加氢裂化水冷器的风险分析

南京工业大学硕士学位论文加氢裂化水冷器的风险分析姓名：李漾申请学位级别：硕士专业：安全技术与工程指导教师：周昌玉20060501摘要I摘要石油化工是现代制造业中危险性最大的行业之一，潜在着火灾、爆炸、毒害等危险，这些危险在一定条件下就会转变为事故，给人民生命和国家财产造成极大的损失。因此对石油化工装置进行风险评价，找出薄弱环节显得尤为重要和必要。这对保障设备安全，减少维修费用，提高企业的竞争力等方面都很有益处。本文的研究对象为高压加氢裂化装置中的反应器出料调节水冷器，由于其管程介质石脑油中含有H2S、NH3等腐蚀性介质，容易造成水冷器腐蚀失效进而影响整套装置的长周期运行。本文根据其运行管理和定期检验的具体情况，对水冷器进行风险评估，并根据当前社会和企业的实际情况，界定了相应的可接受风险水平，主要研究内容与结论如下：（1）运用美国石油学会推荐的API581标准中的定性、半定量和定量分析方法，对水冷器的失效可能性、失效后果进行评估，确定其风险。结果表明，水冷器的管程为中高风险，壳程为低风险。比较针对该设备运用3种评价方法的过程及其结果可知，定性风险分析方法只需要较少的详细设施资料，其区分能力受到一定限制；定量风险分析方法的过程较为详细，考虑的后果较为广泛，因此所得到的风险结果较为合理；半定量风险分析方法介于上述两者之间，能给出一定程度的精确结果，半定量分析的失效可能性结果与定量分析相同，但失效后果偏于严重。（2）根据水冷器长期运行、检修的实际情况，研究其可能的腐蚀机理，分析得到其主要的腐蚀形式为湿硫化氢的腐蚀、酸水腐蚀和管外冲刷腐蚀及点蚀穿孔等，给出故障树模型，得到29个引起水冷器失效的基本事件，并采用下行法对故障树进行分析，运用布尔运算计算出21个最小割集及各基本事件的重要度和权重，得出影响水冷器失效的主要因素。（3）基于故障树模型，采用二级模糊综合评判方法对水冷器进行风险评估。其失效可能性评估结果为IV级，引入层次分析法评估失效后果为IV级，最终判定水冷器的风险等级为中高风险。模糊综合评判结果与基于API581的管程定量风险评价结果一致，表明运用模糊综合评判方法对石化设备进行风险评估是可靠和可行的。摘要II（4）作为风险评估的最后评判依据，本文对可接受风险水平进行了研究，提出了确定石化行业可接受风险水平的基本思路，采用了一套完整的方法分别界定了石化行业可接受的人员伤亡风险水平、经济风险水平和环境风险水平，并要求企业或设备的3项风险结果均要达到可接受的风险水平。关键词水冷器风险分析API581故障树分析模糊综合评判可接受风险水平ABSTRACTIIIABSTRACTPetrochemicalindustryisoneofthemostdangerousindustriesinmodernmanufacturingindustry.Aseveryoneknow,hazards,suchasfire,explosion,toxicityandsoon,alwayslieinpetrochemicalindustrypotentially,whichwouldcauseaccidentsundercertainconditionsandevenbringthelossoflifeandpublicproperty.Soitisimportantandnecessarytoperformriskassessmentforpetrochemicalequipmentandtofindweakpoints,whichcanbebenefitforensuringsafetyofequipment,reducingmaintenancecostandpromptingcompetitionpowerofcompaniesetc.Theobjectinthispaperisthereactoreffluenttrimcoolerinhighpressurehydrocrackingunit.Thecorrosivemediums,whicharecontainedinnaphthaintubeside,suchasthehydrogensulfide（H2S）,ammonia（NH3）andsoforth,areeasilytocausecorrosionofthecoolerforlong-termservice.Accordingtotheserviceconditionandregularinspection,riskassessmentforthecoolerwasexecuted.Furthermore,correspondingriskacceptablelevelwasdefinedbasedoncurrentpracticalsituationofsocietyandcompanies.Mainresearchcontentsandconclusionsareasfollows:(1)Thetechnique—qualitative,semi-quantitativeandquantitativeanalysismethodsofAPI581recommendedbyAmericanPetroleumInstitute,hasbeenusedforriskassessmentofcooler,whichincludescalculatingfailurelikelihoodandfailureconsequenceanddeterminingriskvalue.Theresultsshowthattheriskfortubesideofthecoolerisofmiddle-highrisk,whilelowriskisassignedtoshellside.Inaddition,thecomparisonbetweenabove-mentionedthreemethodshasalsobeenperformed.Lessinformationisneededandalsotheanalysisprocessisrelativelylesspreciseanddetailedinriskassessmentbyqualitativeriskanalysismethod.Comparedwiththeothertwomethods,thequantitativemethodisthemostreasonablefortheprocedureistherelativelydetailedandconsequencesconsideredisrelativelycomprehensive;Semi-quantitativemethod,whichisbetweenothertwomethods,canABSTRACTIVprovidepreciseresulttosomeextent.Comparedwithquantitativeanalysis,failurelikelihoodisatthesamelevel,although,failureconsequenceisseverermoreorless.(2)Corrosionmechanismhasbeendiscussedaccordingtopracticalsituationoflong-termoperationandmaintenanceofcooler.Bytheanalysis,corrosionofwetH2S,acidwatercorrosion,erosiontubeoutsideandpittingcorrosionareregardedasthemaincorrosionformsofcooler.Meanwhile,afaulttreemodelhasbeendevelopedand29basiceventshavealsobeenchosen.Moreover,Fussel-VeselyarithmeticmethodisusedtoanalyzefaulttreeaswellasBooleancalculationisusedtoget21minimumcutsets,importancedegreesandweightsforeverybasicevent.Theessentialeffectivefactorsplayinganimportantroleinthefailureofcoolerhavebeenobtained.(3)Basedonthefaulttreemodel,two-stepfuzzylogicapproachhasbeenusedforriskassessmentofcooler.TheresultsexpressthatthefailurelikelihoodisgradeIV,thefailureconsequenceisgradeIVbyanalyticalhierarchyprocessandthefinalrisklevelofthecoolercanbeofmiddle-highrisk.ByanalyzingconsistencyofconclusiondrawnbyfuzzylogicapproachandAPI581-basedquantitativeriskanalysismethodfortubeside,theresultsshowthatfuzzylogicapproachisreliableandfeasibleforriskassessmentofpetrochemicalequipment.(4)Inthispaperriskacceptablelevelasthefinaljudgingcriteriaofriskassessmenthasalsobeendiscussed.Asaresult,anessentialmethodtodecideriskacceptablelevelforpetrochemicalindustryhasbeendeveloped.Besides,acceptablehumancasualtyrisklevel,economicrisklevelandenvironmentalrisklevelinpetrochemicalindustryhavebeendefinedbyasetofreasonableandapplicablemethods.Ingeneral,itisdemandedthatanyacceptablerisklevelofcompaniesorequipmentmentionedaboveshouldbewithinacceptablelevelrespectively.KEYWORDSReactoreffluenttrimcooler；Riskanalysis；API581；Faulttreeanalysis；Fuzzylogicapproach；Acceptablerisklevel南京工业大学学位论文独创性声明及使用授权的声明一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：2006年5月二、关于学位论文使用授权的声明南京工业大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社及清华同方光盘股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容