淺析化工過程安全管理

杜正懋

關鍵詞：量化;程序;化工過程安全管理

1 危害識別與量化

本文范圍包括安全工藝設計和操作的幾個方面，如反應堆類型的選擇、安全操作條件和保護系統(tǒng)的選擇，主要與化學反應性有關。然而，即使在已經(jīng)仔細考慮并徹底應用了這些方面的工藝裝置中，仍有許多事件可能發(fā)生并導致危險事件[1]。此類事件的例子有：腐蝕引起的有害物質(zhì)泄漏;過程控制儀表故障;失去動力、冷卻、電力或壓力，以及人為錯誤（誤操作、打開錯誤的閥門等）。

如果不采用系統(tǒng)的程序和適當?shù)墓芾砑夹g，很難確定復雜化工廠中所有可能發(fā)生的事件及其后果。已經(jīng)制定了若干危險評估程序。這些程序中的大多數(shù)在其他AIChE/CCPS出版物中有描述，如危險評估程序指南和定量風險分析指南[2]。其他關于危險評估技術的出版物包括。

已識別的危險可以從根本上減少（例如，減少庫存），也可以通過引入保護系統(tǒng)（例如，自動緊急關閉）來減少。從危險評估程序中獲得的對化學和過程的更多理解也為過程安全管理的許多其他要素提供了指導（例如程序說明、應急策略、人員培訓和預防性維護）。

過程中的危害評估從過程參數(shù)的初始篩選開始。這一篩選程序?qū)a(chǎn)生一些需要更多關注的技術問題。然而，危險評估程序并不能替代工程實施規(guī)程和設計標準，而是作為補充思想和概念使用。任何過程危險評估的先決條件是充分了解過程的化學性質(zhì)（包括潛在的有害副反應），并提供支持數(shù)據(jù)。

流程的設計在發(fā)展這一階段的危險篩選結(jié)果雖然具有更一般的性質(zhì)，但確實具有可以以相對較低的成本實施變化的優(yōu)勢。可在工藝開發(fā)的后期階段進行額外的安全危害研究，以確保詳細的工程設計符合已確立的總體安全概念。對在工藝設計的不同階段使用危害評估提供了更詳細的信息。

2 危害評價程序

下面的簡短總結(jié)陳述中重點介紹了九種常用的危害評估程序。這些程序不僅適用于新工廠的設計，還可用于審查現(xiàn)有工廠的安全條件，特別是有關現(xiàn)行標準和操作的更新[3]。

2.1 過程系統(tǒng)檢查

本程序基于使用適用于工藝設計和操作每個階段的檢查表，以確保符合標準、規(guī)范、良好工程實踐和定義明確的操作程序。這樣，就可以實施和利用以前的經(jīng)驗，防止可能發(fā)生在過去的事件再次發(fā)生。

2.2 道和蒙德危險指數(shù)

道指和蒙德指數(shù)提供了化工廠危險和風險的相對排名。這是通過根據(jù)工廠特征（如存在危險材料和可減輕任何危險影響的安全裝置）分配懲罰和信用來實現(xiàn)的。然后，處罰和信用被合并為所討論的工藝裝置的單一危險指數(shù)。

這些指標可用于從安全審查的角度來確定那些需要最高優(yōu)先關注的單元。它們還可用于設計工藝設備的布局和間距，以避免發(fā)生事故后的多米諾效應。

2.3 初步危害分析（PHA）

PHA側(cè)重于工藝設備中的危險材料和主要設備元素，以提供成本效益高的危險識別。它將用于早期設計階段，在選址時非常有用。它還為工廠設計人員提供早期指導，以考慮減少或消除潛在危險。

2.4 假設分析

假設分析用于評估偏離正常運行條件的后果，方法是詢問“假設…？”問題。這種方法通常用于審查工廠或工藝修改。由于該程序的結(jié)構(gòu)不如其他一些方法，例如HAZOP，因此還應注意識別不太明顯的危害。

2.5 故障模式、影響和關鍵性分析（FMECA）

在FMECA程序中，首先列出設備的詳盡清單。然后對清單上的每個項目進行審查，找出可能的故障方式（故障模式包括打開、關閉、泄漏、堵塞、打開、關閉等）。然后記錄每個故障模式的影響，并計算每個設備項目的臨界等級。本程序的一個限制是，可能導致事故的故障組合并未真正確定。故障模式和影響分析（FMEA）是相同的過程，沒有關鍵性分析。

2.6 危險可操作性研究（HAZOP）

HAZOP是識別可能導致事故的過程偏差的系統(tǒng)方法。多學科團隊通過管道和儀表圖或流程圖，對流程圖中每個項目的流程參數(shù)（如流量、壓力和溫度）應用某些指導詞，如“更多”、“更少”或“否”。檢查所有指示的偏差是否存在危險后果和發(fā)生的可能性（原因）。該程序不僅可用于識別危險，還可用于操作和緊急控制系統(tǒng)，尤其適用于涉及工廠操作的新型技術。

2.7 故障邏輯圖

研究可導致事故的事件序列的一種廣泛使用的方法涉及邏輯圖。通過圖中所示的方法，確定只有當冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障且反應器內(nèi)的物質(zhì)不能傾倒到集水槽中時，才會發(fā)生失控反應。而且，只有四個組合可能導致失控。使用邏輯圖的三個危險評估程序是：①故障樹分析（FTA）;②事件樹分析（ETA）;③因果分析（CCA）。

2.8 人為錯誤分析

人因失誤分析用于確定人員失誤最有可能發(fā)生的情況。通?？梢酝ㄟ^在設計中考慮人為因素來降低此類錯誤的可能性。下面給出幾個示例來說明這一技術：正確識別設備和合理的控制面板布置減少了混淆和錯誤的機會。如果一個簡單的行動可能導致比顯而易見的更嚴重的后果，則必須建立額外的保障措施/障礙。安全系統(tǒng)（包括軟件）應受到保護，以防未經(jīng)授權(quán)和/或意外更改。

隨著自動化水平的提高，必須認真考慮和選擇指派的操作人員;操作人員既不應被遺留在無法自動化的簡單任務中，也不應將其任務變成煩人的任務;因此，控制系統(tǒng)必須向操作人員提供有關過程狀況的充分信息，并且他們應該有足夠的設施來應對異常情況。

2.9 定量風險評估

到目前為止所描述的過程通常是定性的，盡管可以使用故障邏輯圖技術預測事件的可能性。對于具有高危險性的設施或單元，可能需要更為量化的方法，例如量化風險評估（QRA），也稱為概率風險評估（PRA）[4]。在一些情況下，進行了大規(guī)模研究，以評估現(xiàn)有或計劃中的工業(yè)活動對公眾造成的風險。在較小的范圍內(nèi)，量化風險評估可以作為一個實用的工具來揭示過程中最關鍵的部分，并從安全的角度確定幾個設計方案中哪一個最有效。全面定量的風險評估包括五個步驟：①危險識別;②概率或頻率分析;③后果分析;④風險水平計算;⑤評估。

3 化工過程安全管理

為了防止事故的發(fā)生，工藝裝置不僅必須設計良好，但也要正確操作和維護。確保所有安全方面得到足夠的重視，各級管理層對安全的承諾至關重要。在實踐中，安全與生產(chǎn)需求和預算等其他目標之間可能會產(chǎn)生利益沖突。在這些情況下，管理層的態(tài)度將是決定性的。在現(xiàn)實中，這種利益沖突只是一種明顯的利益沖突，因為安全、效率和產(chǎn)品質(zhì)量都依賴于可靠的生產(chǎn)設施，技術故障和安全問題的發(fā)生頻率較低。

美國化學工程師學會（AIChE）的化學過程安全中心（CCPS）已經(jīng)確定了12種元素，它們必須是任何化學過程安全管理計劃的一部分。還定義了這些要素在電廠運行中的具體應用。

關于化學過程的未來趨勢和問題的一些說明安全性如下：不斷變化的社會、政府和行業(yè)風險視角要求在化工廠的設計和運行中更加詳細地關注工藝安全因素。各級府機構(gòu)將成為過程安全的合作伙伴例如，加工廠附近的社區(qū)團體將發(fā)揮越來越重要的作用確保不會發(fā)生災難性事件的角色。事故造成的環(huán)境排放將大大減少政府和社區(qū)團體的認可。合同人員使用安全程序的必要性在程序?qū)彶橹行枰~外的培訓和更高的優(yōu)先級。人工智能概念將應用于評估過程測量和控制。

參考文獻：

[1]葛安卡.化工過程安全管理中的應急響應[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2019（02）：26-28.

[2]蘇國勝.國內(nèi)外化工過程安全管理發(fā)展歷程及實施對比[J].安全、健康和環(huán)境，2018（05）：1-6.

[3]招嘉虹.化工過程安全管理[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2015（10）：8-9.

[4]葛安卡.化工過程安全管理與信息化[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2018（07）：28-29.