某原料藥生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)新藥加氫工藝HAZOP風(fēng)險(xiǎn)分析研究

朱保管,殷茂炬,汪建川

(1.江蘇聯(lián)環(huán)藥業(yè)股份有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225127;2.江蘇聯(lián)環(huán)藥業(yè)集團(tuán)有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225127)

1 設(shè)計(jì)背景

1.1 項(xiàng)目背景

1.1.1 新增建構(gòu)筑物

表1為本項(xiàng)目新增建構(gòu)筑物情況。

原料藥加氫工藝在生產(chǎn)技術(shù)上相對成熟,應(yīng)用廣泛,不屬于國家法律上禁用危及生產(chǎn)和明令淘汰的工藝,也不存在國家明令淘汰、禁用和危及安全生產(chǎn)的相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備。

本項(xiàng)目采用DCS系統(tǒng),根據(jù)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和要求,對關(guān)鍵工藝過程的主要參數(shù)包括溫度、壓力、液位、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、含氧量、可燃?xì)怏w濃度等進(jìn)行在線修改,對顯示、記錄、調(diào)節(jié)、累積、控制、聯(lián)鎖、報(bào)警、打印、設(shè)定參數(shù)進(jìn)行檢測和報(bào)警;可對現(xiàn)場運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)操作,對可能發(fā)生危險(xiǎn)的工藝參數(shù)(以單參數(shù)調(diào)節(jié)為主的重要工藝參數(shù))進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整、約限報(bào)警或聯(lián)鎖,使生產(chǎn)安全得到保障。本項(xiàng)目其他工段采用現(xiàn)場與集中相結(jié)合的控制方式,對生產(chǎn)過程中不太重要的工藝參數(shù),如:操作室集中顯示、記錄、調(diào)節(jié)報(bào)警等,實(shí)行現(xiàn)場檢測為主,引入溫度、壓力、流量等重要參數(shù)。

本項(xiàng)目針對生產(chǎn)過程中甲苯、乙酸乙酯、甲醇、氯仿等溶劑的蒸餾回收以及貯罐區(qū)的自動(dòng)控制系統(tǒng)選用DCS控制系統(tǒng),工藝控制過程可得到安全可靠的保證,在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中處于先進(jìn)水平。

經(jīng)以上分析可知,本項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝比較成熟,擬采取的安全控制措施、工藝控制措施切實(shí)可行,所以,本項(xiàng)目生產(chǎn)工藝的安全是比較可靠的。

表1 新建構(gòu)筑物情況

1.1.2 主要原輔料及產(chǎn)品(含產(chǎn)品及中間產(chǎn)品)名稱及涉及項(xiàng)目的量最大儲(chǔ)備情況

表2為主要原輔料及制品名稱、數(shù)量和貯存情況。

1.2 罐區(qū)甲醇等儲(chǔ)罐工藝流程

1.2.1 罐區(qū)甲醇等儲(chǔ)罐工藝特點(diǎn)

將車間裝置需要的主要液體?；肺锪嫌少A罐通過管道輸送至車間,同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)需要通過卸車管線進(jìn)行汽車槽車卸車作業(yè)。本項(xiàng)目罐區(qū)不涉及發(fā)車作業(yè)。

1.2.2 罐區(qū)物料存儲(chǔ)情況

表3為罐區(qū)主要儲(chǔ)存物料情況。

表3 罐區(qū)主要儲(chǔ)存物料情況

1.3 兩重點(diǎn)一重大情況

1.3.1 重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝

根據(jù)原安監(jiān)總局《關(guān)于公布第一批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》和《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝目錄和調(diào)整第一批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝部分典型工藝的通知》,加氫工藝為重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)工藝。

1.3.2 重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品

根據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》(安監(jiān)總管三〔2011〕95號)、《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》(安監(jiān)總管三〔2013〕12號)進(jìn)行辨識,本項(xiàng)目涉及的重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品有:甲醇、氫氣等。

1.3.3 重大危險(xiǎn)源

按照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》(GB 18218—2018)要求進(jìn)行辨識,無論是該單位的生產(chǎn)線,還是生產(chǎn)原料的罐區(qū),都沒有構(gòu)成危險(xiǎn)化學(xué)品的重大危險(xiǎn)源。

2 加氫工藝危險(xiǎn)分析

1)加氫是在有機(jī)化合物分子中加入氫原子的反應(yīng),其中涉及氫氣反應(yīng)的過程是氫氣的加成過程,而具有燃爆危險(xiǎn)性的爆炸極限為4%～75%的氫氣是加成過程反應(yīng)物質(zhì),其特點(diǎn)是具有較高的燃爆危險(xiǎn)性;2)加氫是高溫高壓下氫氣與鋼鐵接觸,鋼鐵中的碳分子容易與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成碳?xì)浠衔?COMMON),使鋼鐵設(shè)備強(qiáng)度降低,從而生成氫脆的一種強(qiáng)烈的放熱反應(yīng);3)在催化劑再生和啟動(dòng)過程中,容易引發(fā)爆炸;4)加氫反應(yīng)尾氣中未參與反應(yīng)的氫氣及其他雜質(zhì),在排放時(shí)容易引起燃燒或爆炸。

3 創(chuàng)新藥氫化過程簡介

3.1 主要設(shè)備一覽

表4為創(chuàng)新藥設(shè)備情況。

表4 創(chuàng)新藥設(shè)備一覽

3.2 加氫反應(yīng)工藝

涉及加氫環(huán)節(jié):將氯化鈀、鹽酸、工藝用水放入罐內(nèi)加熱至溶解。抽真空換氮?dú)?再換氫氣,通氫,保持吸氫5～6 h,最后排出氫氣。用氮?dú)鈮撼隽弦褐岭x心機(jī)甩濾。

乙醇打入氫化反應(yīng)罐攪拌,隨后打開氫化罐罐口,加入催化劑,加入脫水土霉素后密閉。氫氣置換三次。通氫2～4 h,當(dāng)吸氫速度變得極其緩慢時(shí)取樣檢驗(yàn)。

打開氫化罐罐口,攪拌抑制,加入脫水土霉素密閉。3次抽真空,3次換氮?dú)?3次換氫氣。

反應(yīng)溫度控制在(28±2) ℃,通入氫氣,在(0.40±0.02) MPa壓力下吸氫反應(yīng)。通氫2～4 h,當(dāng)吸氫速度變得極其緩慢時(shí)取樣檢驗(yàn),以薄層層析法進(jìn)行終點(diǎn)試驗(yàn),當(dāng)反應(yīng)液幾乎無特定原料時(shí)顯示反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn),停止通氫。用氮?dú)庵脫Q三次,將料液壓入過濾器中過濾,壓濾結(jié)束后,濾餅回收。

3.3 自動(dòng)化控制情況

加氫工藝自動(dòng)控制加氫反應(yīng)釜的氧含量、溫度、壓力、釜內(nèi)攪拌電流與加氫反應(yīng)釜的氫氣流量、加氫反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系,并設(shè)置緊急停車系統(tǒng)(ESD),使加氫反應(yīng)釜的氧含量與加氫反應(yīng)釜的自動(dòng)停止加氫和熱媒進(jìn)料,在加氫反應(yīng)釜中氧含量、溫度或壓力超過標(biāo)準(zhǔn)或攪拌系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)開啟冷媒。

消防報(bào)警系統(tǒng)、可燃/毒氣探測報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等已在廠區(qū)整體配備到位。

4 HAZOP分析方法簡介[1-8]

4.1 HAZOP簡介

HAZOP(危險(xiǎn)和可操作性研究)——Hazard and Operability Studies危險(xiǎn)與可操作性研究是以系統(tǒng)環(huán)節(jié)為最小單位的一種用于定性分析的評價(jià)方法。

危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)目的在于識別隱患、傷害和事故的設(shè)計(jì)短板,以及不符合國家相關(guān)法律法規(guī)的各種后果。

4.2 HAZOP分析方法

危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)是在探明生產(chǎn)裝置和工藝過程中的危險(xiǎn)及其原因并尋求必要對策的基礎(chǔ)上,著眼于設(shè)備、工藝危害辨識技術(shù)的系統(tǒng)工程,是目前應(yīng)用最廣泛的危險(xiǎn)識別技術(shù)。HAZOP分析(HAZOPANALYSIS)是以系列會(huì)議的形式,通過對裝置過程中的危險(xiǎn)和操作問題進(jìn)行分析,由各種專業(yè)人士組成的分析小組。HAZOP分析的直接對象是被稱為“分析節(jié)點(diǎn)”(analysisnode)或工藝單元(processionunit),或操作步驟的工藝或操作的特殊點(diǎn)。對每一個(gè)“分析節(jié)點(diǎn)”,HAZOP分析組以正常運(yùn)行的工藝(狀態(tài))參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值,分析運(yùn)行過程中的工藝(狀態(tài))參數(shù)變化情況(即偏差),同時(shí)分析產(chǎn)生偏差故障的原因、后果及應(yīng)采取的措施,并對其進(jìn)行分析,對其進(jìn)行分析,同時(shí)對其進(jìn)行分析,對其進(jìn)行分析,并對其進(jìn)行分析,使其在運(yùn)行過程中的工藝(狀態(tài))參數(shù)變化情況(即偏差)進(jìn)行分析。

主要有以下四個(gè)階段的HAZOP分析實(shí)施過程。

4.2.1 分析準(zhǔn)備

HAZOP分析的準(zhǔn)備工作主要有以下幾個(gè)方面:

1)下列因素考慮確定分析范圍:

(1)分析對象的界區(qū)范圍;

(2)可用的資料及其詳細(xì)準(zhǔn)確程度;

(3)已開展過的工藝危害分析的范圍等。

2)下列因素在確定分析對象時(shí)加以考慮:

(1)分析目的;

(2)分析對象所處的系統(tǒng)生命周期階段;

(3)人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境影響和信譽(yù)影響等企業(yè)關(guān)注的后果類型;

(4)可操作性問題;

(5)企業(yè)的其他相關(guān)要求等。

3)組建HAZOP分析小組成員:

HAZOP分析小組由以下人員組成,包括(但不限于):

(1)HAZOP分析主席(組長);

(2)HAZOP分析記錄秘書;

(3)工藝工程師;

(4)設(shè)備工程師;

(5)儀表控制工程師;

(6)操作專家;

(7)HSE工程師。

4.2.2 分析會(huì)議

HAZOP分析會(huì)議基本程序主要包括:

1)分析項(xiàng)目概況介紹;

2)劃分節(jié)點(diǎn);

3)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)目的描述;

4)確定偏差;

5)分析偏差產(chǎn)生的原因;

6)分析偏差導(dǎo)致的后果;

7)分析現(xiàn)有的保護(hù)措施;

8)評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級。

4.2.3 分析報(bào)告

HAZOP分析工作結(jié)束后,HAZOP分析負(fù)責(zé)人應(yīng)能夠及時(shí)對分析記錄結(jié)果進(jìn)行整理、匯總,分析、總結(jié)形成HAZOP分析報(bào)告初稿。

HAZOP分析的報(bào)告初稿完成后,各個(gè)小組成員應(yīng)及時(shí)反饋建議,HAZOP主席(組長)根據(jù)小組成員反饋意見進(jìn)行匯總修改。修改完畢,經(jīng)所有小組成員簽字確認(rèn)后,形成HAZOP分析報(bào)告,提交給項(xiàng)目委托方、后續(xù)行動(dòng)/建議的負(fù)責(zé)人及其他相關(guān)人員。

HAZOP分析的報(bào)告包括以下內(nèi)容:

1)封面,包括編制人、編制時(shí)間、版次等;

2)目錄;

3)正文,至少包括以下內(nèi)容:

(1)項(xiàng)目概述;

(2)工藝描述;

(3)HAZOP分析程序;

(4)HAZOP分析小組人員信息;

(5)分析范圍、分析目標(biāo)和節(jié)點(diǎn)劃分;

(6)風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn);

(7)分析結(jié)論;

(8)建議措施說明。

4)附件,至少包括以下內(nèi)容:

(1)技術(shù)資料清單;

(2)分析記錄表;

(3)分析建議匯總表;

(4)節(jié)點(diǎn)劃分圖;

(5)簽字頁。

4.2.4 HAZOP分析審查和結(jié)果關(guān)閉

HAZOP分析項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對HAZOP分析報(bào)告中提出的建議措施進(jìn)行進(jìn)一步的評價(jià),并做出書面或電子郵件回復(fù),對每條具體建議措施選擇可采用完全接受、修改后接受或拒絕接受的形式。

5 分析范圍、分析目標(biāo)、資料清單和節(jié)點(diǎn)劃分

5.1 分析范圍

表5為分析范圍明細(xì)表。

表5 分析范圍明細(xì)表

5.2 分析目標(biāo)

本次委托分析的主要目的是辨識鹽酸多西生產(chǎn)線部分工藝過程的危險(xiǎn)性和可操作性問題,對設(shè)計(jì)過程中工藝(狀態(tài))參數(shù)變化(即偏差)的原因、后果及建議采取的措施等內(nèi)容進(jìn)行檢查,分析工藝過程中的危險(xiǎn)性和可操作性問題。

5.3 技術(shù)資料清單

1)擬建設(shè)項(xiàng)目總平面布置圖及平面圖;

2)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖;

3)化學(xué)品安全技術(shù)說明書(SDS);

4)設(shè)備資料清單;

5)安全設(shè)施一覽表;

6)安全預(yù)評價(jià)報(bào)告;

7)發(fā)生過的事故情況。

6 HSE風(fēng)險(xiǎn)矩陣及說明

6.1 HAZOP分析風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

本次將風(fēng)險(xiǎn)矩陣應(yīng)用于HAZOP分析,結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣,在風(fēng)險(xiǎn)矩陣中利用事故后果嚴(yán)重程度和事故發(fā)生頻率程度,計(jì)算事故風(fēng)險(xiǎn)程度。根據(jù)表6(嚴(yán)重程度分類表)從人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境三個(gè)方面對事故后果嚴(yán)重程度進(jìn)行評定;企業(yè)制定了事故發(fā)生頻次等級,根據(jù)自身實(shí)際情況制定。

表7(可能性定義)方面從頻發(fā)、多發(fā)、偶發(fā)、極少發(fā)、可能性不大五個(gè)層次選擇定義。

表8、表9是與事故發(fā)生頻率相對應(yīng)的橫軸和與事故后果嚴(yán)重程度相對應(yīng)的縱軸風(fēng)險(xiǎn)等級表。

表7 可能性(Likelihood)定義

表8 風(fēng)險(xiǎn)等級表

表9 風(fēng)險(xiǎn)等級行動(dòng)說明

6.2 HAZOP分析風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表6～9,中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域以上的風(fēng)險(xiǎn)表示企業(yè)不能接受的風(fēng)險(xiǎn)在低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域或中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

6.3 HAZOP分析工作表說明

HAZOP分析工作表中:

1)表格中“頻率(L)、嚴(yán)重性(S)”為無數(shù)字的是沒進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估的事故劇情;

2)表格中“建議措施”列為空的情況屬于無需新的建議;

3)沒有出現(xiàn)在表格中的具體參數(shù)形成的偏離,是在會(huì)前已經(jīng)經(jīng)過篩選的不會(huì)有后果的偏離。

7 分析結(jié)果

7.1 HAZOP分析發(fā)現(xiàn)的主要問題及建議

創(chuàng)新藥工藝過程HAZOP分析分詳細(xì)分析記錄表見附件一,建議措施見表10。

表10 江蘇聯(lián)環(huán)藥業(yè)有限公司HAZOP建議措施匯總表

HAZOP分析總體結(jié)論:創(chuàng)新藥加氫危險(xiǎn)工藝方案成熟,基本符合重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品及重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝提出的安全監(jiān)管要求,如采取建議的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,整改相關(guān)隱患,將有可能進(jìn)一步降低各生產(chǎn)裝置在運(yùn)行中的安全風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全,提高管理水平。

7.2 關(guān)于建議的跟蹤和關(guān)閉

HAZOP分析的總體結(jié)論:創(chuàng)新藥加氫的危險(xiǎn)工藝方案成熟,將有可能進(jìn)一步降低各生產(chǎn)裝置在運(yùn)行中的安全風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全,提高管理水平,如采取建議的風(fēng)險(xiǎn)控制措施、整改相關(guān)隱患等,基本符合重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品和重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝提出的安全監(jiān)管要求。