液循環(huán)泵P-01A/B，胺液補(bǔ)充泵P-03，泄放管線，排污管線等及各設(shè)備之間的連接管線。

節(jié)點(diǎn)2-脫水、脫汞單元：從凈化氣過濾器SR-02的凈化氣出料管線至脫汞粉塵過濾器SR-08，包含：干燥器R-02A/B，脫水加熱爐F-01，再生氣分離器SPR-05，脫水粉塵過濾器SR-06，再生氣壓縮機(jī)K-01A/B，脫汞吸附器R-04，脫汞粉塵過濾器SR-08，含油污水罐V-01，再生氣水冷器E-05，再生氣空冷器A-03，脫苯再生氣空冷器A-04，泄放管線，排污管線等及各設(shè)備之間的連接管線。

節(jié)點(diǎn)3-液化單元：從脫汞粉塵過濾器SR-08的凈化天然氣出料管線至LNG儲罐，包含：重?zé)N閃蒸罐SPR-14，重?zé)N分離器SPR-06，冷劑預(yù)冷分離器SPR-08，中間收集罐V-08，冷劑液化分離器SPR-09，高壓冷劑分離器SPR-07，冷劑過冷分離器SPR-10，冷箱CB-01，冷劑收集罐V-04，乙烯儲罐V-05，丙烷儲罐V-06，丙烷干燥器R-05，異戊烷儲罐V-07，異戊烷干燥器R-06，燃料氣緩沖罐V-09，BOG壓縮機(jī)K-03A/B，循環(huán)BOG壓縮機(jī)K-04，壓縮機(jī)進(jìn)口分離器SPR-11，冷劑壓縮機(jī)K-02，壓縮機(jī)級間分離器SPR-12，壓縮機(jī)出口分離器SPR-13，預(yù)冷換熱器E-06A/B，液化換熱器E-07A/B，重?zé)N換熱器E-09，過冷換熱器E-08，天然氣加熱器E-12，乙烯汽化器E-10，乙烯電加熱器E-11，丙烷卸車泵P-04，異戊烷卸車泵P-05，壓縮機(jī)級間空冷A-05，壓縮機(jī)級間水冷器E-13，冷劑增壓泵P-06A/B，壓縮機(jī)末級空冷A-06，壓縮機(jī)出口水冷器E-14，循環(huán)水管線，氮?dú)夤芫€等及各設(shè)備之間的連接管線。

節(jié)點(diǎn)4-火炬、LNG儲存裝車、鍋爐單元：從裝置各火炬排放點(diǎn)至火炬，包含：熱火炬分液罐V-01，冷火炬分液罐V-02，熱火炬FS-01，冷火炬FS-02，燃料氣緩沖罐V-03；從液化單元LNG出料管線至LNG儲罐TK-01，包含：LNG儲罐TK-01，LNG裝車泵P-01A/B，槽車裝車臂LA-01A/B/C/D/E/F；從官網(wǎng)回水管線等其他回水管線至補(bǔ)水箱2600-V-01，包含：補(bǔ)水箱2600-V-01，燃?xì)鉄崴仩tA/B2600-B-01A/B，換熱器2600-E-01A/B，采暖熱水循環(huán)泵A/B/C2600-P-01A/B/C，采暖熱水過濾器2600-SR-02，高溫?zé)崴^濾器2600-SR-01A/B，補(bǔ)水泵2600-P-02，鼓風(fēng)機(jī)2600-BL-01A/B，高溫?zé)崴h(huán)泵A/B/C2600-P-01A/B/C，公用工程等及各設(shè)備之間連接管線。

3.2 HAZOP分析所使用的偏離

根據(jù)對工藝過程的理解，在分析前HAZOP主席依據(jù)偏離確定原則已選定待分析偏離。本次HAZOP分析共使用參數(shù)27個，偏離41個。

3.3 主要風(fēng)險(xiǎn)

(1)上游原料氣來料量大→原料氣進(jìn)口分離器SPR-01的流量/過多→原料氣進(jìn)口分離器SPR-01的壓力/過多，吸收塔T-01的壓力/過多，吸收塔T-01超壓，薄弱環(huán)節(jié)泄漏，泄漏原料氣遇火源發(fā)生火災(zāi)；(2)人員誤操作，排液時(shí)間過長→原料氣進(jìn)口分離器SPR-01的液位/過少→竄壓至含油污水罐V-01,含油污水罐V-01的壓力/過多，含油污水罐V-01超壓嚴(yán)重，發(fā)生物理爆炸；(3)再生氣壓縮機(jī)K-01A/B故障停，脫水加熱爐F-01的再生氣進(jìn)料管線壓力/過少→脫水加熱爐F-01的再生氣進(jìn)料流量/過少→脫水加熱爐F-01的爐管溫度/過多，脫水加熱爐F-01的爐管干燒，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生蠕變泄漏，再生氣漏至爐膛，導(dǎo)致爐膛燒塌損壞；(4)控制回路LICA3201故障，導(dǎo)致閥門LV3201關(guān)小→重?zé)N閃蒸罐SPR-14的進(jìn)料流量/過少→重?zé)N分離器SPR-06的液位/過多，凈化氣帶重?zé)N至液化換熱器E-07A/B、過冷換熱器E-08,液化換熱器E-07A/B、過冷換熱器E-08流道凍堵，嚴(yán)重時(shí)裝置停車；(5)液位表LIA0623假指示→LNG儲罐TK-01的液位/過多→從平衡孔溢出至外層罐，外層罐不耐低溫，冷脆泄漏，泄漏出LNG導(dǎo)致人員凍傷，LNG氣化形成爆炸性混合物，遇火源發(fā)生火災(zāi)爆炸。

3.4 建議措施

基于劇情需要和已有的措施建立保護(hù)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣和可接受程度，共提出建議措施17條，分類如表1所示[2]。

表1 建議措施

4 結(jié)語

以安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQT3049-2013 《危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP分析)應(yīng)用導(dǎo)則》為基礎(chǔ)，利用HAZOP分析方法進(jìn)行了詳細(xì)審查、技術(shù)討論和分析，取得的分析成果如下：

本次HAZOP分析，劃分節(jié)點(diǎn)4個，分析偏離668個，分析劇情386條。其中Ⅳ級風(fēng)險(xiǎn)劇情63條，占總數(shù)16%，Ⅲ級風(fēng)險(xiǎn)劇情119條，占總數(shù)31%，Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)劇情203條，占總數(shù)53%，并且針對這些情況提出了相關(guān)建議[3]。