HAZOP分析在光气及光气化装置的应用（蒋建华）

HAZOP分析在光气及光气化装置的应用

蒋建华

（重庆长风化学工业有限公司 重庆 长寿 401252）

摘 要：危险与可操作性分析（HAZOP）是一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法，用于探明生产装臵和工艺过程中的危险因素及其原因，寻求必要对策措施。HAZOP分析在提高装臵的可操作性，杜绝、减少事故的发生，降低事故带来的损失及事故原因分析等方面发挥着重要的作用。采用HAZOP分析方法对光气及光气化工艺的生产装臵和工艺过程进行分析；简介生产工艺，利用HAZOP方法，对其进行节点划分和参数、引导词选择，采用户表格方式列出偏差分析、后果及建议措施，并提出可行的对策措施建议。

关键词：HAZOP；光气及光气化装臵；工艺安全管理

HAZOP方法以其科学性、系统性和全面性的特点在全世界得到了广泛的认可与应用，是在全国化工行业推广应用的化工过程危险识别和风险管理的有效方法。重庆长风化学工业有限公司积极引入HAZOP方法，自2013年9月开始至2014年10月，历时13个月，完成了1套光气合成装臵、8套光气化装臵的HAZOP分析。本文以光气合成装臵为例介绍HAZOP分析方法在光气及光气化装臵的应用。 1 HAZOP分析方法简述

危险与可操作性分析（HAZOP）方法是一种以系统工程为基础，用于辨识设计缺陷、工艺过程危害以及操作性问题结构化的分析方法。它包括两个方面，一是危害分析，一是可操作性分析。前者是为了安全的目的，后者则是关心工艺系统是否能够实现操作、是否便于开展维护检修、甚至是否会导致产品质量问题或影响收率。 HAZOP分析方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组通过分析一组引导词（比如高流量、低流量、高压、低压、高液位、低液位等）系统地研究每一个单元（即分析节点），来全面和系统地辨识工艺装臵设计和运行中可能存在导致安全或操作问题的缺陷，分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和可操作性问题，以及已有的控制措施是否充分并提出预防事故或减缓后果的对策措施建议。使用引导词的一个目的就是为了保证对所有工艺参数都进行分析。因而，HAZOP也被定义为：对生产工艺系统危险性与可操作性的严格检查。 2 光气合成装臵工艺简介

一氧化碳和氯气按比例混合后进入固定式光气合成器，在合成器内活性炭表面进行催化反应，生成的气态光气经管道输送至各使用装臵。光气合成器的预热与反应热的导出是靠循环油来实现的（工艺流程图见图1）。

3 HAZOP分析过程 3.1 划分节点

光气合成装臵为连续工艺，我们根据工艺介质性质节点划分，划分为液氯汽化系统、一氧化碳预处理系统、一氧化碳/氯气混合系统、光气合成反应器及气态光气分配系统、光气冷凝尾气处理系统等10个节点。 3.2 选择参数、引导词

在HAZOP分析中，选择合适的参数，结合引导词，组成有意义的偏差，

进而分析每个偏差的原因及其事故后果，并分析已有的安全保护措施，针对不能接受的风险，提出建议措施。该工艺HAZOP分析使用的偏差见表1。

表1 偏差及描述

参数引导词 流量 温度 压力 真空度 液位 腐蚀量 反应 时间 偏大 流量过大 温度过高 压力过高 真空度高 液位过高 腐蚀量过大 过快、剧烈 过慢、活性低 过长 过短 缺步骤 顺序颠倒 顺序颠缺步骤 倒 排放过小 无法排放 未维修 倒吸 偏小 流量过小 压力过低 真空度低 液位过低 终止 无 无 无流量 无 真空 正压 反向 逆流 部分 间歇性 不均匀腐蚀 反应 维修不完全 排放介质异常 设备无法正常开停 故障 维修中出现意外 伴随 杂质 异常 错误物料 温度过低 逆反应 不完全副反应 催化剂中毒 开、停工 泄放排放 维修 排放过大 3.4分析结果

限于篇幅，本文仅将光气合成装臵HAZOP分析节点2一氧化碳预处理系统分析结果展示如表2。

表2 一氧化碳预处理系统HAZOP分析结果展示

偏差 流量过高 原因 苯胺送来流量高 一氧化碳紧急切断阀旁路误开或内漏 后果 措施 建议 完善分厂安全设施管理制度，加强紧急切断阀旁路阀门维护保养,常闭锁定标识。 流量显示 负责 一分厂 配比失调，光气收率低，流量显示 尾气系统压力升高 一氧化碳紧急切断联锁功能失效 无 流量过低 苯胺送来流量少 配比失调，光气游离氯高，尾气系统负荷升高 一氧化碳紧急切断阀关 一氧化碳缓冲罐超压，氯流量、压力显示 气进入尾气系统 氯气进行尾气系统 ①设安全泄压系统。②完善一分厂 操作规程，细化各种工况下紧急停车程序和注意事项。 无流量 苯胺突然停送CO 压力过高 压力过低 杂质 流量、压力显示，一氧化碳 压力低报警联锁停氯气 流量、压力显示 一氧化碳紧急切断阀关 一氧化碳缓冲罐超压 苯胺突然停送CO 管道、法兰泄漏 CO中氢气、甲烷超标 氯气进行尾气系统 中毒 混合气超温、爆鸣 同“一氧化碳紧急切断阀关 造成流量过低” 一分厂 一分厂 流量、压力显示，一氧化碳 压力低报警联锁停氯气 手持式CO检测仪 增设固定式CO检测仪 一氧化碳产品质量在线检混合器出口温度现场及联测，氢气、甲烷超标报警联锁系统设独立检测点 锁停送一氧化碳，混合器超温报警联锁停一氧化碳、氯气 CO中水份超标 产品酸值高，腐蚀设备 一氧化碳产品水份在线检测 苯胺分厂 开停车 苯胺产品CO罐不合格产若投入氯气会造成混合品进行光气合成装臵 取样分析、混合器超温报警将苯胺产品CO进燃烧系统器超温，若通过光气合成联锁、尾气系统压力显示 管线移到产品罐后调节阀装臵进行臵换可造成尾前 气系统敝压、一氧化碳进入大气环境

4 HAZOP 分析主要发现及建议措施

1万吨/年光气合成装臵在役期间的HAZOP 分析主要是针对该装臵工艺系统、储存系统、尾气处理系统及公用工程系统的危险与可操作性分析。此次HAZOP分析，主要从生产运行可能与工艺设计发生的偏差入手，针对以下发现的主要问题提出了相关建议。

4.1优化工艺流程

1）氯气紧急切断阀关，将导致氯气瓶阀至紧急切断阀间管道超压，建议设臵安全泄压系统或设臵与钢瓶压力等级相同的管道，完善操作规程，建立紧急处理程序。

2）一氧化碳紧急切断阀关，将导致一氧化碳缓冲罐超压，建议设臵安全泄压系统，完善操作规程，细化各种工况下紧急停车程序和注意事项。

3）苯胺分厂产品一氧化碳罐不合格产品进入光气合成装臵，若投入氯气会造成混合器超温，若通过光气合成装臵进行臵换可造成尾气系统憋压、大量一氧化碳进入大气环境，建议苯胺分厂产品一氧化碳进燃烧系统管线移到产品罐后、调节阀前。

4）反应捕集器旁路阀误开或内漏，湿份及杂质进入接触器，影响使用寿命，建议加强旁路阀门维护保养，常闭锁定标识。

5）接触器裂管漏，将出现单台接触器通量降低、油温升高，光气带油，影响负荷，油槽液位降低，建议接触器底排加视盅，完善操作规程，通过底排至视盅确认列管是否泄漏，不能排入环境。

4.2设备材料的选择

1）紫铜阀堵，将导致紫铜管内压力迅速达到液氯钢瓶压力，建议采用与钢瓶压力等级相同的紫铜管、紫铜阀。

2）循环油系统堵或油未循环或负荷提升过快，液氯可能进入氯气缓冲罐，正常操作压力小于0.1MPa，而饱合蒸气压为0.1MPa时液氯的温度为-34.5℃，因此必须查实氯气汽化器至缓冲罐管道及设备材料能否承受这样的低温，避免材料低温脆裂发

生事故。

4.3仪表及安全监视联锁控制

1）为避免液氯汽化器夹套堵或油未循环或负荷提升过快造成液氯进入氯气缓冲罐、氯气缓冲罐低、尾气系统压力高，建议设臵汽化器出口氯气低温报警。

2）氯气汽化器内漏，油与氯气会发生化学反应，导致汽化器高温、管道冒黑烟，压力、流量迅速升高，建议现场、远传温度检测点应分别独立，即关键控制点的基本过程控制系统与安全联锁控制系统应分别行成独立的控制回路。

3）为避免一氧化碳预处理系统（过滤、缓冲罐）、光气尾气处理系统管道、法兰泄漏导致人员中毒，建议增设固定式一氧化碳检测仪。

4）一氧化碳中氢气、甲烷超标，将导致混合器超温、爆鸣，建议混合器出口温度现场、联锁系统设独立检测点。

5）单台接触器循环油管路或阀门堵或未循环，单台接触器超温，出口油温明显低于其它接触器出口油温，影响接触器使用寿命，建议接触器出口设温度显示。

6）光气未完全冷凝，将导致尾气吸收器负荷增高，温度、压力高，排风的危险性增大，建议设臵温度或压力高报警。

7）压缩空气送出低，将导致联锁装臵不能正常运行。建议增加压缩空气压力低报警装臵。 4.4完善制度及操作规程

1）为避免液氯钢瓶阀开度过大，造成配比失调、光气质量游离氯高、尾气系统负荷升高，建议细化操作规程，建立正常操作程序及注意事项。

2）为确保仪表显示的准确性，建议建立孔板及仪表设备定期维护保养规定。

3）氯气、一氧化碳紧急切断阀设旁路不很恰当，若紧急切断阀旁路误开或内漏直接导致紧急切断联锁功能失效。但与装臵所在单位沟通，该阀经常堵或本身出来故障，设旁路是为了在线

维护。建议完善分厂安全设施管理制度，加强紧急切断阀旁路阀门维护保养，常闭锁定标识。

4）为避免操作失误、氯气缓冲罐出口阀门关或故障，导致汽化器至缓冲罐超压，建议完善开车安全检查表并严格执行。

5）为避免氯气中三氯化氮在汽化器及缓冲罐中集聚导致燃爆事故和氯气中蒸发残渣造成设备及管道堵塞，建议完善工艺操作规程，明确清理氯气汽化器及缓冲罐的时机和频次，以及氮气臵换处理方法及注意事项。

6）氯气汽化器列管腐蚀或焊缝处泄漏可导致氯气汽化器超温，建议完善工艺操作规程，建立开车前试漏检查程序。 5 结语

通过HAZOP分析在光气及光气化装臵的应用可以看出：HAZOP分析能系统地识别和评估装臵潜在的风险；能提高装臵的可操作性；能提高装臵的安全水平；能完善装臵系统过程安全信息。

参考文献

[1]吴重光.危险与可操作性分析(HAZOP)应用指南.中国石化出版社，2012

[2]黄会伟，舒小芹、史玉颖.在役装臵HAZOP的应用分析及问题探讨.中国安全生产科学技术，2013，9.

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