王志新，閔文偉，呂徑春

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

目前化工裝置的安全生產形勢極為嚴峻，安全工作與企業(yè)的發(fā)展和生死存亡息息相關[1]。近幾年，一些危險化學品企業(yè)因設備、管道、控制系統(tǒng)“年老”失效，引發(fā)多起典型的泄漏、火災、爆炸事故，對全國危險化學品安全生產形勢穩(wěn)定造成不利影響。2021年9月1日新修訂的新《安全生產法》的實施，強調堅持黨的領導，把保護人民生命安全擺在首位，加強各級部門監(jiān)督管理力度，進一步強化和落實生產經營單位主體責任，加大對企業(yè)和人員違法行為的處罰力度等，這些也將對化工企業(yè)的安全生產管理提出更高的要求[2]。

我公司聯堿裝置從2007年9月開始建設，2010年12月投產，目前已運行12年。該裝置涉及氨、氯化鈉和氯化銨等介質，存在一定的危險性和腐蝕性，且隨著運行年限延長，因設備磨損、疲勞、老化、腐蝕等原因，裝置故障率上升，運行穩(wěn)定性、可靠性降低，安全風險也隨之增大。同時隨著新標準的不斷實施，按原有標準建設的裝置出現許多“先天不足”，存在布局不合理、壓力控制保護不足、儀表控制水平低、安全措施不完善等問題。對于涉及到毒性氣體、液化氣體、劇毒液體的一級或二級重大危險源，未設置獨立安全儀表系統(tǒng)SIS、ESD等。因此，對我公司的聯堿裝置重新進行風險分析，對裝置的安全穩(wěn)定生產具有重要的意義。

1 危險源識別及分級

1.1 危險源識別

生產過程中涉及的危險化學品主要包括：二氧化碳、液氨和氮氣，其中液氨是主要的危險源，因此以下主要對液氨進行分析。

液氨作為制冷系統(tǒng)的介質，主要存在于結晶工序外冷器、氨儲罐及液氨輸送管道。計算氨儲存量時，氣氨因體積大，重量輕，在計算儲量時可忽略。

1)冷析外冷器儲氨量

冷析外冷器(φ2000×9995，F=800 m2)有6組，每組3臺。液氨走殼程，總液氨量V1=114 m3。

2)液氨管道儲氨量V2=17.0 m3。

3)液氨罐儲氨量V3=168 m3。

則聯堿界區(qū)內液氨總量為V=V1+V2+V3=114+17+168=299 m3。

折合總重量為299.4×0.62=186 t(液氨密度0.62 g/cm3)。

1.2 危險源分級

按照《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2018)標準，對辨識后的各生產場所和儲存場采用單元內各種危險化學品實際存在(在線)量與其在該標準中規(guī)定的臨界量比值，經校正系數校正后的比值之和R作為分級指標。

R的計算方法：

R=α(β1×q1/Q1+β2×q2/Q2+…βn×qn/Qn)

式中：q1,q2,…,qn——每種危險化學品實際存在(在線)量，t;

Q1,Q2,…,Qn——與各危險化學品相對應的臨界量，t;

β1，β2…,βn——與各危險化學品相對應的校正系數;

α——該危險化學品重大危險源的廠區(qū)邊界向外擴展500 m范圍內暴露人員的校正系數。(100人以上，α=2)

根據計算，聯堿裝置各單元重大危險源分級結果見表1。

表1 各單元重大危險源分級結果一覽表

通過計算，該公司聯堿外冷廠房的危險化學品構成三級重大危險源，氨罐區(qū)的危險化學品構成二級重大危險源。

2 聯堿裝置風險因素分析及整改措施

2.1 現有裝置的HAZOP分析

對聯堿生產裝置涉氨區(qū)域進行HAZOP分析與研究，劃分了7個節(jié)點，內容涵蓋10張PID圖。提出5項建議。同時對后果風險等級評估為“Ⅲ”和“Ⅳ”級的偏差及現有聯鎖回路的裝置建議采用“保護層分析(LOPA)”方法進行評估。

表2 HAZOP分析建議措施匯總列表

2.2 LOPA分析和SIL定級

2.2.1 保護層分析(LOPA)

保護層分析(LOPA)的目的是在定性危險分析的基礎上，進一步對具體的場景的風險進行相對量化(準確到數量級)的研究，包括對場景的準確表述及識別已有的獨立保護層，從而判定該場景發(fā)生時系統(tǒng)所處的風險水平是否達到可容許風險標準的要求，并根據需要增加適當的保護層，以將風險降低至可容許風險標準所要求的水平。LOPA的一個基本假設就是不存在不失效的保護層?；玖鞒倘缦拢?/p>

定性危險分析(如：HAZOP分析)→場景識別與篩選→后果及嚴重性評估

初始事件描述及頻率確認→獨立保護層識別及PFD的確認→風險評估及建議→后續(xù)跟蹤與審查

2.2.2 SIL定級

SIL定級，即確定安全完整性等級，是在HAZOP分析的基礎上，結合行業(yè)特點、工藝裝置特性、企業(yè)性質和管理要求，采用適宜的風險管理和分析方法(一般使用LOPA分析)進行SIL等級的確定。安全完整性等級作為衡量安全功能重要因素，是安全系統(tǒng)的核心;安全系統(tǒng)的設計、安裝、檢驗評估、維護都是圍繞著SIL來進行的。SIL定級的方法主要有矩陣法、風險圖法、保護層分析法。

2.2.3 場景識別和篩選

根據HAZOP分析結果初步進行場景識別和篩選，提出需分析的事故場景、確認IE及頻率、現有獨立保護層及頻率，在HAZOP分析中嚴重度等級為4級及以上、風險評估為Ⅲ級基礎上，歸納辨識了6個場景，LOPA場景詳見表3。

表3 LOPA場景分析和SIF定級

2.2.4 LOPA分析和SIL定級結果

通過對現有裝置進行LOPA分析[3]，按表3結果中偏差后果嚴重程度較高、風險等級較高的(Ⅲ級和Ⅳ級)的5個場景進行了SIL等級定級分析，各場景的SIL等級結果見表3所示[4]。

SIF是指安全儀表功能，為一個聯鎖回路中執(zhí)行 HSE 相關的回路一個聯鎖。SIF 分為無要求、SILa、SIL1-3 級。當 SIF 安全完整性等級為“無要求”時，這個回路可以取消，假如保留則可以通過 DCS 實現(符合原安監(jiān)總局 40 號令，原安監(jiān)總管三[2013]3號的要求除外)。當SIF安全完整性等級為SIL1-3時，這個SIF必須通過SIS實現。

根據以上分析及SIL等級定級結果，聯堿裝置需設置獨立的SIS(安全儀表系統(tǒng))。

2.3 現場主要風險隱患及整改措施

2.3.1 工藝方面

1)現場無氮氣置換設施，設備檢修后需進行充氮試壓。

整改措施：將與氣液分離器相連接的管線GA090813-B-32-MB，用于氮氣沖壓，為外冷器做氣密使用。中壓氮氣對應6個混/冷結晶器，甩頭6處，用高壓膠管連接。

2)針對外冷廠房六樓吸氨調節(jié)閥(HV0851，DN300)，在日常生產中處于滿開狀態(tài)，使用MI/MII調節(jié)閥進行吸氨操作調整。

整改措施：將此閥更換為切斷閥，提升密封等級，用于吸氨器泄漏時，緊急關閉此閥。

3)改變界區(qū)外送液氨進氨罐的操作流程，現流程為界區(qū)外送的液氨經調節(jié)閥與蒸發(fā)冷下來的液氨匯合到總管進入氨罐。存在因蒸發(fā)冷壓力高時，導致液氨供應方需提高輸送液氨的壓力，以滿足結晶生產用氨的需求。

整改措施：將界區(qū)外來的液氨改為直接進外冷器液氨總管。

2.3.2 設備方面

1)現場因周邊環(huán)境腐蝕性氣體較多，大部分的材質為碳鋼的管線都存在腐蝕較嚴重的現場。

整改措施：將材料升級為316L，提升耐腐蝕性。

2)氨罐區(qū)和冰機廠房、外冷廠房的晶漿泵電機、操作柱、照明，換氣扇、應急出口指示牌為非防爆型電器。

整改措施：全部改為防爆型電器設施。

2.3.3 電儀及其它方面

1)現場可燃氣體和有毒氣體檢測探頭間距及數量不符合《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》(GB/T50493-2019)中的要求。

整改措施：需按規(guī)范進行補充，同時要符合職衛(wèi)中OEL為職業(yè)接觸限值，氨的OEL為30 mg/m3(氨的1 mg/m3約為1.4 ppm左右)。

2)氨罐區(qū)未實現視頻全覆蓋。

整改措施：對罐區(qū)，冰機區(qū)域，蒸發(fā)冷區(qū)域共需40個攝像頭，滿足現場視頻全覆蓋的要求。

3 結 語

作為安全生產第一負責人，要認真貫徹落實習近平總書記關于新時代安全生產和生態(tài)文明建設的理念，進一步落實各級安全職責，夯實安全工作基礎，完善安全管理體系，以強化全員安全生產責任制的落實為主線，進一步筑牢風險分級管控和隱患排查治理的防線，全面防范一切事故，實現安全生產零目標，為企業(yè)高質量發(fā)展保駕護航。