基于HAZOP方法的石化码头输油工艺风险分析
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摘要：为提高石化码头企业管理水平，降低油品和化学品装卸过程事故风险，采用HAZOP方法识别石化码头装卸工艺危险有害因素，定性分析装卸作业风险，并结合企业当前的管理状况提出风险控制建议，为该类企业系统化控制事故风险提供方法和依据。
Abstract： To improve the safety condition in petrochemical terminal enterprises， as well as reduce the possibility and severity of accident， the hazard factors during transportation of oils and chemicals in the petrochemical terminal enterprises was identified using HAZOP method. And risk was analyzed qualitatively. Risk control measures was suggested according to the anslysis results and the current situation of the management in the enterprise. The method and analysis process can be used to control of the risk in petrochemical terminal enterprises.
关键词：石化码头；装卸作业；HAZOP方法
Key words： petrochemical wharf；handling operation；HAZOP
中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0032-03
0 引言
我国沿海和内河港口建有大量的化学品和油品码头，这些介质具有不同程度的毒性、易燃易爆等特性。在装卸、存储过程中一旦发生危化品大规模泄漏，可能造成港口生产瘫痪，港口水域污染和生态灾难。如2005年12月11日英国伦敦Buncefield油库汽油储罐输油过程，由于液位传感器、防溢出开关同时失效引起溢油，违章启动发动机引起大爆炸，造成43人受伤，直接经济损失高达8.94亿英镑。2010年7月16日，大连新港一艘外籍油轮卸油时，操作不当，引发输油管线爆炸和原油泄漏。因此依据系统安全原理，分析石化码头生产作业的危险有害因素，并提出相应的控制措施，对提升企业安全管理水平，促进安全生产，具有重要的实际意义。
关于石化码头安全风险控制，在国内外学者从多个角度进行了广泛的研究。张拔雄[1]阐述了石化码头的职业危险因素和劳动卫生危险因素，并介绍了不同暴露途径的急救方法。王晓丽等[2]为避免评价过程的主管随意性，基于主成分分析方法对石化码头装卸过程进行了安全评价。深雁[3]围绕石化码头企业文化建设的各个层次，提出改进措施。以常州港石化码头为实例，叶军[4]对散装液体危险化学品泄漏扩散事故后果进行了模拟，并根据模拟结果提出事故应急预案。李孔全[5]针对石化码头施工的特点，提出施工安全风险的防控措施。孙毅等[6]研究了国内外石化码头预警体系指标发展现状，提出了把定性与定量方法结合起来建立一套完整的石化码头储罐区预警指标的重要性。郝新秀等[7]分析了石化码头溢油过程，找到了较为常见的溢油风险点，并提出相关建议。然而，采用系统的分析方法识别石化码头装卸工艺过程危险有害因素是安全风险的基础，这一方面的研究还较少。
笔者采用hazop方法辨识某石化码头装卸工艺过程的危险有害因素，并结合实际生产情况，提出针对性的建议措施。探讨石化码头精细化安全管理方法。
1 HAZOP分析方法
危险与可操作性分析（HAZOP）于20世纪60年代由英国帝国化学工业公司（ICI）提出[8]。HAZOP方法的特点在于以一系列“偏差”为出发点，向前寻找产生偏差的原因，即危险有害因素，向后寻找偏差可能引起的危害，即风险，实现对风险的控制。HAZOP方法的实现依据工艺管道及仪表流程图（PID）、物料及热量平衡图（PFD）、设备原理等基础资料，综合不同专业人员组成的专家小组的经验，以讨论会的形式，分析偏差正常运行参数的原因及后果，进而提出应采取的控制措施。HAZOP方法在化工、石油、石化等工业领域得到了广泛应用。
2 某石化码头企业事故统计
某石化码头企业近四年发生的事故与未遂事故故共发生事故、未遂事故158起，事故类型如图1所示。可以看出，该石化码头生产过程中发生的事故类型包括涨压、泄漏、溢油；船碰撞码头、断缆或缆绳挂碰、其他碰撞等，其中涨压、泄漏、溢油事故数量所占比例高达49%，从事故后果严重的角度来看，涨压、泄漏、溢油事故的危害与介质的性质相关，也是该类企业最为严重事故类型之一，甚至可能产生灾难性事故后果。因此，采用HAZOP方法分析装卸作业风险和有效控制措施，将改善该类企业的安全生产状况。
3 某石化码头装卸生产工艺
石化码头装卸工艺主要通过管道输送液体介质。根据码头管道两端所连接终端和动力泵位置的不同，一般石化码头主要装卸作业包括装船、卸船、过驳等作业。从管道工艺方面来看，石化码头工艺过程分主要装卸工艺和辅助工艺。辅助流程包括装卸管道的气密性检验、吹扫管线、导热油工艺和预冷工艺。石化码头管线主要包括码头前沿的软管、输油臂，管道连接至分配站，之后通过分配站的输油臂或管道连接各库区管道至储罐，泵一般由船方或发货库区提供。辅助流程主要采用氮气吹扫管线内的残余介质，导热油或预冷介质在夹套管道内流动起到加热或保冷作用。根据输送介质的不同，工艺管线也存在区别，如沥青管道要求温度高，需要采用导热油拌热；原油管道输油温度要求不高，一般要求管道采用电伴热防止输送温度低于介质凝点；乙烯输送温度非常低，管道需要预冷处理，并设置保温层，以减少管道与环境之间的热量传递。
石化码头输送介质工艺设备主要包括管道、阀门和泵等，设备工作原理相对简单，但完整的工艺管线所涉及到船舶、石化码头和各储罐等不同企业；因此，每进行一次装卸作业相当于临时组建一套的工艺流程；另外，船舱、储罐在装卸过程还要根据容量要求进行切换；这都增加了石化码头油品装卸作业的风险。
4 装卸工艺HAZOP分析
本次选取典型油轮与储罐之间卸汽油工艺、库区之间转输柴油工艺、油轮与储罐之间卸原油工艺、沥青装船工艺进行HAZOP分析，以下仅以油轮与储罐之间卸汽油工艺来说明HAZOP分析过程。
某次海翔6号油轮停靠南三码头，卸汽油至津国油库区T7储罐。输油管线包括南三码头304输油臂、码头前沿输油管线，2#分配站管线，津国油库区21号管线及T7汽油储罐，具体工艺PID图及阀门状态如图2所示。
选取油轮与储罐之间卸汽油工艺，将输油工艺管线划分为船舱管线、码头前沿管线、2号分配站挂线、库区储罐及管线4个分析部分。作业开始时，流量控制在200m3/h，待津国油库区储罐检测到汽油后，卸船速率提高到700m3/h，管线压力不超过0.8MPa。
HAZOP分析中明确5个输油指标参数作为分析要素，与7个引导词结合建立偏差矩阵，经讨论小组最终确定10个有意义的偏差进行分析。基于偏差矩阵，经小组讨论，得出导致偏差的原因22条。HAZOP分析表示例如表1所示。
从HAZOP分析的结果来看，出现频次最多的风险为泄漏，与该石化码头事故记录统计一致，导致泄漏的因素主要分为以下几个方面。
①人员现场的误操作、作业票工艺流程制定错误；如开启或关闭的阀门不正确，阀门开度不够等。
②设备的不安全状态，如阀门转动不灵活，法兰垫片老化，密封失效、液位传感器失效等。
③管理因素：油轮、码头、储罐分别属于不同企业，引起流程变通机制不合理；维修不及时、培训不到位等。
该石化码头现有的安全措施针对危险有害因素起到一定的保护措施，在一定程度上可以避免风险。由于石化码头介质种类繁多，具有不同的危险性，一部分危险有害因素还需要进一步采取控制措施。
5 建议措施
通过对该石化码头典型装卸工艺进行HAZOP分析，核对企业现有的装卸作业规程，提出以下建议控制措施。
①码头管线、库区管线分别属于不同企业，从输送作业方面来看属于一个完整的工艺，任何一个阀门状态错误或不到位都可能引起输送管线涨压、泄漏。建议通过DCS系统掌握整个工艺管线上阀门状态、储罐液位数据、温度、压力等参数，并制定校验周期和制度。
②对与长距离输送管线，沿程阻力大，作业压力高，设置防涨压措施，如在中转储罐设置专用泄压储罐等。
③每次输送作业相当于一次临时工艺，因此完善操作、维修规程，加强培训，降低人员误操作，确保设备设施工作正常。
参考文献：
[1]张拔雄.大型石化码头的安全生产危险隐患因素分析[J].中国水运，2012，12（7）：21-22.
[2]王晓丽，魏志兵，彭士涛，等.基于主成分分析法的石化码头装卸过程安全评价[J].工业安全与环保，2014，40（8）：1-4.
[3]沈雁.天津港石化码头公司企业文化建设研究[D].大连海事大学，2012.
[4]叶军.散装液体危险化学品码头安全管理研究[D].南京理工大学，2006.
[5]李孔全.石化码头施工安全风险及控制[J].广州化工，2014，
41（22）：103-104.
[6]孙毅，彭士涛，王晓丽，等.石油化工码头储罐区安全预警研究进展[J].水道港口，2014，35（4）：438-444.
[7]郝新秀，丁万丰，邓伟勇，等.石化码头溢油风险分析[J].港工技术，2014，51（2）：44-45.
[8]中国化学品安全协会组织.危险与可操作性（HAZOP）应用指南[M].北京：中国石化出版社有限公司，2012.