江苏常州化工设计院有限公司 213003
摘要：加氢精制装置具有高温、高压、物料危险性高的特点，加氢精制过程的主要危险是火灾、爆炸和毒物伤害，特别是火灾和爆炸，一旦发生这类事故，将会造成人员伤亡和财产损失。为保障加氢精制过程的安全性，必须进行工艺危险分析。目前，HAZOP分析法是国际上应用最为广泛的危险性分析方法。将HAZOP分析方法应用于加氢精制装置的风险分析中，通过HAZOP研究，识别加氢精制装置在生产运行过程中潜在的危险、有害因素，找出装置在工艺设计、设备运行、操作以及安全措施等方面存在的不足，从而有针对性地制订技术和管理措施，防止工艺指标发生偏差，杜绝各类事故的发生，确保安全生产。
关键词：加氢装置；HAZOP分析；安全设计
加氢装置中大部分都处于高温、高压的环境，因此，在运行过程中稍有不慎就很容易处于一个危险的状态，比如原料油泄漏引起着火、反应器飞速升温、爆炸和火灾等事故。因此，在经济高速发展、对石油等燃料油要求大幅上升的时代背景下，基于危险与可操作性分析的加氢装置工程设计方法分析是大势所趋的。为适应化工发展大环境，本文提出了基于HAZOP（危险与可操作性）分析的加氢装置工程设计方法，在设计阶段尽可能地降低风险，达到安全设计预期目的。
一、加氢装置流程简述
1.1加氢装置的概述
加氢精制的工艺过程多种多样，按加工原料的轻重和目的产品的不同，可分为汽油、煤油、柴油、煤焦油和润滑油等馏分油的加氢精制，其中包括直馏馏分和二次加工产物，此外，还有渣油的加氢脱硫。
加氢精制的工艺流程虽因原料不同和加工目的的不同而有氢区别，但其化学反应的基本原理是相同的。因此，各种石油馏分加氢精制的原理、工艺流程原则上没有明显的区别。
注：“而有氢区别”表达不清。
1.2重点部位及主要设备
加氢装置的重点部位有加热炉及反应器区、高压分离器及高压空冷区、加氢压缩机厂房、分馏塔区等。加氢装置的主要设备有加氢反应器、高压换热器、高压空冷区、高压分离器、反应加热炉、新氢压缩机、循环氢压缩机、自动反冲洗过滤器等。
二、加氢装置HAZOP分析报告总结
加氢精制过程为放热反应，在反应过程中，不断地消耗氢气并加入氢气，且体积缩小。加氢装置的危险因素主要存在于开工时和停工时两个阶段。
2.1开工时的危险因素及其防范措施
（1）应将加氢反应系统干燥、烘炉，以脱去加热炉耐火材料中的自然水和结晶水。
（2）装填催化剂时，应严格按照规定的方案进行装填，装填的时机、方式的好坏直接影响了反应周期的长短和反应情况的好坏。装填时工作人员需要进入反应器内，因此要注意操作人员的人身安全问题，带好氧气面罩，不携带其他异物进入反应器，避免由遗落在反应器内的异物引起的安全事故，且操作应在专业人员的指导下进行。催化剂的装填要均匀，防止出现某个点过热现象影响装置的正常运行。
（3）在开工前应检查加氢反应装置的气密性，查找泄漏点，消除安全隐患。
（4）加氢反应系统的升温、升压要按照要求进行，一般要求升温速度为20℃左右，升压速度不大于1.5MPa/h。
注：“升温速度为20℃左右”是每h吗。“1.5MPa/h”P应为大写吧。
2.2停工时的危险因素及其防范措施
（1）反应系统停工时的首要操作是降温、降量。降温要在在降量前进行。因为如果先降量，由于进料量减少，空气流速变低，加氢反应器会飞速升温，导致不可控现象的发生。
（2）由于加氢装置的原料油一般凝点比较高，很容易凝固在反应装置中，所以，在停工前先要永低凝点油置换整个装置中的原料油。
（3）反应使用的含碳催化剂在高温条件下很容易进行自燃，因此要由专业的卸催化剂人员按要求进行卸剂。氮气有含量高、温度、不能燃烧等特点，因此卸剂时要在充满氮气的环境下进行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（4）停工时，为了防止反应装置的设备及部件在空气中腐蚀，要用碱液对这些部件进行清洗。含硫的系统在停工后要用清水对设备进行清洗，防止硫化铁在空气中自燃。
三、基于HAZOP分析方法的加氢装置工程设计
3.1传统的工程设计方法
工艺流程设计与重要参数的设定。选择合适的反应部分设计，优化换热网络，设计关键位置的控制方案，确定系统装饰压降、操作温度、操作压力。
装置的流程模拟计算。选择合适的方法，输入原料的性质，输入设备的单体性质，通过不断的模拟调试和计算，得到数据并绘制成表。
单体设备与管线的计算。选择单体设备的设备型号，对管线进行计算，选择合适的大小和材质。
确定PID算法。根据以上得出的温度和压力等数据、设备的选型、管线的大小材质选择、工艺的控制方案、仪表的连锁方案等，最终确立最优的PID参数值，并进行调试模拟。
3.2基于HAZOP分析方法的加氢装置工程设计
在HAZOP分析的过程中，对各个重要组成部位进行了分析，其中，本文对重点的加氢反应器进行了举例分析，具体的分析结果及报告如下所示：
加氢反应器入口温度高，或混氢油控制阀失灵，加快的氢气气流流速导致氢气温度升高。
混氢油量小。
氢分压高或氢油比低。
催化剂活性高。
原料性质（烯烃含量高；硫、氮含量高；混合氢纯度高）。
冷氢量不足，冷氢控制阀失灵。
加氢反应器内构件损坏，导致物流分布不均。
催化剂硫化异常，导致催化剂温度高。
以上所列举说明的实验情况最终导致加氢反应器床层平均温度升高，转化率也随之升高，导致液收率下降。情况严重时，甚至会导致停工。
针对以上所存在的问题，提出了以下几点建议：
增加反应器入口温度显示功能，以便实施掌握反应温度的变化，及时改变物料装填比率或设备状态。
统计并确定导致反应器入口温度高的所有参数，通过尝试调整参数的方法改善问题。
统计并计算不同氢油比大小对反应器入口温度高低的影响情况，得出反应情况最优的氢油比并控制为这个比例。
四、结束语
我国经济的飞速发展，加大了各行各业、单位、以及个人对各类油产品使用的需求。应用基于HAZOP（危险与可操作性）分析方法的加氢装置工程设计，可以满足这一需要，不仅可以提前分析实验方案，还可以保障广大操作人员的人身安全。未来还需要对HAZOP分析方法进行更加深入的探究，提出更加优化的分析方法，为我国化工行业中的加氢装置工艺提供强而有效的帮助。
参考文献
[1]张飞龙.HAZOP安评方法在加氢装置中的应用[D].中国石油大学(北京)，2010.
[2]杨欧.渣油加氢装置安全完整性等级设计方法研究[D].北京化工大学,2016.
[3]宋智博，王峰，王成硕.基于HAZOP分析的加氢装置工程设计方法[J].中国安全生产科学技术,2012,08(6):143-147.
[4]张鹏飞.HAZOP分析在加氢裂化装置上的应用[J].工程技术:引文版,2017(2):00241-00241.
[5]马得华.HAZOP分析在加氢裂化装置上的应用[D].上海师范大学, 2016.
论文作者:顾冠中
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/16
标签：装置论文; 反应器论文; 方法论文; 危险论文; 工程设计论文; 温度论文; 催化剂论文; 《基层建设》2018年第21期论文;