HAZOP & SIL分级在部分临氢装置紧急切断功能隐患治理中的应用

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2023.03.011

石油化工高等学校学报 ›› 2023, Vol. 36 ›› Issue (3): 74-80.DOI: 10.12422/j.issn.1006-396X.2023.03.011

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HAZOP & SIL分级在部分临氢装置紧急切断功能隐患治理中的应用

衣佳琳¹(), 王海彦¹, 张继国²(), 吴迪³, 袁景⁴

^1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001
^2.辽宁石油化工大学环境与安全工程学院，辽宁抚顺 113001
^3.中国石油天然气股份有限公司抚顺石化公司石油二厂，辽宁抚顺 113004
^4.中国石油大学（华东）机电工程学院，山东青岛 266580

收稿日期:2022-10-12 修回日期:2022-12-17 出版日期:2023-06-25 发布日期:2023-06-25
通讯作者: 张继国
作者简介:衣佳琳（1998⁃），女，硕士研究生，从事化工过程安全相关研究；E⁃mail：jialinyii@163.com。
基金资助:
辽宁省教育厅资助项目(L2020013/L2020014)

Application of HAZOP & SIL Classification in the Hidden Danger Management of Emergency Cut⁃off Function of Some Hydrogen Devices

Jialin Yi¹(), Haiyan Wang¹, Jiguo Zhang²(), Di Wu³, Jing Yuan⁴

^1.School of Petrochemical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.School of Environmental & Safety Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^3.Fushun Petrochemical Company Number 2 Plant，PetroChina Company Limited，Fushun Liaoning 113004，China
^4.School of Electrical and Mechanical Engineering，China University of Petroleum（East China），Qingdao Shandong 266580，China

Received:2022-10-12 Revised:2022-12-17 Published:2023-06-25 Online:2023-06-25
Contact: Jiguo Zhang

摘要/Abstract

摘要：

为避免类似江西九江“3·12”石化企业加氢装置高低压互窜爆炸着火事故的发生，提出了对某炼化企业部分临氢装置紧急切断功能隐患治理项目进行基础设计阶段的危险与可操作性分析（HAZOP，Hazard and Operability Analysis）及安全完整性等级(SIL，Safety Integrity Level）分级应用。HAZOP分析采用基于参数优先选择法的工作流程；SIL分级采用保护层分析（LOPA，Layers of Protection Analysis）方法，遵循“尽可能合理降低”（ALARP, As Low As Reasonably Practical）原则。对某炼化企业焦化汽煤油加氢精制装置、加氢联合柴油加氢精制装置和乙苯装置进行了HAZOP & SIL分级，共识别出事故场景12项，提出了建议措施6条。结果表明，HAZOP & SIL分级能够帮助该炼化企业有效地开展窜压风险隐患治理工作，把握安全生产主动权，将存在的窜压风险控制在可接受水平或及时地消除，预防高低压互窜事故的发生，保证炼化企业本质安全。

关键词: 危险与可操作性分析, 安全完整性等级, 紧急切断功能, 安全, 控制, 仪表

Abstract:

To prevent accidents like the "3?12" explosion and fire incident in the hydrogenation unit of a petrochemical enterprise in Jiujiang, Jiangxi Province, this study proposes the application of Hazard and Operability Analysis (HAZOP) and Safety Integrity Level (SIL) classification in the basic design phase of the emergency cut?off function hazards control project for a refining and chemical enterprise. HAZOP analysis adopts a workflow based on the parameter preference method while SIL classification is based on the LOPA (Layers of Protection Analysis) method, following the ALARP (As Low As Reasonably Practical) principle. HAZOP & SIL classification was carried out for a coking steam kerosene hydrorefining unit, a hydrogenation combined diesel hydrorefining unit and an ethylbenzene unit in a refining enterprise. A total of 12 accident scenarios were identified and 6 recommended measures were put forward. The results demonstrate that HAZOP & SIL classification can effectively assist the refining and chemical enterprise in managing the risks of intermingling pressures, maintaining control over safety production, reducing intermingling pressure risks to an acceptable level, or eliminating them promptly, thereby preventing accidents caused by intermingling pressures and ensuring the inherent safety of the refining and chemical enterprise.

Key words: HAZOP, SIL, Emergency cut?off function, Safety, Control, Instrument

中图分类号:

TQ086.3

衣佳琳, 王海彦, 张继国, 吴迪, 袁景. HAZOP & SIL分级在部分临氢装置紧急切断功能隐患治理中的应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(3): 74-80.

Jialin Yi, Haiyan Wang, Jiguo Zhang, Di Wu, Jing Yuan. Application of HAZOP & SIL Classification in the Hidden Danger Management of Emergency Cut⁃off Function of Some Hydrogen Devices[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2023, 36(3): 74-80.

图/表 7

参考文献 18

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风险等级	风险值	描述
Ⅰ	1～5	一般风险(可以接受)
Ⅱ	5～9	中度风险（在落实控制措施的条件下可以容忍）
Ⅲ	10～12	高度风险（难以容忍）
Ⅳ	15～25	严重风险（绝不能容忍）

风险等级	风险值	描述
Ⅰ	1～5	一般风险(可以接受)
Ⅱ	5～9	中度风险（在落实控制措施的条件下可以容忍）
Ⅲ	10～12	高度风险（难以容忍）
Ⅳ	15～25	严重风险（绝不能容忍）

危险场景	偏离	偏离原因	可能发生的后果	初始风险等级				现有安全保障	剩余风险等级			建议措施
危险场景	偏离	偏离原因	可能发生的后果	类型	L	S	R	现有安全保障	L	S	R	建议措施
1	加氢联合柴油加氢精制装置新氢压缩机出口流量低	新氢压缩机故障停	级间设备超压损坏、氢气泄漏，进而发生火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	压缩机入口分液罐设有安全阀（待核实泄放量）；压缩机停机信号联锁切断新氢压缩机出口总管切断阀联锁（须满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	1、2
2	乙苯装置反烃化进料泵出口流量低	反烃化进料泵故障停	反烃化料罐超压、物料泄漏、发生火灾	安全健康	4	2	Ⅱ	反烃化料罐设有安全阀（待核实泄放量）；反烃化进料泵出口新增流量低低2oo3联锁切断阀	4	2	Ⅱ	—
3	焦化汽煤油加氢精制装置加氢进料泵出口流量低	加氢进料泵故障停	炉管破裂、火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	TI⁃1006温度高联锁停主燃料气；炉膛及炉管出口设有温度高报警及有效人员响应	3	3	Ⅱ	—
4	焦化汽煤油加氢精制装置加氢进料泵出口流量低	加氢进料泵故障停	E⁃603/601温度波动，造成换热管超温，设备损坏	财产	4	2	Ⅱ	—	4	2	Ⅱ	—
5	焦化汽煤油加氢精制装置加氢进料泵出口流量低	加氢进料泵故障停	低压系统超压、物料泄漏、火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	加氢进料泵出口总管流量低低2oo3联锁切断加氢进料泵出口总管切断阀联锁（须满足SIL 1要求）；原料缓冲罐设有安全阀（待核实泄放量）	3	3	Ⅱ	—
6	焦化汽油加氢精制装置注水泵出口流量低	注水泵故障或出口阀误关	火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	注水泵出口流量低低2oo3联锁切断汽油加氢注水泵出口总管切断阀联锁（需满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	3、4
7	焦化煤油加氢精制装置注水泵出口流量低	注水泵故障	火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	注水泵出口流量低低2oo3联锁切断煤油加氢注水泵出口总管切断阀联锁（需满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	—
8	焦化汽煤油加氢精制装置反应流出物分离器液位低	LIC⁃1005控制回路故障	火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	反应流出物分离罐液位低低2oo3联锁切断阀（需满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	—
9	新氢压缩机入口分液罐液位高	新氢管网带液	新氢压缩机带液损坏	财产	2	1	Ⅰ	—	2	1	Ⅰ	—
10	新氢压缩机入口分液罐液位高	LIC⁃1017控制回路故障	新氢压缩机带液损坏	财产	4	1	Ⅰ	—	4	1	Ⅰ	—
11	反应流出物分离罐液位高	LIC⁃1005控制回路故障、反应系统压力低或反应产物冷却效果差	反应流出物分离罐液位升高，循环氢带液，损坏压缩机	财产	4	2	Ⅱ	循环氢压缩机入口分液罐有液位高高2oo3停压缩机联锁	4	2	Ⅱ	—
12	反应流出物分离罐界位高	LDIC⁃1004控制回路故障或注水量增加	油相带水，下游汽提塔塔顶负荷增加	财产	4	1	Ⅰ	—	4	1	Ⅰ	—

危险场景	偏离	偏离原因	可能发生的后果	初始风险等级				现有安全保障	剩余风险等级			建议措施
危险场景	偏离	偏离原因	可能发生的后果	类型	L	S	R	现有安全保障	L	S	R	建议措施
1	加氢联合柴油加氢精制装置新氢压缩机出口流量低	新氢压缩机故障停	级间设备超压损坏、氢气泄漏，进而发生火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	压缩机入口分液罐设有安全阀（待核实泄放量）；压缩机停机信号联锁切断新氢压缩机出口总管切断阀联锁（须满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	1、2
2	乙苯装置反烃化进料泵出口流量低	反烃化进料泵故障停	反烃化料罐超压、物料泄漏、发生火灾	安全健康	4	2	Ⅱ	反烃化料罐设有安全阀（待核实泄放量）；反烃化进料泵出口新增流量低低2oo3联锁切断阀	4	2	Ⅱ	—
3	焦化汽煤油加氢精制装置加氢进料泵出口流量低	加氢进料泵故障停	炉管破裂、火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	TI⁃1006温度高联锁停主燃料气；炉膛及炉管出口设有温度高报警及有效人员响应	3	3	Ⅱ	—
4	焦化汽煤油加氢精制装置加氢进料泵出口流量低	加氢进料泵故障停	E⁃603/601温度波动，造成换热管超温，设备损坏	财产	4	2	Ⅱ	—	4	2	Ⅱ	—
5	焦化汽煤油加氢精制装置加氢进料泵出口流量低	加氢进料泵故障停	低压系统超压、物料泄漏、火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	加氢进料泵出口总管流量低低2oo3联锁切断加氢进料泵出口总管切断阀联锁（须满足SIL 1要求）；原料缓冲罐设有安全阀（待核实泄放量）	3	3	Ⅱ	—
6	焦化汽油加氢精制装置注水泵出口流量低	注水泵故障或出口阀误关	火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	注水泵出口流量低低2oo3联锁切断汽油加氢注水泵出口总管切断阀联锁（需满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	3、4
7	焦化煤油加氢精制装置注水泵出口流量低	注水泵故障	火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	注水泵出口流量低低2oo3联锁切断煤油加氢注水泵出口总管切断阀联锁（需满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	—
8	焦化汽煤油加氢精制装置反应流出物分离器液位低	LIC⁃1005控制回路故障	火灾爆炸、人员伤亡	安全健康	4	3	Ⅲ	反应流出物分离罐液位低低2oo3联锁切断阀（需满足SIL 1要求）	3	3	Ⅱ	—
9	新氢压缩机入口分液罐液位高	新氢管网带液	新氢压缩机带液损坏	财产	2	1	Ⅰ	—	2	1	Ⅰ	—
10	新氢压缩机入口分液罐液位高	LIC⁃1017控制回路故障	新氢压缩机带液损坏	财产	4	1	Ⅰ	—	4	1	Ⅰ	—
11	反应流出物分离罐液位高	LIC⁃1005控制回路故障、反应系统压力低或反应产物冷却效果差	反应流出物分离罐液位升高，循环氢带液，损坏压缩机	财产	4	2	Ⅱ	循环氢压缩机入口分液罐有液位高高2oo3停压缩机联锁	4	2	Ⅱ	—
12	反应流出物分离罐界位高	LDIC⁃1004控制回路故障或注水量增加	油相带水，下游汽提塔塔顶负荷增加	财产	4	1	Ⅰ	—	4	1	Ⅰ	—

建议措施	具体内容	责任落实方
1	在新氢压缩机出口总管返回线下游增加单向阀，设计院与车间落实具体方案	设计/业主
2	新增切断阀的故障状态修改为故障开	设计
3	汽油加氢注水泵保留最小流量线	设计/业主
4	核实汽油加氢注水泵出口管线及阀门设计压力是否满足泵关闭扬程	设计/业主
5	考虑加氢进料泵远程停泵及现场停泵功能	业主
6	本项目改造孔板流量计开孔及反应流出物分离器液位及开孔需符合《石油化工安全仪表系统设计规范》(GB/T50770—2013)的相关要求	设计

HAZOP & SIL分级在部分临氢装置紧急切断功能隐患治理中的应用

Application of HAZOP & SIL Classification in the Hidden Danger Management of Emergency Cut⁃off Function of Some Hydrogen Devices

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装置名称	改造位置	改造内容及其SIF描述	SIL分级
焦化汽煤油加氢精制装置	汽油加氢：加氢进料泵（P⁃601A/B）出口总管线	将现有孔板流量计FT⁃1005改造为流量低低三取二，建立联锁逻辑关系，联锁切断现有紧急切断阀UV⁃1001	1
	煤油加氢：加氢进料泵（P⁃701A/B）出口总管线	将现有孔板流量计FT⁃5005改造为流量低低三取二，建立联锁逻辑关系，联锁切断现有紧急切断阀UV⁃5001	1
	汽油加氢：注水泵（P⁃602A/B）出口总管线	新增气动紧急切断阀1台（DN25 CL600碳钢）；将现有孔板流量计FT⁃1021改造为流量低低三取二，建立联锁逻辑关系，停注水泵并联锁切断新增紧急切断阀	1
	煤油加氢：注水泵（P⁃702A/B）出口总管线	新增气动紧急切断阀1台（DN25 CL600碳钢）；将现有孔板流量计FT⁃1022改造为流量低低三取二，建立联锁逻辑关系，停注水泵并联锁切断新增紧急切断阀	1
	汽油加氢：反应流出物分离器（V⁃602）出口总管线	新增气动紧急切断阀1台（DN150 CL600碳钢）；新增液位计3台，建立联锁逻辑关系，液位低低三取二联锁切断新增紧急切断阀	1
	煤油加氢：反应流出物分离器（V⁃702）出口总管线	新增气动紧急切断阀1台（DN100 CL600碳钢）；新增液位计3台，建立联锁逻辑关系，液位低低三取二联锁切断新增紧急切断阀	1
加氢联合柴油加氢精制装置	新氢压缩机（K⁃101A/B）出口总管线	新增气动紧急切断阀1台（DN150 CL1500碳钢）；建立联锁逻辑关系，新氢压缩机（K⁃101A/B）运行状态（均停止）联锁切断新增紧急切断阀	1
乙苯装置	反烃化进料泵（P⁃102A/B）出口总管线	新增气动紧急切断阀1台（DN80 CL600碳钢）；将现有孔板流量计FT⁃1017改造为流量低低三取二，建立联锁逻辑关系，联锁切断新增紧急切断阀	-

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