HAZOP风险分析在天然气净化液化设备中的运用

2021-11-20任晓军冯鑫纳勇

化工管理 2021年29期

任晓军，冯鑫，纳勇

(1.陕西延长石油集团炼化公司，陕西延安 727406；2. 陕西延长石油天然气股份有限公司，陕西延安 717403；3. 北京思创信息系统有限公司，北京 100029)

1 HAZOP分析方法介绍

HAZOP分析方法其基本原理是基于单元的设计意图(即分析节点)。从整个制造操作过程中加工过程状态参数的变化以及实时控制中可能出现的误差进行分析。反向检查，分析造成偏差的原因，检查正向偏差造成的负面影响，识别当前的安全预防措施，进行风险评估，如果风险不能接受，则明确提出相应的建议对策。

2 工艺说明

2.1 脱碳、脱硫单元

预处理后的原料天然气与出T-01净化气换热后，进入吸收塔T-01底部，与塔顶来的MDEA溶液逆流接触，天然气中的CO2、H2S气体被MDEA溶液吸收(CO2含量≤50×10-6，H2S含量≤3×10-6，温度为40 ℃)，脱碳后的天然气从吸收塔塔顶出来，进入原料气换热器E-01与进塔的天然气换热后，降温至约30.6 ℃，再经净化气分离器SPR-02和净化气过滤器SR-02分离夹带溶液及杂质后送出界区，进入下游脱水系统。

2.2 脱水、脱汞单元

干燥器用再生气取自脱汞系统后的净化天然气。再生气先进入脱水加热炉F-01加热到280 ℃后，作为再生气进入干燥器，解析其中的H2O。

2.3 液化单元

天然气液化单元包括液化冷箱系统、冷剂循环压缩机系统、冷剂储存及BOG回收系统。

本装置采用两级分离三级节流的单一混合制冷工艺，LNG常压储存流程。制冷剂由氮气、甲烷、丙烷、异戊烷和乙烯组成。

2.4 闪蒸气(BOG)

工艺BOG(包括LNG节流闪蒸产生的BOG，装车BOG及储罐自蒸发产生的BOG)在冷箱内复热后，分为两路：一路经BOG压缩机K-03A/B增压至0.55 MPa后，进入燃料气系统作燃料气；多余的BOG经循环BOG压缩机K-04增压至原料气压力后，返回原料天然气入口进行循环再液化。

3 HAZOP分析流程

3.1 节点划分

通过对合成氨工艺中的每个节点进行分析，得出合成氨装置可以分为16个节点。本次HAZOP分析划分了4个节点[1]。

节点1-脱碳、脱硫单元：从天然气末站的原料天然气来料管线至净化气过滤器SR-02，包含：原料气进口分离器SPR-01，原料气过滤器SR-01，吸收塔T-01，净化气分离器SPR-02，净化气过滤器SR-02，胺液闪蒸罐SPR-03，胺液再生塔T-02，酸气分离器SPR-04，前机械过滤器SR-03，活性炭过滤器SR-04，后机械过滤器SR-05，胺液中间罐V-02，胺液储罐TK-01，胺液地下槽V-03，脱硫吸附器AR-01A，脱硫吸附器BR-01B，原料气换热器E-01，贫富液换热器E-02A/B，胺液再沸器E-03，酸水空冷器A-01，酸水回流泵P-02A/B，胺液后空冷器A-02，胺液后水冷器E-04，胺液循环泵P-01A/B，胺液补充泵P-03，泄放管线，排污管线等及各设备之间的连接管线。

节点2-脱水、脱汞单元：从净化气过滤器SR-02的净化气出料管线至脱汞粉尘过滤器SR-08，包含：干燥器R-02A/B，脱水加热炉F-01，再生气分离器SPR-05，脱水粉尘过滤器SR-06，再生气压缩机K-01A/B，脱汞吸附器R-04，脱汞粉尘过滤器SR-08，含油污水罐V-01，再生气水冷器E-05，再生气空冷器A-03，脱苯再生气空冷器A-04，泄放管线，排污管线等及各设备之间的连接管线。

节点3-液化单元：从脱汞粉尘过滤器SR-08的净化天然气出料管线至LNG储罐，包含：重烃闪蒸罐SPR-14，重烃分离器SPR-06，冷剂预冷分离器SPR-08，中间收集罐V-08，冷剂液化分离器SPR-09，高压冷剂分离器SPR-07，冷剂过冷分离器SPR-10，冷箱CB-01，冷剂收集罐V-04，乙烯储罐V-05，丙烷储罐V-06，丙烷干燥器R-05，异戊烷储罐V-07，异戊烷干燥器R-06，燃料气缓冲罐V-09，BOG压缩机K-03A/B，循环BOG压缩机K-04，压缩机进口分离器SPR-11，冷剂压缩机K-02，压缩机级间分离器SPR-12，压缩机出口分离器SPR-13，预冷换热器E-06A/B，液化换热器E-07A/B，重烃换热器E-09，过冷换热器E-08，天然气加热器E-12，乙烯汽化器E-10，乙烯电加热器E-11，丙烷卸车泵P-04，异戊烷卸车泵P-05，压缩机级间空冷A-05，压缩机级间水冷器E-13，冷剂增压泵P-06A/B，压缩机末级空冷A-06，压缩机出口水冷器E-14，循环水管线，氮气管线等及各设备之间的连接管线。

节点4-火炬、LNG储存装车、锅炉单元：从装置各火炬排放点至火炬，包含：热火炬分液罐V-01，冷火炬分液罐V-02，热火炬FS-01，冷火炬FS-02，燃料气缓冲罐V-03；从液化单元LNG出料管线至LNG储罐TK-01，包含：LNG储罐TK-01，LNG装车泵P-01A/B，槽车装车臂LA-01A/B/C/D/E/F；从官网回水管线等其他回水管线至补水箱2600-V-01，包含：补水箱2600-V-01，燃气热水锅炉A/B2600-B-01A/B，换热器2600-E-01A/B，采暖热水循环泵A/B/C2600-P-01A/B/C，采暖热水过滤器2600-SR-02，高温热水过滤器2600-SR-01A/B，补水泵2600-P-02，鼓风机2600-BL-01A/B，高温热水循环泵A/B/C2600-P-01A/B/C，公用工程等及各设备之间连接管线。

3.2 HAZOP分析所使用的偏离

根据对工艺过程的理解，在分析前HAZOP主席依据偏离确定原则已选定待分析偏离。本次HAZOP分析共使用参数27个，偏离41个。

3.3 主要风险

(1)上游原料气来料量大→原料气进口分离器SPR-01的流量/过多→原料气进口分离器SPR-01的压力/过多，吸收塔T-01的压力/过多，吸收塔T-01超压，薄弱环节泄漏，泄漏原料气遇火源发生火灾；(2)人员误操作，排液时间过长→原料气进口分离器SPR-01的液位/过少→窜压至含油污水罐V-01,含油污水罐V-01的压力/过多，含油污水罐V-01超压严重，发生物理爆炸；(3)再生气压缩机K-01A/B故障停，脱水加热炉F-01的再生气进料管线压力/过少→脱水加热炉F-01的再生气进料流量/过少→脱水加热炉F-01的炉管温度/过多，脱水加热炉F-01的炉管干烧，严重时发生蠕变泄漏，再生气漏至炉膛，导致炉膛烧塌损坏；(4)控制回路LICA3201故障，导致阀门LV3201关小→重烃闪蒸罐SPR-14的进料流量/过少→重烃分离器SPR-06的液位/过多，净化气带重烃至液化换热器E-07A/B、过冷换热器E-08,液化换热器E-07A/B、过冷换热器E-08流道冻堵，严重时装置停车；(5)液位表LIA0623假指示→LNG储罐TK-01的液位/过多→从平衡孔溢出至外层罐，外层罐不耐低温，冷脆泄漏，泄漏出LNG导致人员冻伤，LNG气化形成爆炸性混合物，遇火源发生火灾爆炸。