某原料藥生產企業創新藥加氫工藝HAZOP風險分析研究

朱保管,殷茂炬,汪建川

(1.江蘇聯環藥業股份有限公司,江蘇 揚州 225127;2.江蘇聯環藥業集團有限公司,江蘇 揚州 225127)

1 設計背景

1.1 項目背景

1.1.1 新增建構筑物

表1為本項目新增建構筑物情況。

原料藥加氫工藝在生產技術上相對成熟,應用廣泛,不屬于國家法律上禁用危及生產和明令淘汰的工藝,也不存在國家明令淘汰、禁用和危及安全生產的相關生產設備。

本項目采用DCS系統,根據生產工藝的特點和要求,對關鍵工藝過程的主要參數包括溫度、壓力、液位、流量、設備運行狀態、含氧量、可燃氣體濃度等進行在線修改,對顯示、記錄、調節、累積、控制、聯鎖、報警、打印、設定參數進行檢測和報警;可對現場運行的旋轉設備進行停機操作,對可能發生危險的工藝參數(以單參數調節為主的重要工藝參數)進行自動調整、約限報警或聯鎖,使生產安全得到保障。本項目其他工段采用現場與集中相結合的控制方式,對生產過程中不太重要的工藝參數,如:操作室集中顯示、記錄、調節報警等,實行現場檢測為主,引入溫度、壓力、流量等重要參數。

本項目針對生產過程中甲苯、乙酸乙酯、甲醇、氯仿等溶劑的蒸餾回收以及貯罐區的自動控制系統選用DCS控制系統,工藝控制過程可得到安全可靠的保證,在國內外同類產品中處于先進水平。

經以上分析可知,本項目的生產工藝比較成熟,擬采取的安全控制措施、工藝控制措施切實可行,所以,本項目生產工藝的安全是比較可靠的。

表1 新建構筑物情況

1.1.2 主要原輔料及產品(含產品及中間產品)名稱及涉及項目的量最大儲備情況

表2為主要原輔料及制品名稱、數量和貯存情況。

1.2 罐區甲醇等儲罐工藝流程

1.2.1 罐區甲醇等儲罐工藝特點

將車間裝置需要的主要液體?；肺锪嫌少A罐通過管道輸送至車間,同時根據生產需要通過卸車管線進行汽車槽車卸車作業。本項目罐區不涉及發車作業。

1.2.2 罐區物料存儲情況

表3為罐區主要儲存物料情況。

表3 罐區主要儲存物料情況

1.3 兩重點一重大情況

1.3.1 重點監管危險化工工藝

根據原安監總局《關于公布第一批重點監管危險化工工藝目錄的通知》和《國家安全監管總局關于公布第二批重點監管危險化工工藝目錄和調整第一批重點監管危險化工工藝部分典型工藝的通知》,加氫工藝為重點監管危險工藝。

1.3.2 重點監管危險化學品

根據《國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化學品名錄的通知》(安監總管三〔2011〕95號)、《國家安全監管總局關于公布第二批重點監管危險化學品名錄的通知》(安監總管三〔2013〕12號)進行辨識,本項目涉及的重點監管危險化學品有:甲醇、氫氣等。

1.3.3 重大危險源

按照《危險化學品重大危險源辨識》(GB 18218—2018)要求進行辨識,無論是該單位的生產線,還是生產原料的罐區,都沒有構成危險化學品的重大危險源。

2 加氫工藝危險分析

1)加氫是在有機化合物分子中加入氫原子的反應,其中涉及氫氣反應的過程是氫氣的加成過程,而具有燃爆危險性的爆炸極限為4%～75%的氫氣是加成過程反應物質,其特點是具有較高的燃爆危險性;2)加氫是高溫高壓下氫氣與鋼鐵接觸,鋼鐵中的碳分子容易與氫氣發生化學反應,生成碳氫化合物(COMMON),使鋼鐵設備強度降低,從而生成氫脆的一種強烈的放熱反應;3)在催化劑再生和啟動過程中,容易引發爆炸;4)加氫反應尾氣中未參與反應的氫氣及其他雜質,在排放時容易引起燃燒或爆炸。

3 創新藥氫化過程簡介

3.1 主要設備一覽

表4為創新藥設備情況。

表4 創新藥設備一覽

3.2 加氫反應工藝

涉及加氫環節:將氯化鈀、鹽酸、工藝用水放入罐內加熱至溶解。抽真空換氮氣,再換氫氣,通氫,保持吸氫5～6 h,最后排出氫氣。用氮氣壓出料液至離心機甩濾。

乙醇打入氫化反應罐攪拌,隨后打開氫化罐罐口,加入催化劑,加入脫水土霉素后密閉。氫氣置換三次。通氫2～4 h,當吸氫速度變得極其緩慢時取樣檢驗。

打開氫化罐罐口,攪拌抑制,加入脫水土霉素密閉。3次抽真空,3次換氮氣,3次換氫氣。

反應溫度控制在(28±2) ℃,通入氫氣,在(0.40±0.02) MPa壓力下吸氫反應。通氫2～4 h,當吸氫速度變得極其緩慢時取樣檢驗,以薄層層析法進行終點試驗,當反應液幾乎無特定原料時顯示反應到達終點,停止通氫。用氮氣置換三次,將料液壓入過濾器中過濾,壓濾結束后,濾餅回收。

3.3 自動化控制情況

加氫工藝自動控制加氫反應釜的氧含量、溫度、壓力、釜內攪拌電流與加氫反應釜的氫氣流量、加氫反應釜夾套冷卻水進水閥形成聯鎖關系,并設置緊急停車系統(ESD),使加氫反應釜的氧含量與加氫反應釜的自動停止加氫和熱媒進料,在加氫反應釜中氧含量、溫度或壓力超過標準或攪拌系統出現故障時開啟冷媒。

消防報警系統、可燃/毒氣探測報警系統、視頻監控系統等已在廠區整體配備到位。

4 HAZOP分析方法簡介[1-8]

4.1 HAZOP簡介

HAZOP(危險和可操作性研究)——Hazard and Operability Studies危險與可操作性研究是以系統環節為最小單位的一種用于定性分析的評價方法。

危險與可操作性分析(HAZOP)目的在于識別隱患、傷害和事故的設計短板,以及不符合國家相關法律法規的各種后果。

4.2 HAZOP分析方法

危險與可操作性分析(HAZOP)是在探明生產裝置和工藝過程中的危險及其原因并尋求必要對策的基礎上,著眼于設備、工藝危害辨識技術的系統工程,是目前應用最廣泛的危險識別技術。HAZOP分析(HAZOPANALYSIS)是以系列會議的形式,通過對裝置過程中的危險和操作問題進行分析,由各種專業人士組成的分析小組。HAZOP分析的直接對象是被稱為“分析節點”(analysisnode)或工藝單元(processionunit),或操作步驟的工藝或操作的特殊點。對每一個“分析節點”,HAZOP分析組以正常運行的工藝(狀態)參數為標準值,分析運行過程中的工藝(狀態)參數變化情況(即偏差),同時分析產生偏差故障的原因、后果及應采取的措施,并對其進行分析,對其進行分析,同時對其進行分析,對其進行分析,并對其進行分析,使其在運行過程中的工藝(狀態)參數變化情況(即偏差)進行分析。

主要有以下四個階段的HAZOP分析實施過程。

4.2.1 分析準備

HAZOP分析的準備工作主要有以下幾個方面:

1)下列因素考慮確定分析范圍:

(1)分析對象的界區范圍;

(2)可用的資料及其詳細準確程度;

(3)已開展過的工藝危害分析的范圍等。

2)下列因素在確定分析對象時加以考慮:

(1)分析目的;

(2)分析對象所處的系統生命周期階段;

(3)人員傷亡、財產損失、環境影響和信譽影響等企業關注的后果類型;

(4)可操作性問題;

(5)企業的其他相關要求等。

3)組建HAZOP分析小組成員:

HAZOP分析小組由以下人員組成,包括(但不限于):

(1)HAZOP分析主席(組長);

(2)HAZOP分析記錄秘書;

(3)工藝工程師;

(4)設備工程師;

(5)儀表控制工程師;

(6)操作專家;

(7)HSE工程師。

4.2.2 分析會議

HAZOP分析會議基本程序主要包括:

1)分析項目概況介紹;

2)劃分節點;

3)節點設計目的描述;

4)確定偏差;

5)分析偏差產生的原因;

6)分析偏差導致的后果;

7)分析現有的保護措施;

8)評價風險等級。

4.2.3 分析報告

HAZOP分析工作結束后,HAZOP分析負責人應能夠及時對分析記錄結果進行整理、匯總,分析、總結形成HAZOP分析報告初稿。

HAZOP分析的報告初稿完成后,各個小組成員應及時反饋建議,HAZOP主席(組長)根據小組成員反饋意見進行匯總修改。修改完畢,經所有小組成員簽字確認后,形成HAZOP分析報告,提交給項目委托方、后續行動/建議的負責人及其他相關人員。

HAZOP分析的報告包括以下內容:

1)封面,包括編制人、編制時間、版次等;

2)目錄;

3)正文,至少包括以下內容:

(1)項目概述;

(2)工藝描述;

(3)HAZOP分析程序;

(4)HAZOP分析小組人員信息;

(5)分析范圍、分析目標和節點劃分;

(6)風險可接受標準;

(7)分析結論;

(8)建議措施說明。

4)附件,至少包括以下內容:

(1)技術資料清單;

(2)分析記錄表;

(3)分析建議匯總表;

(4)節點劃分圖;

(5)簽字頁。

4.2.4 HAZOP分析審查和結果關閉

HAZOP分析項目負責人對HAZOP分析報告中提出的建議措施進行進一步的評價,并做出書面或電子郵件回復,對每條具體建議措施選擇可采用完全接受、修改后接受或拒絕接受的形式。

5 分析范圍、分析目標、資料清單和節點劃分

5.1 分析范圍

表5為分析范圍明細表。

表5 分析范圍明細表

5.2 分析目標

本次委托分析的主要目的是辨識鹽酸多西生產線部分工藝過程的危險性和可操作性問題,對設計過程中工藝(狀態)參數變化(即偏差)的原因、后果及建議采取的措施等內容進行檢查,分析工藝過程中的危險性和可操作性問題。

5.3 技術資料清單

1)擬建設項目總平面布置圖及平面圖;

2)爆炸危險區域劃分圖;

3)化學品安全技術說明書(SDS);

4)設備資料清單;

5)安全設施一覽表;

6)安全預評價報告;

7)發生過的事故情況。

6 HSE風險矩陣及說明

6.1 HAZOP分析風險等級劃分

本次將風險矩陣應用于HAZOP分析,結合風險矩陣,在風險矩陣中利用事故后果嚴重程度和事故發生頻率程度,計算事故風險程度。根據表6(嚴重程度分類表)從人員、財產和環境三個方面對事故后果嚴重程度進行評定;企業制定了事故發生頻次等級,根據自身實際情況制定。

表7(可能性定義)方面從頻發、多發、偶發、極少發、可能性不大五個層次選擇定義。

表8、表9是與事故發生頻率相對應的橫軸和與事故后果嚴重程度相對應的縱軸風險等級表。

表7 可能性(Likelihood)定義

表8 風險等級表

表9 風險等級行動說明

6.2 HAZOP分析風險可接受標準

根據表6～9,中高風險區域以上的風險表示企業不能接受的風險在低風險區域或中高風險區域。

6.3 HAZOP分析工作表說明

HAZOP分析工作表中:

1)表格中“頻率(L)、嚴重性(S)”為無數字的是沒進行風險評估的事故劇情;

2)表格中“建議措施”列為空的情況屬于無需新的建議;

3)沒有出現在表格中的具體參數形成的偏離,是在會前已經經過篩選的不會有后果的偏離。

7 分析結果

7.1 HAZOP分析發現的主要問題及建議

創新藥工藝過程HAZOP分析分詳細分析記錄表見附件一,建議措施見表10。

表10 江蘇聯環藥業有限公司HAZOP建議措施匯總表

HAZOP分析總體結論:創新藥加氫危險工藝方案成熟,基本符合重點監管危險化學品及重點監管危險化工工藝提出的安全監管要求,如采取建議的風險控制措施,整改相關隱患,將有可能進一步降低各生產裝置在運行中的安全風險,實現本質安全,提高管理水平。

7.2 關于建議的跟蹤和關閉

HAZOP分析的總體結論:創新藥加氫的危險工藝方案成熟,將有可能進一步降低各生產裝置在運行中的安全風險,實現本質安全,提高管理水平,如采取建議的風險控制措施、整改相關隱患等,基本符合重點監管危險化學品和重點監管危險化工工藝提出的安全監管要求。