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四氫呋喃水溶液精餾系統(tǒng)HAZOP分析*

2020-08-26 11:07:08趙福真金士威
廣州化工 2020年16期
關(guān)鍵詞:四氫呋喃雙塔差壓

趙福真,肖 楊,金士威

(中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074)

四氫呋喃屬于雜環(huán)有機化合物,是一種重要的有機合成原料,并且由于其優(yōu)異的溶解性能也被廣泛應(yīng)用為溶劑或反應(yīng)溶劑[1]。四氫呋喃主要用于生產(chǎn)聚四亞基醚二醇及均聚醚、共聚醚、三元共聚醚等,它也可以作為原料生產(chǎn)聚氨酯彈性體、彈性纖維、高彈性橡膠、特殊用途涂料、呋喃系列藥品、硫醇系列香料等。

四氫呋喃無色透明液體,有醚樣氣味,分子量72.11,閃點-14.5 ℃,沸點66 ℃,自燃點321.1 ℃,爆炸極限2%~11.8%(V),蒸氣密度2.5。四氫呋喃屬于甲B 類火災(zāi)危險性可燃液體[2],密度大于空氣,其蒸汽容易在地勢較低處積聚,而且四氫呋喃在儲存時容易變成可爆的過氧化物,遇明火、高溫、氧化劑易燃,并產(chǎn)生刺激性煙霧,具有一定的危險性。

本文利用HAZOP 分析對四氫呋喃和水溶液二元體系的雙塔精餾系統(tǒng)中潛在的危險和操作問題進(jìn)行了識別,分析和評估其可能造成的安全后果,并對系統(tǒng)保護(hù)措施可靠性和有效性進(jìn)行了論證,并提出了相應(yīng)的建議措施,對四氫呋喃精餾系統(tǒng)的設(shè)計完善有良好的指導(dǎo)作用。

1 HAZOP 分析方法介紹

HAZOP是Hazard and Operability Analysis(危害與可操作性分析)的縮寫,20世紀(jì)60年代由ICI(英國帝國化學(xué)工業(yè)公司)開發(fā),1974年英國化學(xué)工業(yè)協(xié)會(CIA)對外發(fā)布,并在全世界范圍內(nèi)迅速推廣[3],被認(rèn)為是最佳分析方法而廣泛用于石油、化工和醫(yī)藥等行業(yè)[4]。HAZOP分析方法適合石化、化工等行業(yè)工藝裝置的開發(fā)、設(shè)計及改造,幫助設(shè)計人員合理設(shè)計操作過程,將工藝危害削減在設(shè)計階段。

HAZOP分析是由各專業(yè)人員組成的分析小組、通過分析會議的形式進(jìn)行。分析小組成員在組長的引導(dǎo)下,通過使用核心指導(dǎo)詞和標(biāo)準(zhǔn)格式等,對生產(chǎn)過程中可能因偏離正常工況而導(dǎo)致的風(fēng)險狀況進(jìn)行分析和識別[5],發(fā)現(xiàn)工藝或操作過程中存在的危害因素,并制定具體的安全防范技術(shù)措施,提供故障分析決策支持,最終形成可供審查的安全記錄文件。依據(jù)工藝系統(tǒng)危險因素的發(fā)展特點,采取增加安全儀表系統(tǒng)、完善工藝設(shè)計和落實安全措施等提高工藝裝置的本質(zhì)安全,有效降低安全事故發(fā)生可能性。

2 四氫呋喃雙塔差壓精餾系統(tǒng)HAZOP分析

2.1 四氫呋喃雙塔差壓精餾系統(tǒng)工藝流程介紹

四氫呋喃的雙塔差壓精餾系統(tǒng)是利用在不同壓力下四氫呋喃共沸物組成含量不同的特性,采用常壓塔和加壓塔雙塔差壓精餾的方法分離提純四氫呋喃。該精餾流程如圖1所示,精餾系統(tǒng)主要由水塔T-1001、水塔底部泵P-1001A/B、塔回流罐V-1001、四氫呋喃塔T-1002組成。

圖1 四氫呋喃的雙塔差壓精餾流程圖

原料首先進(jìn)入水塔T1001,T-1001為常壓塔,采用低壓蒸汽為熱源,通過精餾可從四氫呋喃混合物中分離出大部分水,并從T-1001的塔底排出,通過水塔底部泵P-1001A/B送往界區(qū)外集中處理。T-1001的頂部餾出物是四氫呋喃和水的混合物,為共沸物,富含四氫呋喃,在水塔冷凝器E-1005的冷凝,冷凝液被收集至水塔回流罐V-1001。部分塔頂產(chǎn)物回流至T-1001,其余送往四氫呋喃塔T-1002頂部進(jìn)行一步精制。

四氫呋喃塔T-1002為加壓塔,操作壓力為0.6 MPag,采用中壓蒸汽為熱源。精制后的四氫呋喃產(chǎn)品從T-1002底部送出,送往下一工序。塔頂?shù)玫降蜐舛鹊乃臍溥秽旌衔?,返回T-1001塔進(jìn)一步脫水。

2.2 HAZOP分析過程

HAZOP分析作為一種風(fēng)險辨識方法,根據(jù)工藝系統(tǒng)的特點將工藝流程劃分為不同的節(jié)點,并采用引核心指導(dǎo)詞引導(dǎo)的方法對工程設(shè)計文件進(jìn)行審查,分析設(shè)計中所有可能偏離設(shè)計意圖的偏差,并最終形成HAZOP分析報告。HAZOP分析流程圖如圖2所示。

圖2 HAZOP分析流程圖

2.2.1 劃分節(jié)點

HAZOP分析基于供HAZOP審查的管道儀表流程圖及相關(guān)設(shè)計文件進(jìn)行。節(jié)點可以是流程中的一個操作單元或多個設(shè)備組成的系統(tǒng)流程。每個節(jié)點的劃分,應(yīng)有助于分析人員集中精力高效討論,從而保證HAZOP審查全面有效。本文中四氫呋喃雙塔差壓精餾系統(tǒng)目的一致且高度相關(guān)聯(lián),因而作為一個節(jié)點進(jìn)行分析。

2.2.2 解釋設(shè)計意圖

為保證HAZOP 分析及討論富有成效,工藝設(shè)計人員應(yīng)向HAZOP分析小組充分解釋所分析節(jié)點(如2.1所述)的設(shè)計意圖[6]。分析小組的成員專業(yè)多樣化、知識背景也各不相同,只有在充分理解工程設(shè)計的情況下,對問題的識別才能更多更全面,提出的解決方案也更加切合實際。本次HAZOP審查分析小組成員包括工藝、儀表、管道等專業(yè)設(shè)計人員以及化工行業(yè)相似領(lǐng)域的專家。

2.2.3 建立偏差

偏差是引導(dǎo)詞和工藝參數(shù)的組合。在工藝系統(tǒng)里,工藝參數(shù)可能偏離正常值的波動范圍,這會造成偏離設(shè)計目的偏差。不同引導(dǎo)詞和工藝參數(shù)的組合將得到一系列偏差分析每個節(jié)點時,都應(yīng)將一系列的偏差進(jìn)行分析和審核。例如引導(dǎo)詞“無”和工藝參數(shù)“流量”可組合成偏差“無流量”,其他引導(dǎo)詞“高”、“低”、“逆向”等和“流量”可組合成偏差“流量高”、“流量低”、“逆流”等。在HAZOP 分析中主要用到的引導(dǎo)詞有:無、高、低、逆、并、部分等,常用的工藝參數(shù)有溫度、壓力、流量和液位等。

2.2.4 分析導(dǎo)致偏差的原因

分析小組會分析導(dǎo)致偏差的每個原因和可能引起的后果,并記錄有意義的偏差。所謂有意義的偏差是指導(dǎo)致偏差的原因是可能實際發(fā)生的,其可能造成的后果會產(chǎn)生危險或帶來操作問題。導(dǎo)致偏差的原因是復(fù)雜多樣的,主要因素有:設(shè)計、施工、設(shè)備、儀表、材料、材料、操作、公用工程故障以及自然災(zāi)害等,不同的原因造成的偏差及其程度不同,HAZOP分析應(yīng)盡可能對引起偏差的原因進(jìn)行分析,這將有助于對偏差造成的后果進(jìn)行評估。

2.2.5 分析偏差發(fā)生后的后果和現(xiàn)有的安全措施

偏差造成的損失包括人員傷亡、財產(chǎn)損失或其他可能的安全后果。分析小組對每個引起偏差的原因及可能引起的后果進(jìn)行分析和評估,判斷設(shè)計中現(xiàn)有保護(hù)措施是否能有效減少危害事件發(fā)生幾率或減輕危害事件后果,能夠?qū)⑹鹿屎蠊档偷娇山邮芊秶鷥?nèi)。

2.2.6 記錄和建議措施

建議措施是對設(shè)計、操作程序等方面的改進(jìn)建議,其目的是降低危害事件發(fā)生的幾率或后果的嚴(yán)重程度,以達(dá)到控制風(fēng)險水平的目的。如果現(xiàn)有保護(hù)措施不充分,分析小組討論制定改進(jìn)措施建議。會議記錄是HAZOP分析的重要組成部分,也是后續(xù)建議措施落實工作和變更管理的重要文件,每條偏差記錄應(yīng)包括偏差、原因、后果、安全措施(若有)、建議措施(若有)。

2.2.7 明確建議措施響應(yīng)方

HAZOP分析討論制定的建議措施,應(yīng)具有可操作性,并由分析小組在會議上明確具體的響應(yīng)方(個人或部門單位),由響應(yīng)方負(fù)責(zé)對建議措施進(jìn)行響應(yīng)。

3 結(jié)果與討論

3.1 HAZOP分析結(jié)果

根據(jù)上述的HAZOP分析程序,四氫呋喃的雙塔差壓精餾流程HAZOP分析記錄共計46項,如表1所示。

表1 四氫呋喃的雙塔差壓精餾流程HAZOP分析結(jié)果(節(jié)選)

3.2 討 論

運用HAZOP 分析方法對四氫呋喃精餾系統(tǒng)進(jìn)行了分析,通過“工藝參數(shù)+引導(dǎo)詞”組合偏差對精餾系統(tǒng)的流量、液位、溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了事故劇情描述,并對現(xiàn)有的保護(hù)措施進(jìn)行了審查分析,針對部分項并提出了相應(yīng)的建議措施,分析結(jié)果表明四氫呋喃精餾系統(tǒng)現(xiàn)有的安全措施基本符合設(shè)計意圖,對于事故的發(fā)生可以起到一定的阻止和減緩作用。

4 結(jié) 論

本文通過HAZOP分析對四氫呋喃雙塔差壓精餾系統(tǒng)進(jìn)行了風(fēng)險評價,并分析了工藝和操作過程中可能存在的風(fēng)險和采取的安全保護(hù)措施,并提出了相應(yīng)的建議措施保障裝置的安全運行。HAZOP分析能夠使得工程設(shè)計人員和工廠技術(shù)人員及操作人員對該工藝系統(tǒng)更加了解,分析成果為設(shè)計人員的設(shè)計工作和工廠操作人員的運行維行、安全管理提供指導(dǎo),對于避免發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量問題和安全事故、提高裝置的運營能力有著重要的意義。

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