摘要：根据加氢装置涉及的操作条件、反应过程、处理物料特性，从物料易燃易爆及毒性、反应过程复杂性、设备运行危险性等三方面对装置关键区域运行风险进行识别和分析。总结了装置运行过程中可能发生的事故类型及模式，并提出了有针对性的安全风险管控措施。
关键词：加氢装置；风险识别；事故模式；安全；管控措施
一、加氢装置运行风险识别
1、物料的易燃易爆及毒性
加氢装置的原料和产品多为易燃、易爆物质，且处于高温、高压、临氢的操作条件下，给装置带来一定的运行风险，由于装置处理原料所含组分和氢气对设备材质具有腐蚀性，因此，当泄漏温度超过其自燃点、遇静电或热源就可能引发火灾、爆炸事故。
2、化学反应过程的复杂性
加氢反应属强烈的放热过程，在装置运行过程中随着温度、压力不断升高，氢气会导致氢鼓泡、氢脆、表面脱碳、氢剥离及氢腐蚀，其中最重要的是氢腐蚀，这种腐蚀存在于加氢反应器及相应的管线等。此外，加氢反应若加料速度过快、升温过高或过快搅拌不及时等，都可能会使热量积聚，温度、压力急剧上升，发生反应失控，导致冲料，严重的可致反应釜爆炸。
3、生产设备运行的危险性
加热炉。加热炉出口温度较高，辐射管中介质有气体、轻烃、原料油、氢气等，若加热炉选材和焊接质量不当，易发生炉管腐蚀穿孔或焊口拉裂泄漏，油气泄漏遇明火即可发生爆燃。此外，加热炉因操作不当，燃料气带液压力升高也会造成加热炉超温。在开工点火或停炉再点炉时，如炉膛置换不净，监测不到位，当燃料气达到爆炸浓度时，会发生炉膛爆炸事故。
反应器。加氢反应器属装置的核心设备，在生产过程中，随着反应的不断深入，释放的热量逐渐增加，在装置内沿反应器轴向存在催化剂床层温升，当反应温升过高而不可控制时，可能导致反应物流在高温区内发生激烈反应，甚至发生二次、三次裂解反应，放出更多的反应热，使反应温度更高，如此恶性循环，可能导致温度超过催化剂允许的最高使用温度，损坏催化剂，甚至可能引起催化剂床层“飞温”，若不及时处理或处理不当将发生着火爆炸事故。
高压分离器。高压分离器包括热高压分离器和冷高压分离器，其主要是在较高压力下将纯度较高的循环氢气从油气水混合物中分离（气、油、水三相分离）出来循环利用，避免循环氢带液。如果液面过高，可能会影响循环氢脱硫塔及循环氢压缩机平稳操作；液面过低会引起排低分油带气严重，甚至会造成高压串低压事故，后果十分严重。
4、发生事故的类型
压力容器和压力管道超压破裂。生产运行过程中使用的压力容器、压力管道因强度降低，或安全阀失效，或高压串低压等原因引起的超压破裂或爆炸，从而引起物料的泄漏、跑料。设备腐蚀。包括设备内腐蚀和外腐蚀两种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆内腐蚀是设备、管线内介质对设备、管线的化学腐蚀，加氢装置设备腐蚀主要包括临氢系统的氢腐蚀、含硫化氢介质的硫化氢腐蚀等；外腐蚀是大气中存在的腐蚀性物质对设备、管线外表面的腐蚀，设备、管线一旦被腐蚀穿孔破裂，介质就会泄漏、扩散。设备磨损、冲蚀。物料介质在设备、管线以汽液二相状态流动（特别在管线弯头部位），如果操作不平稳，波动频繁，或设备材质选择不当，或介质中含固体颗粒等杂质，线速高等，易引起设备管线的磨损和冲蚀，严重时将导致物料泄漏、扩散。应力损坏。设备、管线在使用过程中或因温度和压力周期性的变化，或因设备与管线的连接部位振动频繁等产生疲劳断裂，导致物料泄漏。遭受外力破坏。设备管线等遭受外力的破坏，使设备管线发生破裂，导致物料泄漏。密封失效。生产过程中设备设施的密封和静密封因密封材质选择不当、高低温变化频繁、封油中断、端封损坏、冷却水中断等原因造成的密封失效而造成物料泄漏、跑料、串料。）误操作或操作不当。如冒顶、切水阀未及时关闭、流程错误等造成的跑料、泄漏、窜料。隔断设备失效。阀门、盲板、水封等设施失效所造成的泄漏、跑料、串料或高压串低压事故。
二、安全风险管控措施
加氢装置生产过程中的风险主要来源于操作条件、处理物料自身具有的危险性，因此，装置运行过程中应重点对危险物料和设备进行安全监控，对操作人员进行安全教育和技能培训。
1、工艺技术本质安全措施
针对加氢装置运行过程中处理物料的特性及潜在风险识别，结合国家安全生产监督管理总局颁布的《重点监管的危险化工工艺（2013年完整版）》中关于加氢工艺的重点监控工艺参数、安全控制要求，设置相应的报警设施及安全联锁系统。装置应采用先进可靠的DCS控制系统，对操作中变化较大、较重要的工艺参数应设置越限报警等自动控制和联锁保护系统，确保在误操作或非正常工况下对危险物料的安全控制。为提高装置生产的安全性，应设置独立于DCS系统的安全仪表系统（SIS）和紧急停车系统（ESD），在紧急情况下自动关停威胁装置安全的泵或阀门。压缩机组应单独设置自动报警和自动联锁保护系统，当发生误操作或意外事故时可自动关停危及安全的操作。装置应设置紧急切断系统和紧急泄压火炬系统，保证非正常工况下危险物料能够安全排出并安全处置。
2、现场设备安全管控措施
加热炉燃料分液罐除设玻璃板液位计外，还应设置远传外浮球液位报警器，并在DCS显示报警，避免燃料气带液，引起炉膛大火，烧坏炉管。加热炉长明灯和燃料气火嘴供气管道应分别设立自力阀和控制阀，并在各路设置快速切断阀，设定先后关闭顺序，防止瓦斯串入，发生炉膛爆炸事故。生产过程中所有物料均应处在密闭状态下，各类危险化学品在装置区边缘与公用工程管线连接部位根部应设置切断阀。进出装置管线包括燃料气、汽油、H2、柴油等管线以及脱硫剂、氮气、H2、工业风等管线应安装三阀组、止回阀或“8”字盲板。装置内设备、建（构）筑物的布置、防火间距应符合《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）的规定，满足安全生产、防火、防爆和施工、检修、操作要求。装置在停电、停汽或操作不正常情况下，可能发生物料倒流，因此相应设备、管道应设置自动切断阀、止回阀等安全设施。循环氢压缩机入口处应设紧急排泄系统，以防系统超压发生事故。企业应根据装置特点，选择先进的工艺技术和符合工艺要求的设备，保证装置所用的设备和管线的材质符合工艺要求。按照《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB 50493-2009）要求，设置可燃气体和有毒气体（H2S）检测报警仪并处于完好状态。
结语
加氢工艺具有高温高压、易燃易爆等危险特性，发生重大事故的几率较高，作为重点监管危险化工工艺，企业必须采取有效的安全防范措施进行安全控制。本文通过对加氢装置生产过程潜在的风险进行了识别，并提出了相应的安全防范措施。建议涉及加氢工艺的化工企业应高度重视，新建装置应采用HAZOP和LOPA相结合的分析方法进行方案审查，在役装置应严格执行国家规定的危险化工工艺安全控制要求，加强工艺管理、设备维护和监测，控制和消除各种危险因素，做到防患于未然。
参考文献：
[1]李大东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2004
[2]方向晨.加氢精制[M].北京：中国石化出版社，2006
[3]史开洪.加氢精制装置技术问答[M].北京：中国石化出版社，2006
[4]路强，高飞，樊宁安.加氢装置氢气压缩机爆炸事故原因分析及预防措施[J].石油化工安全环保技术，2008，24（1）：34-36
[5]陈先海，王正中，施志荣.模拟评估法在液氨泄漏事故后果预测中的应用[J].中国安全生产科学技术，2007，3（5）：79-82
论文作者:孙万杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/16
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