硫回收车间装置安全评价中风险矩阵评价法的应用

peonutpedro

  硫回收车间装置安全评价中风险矩阵评价法的应用



　　炼油厂硫回收车间有两个系统组成，酸水汽提系统和硫回收系统。酸水汽提系统是处理含硫化氢和氨的酸性水，回收环保综合产品氨；硫回收系统是处理上游和酸水汽提系统产生的酸性气，回收环保综合产品硫磺，减少对环境的污染，是重要的环保装置之一。本文通过事故的可能性-后果风险矩阵法对其进行风险分析和评价，旨在从安全设计和管理的宏观角度了解装置所处的风险状态，并通过风险矩阵获得风险因子，为装置改进的紧迫程度提供有利的依据，具有现实的参考价值和指导意义。



　　评价方法



　　1 方法简介

　　随着工业的发展，人们对危险度的认识逐渐加深，为了解装置所处的风险状态，便于装置的扩建和改造，不断地探索符合实际的评价方法。事故的可能性—后果风险矩阵法源于风险率=事故的概率×事故的严重度的模型，并在实践中加以总结，在石化企业广泛调查和实践经验积累的基础上逐渐形成的，符合企业装置客观评价的需要，能够较真实地反映装置所处的风险等级状态，并在石油化工企业评价中得以肯定和应用。

　　该方法从事故的可能性和后果两种角度对装置单元进行评价。

　　事故的可能性主要是从装置本身的属性等级系统推导出来的。见表1。



表1 属性等级表


程度
等级分
事 故 概 率

事

故

可

能

性
很高
0.0~1.2
每年1次

高
1.3~2.0
每10年一次

中高
2.1~2.6
SINOPEC发生过几次，每100年1次

低中
2.7~3.4
行业中发生过，每1000年1次

低
3.5~4.0
行业中未发生过，每10000年1次


　　分值含义：0——极差；1——差；2——一般；2.5——平均；3——好；4——极好

　　事故后果是从装置风险规模大小中风险种类系数加权中得出。见表2。



表2  风险种类表


　　注：事故后果风险种类总权重为10。

　　由上述两表得到的事故的可能性-后果风险矩阵，见表3。



表3 事故的可能性-后果风险矩阵

后果

　　　　　　  风险因子

可能性
低
低中
中高
高
很高

低
5
4
3
2
1

低中
10
8
6
3
2

中高
15
12
9
6
3

高
20
16
12
8
4

很高
25
20
15
10
5




　　由风险因子推出的风险改善紧迫程度表，见表4。



表4 紧迫程度表

紧迫程度
时　　间
风险因子

紧迫
6~12个月要改掉
1~3

中等紧迫
2年内改掉
4~6

低等紧迫
改掉（时间可长些）
8~12

很低紧迫
由经济条件决定
15~25




　　2 评价步骤

　　a. 由有丰富行业经验、技术和熟悉装置工艺、设计、管理等的人员组成专家评价小组

　　b. 确定评价的装置单元

　　c. 收集有关装置的信息资料，加以归纳总结

　　d. 进行评价，确定事故风险的可能性和后果，得出风险因子

　　e. 提出有关建议



　　用风险矩阵法对硫回收车间装置的评价



　　1 装置及主要设备详细说明

　　酸水汽系统：

　　设计能力：40~50t/h 操作率：100% 最大压力：1.5Mpa 最高温度：160℃ 化工原料：上游酸水 产品：液氨 建设日期：1995年

　　专利商：南化公司设计院

　　硫回收系统：

　　设计能力：2.3~2.5t/h 操作率：100% 最大压力：1.80Mpa 最高温度：1250℃ 化工原料：上游酸气 产品：硫磺 建设日期：1995年

　　专利商：南化公司设计院

　　主要危险静设备（烃+毒物＞5m3）。见表5。



表5 主要危险静设备




　　主要运转动设备，见表6。

名　　称
压力、温度
介　　质

氨压缩机
1.5Mpa、150℃
NH3

冷进料泵
1.25Mpa、40℃
NH3、H2S、CO2、H2O

冷进料泵
1.53Mpa、40℃
NH3、H2S、CO2、H2O

液硫泵
1.2Mpa、130℃
液硫

锅炉给水泵
3.0Mpa、95℃
H2O




　　2 事故后果风险种类

　　依据表2风险种类表推导出装置的风险种类权重。

　　2.1 中毒

　　本车间处理的介质主要是含NH3、H2S的酸性水和含H2S为主的酸性气，其中NH3是一种有刺激性气味的易燃易爆有毒气体，它与空气混合达到一定浓度遇火花或受热即能自燃发生爆炸，其爆炸极限16%~27%（V/V）。NH3对人体的毒害作用取决于它的浓度、气候条件，严重时可使人窒息而死，在空气中允许浓度30mg/m3。H2S是一种有臭鸡蛋气味的剧毒气体，在空气中的爆炸极限4.3%~45.5%（V/V），浓度高时可使人呼吸停止，在空气中的允许浓度为10mg/m3。因而车间处理的介质毒性程度很高，如有中毒事件发生，可能造成多人死亡，危险程度为高。权重取值：2

　　2.2 火灾

　　硫回收系统由于酸性气带烃、带液，影响燃烧炉和焚烧炉的正常运行，严重时可使炉嘴烧穿、耐火砖倒塌，引发火灾；同时由于铁与硫长期接触会生成FeS，FeS在某些部位聚集，可引起自燃，引起火灾。在酸水汽提系统中由于压缩机、液氨储罐等部位存在潜在的泄漏，也存在火灾风险。危险程度为中高。权重取值：0.6

　　2.3 爆炸

　　在硫回收系统中由于 补水系统故障可能引起锅炉干锅而爆炸，由于带烃、带液可使两炉超温、超压而引起爆炸。在液硫制成硫磺过程中存在硫磺粉尘爆炸的危险。同时潜在着由于管线腐蚀泄漏穿孔，补救不及时，造成H2S和酸水汽提系统中NH3大面积泄漏，达到爆炸极限，遇火花而爆炸的危险。危险程度为中高。权重取值：1.2

　　2.4 运行中断

　　硫回收车间，装置位于炼油厂的下游，运行中断将影响上游装置的酸性水外排，净化水回用对上游装置也有一定的影响，运行中断对上游装置的影响较小。危险程度为低中。权重取值：1.2

　　2.5 机械故障

　　压缩机、泵、风机是主要的运转机械，发生故障可能造成装置内备件损坏，但造成的损失不超过一百万元。危险程度为中高。权重取值：0.6

　　2.6 责任

　　车间装置主要用于减少环境污染，回收环保产品液氨和硫磺，事故后果责任为最小承担量。危险程度为低。权重取值：0.2

　　所有以上总权重：5.8，事故后果风险程度为中高。

　　3 装置要素评定

　　装置的要素评定是由表1-属性等级表得到的，每种要素均由发生的概率情况，评定其分值。

　　3.1 装置布局

　　两系统均呈流程线状平面布置，保持水平方向和垂直方向的连续性，较紧凑，便于在事故状态下处理和消防灭火。装置地面用混凝土铺砌，罐区有围堰与泵相隔开。同型和操作相似的设备尽可能放在一起，便于集中管理。设备间有较好的设计间距，有较好的操作、通行、检修空间，操作台梯子斜度一般大于45度。但机泵绝大多数在管廊下，同时装置靠近二套加氢精制罐区和延迟焦化车间装置，可能会受到这些装置的影响。评定分数：2.5

　　3.2 工艺控制

　　工艺控制系统安装在具有报警功能的日本YOKOGANAUXL仪表盘子内，其有保持24小时的实时趋势，250小时的历史趋势，没有更长时间的历史趋势，给操作分析校核带来不便。有报警顺序记录器，没有显示装置跳车后的安全停车顺序记录器。同时有五个电力控制屏可以显示运转设备情况，起到辅助控制的作用。评定分数：2.5

　　3.3 紧急停车系统

　　装置安装了燃烧炉风机、焚烧炉风机、液硫泵、锅炉给水泵、氨压机和冷、热进料泵的紧急停车系统，紧急停车系统只取决于单个仪表，无选项系统，且只在每两年的大检修中进行功能和逻辑测试。评定分数：2.0

　　3.4 泵密封

　　冷热进料泵、液硫泵、锅炉给水泵都采用了单面的机械密封，保证较小的泄漏量，一般10ml/h，磨擦功耗小，轴不易磨损。评定分数：2.5

　　3.5 泄压设施和火炬

　　在硫回收系统的酸性气分液罐、燃烧炉炉头和酸水汽提系统的汽提塔塔顶、三级冷凝后入氨精制前都安装了放火炬管线，且与炼油厂的火炬系统相连，燃烧炉、焚烧炉有爆破片等紧急泄压设施，其它压力在0.1Mpa以上的设备和容器大多数都安装了与设备机械强度和操作压力相适应的安全阀，一般连到火炬系统。但原料罐区和氨储罐区没有氮封系统，且氨储罐无紧急泄氨装置，同时原料罐顶泄放气经水封罐后高空排放，有较多的有害气体进入大气层，不利于环保。评定分数：2.0

　　3.6 机器运转监控

　　通过仪表记录压缩机、风机、泵等运转设施的操作条件，用便携式震动检测器每天检查主要机泵，关键部位的仪表数据每两小时收集一次，加强设备的维护和保养，能够较及时地发现问题。但润滑油样对油中杂质、水、粘度和金属含量等进行分析检查的力度不足，可能影响设备的使用寿命。评定分数：2.0

　　3.7 控制室安全设计

　　控制室位置较高，位于二楼，面对装置方向一侧开窗，面积较大，可看到装置区情况，控制室内配备了事故柜，内有氧气呼吸器等呼吸装置，便于紧急情况时使用。但与硫回收系统相距30m左右，可能会受到其影响。评定分数：2.0

　　3.8 防火

　　管线根据不同要求涂刷不同色别防火漆，便于识别和操作。塔、容器和两炉裙座的防火处理做得很好，但管架的防火处理不足，评定分数：2.0

　　3.9 排水系统

　　工艺装置区地面是没有明显坡度倾斜的混凝土地面，雨水采用明沟排放，泵一般靠近排水明沟。操作平台的排水不畅，存在暴雨时排放不及时和雨水沿操作台梯子泻流现象，可能对下位设备产生不利影响，同时给现场操作带来难度。污水排放采用暗沟排放，但无监控保护。评定分数：1.5

　　3.10 操作规程

　　有1994年12月的操作手册、有1997年9月的关键部位安全防范措施、设备等安全维护措施、仪表记录、当班交接班记录、指令收发登记表、工作票显示窗，值班报告基本能够满足工艺操作的需要。评定分数：2.5

　　3.11 气体探测器

　　装置内有10只可燃气体探测器，有10只酸性气体探测器，分布在压缩机房、液氨储罐区、酸性气分液罐、两炉等部位，能够在浓度超过允许值时显示报警，报警值可通过UXL显示。但对探测器的校核检查存在不足，有误报警现象发生。评定分数：2.0

　　3.12 火警探测器

　　控制室、配电房没有烟雾探测器，没有全厂性的火警报警系统，靠电话和无线电设施进行联系。评定分数：1.5

　　3.13 固定消防系统

　　装置外围四周有4个消防栓，装置内增设有消防栓2个，其中一个离硫回收系统的设备不足15m，消防水炮2个。装置内的框架、管桥、生产区都高有一定数量的消防蒸汽固定接头，可用于紧急蒸汽灭火。装置内主要消防通道情况良好。评定分数：2.5

　　3.14 设备和管理检查

　　设备的情况良好，泵无明显泄露。装置为两年大修一次。对管线厚度进行检查，数据由人工收集，取样点包括一些小口径接头，有容器配管检查安排表，管路检查根据其状态等级为1~6年一次，管线的主要数据记录正常。评定分数：3.0

　　各要素平均分：2.18，事故的可能性程度为中高。

　　根据事故的可能性-后果风险矩阵得出风险因子为9，根据风险紧迫程度表得出风险改善的紧迫程度的综合值为低等紧迫，改善时限可以大于2年。

　　4 风险改善主要建议

　　4.1 加强有毒气体的防护工作，建立严格的考核制度，强化安全意识教育，加强自我防护能力，做到防患于未然。

　　4.2 工艺控制系统应进行升级，有较长时间的历史趋势，以便于工艺操作的参照和调整。

　　4.3 加强原料水罐的排放治理工作，建议考虑泄放气送至火炬系统。

　　4.4 管路检查系统可使用数据处理系统来增强，如应用软件包处理等，根据壁厚测定，对腐蚀性严重的部位及时作好防腐或及时更换工作。

　　4.5 敞开式暴雨排放系统对下位设备运行产生影响，应引起一定的重视。排污管径可以根据装置的处理能力重新核算，将不利于排污的小口径管线及时更换掉。

　　4.6 在液氨储罐区除有探测报警外，应增设紧急泄氨设施和水幕保护系统，防止液氨意外泄漏事故发生，减少意外伤害和损失。

　　4.7 工艺规程手册应根据装置的改造和扩建适时更新。



　　通过事故的可能性——后果风险矩阵法对硫回收车间装置进行宏观的评价，从多要素的角度对装置潜在的风险进行评估，符合装置本身的实际情况，评价的结果是可靠的。但由于人员对装置了解程度和对风险识别程度、行业经验、评价深度等原因，评价的结论也会有所不同，因此评价的最初定位至关重要，它决定着评价的深浅程度。由于风险评价方法仍处在不断完善队伍，人们对这方面的探索仍在继续，随着现代化手段的应用，评价法的精度也会加强，评价结果可能根据具体情况有不同的系数再度加以修正。

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