HAZOP分析技术在MTBE装置设计上的应用

常 攀

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250000)

本文主要介绍了HAZOP分析技术的主要过程及其在MTBE装置设计过程中的运用。

1 HAZOP分析简介

HAZOP(Hazard and Operability Study)指危险性与可操作性研究或危险性与可操作性分析(HAZOP analysis)。HAZOP分析方法是英国帝国化学工业公司(ICI)为解决除草剂制造过程中的危害，在20世纪70年代提出的一套以引导词(guide words)为主体的危害分析方法，用来检查设计的安全以及危害的因果来源[1]。经过几十年的发展，该分析技术已经成为石化行业风险分析系统应用最为广泛的方法之一。

HAZOP分析具体运用到化工装置设计过程中，一般在基础设计后期和详细设计阶段分别开展。基础设计阶段主要针对工艺流程分析，详细设计阶段主要针对成套设备和重大的变更[2]进行分析。

1.1 HAZOP分析实施过程

设计阶段HAZOP分析是将工艺流程图(P&ID)划分为若干个分析节点，然后用引导词找出过程中的危险及潜在风险偏差，并对偏差产生的原因、导致的后果及现有控制措施等进行分析，根据分析结果评估所有安全措施的充分性，检查强制性标准规范在设计中的执行和落实情况，提出针对性建议措施。

图1 HAZOP 分析流程图

表1 HAZOP分析常用的偏差及引导词[3]

1.2 设计阶段HAZOP分析的作用

设计阶段HAZOP分析的主要目的是对设计工况、报警、控制系统、连锁系统、安全泄放设施、操作程序等各方面进行检查，检查设计标准、规范等落实情况，在设计过程中是否已经把风险降低到可接受的水平，同时识别操作过程中存在的危害和不可接受的风险情况，提出相应的控制措施。

2 HAZOP分析在MTBE装置设计上的应用

2.1 工艺流程简介

选取MTBE装置反应、催化蒸馏、甲醇萃取和回收三个工段进行分析。

2.1.1 反应工段

界区外来的抽余碳四经过滤器及聚结器后进入C4原料罐，然后升压送至C4-甲醇混合器进行充分混合。外来的甲醇升压、过滤后一路送至混合器与C4进行充分混合；另一路作为补充，进入催化蒸馏塔Ⅱ反应。

C4原料和甲醇在混合器中充分混合后，经加热后与反应外循环泵出口的反应物料混合进入反应器顶部进行醚化反应。反应物料从反应器底部流出后，经循环冷却器冷却，然后分两路，一路由反应循环泵升压进入外循环混合器；另一路进入第二反应器顶部，在反应器中深度转化。

2.1.2 催化蒸馏及产品分离工段

反应物料从第二反应器底部流出后，经压力控制进入催化蒸馏塔进料，与MTBE产品换热后进入催化蒸馏塔Ⅰ顶部。经过催化蒸馏塔Ⅰ提馏，将MTBE与未反应的C4原料和甲醇等物质分离。催化蒸馏塔Ⅰ的塔底出料为MTBE产品，该物流进入催化蒸馏塔进料-MTBE产品换热器与第二反应器出料换热后再进入MTBE产品冷却器，冷却后送往MTBE产品罐区。催化蒸馏塔Ⅰ塔顶蒸出的催化蒸馏塔中间气体进入催化蒸馏塔Ⅱ底部。

2.1.3 甲醇萃取和甲醇回收工段

反应剩余甲醇与未反应C4的共沸物，从催化蒸馏塔回流罐中抽出，一部分回流，另一部分送入甲醇萃取塔。未反应C4从塔顶排至未反应C4罐，用泵升压后经C4过滤器和聚结器送至外装置处理。

甲醇回收塔顶馏出物为甲醇、微量水和烃的混合物，经塔顶冷凝器冷凝后进入回收塔回流罐。回流罐顶不凝气体经压力控制阀放至火炬分液罐。回流罐内冷凝液用回收塔回流泵抽出，其中大部分用作回收塔的回流打入塔顶，一部分送至甲醇原料罐循环使用。

2.2 分析范围及目标

该MTBE装置包括反应、催化蒸馏产品分离和甲醇萃取回收三个工序。本次分析划分的节点包括：C4进料、循环反应器、第二反应器、MTBE产品换热、催化蒸馏塔、甲醇萃取回收、甲醇回流罐、未反应C4罐、开停工及火炬排放等部分。

分析小组在深入调研的基础上，结合反应物料、工艺设计和操作性等方面的资料，对装置进行系统分析，查找工艺和操作上存在的问题和隐患，识别出存在的重大工艺安全危险，提出相应控制措施，主要分析目标有：

(1)辨识工艺设计相关的危害及可操作性问题；

(2)辨识现有的安全措施以保证在异常情况下工艺处于安全状态；

(3)为了确保装置的本质安全而对设计进行改进；

(4)建议应增加的保护措施或提出可降低危害/可操作性问题的建议。

2.3 分析资料收集

本装置相关的重要图纸与数据在分析会议前发到每名分析人员手中，主要的资料包括工艺仪表流程图(PID)；工艺技术规程；安全操作规程；装置岗位操作规程、设备数据表、管道数据表和MSDS数据等。

2.4 分析小组

本次分析成立的分析小组涉及工艺、设备、仪表、电气、给排水、自控、安全等相关专业的19名专家组成团队，整个分析历时3天，分析PID图33张，分析节点18个。

2.5 MTBE装置HAZOP分析结果

对MTBE装置划分的各单元节点进行分析，主要分析结果见表2。

表2 HAZOP主要分析结果表

3 结语

通过对MTBE装置的HAZOP分析，从系统安全的角度对装置的设计状态参数进行了针对性分析，识别出了设计过程中存在的危险性和操作性问题，并提出了针对性的建议措施，有效预防了工艺安全事故，提高了工艺装置的安全性，对减少事故的发生起到重要作用。

[1] 李 奇,赵文芳,高艳霞.HAZOP技术在双氧水装置上的应用[J].风险评价,2010,10(7):31-34.

[2] 孙成龙.设计阶段的HAZOP分析[J].现代职业安全,2011 (12) :40-43.

[3] 陈 巧,张启波.HAZOP分析在天然气净化装置中的应用[J].石油石化节能,2014(6):48-51.