镇海炼化环氧乙烷贮罐HAZOP分析

中国石化镇海炼化分公司安玉峰

0  前言

环氧乙烷是易燃、易爆、有毒物质，常温常压下为无色气体，其闪点为-17.8℃，沸点为10.4℃，爆炸极限为3%-100%，能与空气形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。环氧乙烷若遇高热可发生剧烈分解，引起容器破裂或爆炸事故。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。^[1]因此，环氧乙烷的生产及贮存的风险很大，一旦在此过程中发生大量泄漏，将给职工的身体健康、生命安全带来严重威胁，甚至对附近居民及环境造成极大危害。鉴于上述原因，分析环氧乙烷生产及贮存系统存在的危害因素，查找事故隐患并采取相应对策或提出改进措施，从而有效的预防和抑制事故的发生，就成为一个十分重要的课题。而采用HAZOP方法对环氧乙烷的生产及贮存系统的危险部位进行分析，是一个很好的途径。

1  环氧乙烷生产及贮存流程简介^[1]

镇海炼化环氧乙烷/乙二醇装置采用美国陶氏化学（Dow）工艺专利技术，以乙烯和氧气为原料，在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、二氯乙烷抑制剂、氨促进剂的存在下，在一定的温度和压力条件下经过反应器反应生成环氧乙烷。循环气经吸收、解吸、在吸收后得到一定浓度的环氧乙烷水溶液，该溶液经过精制塔的精制可以得到环氧乙烷的产品。

从精制塔出来的环氧乙烷产品经过换热器冷却到10℃后进入环氧乙烷贮罐。环氧乙烷贮罐为卧式贮罐，材质为碳钢，容积为447 m³，安放在四侧钢筋混凝土的安全密封拱顶内，拱顶设置顶棚，以减少天气变化对操作的影响。利用氮气补充和放空系统将环氧乙烷贮罐压力控制在0.3MPa左右，通过泵及冷却器将贮罐内的环氧乙烷循环冷却至-10℃，并将贮罐的温度控制在-5℃。在贮罐需要清空、产品不合格或受到污染时，可以将环氧乙烷返料至精制塔再精制。

贮存后的环氧乙烷通过泵输送到环氧乙烷装车站装车。

2  HAZOP介绍^[2]

危险与可操作性研究 (Hazard and Operability Studay，简称HAZOP)是英国帝国化学工业公司开发的一套以引导词为主体的危害分析方法，主要用来识别和估计过程中安全方面的危险及操作性问题。它通过系统分析新设计或已有工厂的生产工艺流程和工艺功能，来评价装置、设备的个别部位因误操作、机械故障或缺陷而引起的潜在危险，并评价其影响程度，同时提出相应的改进措施。

2.1  HAZOP分析的引导词

    HAZOP研究的重点是工艺部分或操作步骤的各种具体值，它的基本过程就是以引导词为引导，对过程中工艺状态的变化或偏差加以确定，找出装置及过程中存在的危害。引导词的主要目的之一是能够使所有相关偏差的工艺参数得到评价。具体引导词含义如表1所示。

表1. HAZOP分析引导词及含义

2.2  HAZOP分析的内容及步骤

HAZOP分析的内容主要包括：偏差、原因、后果、保护措施、建议措施等。它的主要步骤为：确定分析单元或节点，完成分析结果和讨论，提出相应措施和建议。具体分析过程如图1所示。

3  HAZOP分析

由于环氧乙烷生产及贮存系统存在较大的风险，是整个装置的关键部分。一旦出现设备缺陷或者操作、控制失误，造成环氧乙烷大量外泄，将对整个装置造成严重威胁，甚至发生火灾、爆炸等严重事故，给职工、公司、社会及周边环境造成极大危害。因此，对生产过程中危险性较大的环氧乙烷贮罐进行HAZOP分析有重要意义。

3.1  分析单元

将环氧乙烷贮罐入口阀门至环氧乙烷分配泵入口阀门这一工段作为分析单元（节点）。如图2所示。

环氧乙烷贮罐主要控制的工艺参数为：温度、液位、压力等。

图1.  HAZOP分析流程简图

图2. 环氧乙烷生产及贮存系统分析单元示意图

3.2  分析结果及讨论^[3]

因篇幅所限，以环氧乙烷贮罐的液位为例进行HAZOP分析，分析结果见表2。

表2. 环氧乙烷贮罐液位HAZOP分析

从环氧乙烷贮罐液位的HAZOP分析结果中可以看出，存在的主要偏差有环氧乙烷贮罐无液位、液位偏高或偏低、环氧乙烷泄漏等，为了控制这些偏差的发生，装置采取了一系列措施，如液位报警、联锁停车、安全阀、设置有毒气体报警仪、设置消防及职业卫生设施等，对事故的发生起到了一定的阻止或减缓作用。同时，运用HAZOP方法对环氧乙烷贮罐的温度、压力等参数进行分析，结果表明，装置在设计和生产过程采取的如温度（压力）报警、温度（压力）联锁、设置专用氮气分离罐、设置冷却系统等措施，基本上能保证正常生产和操作的进行，并满足安全生产的需要。但考虑到环氧乙烷的危险性和其大量泄漏的严重后果，如环氧乙烷贮罐破裂导致环氧乙烷大量泄漏时，已有的措施不能完全满足装置的应急处置要求。因此，还需要增加或完善一些安全控制措施。

3.3  安全措施和建议

1）增加固定式有毒气体检测报警仪的数量。按照GB50493-2009《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》的要求，有毒气体监测点与释放源之间的距离不宜大于2米，应考虑增加5台有毒气体报警仪并合理分配位置，以便能及时有效的监测环氧乙烷的泄漏情况。

2）增加便携式检测报警仪数量。装置技术人员、班组及装车系统操作人员有近20人，现有5台便携式环氧乙烷检测报警仪已不能满足巡检及现场操作的需要，需要再增加5台以保证巡检和应急使用。

3）改善水喷淋系统。改善水喷淋系统的控制方式，又三处一点控制改为三处三点控制，并适当扩大其覆盖面积，以增强处理能力，提高处理效率。

4）增设事故喷淋及洗眼器，尽量降低环氧乙烷泄漏对人身的伤害。

5）增设水、汽、风等公用工程服务站，方便操作人员应对轻微泄漏和处理事故隐患，提高处理效率。

6）改善贮罐内通风管线，扩大其影响范围，提高可用动力空气的量，增强贮罐混凝土防爆墙内空气的流动性，防止环氧乙烷泄漏后积聚。

7）制定并完善事故应急预案。定期组织应急预案演练，并根据演练过程中暴露的问题完善应急预案，以提高处理突发事故的能力。

8）加强人员培训。①熟练掌握操作法、工艺技术规程及HSE规程，熟悉现场应急预案。②提高消气防技能，如消防水炮使用、水喷淋系统应用、报警系统使用、空气呼吸器的佩戴、中毒急救训练等。

9）加强日常安全管理。①加强直接作业环节的管理，特别是严格控制动火作业。②开展经常性的隐患排查和整改，做好日、周、月检工作。③加强巡检，发现故障及隐患及时处理。

4  结论

通过对环氧乙烷贮罐的HAZOP分析，发现主要存在的问题有有毒气体检测报警仪数量不足、液位计故障或读数偏差大、事故状态下消防及职业卫生设施不能完全满足要求、操作人员处理突发事故的能力不足等，因此装置应落实相应的对策和措施，以提高环氧乙烷生产及贮存系统的安全性和可靠性。同时，要应用HAZOP方法对环氧乙烷生产及贮存系统其它的单元及操作参数进行分析，找出系统中存在的问题和不足，并采取措施加以改进或完善，确保装置的生产安全。