1 前言

　　在化工一部汽油加氫裝置，循環氫壓縮機（位號P1740）為單級往復式壓縮機。經一段加氫、二段加氫反應器加氫后分離出的富氫混合氣通過P1740加壓，送往二段加氫反應器循環利用，物料中含氫約80％，并含有微量硫化氫，其余為輕烴組分。2006年上半年，循環氫壓縮機兩次因振斷熱電阻連鎖停車，一次引壓管泄漏物料停車，導致整個汽油加氫裝置停車，給公司效益帶來損失，給操作人員人身安全帶來不利影響。在此運用蒙德法對循環氫壓縮機單元進行安全評價，通過評價結果為循環氫壓縮機單元的HSE(ICI)蒙德部(MOND)在對美國道化學公司的火災、爆炸指數評價法應用、研究的基礎上補充發展起來的，所考慮問題更為全面[1]。

　　2 評價程序

　　選取汽油加氫裝置循環氫壓縮機為評價單元，評價單元內主要物質為氫氣、輕烴組分、微量硫化氫，對2007年1-6月份循環氫壓縮機入口線采樣點AP1716采樣數據進行分析得氫約80％（體積）、硫化氫約150ppm，比例較為穩定，故選取氫與硫化氫這一混合物組份來評價單元危險性。評價單元主要參數有：①評價單元：防火堤內循環氫壓縮機；②評價單元主要物質：H2與H2S的混合物；③評價單元內評價物質總量選用：6.7t/h；④選用出口壓力：2.6MPa；⑤選用出口溫度：52℃；⑥評價單元高度：2.5m；⑦評價單元面積約為：40m2。

　　2.1 物質系數的確定

　　查常用危險化學品安全手冊[2]，氫物質系數為B=MF=18.16

　　2.2 特殊物質危險值的確定

　　危險性系數是所研究單元主要物質在具體使用環境的一個函數，不能用孤立的性質來定義，其危險物質危險值選取情況如下：

　　(1)混合及擴散特性  低密度的可燃氣氫氣與其他物質的混合物用相應數值的比例系數，所以危險性系數選用-60×0.8＝-48

　　(2)著火靈敏度。根據國家級氣體及蒸汽的電氣裝置分類標準，氫氣著火靈敏度危險性系數選50。

　　(3)氣體暴轟性物質。氫氣與空氣的混合物當氫氣濃度在18.3％至59.0％區間時即可發生暴轟現象，危險性系數選用120。

　　特殊物質危險值 M＝122

　　2.3 一般工藝流程危險性

　　(1)工藝過程是單純的物理變化，在機體內進行物料加壓，危險性系數選10。

　　(2)基本操作為為物質輸送，使用永久完全封閉的配管，危險系數選0。

　　一般工藝流程危險性 P＝10

　　2.4 特殊工藝危險性

　　(1)高壓。 評價單元壓力為2.6MPa，由高壓系數P的曲線圖查得，危險性系數為為55.

　　(2)接頭的危險性。工藝管線與設備連接處有微量泄漏的法蘭接頭，危險性系數為30。

　　(3)振動。壓縮機使相連的裝置和管線產生振動，由此增大了裝置的疲勞，此處取危險性系數為50。

　　特殊工藝危險性系數 S=135

　　2.5 數量的危險性

　　評價單元中每小時處理量為6.7t，氫氣為5.36t,查質量系數圖得危險系數Q為29。

　　2.6 布置上的危險性

　　(1)結構設計。評價單元為開放式工藝構筑物，高在7米以下，裝有5噸以下可燃性物質，系數取10。

　　(2)其他。對物料是以小時為單位來評價工藝中的最大容量，其危險系數為-13。

　　布置上的危險性系數 L=-3

　　2.7 毒性的危險性

　　TLV。差相關手冊，硫化氫的TLV值為10ppm, TLV系數選75

　　毒性的危險性系數 T=75

　　2.8 DOW/ICI全體指標D的計算

　　由B=18.16，M=122，P=10，S=135，Q=29，L=-3，T=75

　　D=B(1+M/100)(1+P/100)[1+(S+Q+L)/100+

　　T/400]=124

　　查表1可知全體危險性程度屬于非常極端的

　　2.9 火災潛在性的評價

　　評價單元火災潛在性恰當的方法是以單位面積的燃燒熱為基礎，通過這種評價方法可以比較不同類建筑物的值。單元內全部燃料卷入火災比較罕見，而考慮全部燃料的10％則較接近實際火災持續時間。

　　火災負荷 F=（B×K/N）×20500Btu/ft2=0.5×104 Btu/ft2

　　查表2 可知火災負荷范疇屬于輕度

　　2.10 爆炸潛在性的評價

　　內部裝置爆炸指標 E=1+(M+P+S)/100=3.67

　　查表3可知內部裝置爆炸潛在性范疇屬于中等

　　地區爆炸指標A=B×(1+m/100) ×Q×H×E×(t/300) ×[(1+P)/1000]=152

　　查表4可知地區爆炸指標范疇屬于高等

　　2.11 毒性的危險性評價

　　計算出可以綜合考察評價單元的控制和管理的毒性指標U=(T/100)×[1+(M+P+S)/100]=2.75,查表5可知單元毒性指標范疇屬于低等。

　　主毒性事故指標C=Q×U=80,查表6可知主毒性事故范疇屬于中等。

 

　　2.12 全體危險性評價

　　蒙德部門認為：考慮裝置布置的總危險性評分是根據DOW/ICI總指標D,而D受火災負荷、單元毒性指標、內部爆炸指標、、氣體爆炸因素的影響較強。因此利用總危險性R進行評價更為合適。

　　R=D×[1+(F×U×E×A)1/2/1000]=471

　　查表7可知全體危險性范疇屬于中等。

　　3 補償評價

　　為了取得正確的評價，需根據保護和預防手段重新估計總危險度，采用補償系數評價指標值。

　　3.1容器系統

　　(1)輸送管線。在所有的法蘭位置上，采用焊接短管法蘭代替活動法蘭，系數用0.95。

　　(2)氣體、液體和廢料的排放。評價單元操作系統有安全閥、緊急排放閥及其與火炬系統相連的管線，補償系數為0.90。

　　容器系統補償系數K1=0.855

　　3.2工藝管理

　　(1)報警系統。評價單元配備報警系統，顯示操作中的失誤，防止潛在危險發展為事故，補償系數采用0.95。

　　(2)惰性氣體系統。有必要時使評價單元排空的氮氣系統，補償系數為0.95。

　　(3)安全保護系統。有吸入罐高液位聯鎖系統，補償系數為0.75。

　　(4)計算機管理。評價單元有計算機管理正確操作，有獨立停車功能，補償系數用0.35。

　　(5)預防爆炸和異常反應。出口管線上有安全閥，有過壓釋放作用，補償系數為0.9。

　　(6)操作指南。評價單元有操作規程、檢維修方案和各種情況下的演練預案，補償系數選用0.9。

　　(7)裝置的監督。裝置實行24小時巡檢制度，能用閉路電視仔細的監視評價單元，補償系數為0.95，巡檢人員配備防爆對講機，用附加性系數0.97。

　　工藝管理補償系數K2=0.177

　　3.3安全態度

　　(1)管理者參與安全的管理。化工一部有完善的經濟考核制度，對生產過程中的違章均可提出考核，補償系數選用0.90。

　　(2)安全培訓。對本單位職工及外來施工人員均有安全教育及本單位職工的崗位技能培訓，補償系數用0.90。

　　(3)保養維修和安全次序。檢修過程中實行HSE管理，檢修方案均經過審批，補償系數為0.95。

　　安全態度補償系數K3=0.77

　　3.4防火

　　有消防栓、消防水泡，防火補償系數K4=0.85。

　　3.5物質隔離

　　評價單元有安全閥緊急壓力泄放系統，物質隔離補償系數K5=0.85

　　3.6滅火活動

　　評價單元有專門的廠內消防電話，系數取0.95；現場配備手動滅火器材，系數取0.95；現場有高壓水網，水壓為0.7MPa，能全速有效供水，系數取0.85；有能控制方向的遠距離消防炮，系數取0.90；廠內消防車數量多于5臺，系數取0.7；定期對操作人員進行消防訓練，系數取0.9。

　　滅火活動補償系數K6=0.435

　　3.7最終補償系數計算

　　(1)補償火災負荷F1=FK4K5=0.36×104Btu/ft2

　　(2)補償爆炸指標E1=EK2K3=0.5

　　(3)補償氣體爆炸指標A1=AK5K6=56.2

　　(4)補償全體危險性評分

　　R1=RK1K2K3K4K5K6=17.25

　　4結論

　　(1)根據表8的評價結果，可以看出DOW/ICI全體指標屬于非常極端水平，這是氫氣的自身物化特性決定的，主毒性指標中等，氣體爆炸指標中等，全體危險性處于緩和較低的水平。

　　表8  評價單元安全措施補償前后各項安全措施

補償情況

DOW/ICI全體指標D

火災負荷F

單元毒性毒性指標U

主毒性指標C

爆炸指標E

氣體爆炸指標A

全體危險性評價R

補償前

數量

范疇

數量

范疇

數量

范疇

數量

范疇

數量

范疇

數量

范疇

數量

范疇

124

非常極端的

0.5×104

輕度

2.75

低

80

中等

3.67

中等

152

高

471

中等

補償后

0.36×104

輕度

0.5

輕微

56.2

中等

17.25

緩和

　　(2)雖然評價單元全體危險性指標處于緩和較低的水平，但壓縮機產生持續較強振動不解決，就還存在發生事故的隱患，單元主毒性指標、氣體爆炸指標中等，DOW/ICI全體指標屬于非常極端水平，仍需繼續加強工藝、設備和安全管理，完善停車事故應急預案，降低各個環節的危險性系數，控制評價單元毒性及氣體爆炸指標，減少事故損失。
 
　　(3)針對振斷熱電阻引發系統停車的事故，目前是通過將這一測溫點的溫度邏輯改為3取2模式。建議現場加裝與控制室計算機相連的硫化氫探測器，減少因高濃度硫化氫意外泄漏造成的人員傷害。做好儀表、聯鎖的維護工作，定時對聯鎖、儀表進行檢查維護，防止由于設備振動給儀表造成疲勞損壞，引發意外停車。

　　(4)在安全措施的補償評價過程中，蒙德法強調了工程管理和安全態度，突出了企業管理的重要性，評價得出的結果較接近實際情況。

　　參考文獻

　　1 蔣軍成，郭振龍編.安全系統工程.北京：化學工業出版社，2004.93

　　2 張維凡編.常用化學危險品安全手冊.北京：中國醫藥科技出版社，1992.707