HAZOP分析技術在化工行業中的應用研究

白健 徐靚 楊磊（神華準能資源綜合開發有限公司研發中心，內蒙古 鄂爾多斯010300）

近年來，隨著我國工業化水平不斷提高，各種高技術含量的化工企業越來越多，企業效益增長的同時安全事故也不斷出現，困擾著各生產企業的發展。2019 年3 月，我國江蘇省生產對叔丁基氯化苯等有機化工產品的天嘉宜化工有限公司，發生特別重大爆炸事故，造成多人傷亡，直接經濟損失近20 億元。慘痛的事故，引發我們深思，如果能在事故發生前，針對生產裝置進行完善的、全面的HAZOP 分析，繼而采取有效的措施，或許可以避免這場嚴重的化工事故。

現代化工企業建立一個完整的風險評估和潛在危害損失分析系統是十分有必要的。近些年我國化工企業大力推廣HAZOP分析技術的應用，促進項目在設計階段、開車階段、運行階段進行HAZOP分析研究，有效提高了裝置的本質安全水平。

1 HAZOP的分析方法

HAZOP 是危險和可操作性分析（Hazard and Operability Study）的簡寫，該方法是由經驗豐富的專業人員對生產裝置存在的風險進行風險識別，通過假設改變運行工藝參數，以及操作控制中可能出現的偏差，推理得到出現的偏差對系統可能產生的影響，找出相應的原因，最后給出解決偏差出現的措施。HAZOP分析方法是對工藝過程進行危險分析的一種有效方法，是一種系統、結構性的分析方法，采用假設推理方法。危險和可操作性分析（HAZOP）是會議討論方式進行，分析會由主席支持，參加人員有工藝工程師、設備工程師、儀表控制工程師、管道工程師、操作生產人員以及記錄員等。會前收集準備的資料有：管道儀表流程圖（P&ID）、工藝流程圖（PFD）、物料平衡表等資料，嚴格按照工藝流程，分析者將工藝裝置分解多個部分，一一分析研究，分析工藝條件發生偏差（壓力、溫度、流量的改變），所導致的危險與可操作性結果，分析組將列出引起偏差的原因后果，同時分析裝置已有的安全保護措施是否恰當實用，當這些偏差的保護措施不當時，需要給出新的合理的保護措施，使得生產裝置安全穩定運行。目前HAZOP 的分析已成為化工裝置工藝過程危險性識辨的重要手段之一，被國內外廣泛應用。

2 HAZOP分析實施的技術優勢

任何涉及到危險的化工生產過程，包括正常生產運行、物料儲存、搬運等生產工藝過程，生產工藝和設備的故障或錯誤操作，會造成工藝技術參數的改變，都可能造成企業員工的傷害和環境的破壞，影響企業的效益。HAZOP分析方法在預防安全事故方面能起到其他常規的安全分析方法所不能達到的作用，以提高裝置的本質安全水平。

HAZOP分析化工裝置可以為企業改進安全措施提出建議，減少不必要的停車檢維修次數。高質量的分析可以作為企業事故預案，當安全事故不幸發生，企業管理人員可迅速找到原因，采取有效措施，減少損失。經過多次的工藝安全HAZOP分析，可以了解企業存在的安全隱患，制定相應的措施，減少企業事故發生。HAZOP分析結果還可以用于員工培訓，拓展了管理人員和操作人員的知識領域，極大的提高了操作人員和管理人員分析問題和解決問題的能力，幫助員工對工藝技術、設計意圖有更加深刻的理解和認識，以便更好完成生產任務，提供生產效率[1]。

3 HAZOP分析在化工行業的應用

3.1 工程設計階段的應用

化工項目HAZOP 分析一般在工藝包編制、基礎設和詳細設計階段都需要開展。工藝包和基礎設計階段主要針對工藝流程，詳細設計階段的HAZOP 分析主要針對設備和重大的設計變更。HAZOP分析是一種很好識別危險的手段,在設計階段開展HAZOP分析是十分有必要的。郭康華利用HAZOP分析了設計過程鹽酸解析裝置，主要分析了溫度和壓力偏離對鹽酸解析系統的影響[2]。稀酸冷卻器循環水回水溫度過高的原因,是由于循環水調節閥故障開度過小。這樣導致稀酸溫度升高,稀酸管線溫度高導致罐子損壞,循環水系統管路設備被腐蝕。如果氯化氫進料氣壓力過高，是由于上游來料壓力過高,下游排氣故障等原因，壓力過高的后果導致吸收塔洗滌塔超壓,設備損壞, 氯化氫氣體外泄。鹽酸解析裝置在設計過程中進行了HAZOP分析，為后續開工試車節約了運行費用。

3.2 開車過程階段的應用

利用HAZOP分析法,對開車過程的關鍵性操作步驟進行詳細分析,對物料備料、存儲、轉運進行現場監控,對設備的升溫、升壓、投料等單元實施全面分析,要求每一步操作步驟嚴格操作。王金玉[3]采用HAZOP 分析方法，以反應釜系統為節點,分析開車過程的危險和可操作性，包括人員的操作、物料的轉移、機械的運轉和管理的協調等工作。通過HAZOP分析方法對工藝進行了梳理,有效識別裝置開車過程存在的危險,避免開車過程不發生重大工藝安全事故。

3.3 生產運行階段的應用

在項目生產運行階段進行HAZOP 分析，能夠進一步分析和尋找運行裝置工藝設備存在的潛在風險，梳理遺漏安全保護措施。此外，可以運用HAZOP分析方法，對計劃工藝改造的內容進行預判斷分析，給出合理的改造方案。

采用HAZOP 分析方法，對煤化工項目氣化爐開展安全和可操作性分析分析[4]，分析要素包括：燃燒室的溫度、壓力，煤氣出口壓力、激冷室液位等，氣化爐燃燒室溫度、壓力等要素發生偏差時，會損壞氣化爐爐磚，導致氣化爐鼓泡，超溫產生泄漏，容易導致過氧爆炸，通過對現有安全措施進行分析，對現有安全控制措施的不足提出建議，找出可能發生事故的源頭。

在硫酸生產安全中進行HAZOP分析[5]，制備硫酸沸騰爐系統為主要分析對象，首先分析系統可能存在的分析偏差,對空氣流量大小、輕柴油壓力大小、霧化器壓力大小、爐膛溫度高低等進行分析，這些因素發生偏離，會導致升溫速率過慢、爐內正壓傷人、燃燒效率低等問題。通過開展HAZOP 分析提高了裝置的安全和可操作性。

4 開展HAZOP分析工作的建議

HAZOP分析技術取得很大的進步、解決了許多安全問題，節約了運行成本，但使用該方法的過程中仍存在一些問題。首先，企業開展的HAZOP分析大多采用主席主持會議方式，存在一定的主觀性，分析程序不夠規范，因此需要規范相關程序，提高我國企業危險和可操作性分析水平。其次，對于企業而言，需要建立自己的HAZOP技術分析團隊，可以由車間主任、技術員、班組長組成，這樣可及時的開展危險和可操作性分析，發現潛在的安全和操作問題。