HAZOP分析对PVC糊树脂的应用

陈昕

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 PVC糊树脂技术

PVC糊树脂生产技术按照聚合方法分为三大类，具体实施过程有七种：①乳液法分为：普通乳液聚合、种子乳液聚合、连续乳液聚合；②微悬浮法聚合分为：普通微悬浮聚合、种子微悬浮聚合；③混合法分为：混合微悬浮聚合、混合乳液聚合。其干燥方法比较单一，均采用离心式喷雾干燥[1]。

PVC糊树脂生产过程主要包含：配置、聚合、回收（汽提）、干燥。

2 HAZOP分析技术

HAZOP全称Hazard and Operability Analysis，即危险与可操作性分析，是被工业界广泛使用的一种工艺危险分析方法。最早是由英国帝国化学公司（ICI）在20世纪70年代初期提出的[2]。因挪威船级社在海上石油平台经常做HAZOP分析，经过几十年的应用、发展和完善，后来被广泛使用，涉及精细化工、石油化工、机械制造、航空航天等多个领域。

它的特点是：能够发挥集体的智慧，通过运用引导词来激发所有人员的创新思维，通过对整个工厂的因果关系系统全面的分析剧情，从而找出新的或已有的工程方案、设备操作和功能实现的危险。这种方法对于检查可操作性的问题也是极其有价值的，经常可以通过检查可操作性问题，发现工艺装置中潜在的危险。

HAZOP通过一系列的会议对工艺图纸（管道及仪表流程图）和操作规程进行分析。会议中，由不同部门（分别来自设计方、业主方、专利商或成套设备厂家）、不同专业人员（包括工艺、仪表、电气、安全专业工程师以及现场操作人员）组成的分析小组以头脑风暴的形式系统地研究每一个节点，通过使用引导词辨识出具有潜在危险的偏差，并对每个可能存在潜在危险的偏差进行分析。获悉该偏差可能导致的后果，根据后果找出引起偏差产生的原因及已有的安全保护措施等。评估风险等级并判断是否已经把风险降低到了可以接受的程度，如果风险未达到可以接受的程度，那么分析小组还需要给出建议安全措施。这些建议安全措施可以是有助于消除风险的本质安全策略、工程措施、管理措施或者个人防护措施等等。

3 进行HAZOP分析的原因

国家安全生产监督管理总局AQ/T 3033-2010《化工建设项目安全设计管理导则》推荐在危险化学品建设项目的基础设计和详细设计阶段开展HAZOP等风险分析工作。

2013年国家安全生产监督管理总局发布76号文，关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知，指出，涉及“两重点一重大”（重点监管的危险化工工艺、重点监管的危险化学品和重大危险源的监管）和首次工业化设计的建设项目，必须在基础设计阶段开展HAZOP分析。

PVC树脂工艺由于存在聚合反应（属于安监局首批重点监管的危险化工工艺），使用氯乙烯和氨（属于重点监管的危险化学品）和存在氯乙烯球罐（属于重大危险源），涉及到“两重点一重大”，因此需要对该工艺进行HAZOP分析。

4 实例分析

以新疆某糊树脂项目为例，该糊树脂项目采用渤天化工原有的糊树脂种子乳液聚合法技术工艺。乳液聚合配方主要有水、VCM、催化剂、乳化剂和水溶性引发剂。乳液聚合对搅拌要求非常严格，引发及聚合在水相中进行。一般情况下，乳液聚合法生产出的乳胶粒径小于0.2 μm，为了达到增大乳胶粒径的目的，开发了乳液种子聚合法，使乳胶粒径能够增大至1.0 μm左右。种子乳液聚合工艺包含种子釜聚合和成品釜聚合两个步骤，因此在HAZOP分析分割节点时也将助剂配置加入分为了种子聚合助剂配置加入和成品聚合助剂配置加入。糊树脂流程见图2。

图2 糊树脂工艺流程

通过HAZOP分析对原有设计修改内容如下：

聚合釜在加助剂前需要先加水，人孔加助剂，通过夹套水系统将温度调整到指定温度后才可以进行后续助剂加入过程。因加入水量对聚合影响较大，原设计的一台流量计如果故障，通过来水源头的加水记录差别来计量并不准确，所以聚合釜加水流量计的设计方案由一台变为两台。在加入催化剂和乳化剂过程中，为保证助剂正常加入聚合釜，需通过调整助剂加入的回流管线压力来保证助剂进聚合釜时的压力，助剂回流管线压力应比聚合釜釜内压力高1.0MPa(G)。在VCM加入过程中，通过VCM输送泵输送过来的VCM如果压力过高会造成聚合釜内压力异常升高，容易引起聚合釜爆炸，因此需要在VCM输送泵与装置内VCM过滤器之间增加压力变送器用来检测VCM管线的压力，当VCM管线压力过高时报警，压力超高时联锁停VCM输送泵，保证人员及设备安全。在后混剂配置环节，如果加入过程中不小心将后混剂洒落在外面沾到蒸汽盘管容易燃烧，造成安全隐患，因此可以通过增加视频监控来减缓后果的蔓延。

在种子聚合釜制备好种子胶乳后，将其加入到种子计量罐中。该项目有两个种子计量罐，可放置相同品种的种子也可分别放置不同品种的种子。在两个种子计量罐分别放置不同品种的种子（如一个为45℃的种子，一个为55℃的种子）会由于种子生产温度的不同而导致种子计量罐内压力不同。这时可能出现一个罐的种子被抽回到另一个罐的情况，而原控制程序只是在种子计量罐计量程序进行时有液位高低报警，现在需要更改为种子计量罐任何时刻都要有高低液位的报警。

成品釜聚合反应前还需要加入皂剂，而皂剂在溶解过程原有的设计方案为通过皂溶解罐的液位来调节皂剂与氨溶液的加入量，这样的加入方式容易产生较大的误差。由于皂剂加入量的允差较高，氨加入量的允差较低，所以设计变更为皂剂的加入量依然由液位负责调节，在氨加入管线上增加远传流量计并设定固定加入量，并将原有氨加入管线的气动调节阀改为气动切断阀，在流量计累积加入量达到设定值时自动切断氨加入管线的气动切断阀提高加入精度。

糊树脂聚合在聚合反应和吹出槽VCM回收时对搅拌的要求都很严格，因此搅拌电机的正常运行就很重要。除了搅拌电机的运行信号需要送至控制系统在出现低转速或故障时需要停止聚合反应或吹出槽的回收VCM工作。搅拌电机相关油站的安全也需要考虑，油泵运行信号、油站液位、油站压力均送至控制系统进行实时监测，当油泵运行出现故障、油站液位较低或者油站压力较低时均需要停止聚合反应或吹出槽的回收VCM工作。

在干燥环节中，胶乳振动筛的进料调节阀一般由人工负责打开到一定开度后不再调整。如果开度过大会导致振动筛过滤能力不够而发生冒罐情况，因此需要在胶乳振动筛增加视频监控。糊树脂湿料的加入量是由干燥器出料至干燥捕集器管线上的远传温度计负责调节，同时在该温度超高时联锁打开安全水罐。此温度在干燥系统最为重要，它的偏差将导致最后产品的质量。通过小组分析决定在该远传温度计旁边再增设一台远传温度计，但新增的远传温度计只负责联锁安全水罐出水阀门，不参与调节糊树脂湿料的加入量，防止多重信号扰乱原有控制方案。

5 结论

通过实践证明，在技术工艺较成熟的糊树脂聚合工艺，HAZOP分析也能够较好的帮助设计者、操作者发现潜在的危险和操作问题，完善原有的工艺设计方案和控制流程。当前，HAZOP分析技术处于刚刚起步和经验积累的阶段，分析团队管理、技术人员的知识储备及对HAZOP分析技术的了解深度也决定了最后分析结果是否全面。企业应根据实际需求加强员工培训，建立HAZOP分析专家团队，鼓励员工积极参加。