淺析HAZOP分析在化工裝置危險性分析上的應(yīng)用

王明全

摘 要：化工裝置工藝安全管理具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性、集成性的特點(diǎn)。對于我國而言，當(dāng)前技術(shù)條件支持下，化工裝置已強(qiáng)制性要求展開HAZOP分析。尤其在化工項(xiàng)目設(shè)計階段可通過HAZOP分析的方式，對設(shè)計以及操作規(guī)程中存在的問題進(jìn)行分析，盡可能在項(xiàng)目設(shè)計階段解決裝置運(yùn)行潛在風(fēng)險，提高后期運(yùn)行的安全性水平。本文即針對HAZOP分析在化工裝置危險性分析上的應(yīng)用問題進(jìn)行分析與闡述，僅供業(yè)內(nèi)人士參考與關(guān)注。

關(guān)鍵詞：化工裝置;HAZOP分析;危險性

化工裝置長時間處于高溫、高壓以及高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，自身風(fēng)險等級較高。同時，受到各種故障、誤操作以及設(shè)計自身問題等因素的影響，會在一定程度上影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行，甚至導(dǎo)致火災(zāi)、設(shè)備損毀以及人身財產(chǎn)安全損失等一系列嚴(yán)重后果。因此，在化工裝置投入運(yùn)行前，必須利用HAZOP分析方法對裝置危險性進(jìn)行全面分析，并采取針對性的安全措施，以最大限度確保及化工裝置運(yùn)行的安全性水平。

1 HAZOP分析步驟

HAZOP分析要求針對化工裝置運(yùn)行期間的所有細(xì)節(jié)提出問題，全面了解工藝參數(shù)，掌握與設(shè)計方案存在偏差的部分，對偏差原因進(jìn)行分析，并探討因偏差所致結(jié)果，進(jìn)而提出相應(yīng)對策。在化工裝置危險性分析期間，HAZOP分析方法的基本流程與步驟如下：

第一步，建立專業(yè)分析小組，小組成員包括工藝、電氣、設(shè)備、儀表等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，以保障HAZOP分析方法的有序進(jìn)行。

第二步，提出問題，危險性分析過程中所有可能出現(xiàn)的偏差在提問時僅利用“否”、“多”、“少”、“以及（而且）”、“部分”、“相反”、“其他”進(jìn)行表述。

第三步，將化工裝置危險性分析對象劃分為若干單元，在間歇過程中以單元設(shè)備為核心，在連續(xù)過程中以管道設(shè)備為核心，明確各個單元具體功能，并對其運(yùn)行狀態(tài)以及過程進(jìn)行表述。

第四步，對關(guān)鍵詞進(jìn)行定義，以關(guān)鍵詞為依據(jù)對各個單元可能出現(xiàn)的偏差進(jìn)行逐個分析，涵蓋化工裝置運(yùn)行工藝全程起點(diǎn)、管線、以及設(shè)備，對產(chǎn)生偏差進(jìn)行逐步分析，直至工藝流程結(jié)束。

第五步，對偏差原因以及后果進(jìn)行分析，包括工藝條件、化工裝置開（停）車條件、緊急處理情況、乃至自然環(huán)境條件等因素在內(nèi)。

第六步，制定對策，根據(jù)偏差產(chǎn)生原因制定針對性措施與方案，對方案具體實(shí)施在降低化工裝置危險性水平方面的效果進(jìn)行分析。

第七步，填寫匯總表，將偏差原因、偏差所致后果以及改進(jìn)對策進(jìn)行匯總填寫，確保填寫內(nèi)容詳盡且無遺漏，以關(guān)鍵詞表為基準(zhǔn)逐一開展。

2 HAZOP應(yīng)用實(shí)例

XX石油化工有限公司4000萬t/a煉化一體化項(xiàng)目新建乙二醇裝置，設(shè)計規(guī)模為80萬t/a，該裝置以上游乙烯裝置乙烯以及公用工程氧氣原料，經(jīng)溫度、壓力、催化劑共同作用，生成環(huán)氧乙烷以及乙二醇產(chǎn)品。整套裝置中間產(chǎn)品以及原料均具有易燃易爆特性，危險性級別高，故應(yīng)用HAZOP分析法對其危險性進(jìn)行分析。具體如下：

第一步，劃分節(jié)點(diǎn)。整套裝置共72張P&ID圖，根據(jù)化工裝置運(yùn)行流程進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分，共形成13個分析節(jié)點(diǎn)，具體為：01-乙烯、甲烷、氧氣進(jìn)料以及高壓氮?dú)獗Ｗo(hù)和抑制劑系統(tǒng);02-EO反應(yīng)以及循環(huán)氣系統(tǒng);03-高壓汽包以及中壓汽包系統(tǒng);04-二氧化碳吸收以及解吸系統(tǒng);05-EO吸收以及濃縮系統(tǒng);06-脫輕組分系統(tǒng)以及尾氣回收系統(tǒng);07-環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)以及放空吸收系統(tǒng);08-乙二醇反應(yīng)以及四效蒸發(fā)系統(tǒng);09-乙二醇預(yù)脫水以及脫水系統(tǒng);10-乙二醇精制系統(tǒng);11-二乙二醇以及三乙二醇精制系統(tǒng);12-脫氧器以及急冷水系統(tǒng);13-公用工程系統(tǒng)。

第二步，定義關(guān)鍵詞。根據(jù)定義節(jié)點(diǎn)，使用HAZOP專業(yè)關(guān)鍵引導(dǎo)詞進(jìn)行系統(tǒng)研究，具體關(guān)鍵詞包括：01-流量;02-壓力;03-溫度;04-液位;05-界位;06-反應(yīng);07-污染/組分;08-破裂/泄露;09-檢修/維修;10-開工/停工;11-人為因素;12-儀表;13-泄壓;14-化學(xué)品特性;15-引燃;16-輔助系統(tǒng)故障;17-采樣;18-腐蝕/侵蝕;19-以往事故;20-安全。

第三步，對偏差以及偏差所致后果進(jìn)行分析?；诠?jié)點(diǎn)分析，總結(jié)182項(xiàng)潛在偏差，根據(jù)風(fēng)險水平總結(jié)4項(xiàng)較大風(fēng)險。以節(jié)點(diǎn)01為例，偏差為低/無流量，原因包括：界區(qū)外乙烯供應(yīng)中斷以及過濾器堵塞。前者導(dǎo)致生產(chǎn)無法持續(xù)進(jìn)行，裝置停車，壓縮機(jī)密封性能受損，誘發(fā)泄露，目前已有保護(hù)措施，建議設(shè)置壓力指示低報警閾值，用于對界區(qū)外乙烯供應(yīng)情況的檢測，并向供貨商對乙烯密封氣中斷以及過量保護(hù)進(jìn)行確認(rèn);后者導(dǎo)致乙烯進(jìn)料量下降，情況嚴(yán)重時會對裝置運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，目前已有保護(hù)措施，建議在進(jìn)出口總管位置設(shè)置現(xiàn)場壓力指示裝置，以支持對遠(yuǎn)傳DCS儀表裝置的校驗(yàn)。

第四步，風(fēng)險性級別。遵循現(xiàn)行《危險與可操作分析應(yīng)用導(dǎo)則》風(fēng)險矩陣，對本化工裝置進(jìn)行半定量風(fēng)險評估，反應(yīng)評估可接受風(fēng)險，允許添加額外措施要求，以降低風(fēng)險等級。

第五步，制定對策。通過HAZOP分析，針對危險性水平較高偏差制定安全措施：節(jié)點(diǎn)01，引導(dǎo)詞為壓力，偏差為系統(tǒng)低/無壓力，偏差后果為氧氣量不足，氧氣系統(tǒng)壓力水平低，循環(huán)系統(tǒng)倒竄，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸，風(fēng)險發(fā)生概率為F3，危險性等級為4R，對策為設(shè)置獨(dú)立遠(yuǎn)傳DCS壓力指示與報警裝置，與現(xiàn)有裝置進(jìn)行交互檢驗(yàn)，并單獨(dú)設(shè)置流量壓力補(bǔ)償裝置;節(jié)點(diǎn)01，引導(dǎo)詞為污染/組分，偏差為甲烷供應(yīng)雜質(zhì)含量高，偏差后果為催化劑床層反應(yīng)受影響，因氫氣含量高導(dǎo)致爆炸，風(fēng)險發(fā)生概率為F3，危險性等級為4R，對策為要求專利商按照2.0mg/kg標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，外供甲烷中不含硫化物;節(jié)點(diǎn)02，引導(dǎo)詞為人為因素，偏差為HIC/HCV誤開啟，偏差后果為循環(huán)器大量排放，降低循環(huán)壓力流量，影響生產(chǎn)，風(fēng)險發(fā)生概率為F3，危險性等級為4R，對策為應(yīng)用CFD氣體擴(kuò)散模型對循環(huán)器泄放進(jìn)行核算，確定最佳排放高度，保障安全性。

3 結(jié)束語

HAZOP分析法針對化工裝置運(yùn)行期間的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行全面分析，有極強(qiáng)的針對性，通過分析偏差，掌握偏差所致后果，對偏差產(chǎn)生原因進(jìn)行分析的方式，提高安全措施的針對性水平。本文上述分析中嘗試將HAZOP分析應(yīng)用于化工裝置危險性分析實(shí)踐中，對HAZOP分析的基本步驟進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)例探討HAZOP分析方法的應(yīng)用要點(diǎn)，望能夠以HAZOP分析法為工具，提升風(fēng)險分析工作效率，幫助企業(yè)更好的實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉立考.煤化工企業(yè)在役裝置HAZOP分析應(yīng)用探討[J].化肥工業(yè)，2019，46（5）：46-48.

[2]馬國立.輸油站場HAZOP分析原理與應(yīng)用研究[J].當(dāng)代化工，2019，48（9）：2071-2075.

[3]陳全，陳俊濤.基于不同目的的HAZOP分析方法在企業(yè)中的應(yīng)用[J].價值工程，2019，38（31）：116-119.

[4]李元軍.項(xiàng)目HAZOP分析完整性保證及其分析方法運(yùn)用擴(kuò)展的探究[J].現(xiàn)代化工，2019，39（9）：11-15.

[5]楊健.HAZOP和SIL評估在石化裝置成套設(shè)備安全設(shè)計中的運(yùn)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2020，41（2）：47-51.