化工装置SOL和SDL管理中HAZOP分析技术的应用研究

化工装置SOL和SDL管理中HAZOP分析技术的应用研究

谭锦善

中国石油广东石化分公司，广东 揭阳 515200

摘要：安全是化工装置全过程安全管理中的一项关键内容，这其中的SOL和SDL管理是过程安全管理中的一项重要内容，其是通过预防工艺控制条件超出设计范围来避免过程安全事故的发生。将化工装置SOL与SDL 管理中应用HAZOP分析技术是实现化工装置安全管理更加精准化的一项重要举措。本文以某化工装置为例，就HAZOP分析技术如何用于选择装置SOL 与SDL监控点，以及化工装置SOL与SDL偏离的调查与改进应用实例进行了详细阐述。

关键词：HAZOP；危险和可操作性分析；安全操作限值(SOL)；安全设计限值(SDL)

0引言

随着石油化工行业日益发展，工艺技术不断更新，新设备、新材料、新型催化剂及高

效节能设备已广泛应用于石油化工生产装备中，这些新兴化工装置具有高温高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、链长面广的特点，是典型的高危行业。化工企业为了防止事故的发生，必须将生产工艺条件控制在标准操作范围(Normal Operating Envelope)或标准操作限值(Normal Operating Limits)内，从而避免事故的发生，保证化工装置安稳运行。 然而在化工装置工艺安全管理中往往没有充分利用HAZOP的分析结果，从而使人容易忽视装置运行的风险，发生工艺安全事故。如何将HAZOP结果应用于化工装置SOL与SDL管理中，是我们需要重点关注的问题。

1SOL和SDL管理

安全操作限值(Safety Operating Limit，简称SOL)是指可以为健康影响而规定的一个

安全操作极限，当某个参数达到某个安全操作极限(即上限或下限)，应该启动即刻预设行

动，可以是启动操作工预设的行动，启动一个安全仪表系统，一个机械停车系统或其它设

计的具体干预。

安全设计限值(Safety Design Limit，简称SDL)是比安全操作限值范围更大，通常由设备制造商来规定或设计部门来确定，通常和安全阀的设定值接近，通常来说，当化工装置运行时发生超出SDL的情况，需要对设备进行潜在危害的评估以确定该设备是否有效运行。

化工装置主要通过对安全操作限值和安全设计限值进行设定、控制，对偏离事件进行记录、调查、分析和反馈等，从本质安全上降低装置的运行风险，防止工艺安全事故的发生。从设计原理来说，当某个参数达到安全操作极限(即上限或下限)，应启动即刻预设行动。这种行动可以是启动操作工预设的行动，启动一个安全仪表系统，一个机械停车系统或其它设计的具体干预，一般建议SOL设定值为联锁设定值或者安全阀起跳压力值的95％。安全设计极限就是管道设备的设计值，一般检查管道设备图纸和材料数据表获得。

2HAZOP分析简介

危害与可操作性分析(Hazard and OperabilityAnalysis，简称“HAZOP”)是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化、系统化分析方法，是目前全球工业界广泛应用的工艺危害分析方法之一，是危险化学品领域排查事故隐患，预防重大事故的重要工具和有效手段。

HAZOP分析由生产管理、工艺、安全、设备、电气、仪表、环保、经济等专家进行共同研究，这种分析方法包括辨识潜在的偏离设计目的偏差、分析其可能的原因并评估相应的后果。它采用标准引导词，结合相关工艺参数等，按流程进行系统分析，并分析正常／非正常时可能出现的问题、产生的原因、可能导致的后果以及应采取的措施。

HAZOP基本作业流程：选择研究节点-选择工艺参数-选择引导词-发现有价值的偏差-分析产生偏差的原因、后果及现有措施叶评估风险-提出控制风险建议。

3 化工装置SOL与SDL管理中HAZOP分析结果在的应用

3.1基于HAZOP分析结果选择装置SOL与SDL的监控点

装置SOL、SDL的监控点可以根据HAZOP分析报告进行选择。在HAZOP报告中已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，可将温度、流量、压力等发生偏差后的风险等级较高的工艺运行控制点作为装置SOL、SDL的监控点。

以大型乙烯生产装置为例，普遍采用的一种烃类裂解方法是石脑油通过管式裂解炉进行高温裂解反应以制取乙烯的过程，裂解原料经预热后，与过热蒸汽(或称稀释蒸汽)按一定比例(视原料不同而异)混合，经管式炉对流段加热到500～600℃后进入辐射段，在辐射段炉管中加热至780～900℃，发生脱氢和断链反应。由于脱氢和断链反应是可逆反应，为防止发生二次反应，由辐射段出来的裂解产物进入急冷器和废热锅炉，以迅速降低其温度并副产出超高压蒸汽，回收余热。

根据裂解炉HAZOP分析结果显示裂解炉在乙烯生产装置中处于中高风险区。在裂解炉装置运行中，炉管受炉内高温及管内介质压力的共同作用，易发生弯曲、蠕变、渗碳、结焦与高温氧化等现象，操作不当甚至会造成炉管断裂，导致火灾爆炸人员受伤等事故。因此，将原料进料流量、炉膛温度、横跨温度、炉出口温度等控制参数作为SOL与SDL 的监控点。

由此可见，根据HAZOP分析结果选择SOL与SDL监控点更有针对性与有效性。

3.2HAZOP分析在装置SOL、SDL偏离调查中的应用

化工装置由于其本身的危险特性，必须遵照标准操作范围或标准操作界限，从而保证工艺装置稳定运行并满足长期运行的目标。但是，在实际生产过程中由于人员的误操作、设计缺陷、保护层失效、安全仪表老化、生产波动、装置联锁停车等原因，导致工艺控制参数超出生产设备管道的安全设计界限。如果风险控制不到位，会造成灾难性的后果，如发生大规模泄漏，爆炸，人员伤亡及环境灾难等事故。因此，一旦发生SOL&SDL偏离，须及时发送偏离信息并进行实时调查，在开展调查时可充分利用HAZOP分析报告。

HAZOP分析报告由生产管理、工艺、安全、设备、电气、仪表、环保等专家进行共同研究分析所得，其分析结果具有较高的参考价值，通过HAZOP报告中风险和后果场景的描述进行更好地评估风险，通过HAZOP报告中制定的安全措施描述，可以更好地发现安全措施的有效性，安全仪表联锁的可靠性，以及设计意图和设备承载能力。从而可以找出生产过程中SDL、SOL偏离的根本原因，制定出更为有效和针对性的改进措施，降低装置的运行风险，防止工艺安全事故的发生

3.3HAZOP报告在化工装置SOL与SDL偏离调查中的应用实例

乙烯裂解炉出口温度(简称COT温度)控制的准确度关系到乙烯裂解深度和回收效率的提高，是一个重要的控制参数。在实际生产中由于裂解炉出口的温度高，流速快，控制不当极易发生裂解炉炉出口温度过高导致的SDL偏离。

在SDL偏离调查中，通过HAZOP分析报告了解到裂解炉炉出口温度过高导致SDL偏离的后果，如果裂解炉炉出口温度过高长期偏离SDL将会导致裂解炉出口法兰与废锅法兰面发生泄漏或者影响炉管与废锅使用寿命。同时，基于HAZOP报告进行SDL偏离的根本原因分析，发现裂解炉投卸料量与燃料气用量配比不协调，裂解炉烧嘴配管存在设计缺陷，生产过程中裂解原料供应故障，炉管焊缝断裂等原因导致经常性发生裂解炉炉出口温度SDL偏离事件。

基于调查原因，制定了针对性的行动项，包括细化裂解炉操作程序，制定炉管检测和更换计划，与设计单位沟通炉烧嘴配管缺陷问题并通过MOC进行改造。通过一系列的控制措施，有效避免了此类偏离事件的再次发生，大大降低了烯烃装置SDL偏离的次数，这充分体现了HAZOP分析结果在SDL与SOL偏离调查中的重要性，为工艺安全事故调查获得根本原因提供最有利的参考。

4结束语

HAZOP分析结果在化工装置工艺安全管理中须得到充分重视。通过HAZOP分析结果，可有效选择装置SOL、SDL监控点，作为工艺安全管控的重点。可通过HAZOP分析结果，找出生产过程中发生的SDL、SOL偏离的根本原因，制定出更有效、更具有针对性的改进措施，降低装置的运行风险，防止工艺安全事故的发生。

参考文献：
[1] 陈丽芳.石油化工装置安全风险评价和方法技术的分析[J].北京化工大学学报（自然科学版）.2019,13（02）:112-114.