化工工藝安全管理中HAZOP的應用

張啟寶

摘 要：重大的安全事故表明了化工工藝安全管理的意義與價值。HAZOP技術是一種較為常見的工藝危害分析方法，在化工工藝安全管理中發揮著重要作用。主要介紹了化工工藝安全管理、HAZOP技術，探究化工工藝安全管理中HAZOP的應用，以供借鑒。

關鍵詞：化工工藝;安全管理;HAZOP

化工工藝裝置日益復雜，規模明顯擴大，在應用的過程中也發生了諸多的安全事故，暴露出化工工藝系統的風險性。此時出現了化工工藝安全管理這一新興學科，研發了危險與可操作性分析（Hazard and Operability Analysis，HAZOP）等多種切實有效的工藝危害分析方法。

1 ? ?化工工藝系統風險分析

1.1 ?風險表現

20世紀70年代以來，我國工業發展水平顯著提高，化工生產的流程和工藝愈加復雜，高溫高壓、易燃易爆的操作條件隨之增多，化工處理設備的體積也有所增大。我國同很多發達國家也相繼發生了多起重大工藝安全事故。 ?20世紀80年代，印度一家公司設立在貧民區周圍的農藥廠發生了劇毒氣體泄露事件，造成25 000人直接死亡，55萬人間接死亡，20多萬人因此殘疾。在化工生產中，系統風險因素對人們的生命、財產安全構成了極大的威脅。重工業和學術界也對此展開深入探索和研究，將工藝安全視為獨立的研究課題。

1.2 ?化工工藝系統風險控制方式

化工工藝系統風險的控制可通過潛在風險衡量指標、本質生命安全管控以及管理模式控制這3種方式實現。風險衡量指標包括人員傷亡、環境破壞、家庭財產損失等情況[1]。為此，在化工工藝系統運行中，需要做好事故發生率的分析和預測，綜合探究各項影響因素，提出預防和控制措施，避免事故的發生，降低風險系數。本質生命安全管控則要求在化工工藝系統運行中，利用危害性較小的化學品替代天然和無害的化學品或者優化系統運行流程來規避危害的產生，降低危險系數，維護系統的安全性、穩定性。同時，該方法還可揮發化工工藝系統的屬性，降低化學品使用中對設備設施造成的影響，以提高系統的安全性。

如在化工工藝系統中，可借助超壓連鎖、控制軟件系統以及溢流軟件系統完成科學管理和控制，確保設備設施能夠承受工藝波動的影響，加快危險情況的識別，以連鎖、緊急停車等方式，降低異常狀態下對設備設施造成的影響，避免危險事故的發生。管理模式控制是借助安全操作和專業程序，對日常作業環節加以管理和控制，以此實現程序、設備的管理和保護，是降低風險系數的一種有效方式。

2 ? ?化工工藝安全管理分析

2.1 ?化工工藝安全管理發展概述

1992年，美國職業安全與健康管理局（Occupational Safety and Health Administration，OSHA）提出了工藝安全管理標準，獲得了美國國會的認可，并成為美國的法規。過程安全管理（Process Safety Management，PSM）將重點放在預防火災、爆炸、有毒化學品泄露等安全事故上，采取有效措施加強工藝設施設計、運行和退役管理，以此有效控制風險。PSM可用于生產、儲存和使用等與危險化學品相關的化學品活動，在北美和歐洲各國發揮著重要作用，隨著技術的完善和理念的轉變，也從雛形演變為日趨成熟的安全管理體系[2]。

2010年，原國家安監局首次明確了化工企業工藝安全管理的要求，發布了推薦性行業標準，提出了工藝安全信息、工藝危害分析、操作流程、培訓、承包商管理等內容的標準要求，也包含美國工藝安全管理中提出的14個因素。

工藝安全信息（Process Safety Information，PSI）涵蓋物料的危害性、工藝設計、設備設計等內容，是工藝安全管理的主要任務。老舊化工設備的數量較多，但缺乏完整的工藝安全信息基礎資料，無法及時收集歸檔工藝、設備改造與變更等多個重要信息。工藝安全信息的完整性也受到了較大影響。因此，需要采取措施完善化工裝置安全設計診斷工作。工藝危害分析成為工藝安全管理中最為重要的內容，滲透于整個工藝的生命周期。從某種意義上來看，這是一種有組織、系統地對工藝裝置或設備進行危害識別的過程，也是減少和消除工藝危害的重要依據。

2.2 ?常見的工藝危害分析方法

工藝危害分析的方法主要有安全檢查表（Safety Check List，SCL）、故障假設法（what-if）、HAZOP、保護層分析（Layers of Protection Analysis，LOPA）、故障模式影響及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis，FMECA）以及量化風險分析（Quantitative Risk Analysis，QRA），總體可歸類為定性分析、半定量分析、定量分析3類。

（1）SCL是基于表格形式列出檢查項目、切實做好分析工作的過程，確定系統和場所的狀態能否滿足安全規定。在檢查中，如發現系統存在嚴重的安全隱患，需及時提出整改措施。人員要檢查場地、周邊環境、設施、設備和管理等內容，依據相關規定、規范和標準、事故案例以及行業經驗，系統地分析并確定危險區域和防范措施，編制檢查表。

（2）what-if是一種較為典型的頭腦風暴法，先要假設可能出現的故障，然后認真討論現有的控制措施是否有效，最后提出建議與措施。采用上述方法，基于互動和引導提問等多種方式完成此項工作。為了優化處理質量，應由經驗豐富的人員做好上述工作。該方法在設備故障評估中較為常見。

（3）HAZOP是一種能夠辨別設計缺陷、工藝過程危害和操作性問題的結構化分析方法。該方法能夠充分利用引導詞，在會議中由不同專業完成，且不同專業間可相互促進，拓展思路。這對成員的專業知識和經驗要求十分嚴格[3]。

（4）LOPA是一種有效開展風險評估分析的方式，能夠對現有措施的可靠性進行半量化評估，以此確定控制和消除風險的能力，掌握保護層是否充足，防止發生意外事故。再者，采用定型風險矩陣獲取發生高風險等級事件時，應單獨應對事件。在明確定義的場景下，可應用分析保護層法，簡化分析流程。

（5）FMECA是應對每個生產流程潛在故障模式的有效方法。確定故障對產品產生的影響，全方位地考慮故障模式的影響程度和故障模式發生概率的失效模式以及原因的半定量分析方式，具有鮮明特征，在產品質量管理、機械設備設計和制造中應用廣泛。同時，在工藝危害分析的過程中具有明顯的局限，這也成為整套工藝風險分析的重要補充。

（6）QRA是對于某個設施或作業活動中發生事故的估算頻率和后果組織量化表達的系統方法，能夠在數學模型的基礎上計算事故發生的幾率和后果，完成風險評估，該方法在項目選址和平面布置中發揮著重要的作用。但這種方法是一種新型手段，并未建立統一、完善的標準。

工藝安全管理與傳統的事故預防方法存在明顯的差異，主要應用過程危險分析（Process Hazard Analysis，PHA）完成各項工作。數據統計顯示，PHA能夠減少近30%由于設計不足和操作不當引發的事故。因此，務必準確把握PHA的基本方法，定期組織開展PHA，加強生產安全管理，提高風險管控的針對性。

3 ? ?化工工藝安全管理中HAZOP技術的應用

3.1 ?HAZOP技術分析的意義

HAZOP是一種結構化的風險分析工具，也可系統、全面地識別流程中存在風險的操作以及有效的處理措施，最大限度地規避管理的盲點，提升工作效率，簡化工作流程。HAZOP全面分析了異常操作問題和前所未見的現象，這也是對設計的重要補充。相關數據顯示，應用HAZOP技術并提出了有效建議后，運行時出現的問題明顯減少。

HAZOP主要采用分析偏差、明確原因、探討后果和提出解決措施等處理方式。分析前，工藝流程圖應達到既定的要求;分析時，乙工程師需詳細介紹裝置設計的主要內容，講解多個細節設計的主要目的及作用，記錄講解的主要內容。HAZOP基于系統分析方法融合所有的關鍵詞，通過查詢工廠，分析工藝裝置存在的危險、發生事故的主要原因及事故可能引發的重大風險，并以此為基礎制定裝置安全運行技術方案。HAZOP技術也可增強裝置技術人員的危險意識，改善HAZOP的效果。

3.2 ?HAZOP分析結果的應用

HAZOP分析結果能夠識別操作過程中頭腦風暴式的危險，這也是針對工業操作規范開展的高水平安全審查工作，提高安全操作水平。利用該技術還可組織開展員工安全操作培訓，制定科學有效的應急預案。

例如，脫輕塔T2002塔頂罐D2002可能形成酸性物質水溶液，進而引發酸性腐蝕。當脫輕塔內物料泄漏到周邊的環境中時，遇到火源后會發生爆炸和火災，引發嚴重的人員傷亡，回流管線受多種因素的影響會出現苯泄漏問題。

結合HAZOP的建議項目，應在兩個閥門中間增設排放閥，如后果十分嚴重，則可制定科學的應急預案。切實做好應急演習工作，也可在石油化工在役生產裝置安全評價中應用HAZOP分析方法，引導分析人員全面把握單元的工藝過程和設備，全面了解單元的危險和應對措施，督促職工樹立安全意識。此外，HAZOP研究成果也可指導裝置的日常生產維護及安全管理。從以上分析可以看出，HAZOP分析方法應用于石油化工在役生產裝置的安全評價可行，具有顯著的特點。

首先，全面分析挖掘裝置設計、運行、檢修和停車等多個階段存在的安全隱患和操作問題，提出切實可行的解決對策，維護生產裝置的運行安全，也可降低安全事故發生率，指導日常生產、維護和裝置的安全管理。

其次，裝置操作及管理人員能夠更好地掌握裝置的性能，優化安全生產制度、操作流程和事故預防方案，也可提高工藝安全管理的水平。

再次，有利于強化人員風險防范意識和責任意識。HAZOP技術主要以會議的方式，組織不同專業的管理人員和操作人員，認真分析裝置潛在和既有的風險，深度探究和預防風險，減少不利影響，了解最嚴重的后果和發生異常的主要原因，切實做好本職工作。此外，該技術也有利于豐富基層管理人員的專業知識，如工藝技術人員一方面要正確認識工藝技術，另一方面也需了解設備、電氣和儀表的功能特點。

最后，在員工培訓中可利用HAZOP研究成果，不斷提升安全管理的整體水平。

4 ? ?結語

HAZOP分析技術是現階段應用最廣泛的技術，在化工工藝過程危害識別中發揮著重要作用。我國對化工建設項目健康、安全和環境（Health-Safety-Environmental，HSE）管理工作提出了更高的要求，風險分析技術也得以全面發展，社會和企業需要高度重視安全生產及風險管理，以維系社會關系的穩定。

[參考文獻]

[1]白健，徐靚，楊磊.HAZOP分析技術在化工行業中的應用研究[J].化工管理，2020（5）：106-107.

[2]汪俊.化工工藝安全管理中HAZOP應用探討[J].云南化工，2018，45（6）：143-146.

[3]王碩，王晗，孫威.HAZOP技術在化工裝置中的應用[J].環球市場，2020（4）：358-358.