危险与可操作性(HAZOP)研究分析实例

危险与可操作性（HAZOP）研究是以系统工程为基础的一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法，用于探明生产装置和工艺过程中的危险及其原因，寻求必要对策。通过分析生产运行过程中工艺状态参数的变动，操作控制中可能出现的偏差，以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果，找出出现变动可偏差的原因，明确装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素，并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施。

本文应用HAZOP分析方法对中国石油某石化分公司的聚丙烯装置进行研究分析。HAZOP总研究过程概述（2）

1.1HAZOP研究与分析的目的

从工艺流程、状态及参数、操作顺序、安全措施等方面着手，通过HAZOP研究，识别聚丙烯装置在生产运行过程中潜在的危险、有害因素，找出装置在工艺设计、设备运行、操作以及安全措施等方面存在的不足，为装置的安全运行与安全隐患整改提供指导。

1.2 限制条件

进行HAZOP研究前，评价人员一致同意以下限制条件：

1）HAZOP研究范围仅限于聚丙烯主体装置，因此，分析研究工作只考虑从进料到出

料的整个系统。

2）本次研究是粗略的危险和操作性研究，因此只对主要工艺的关键设施进行检查。

为了逻辑、有效地分析工艺管道仪表流程图，研究按照装置生产工艺过程分成五个单元：活化、精制、聚合、闪蒸和尾气回收单元。

聚丙烯装置概况（3）

该聚丙烯装置以气体分馏装置分离所得炼厂气中的丙烯为原料，采用国内开发、技术成熟的间歇式液相本体法聚丙烯生产工艺，生产聚丙烯均聚树脂。装置原设计生产能力为1.0×104t/a，1997年改造后生产能力达到1.2×104t/a。该装置工艺过程主要包括原料精制、聚合反应、闪蒸去活和活化再生四个部分，主要设备包括聚合釜、丙烯储罐、活化剂储罐、闪蒸釜，以及丙烯压缩机等。各系统工艺及其操作物料的危险性简介如下。

2.1 活化剂输送系统

活化剂输送系统操作主要是将活化剂由活化剂运输罐压送至活化剂储罐。系统主要危险物料：

活化剂——三乙基铝（C6H15Al），为无色透明液体，有强烈的霉烂气味，易燃，化学反应活性很高，接触空气会冒烟自燃。对微量的氧及水分反应极其灵敏，易引起燃烧爆炸。健康危害：三乙基铝对呼吸道和眼结膜具强烈刺激和腐蚀作用，皮肤接触可致灼伤。

氮气（N2），不燃，但若遇高热、容器内压增大的情况，有开裂和爆炸的危险。健康危害：氮气为窒息性的惰性气体，空气中氮气过量，使氧分压下降，会引起缺氧。

2.2 精制系统

精制系统主要将原料丙烯经过脱水、脱硫、脱氧处理，得到合格的精丙烯，供给聚合反应使用。系统主要危险物料为丙烯。

丙烯（C3H6，为无色有气味的气体，易燃，与空气形成爆炸性混合物，遇热源、明火有燃烧爆炸的危险。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃。爆炸极限为1.0％～15.0％。健康危害：丙烯具有麻醉作用。

2.3 聚合系统

丙烯在此系统内发生聚合反应生成聚丙烯粉料。系统主要危险物料：丙烯、氢气、聚丙烯。

氢气(H2)，为易燃气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即会发生爆炸。气体比空气轻，在室内使用和储存时，漏气上升滞留屋顶不易排出，遇火星会引起爆炸。爆炸极限为4.1％～74.1％。健康危害：氢气为惰性气体，仅在高浓度时，由于空气中氧分压低才引起窒息。在很高的分压下，氢气可呈现出麻醉作用。

聚丙烯，为可燃固体，受热分解放出易燃气体。粉料与空气按一定比例混合达到一定浓度时，如有火花点燃则会迅速燃烧，以至引起强烈爆炸。聚丙烯粉尘云自燃温度为420℃，爆炸下限为20g/m3。健康危害：本身无毒。

2.4 闪蒸系统

闪蒸是接收聚合釜内生成的粉料，并在闪蒸釜内完成闪蒸、置换、去活的操作过程。充内主要危险物料：聚丙烯粉料、丙烯、氮气。

2.5 尾气回收系统

尾气回收系统是将气柜内储存的低压丙烯气体加压冷凝为液体。系统内主要危险物料：丙烯。

HAZOP研究讨论（4）

在进行HAZOP研究之前，需要事先制定聚丙烯装置的HAZOP研究分析程序图，见图1。有关HAZOP研究的引导词与偏差说明见表1。

图1聚丙烯装置HAZOP研究程序图

表1引导词与偏差说明

在搞清各系统的设计意图与HAZOP分析与研究程序后，我们从操作参数开始，采用引导词、偏差及其产生的后果，一直到为保证装置的安全生产而采取的安全保障措施，对每个系统逐一进行系统危险性分析与讨论,HAZOP研究结果最终讨论如下。

3.1 活化剂输送系统

①氮气线阀门如有泄漏可能导致窒息危害；误操作可导致系统超压，造成管线破裂；泄压时若管线内介质携带催化剂则容易引起火灾。②目前装置氮气线完好，但车间内缺少对氮气的检测、防护手段。③管线充压时采用现场压力控制，但不具备自动功能。放空线管材为20#碳钢，管内介质为活化剂，且有一段管线埋于地下，可能存在一定的腐蚀。④送料线存在介质腐蚀、误操作引起的管线穿孔、火灾危险。⑤退料线存在介质腐蚀、管线超压引起的泄漏、管线破裂危险。⑥活化剂运输罐在储存、装卸、运输方面可能因介质危险性、储存条件要求等因素产生火灾、爆炸危险。⑦活化剂储罐在使用过程中存在因操作失误导致的冒罐现象和因泄漏或储存不当引起的火灾、爆炸事故的危险。

3.2 精制系统

①精制系统精丙烯储存部分最大的危险是误操作可能引起的各类事故，不仅影响生产，还严重威胁安全。②丙烯储罐V108存在因多种因素导致的储罐超压引起安全事故的隐患。③精制工序丙烯储罐出口管线在生产过程中可能会因丙烯储罐降温或管线泄压不及时等造成管线超压、破损。目前为泄压采取的措施是在管线上安装手动放空系统。④丙烯计量罐在生产时存在冒罐、安全附件失灵、腐蚀、泄漏等危险因素。

3.3聚合反应系统

①丙烯投料线如果发生误操作，系统将很容易达到聚合反应器的设计压力，一旦安全措施失效则会威胁系统安全。②氢气线存在因人为失误、操作压力超高等引起的管线超压破损、冲蚀减薄等危险。③压力高会造成丙烯回收线超压破损，长时间运行也会造成管壁减薄，粉若堵塞管线则会导致聚合釜压力升高，从而给设备的安全运行带来危险。④聚合釜在生产过程中会因釜内温度过高、热量没有被及时撤走而出现暴聚现象（由于反应过热导致聚丙烯熔化结块的一种现象，暴聚对设备损坏较大）。目前釜上装有安全阀，但由于管线较粗，因此原设计没有考虑在安全阀入口管线之前加装爆破片的问题。根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160－92，1999年版)第4.4.5条规定：“有可能被物料堵塞或腐蚀的安全阀，应在其入口前设爆破片或在其出入口管道上采取吹扫、加热或保温等防堵措施。”因此，可以认为，原设计已不符合新规范的要求，这一点应当引起车间注意。⑤聚合釜存在来自多方