境外油田天然气处理厂的硫化氢防护全过程管理研究

(中海油安全技术服务有限公司, 天津 300450)

摘 要：本文以境外油气田开发项目中，天然气处理厂的硫化氢防护关键技术为出发点，结合当前的本质安全理论建立自动化工艺联锁系统，另外针对厂区管理方面，结合工艺安全管理相关理论，建立完善的硫化氢安全防护管理体系，从“设备-流程”两方面加强管理，另外，基于建立的硫化氢安全防护体系，同时进行人员培训、应急演习、监测制度、个体防护以及附属设备设施安全防护的配套工作，保证现场的硫化氢从根源至应急处于全流程管控状态，为今后境外油气田开发项目提供宝贵的经验。

关键词：硫化氢；本质安全；工艺安全管理；全流程管理

引 言

本文以某中资企业的境外油田项目的天然气处理厂为出发点，从“人-机-环-管”的角度出发，基于设备本质安全原理和工艺安全管理理论，以“PDCA”为导向完善中资企业在境外油气田项目的天然气处理厂硫化氢防护措施，引进国际优秀管理模式和实践准则，结合中资企业海外油田自身的安全管理体系，以此完善本质安全的过程安全管理体系。

1 基于本质安全的设备全过程管理

针对各个管理要素，研究其现场适用性，并在此基础上，以“事前-事中-事后”为导向，优化天然气处理厂的工艺安全管理流程框架，采用安全仪表系统合理设置与可靠性等功能安全技术，建立基于危险与风险分析的自动化工工艺联锁系统，满足生产装置稳定运行需要^[2]。

自动化工艺联锁系统是天然气处理厂H2S泄露关键防护措施，包含4级紧急联锁关断，避免在事故状态下发生可燃气与H2S气体严重泄漏，引发火灾爆炸等严重危险情况。0级关断为全油田级别手动关断，主要包括地震等重大事件时触发联锁关断，一级关断为终端处理厂信号触发，主要包括储油罐着火以及仪表气触发低低报警时触发联锁关断，二级关断为天然气处理厂联合装置级关断，主要包括现场硫化氢探头联锁、火焰探头联锁、手动盘关断时触发联锁关断，三级关断为天然气处理厂单体设备关断，当单体设备发生液位、压力、温度等参数联锁反应时触发单体设备关断。天然气处理厂硫化氢重点关注泄漏区域包括气管汇单元、增压单元、脱硫单元、硫磺回收单元与火炬系统，根据不同区域硫化氢泄漏的情况，设定自动联锁防护条件，避免现场可燃气与硫化氢大面积泄露带来的严重后果。

2  基于PSM的硫化氢安全防护管理体系

工艺安全管理(Process Safety Management，PSM)是通过对化工工艺危害和风险的识别、分析、评价和处理，从而避免与化工工艺相关的伤害和事故的管理，工艺安全管理是现代工业安全管理的基础。目前PSM在国内外应用的案例众多，基于PSM理论建立天然气处理厂的管理模式，首先需要完成对天然气处理厂投产前安全风险分析报告，对厂区关键设备硫化氢泄露后果进行定量分析。

图1 天然气处理厂的PSM管理流程

根据气体扩散理论，建立关键设备的硫化氢泄露扩散模型，以轻烃罐、压缩机出口管线、二级空冷器翅片管和酸性气分液罐等四种关键设备为例，分析中孔（25mm）与大孔（100mm）泄露，进行硫化氢毒性影响的后果模拟与分析。可以得到，硫化氢泄露危害程度最大的是压缩机出口管线，当泄露尺寸为中孔（25mm）与最大孔径泄露（100mm）时，泄露时间在2min内以及10min内，204米与835米范围内硫化氢浓度可达100ppm。如图所示。

       从图中可以看出，硫化氢泄露影响范围广，毒害度深。围绕硫化氢的主要影响程度与范围，参考PSM具体的实施要素，建立硫化氢安全防护体系，要求天然气处理厂制定厂区应急方案，配备厂区应急救援物资，组织联合应急演习，并联合相关部门做好综合应急处置工作，最大程度上消除硫化氢泄露带来的危害。同时通过培训机制、设备检漏管理、气体采样管理与设备检修管理制度，明确现场风险点，做好现场人员硫化氢防护与应急处置工作，降低硫化氢泄露带来的危害性^[3]。

4 硫化氢全过程防护管理体系

4.1 人员培训

天然气处理厂在管理过程中，依据三级培训要求，完成全体人员定期的硫化氢培训工作，制定硫化氢培训内容与计划，详细划分场外与场内人员培训工作，针对厂外人员，入厂前对人员进行入场培训，包括硫化氢危害，硫化氢检测仪使用与报警时行动和措施，应急逃生路线，以及简单应急逃生器材使用进行培训，了解厂区危险区域划分，了解工作区域相关风险，明确应急时如何操作反应，避免发生意外情况时无法及时处理，事故形态扩大。同时针对厂区内操作人员，制定统一培训内容与计划，实行年度滚动培训制度，定期检查相关培训内容，对未培训人员及时进行内容补充，确保所有培训内容均已落实到位，确保熟知硫化氢风险，熟练掌握各种呼吸器材使用，熟知应急内容与应急职责，应急情况下，遵循应急处理程序，冷静处理突发情况。

4.2 应急演习

天然气处理厂厂的演习方案应包含硫化氢泄露综合应急演习，硫化氢泄露专项应急演习以及现场硫化氢泄露生产处置演习，通过演习方案的制定，保证厂区能够在发生较大硫化氢泄露事故时，及时协调相关部门的应急救援资源[4]，包括消防车与救护车，深化各部门的现场合作应急处置能力，提升天然气处理厂总体应对硫化氢泄露综合应急处置能力。

4.3 监测制度

针对天然气处理厂厂区内天然气泄漏隐患，基于硫化氢的分布特性和理化性质，采用醋酸铅溶液与醋酸铅试纸相结合的检漏方式，执行定期检漏制度。结合设备的不同的压力等级、管线材质、腐蚀裕量以及内含介质，每月对全厂含硫化氢介质的静设备、管线、阀门、法兰连接处与人孔处实施全覆盖、无死角检漏；对高压原料气、放空管线实施重点跟踪、加密检漏；对老旧管线、疑似腐蚀部位及有维修历史的阀门等实施单独备案管理，密切监测状态，随时准备实施相应的应急措施。对于检漏过程中发现的漏点，快速响应，精准实施，对低压设备的较小漏点进行在线紧固，对高压设备或较大漏点及时泄压处置。通过严格执行以上检漏制度，避免厂区及周边人员因气体泄漏暴露在硫化氢环境，杜绝硫化氢相关的安全生产事故发生。

4.4 个体防护

根据天然气处理厂工艺单元分特点，以及硫化氢相关特性，天然气处理厂制定人员个体安全防护规定，对于不同工作类型，不同区域，不同危险等级佩戴相应的防护设备，最大程度上避免人员遭受硫化氢毒性伤害，在应急情况下可及时快速的保护逃离泄露现场，最大程度上保护人的安全。另外，厂区内设置硫化氢防护站，现场发生硫化氢泄露应急情况下，硫化氢防护站为现场人员提供及时的应急逃生物资，确保人员在硫化氢泄露情况下，可及时安全的逃出事故泄露现场，同时，在维修以及其他重大危险作业时，可将移动硫化氢防护站移至现场[5]。

表2 H2S区域人员保护标准

4.5 附属设备设施安全防护

天然气处理厂厂区各工艺设备区域内设置应急广播系统，发生硫化氢泄露事故时，中控人员可通过控制台及时传达应急信息，可为现场提供及时信息，快速疏散现场无关人员，协助现场人员及时撤离，同时开展现场应急指挥工作，通知应急队伍进行现场应急救援。同时厂区内每个区域设置风向标，一旦发生硫化氢泄露事件，可迅速辨别风向，朝有利地区进行应急撤离，到达安全地点，为人员撤离提供及时风向信息。

5  结论

境外油气田开发项目的天然气管理体系中，以本质安全为起点，结合PSM理论，从工艺本质与生产运行安全管理上提升现场硫化氢防护工作，在生产上，做好现场工艺管道与设备的腐蚀检测，做好现场硫化氢探头等基础校验工作，为工艺本质安全提供有力保障。在生产运行安全管理上，不断提升厂区培训工作深度，加大国内外实际事故案例的分享，提升防护意识深化应急机制，确保应急情况下协调沟通畅通，全力应对现场突发事件，同时，细化现场安全管理，对气体采样与检漏等类似工作，制定现场安全管理规定，细化常规作业现场安全管控，形成良好硫化氢安全防护文化。针对个人防护工作，后期提高人员个体设备防护，采购便携式背袋，使防护设备紧跟现场人员，做好突发应急个体防护，确保人员生命安全，从最根本上做好硫化氢防护工作。

参考文献

[1] 张文沛.东部油田硫化氢防护安全管理现状探讨[J].安全、健康和环境,2018,18(06):59-60.

[2] 李志敏.联合装置硫化氢中毒预防措施[J].安全、健康和环境,2016,16(01):21-23.

[3] 才向磊. 某企业硫化氢中毒风险防控技术研究[D].中国石油大学(华东),2015.

[4] 范红俊.化工生产中硫化氢泄漏事故的预防和处置对策[J].工业安全与环保,2009,35(02):63-64.

[5] 黄关麟.三级预防在石化企业急性硫化氢中毒防治中的应用[J].石油化工安全技术,1999(04):44-46.