基于HAZOP與LOPA的柴油加氫裝置高壓系統與低壓系統之間安全保護措施風險分析

林華鋒

（中檢集團康泰安全科技有限公司，福建福州 350000）

1 HAZOP與LOPA分析法簡介

危險與可操作性分析（HAZOP）在20世紀70年代由英國帝國化學公司（ICI）提出[1]，研究的側重點是工藝部分或操作步驟各種具體值，它的基本過程就是以引導詞為引導，對過程中工藝狀態的變化（偏差）加以確定，找出裝置及過程中存在的危害。引導詞的主要目的之一是能夠使所有相關偏差的工藝參數得到評價。

保護層分析法（LayersofprotectionAnalysis，LOPA）是20世紀80年代由美國化學理事會提出的一種半定量評估方法。LOPA是通過確定一個事故后果作為分析事故場景，識別所有獨立的保護層，分析所有獨立保護層失效情況下事故后果出現的可能性。

HAZOP與LOPA聯合分析的應用，①HAZOP分析得到的嚴重事故場景可作為LOPA分析的分析事故場景。②HAZOP分析找到的安全措施及建議措施，可作為LOPA分析中的獨立保護層。③HAZOP分析中事故發生原因的發生概率可作為LOPA分析中初始事件的發生概率。④LOPA分析每個獨立保護層的失效頻率可對HAZOP分析所得出事故后果的可能性進行量化，可幫助確定HAZOP分析中的現有防控措施是否足夠。LOPA分析是在分析風險的基礎上，進一步量化風險的大小，是HAZOP分析的繼續，是對HAZOP分析結果的豐富和補充，可以解決HAZOP分析中殘余風險不能量化的不足。

2 HAZOP-LOPA具體分析步驟

HAZOP-LOPA具體分析步驟包括以下幾個方面：①由HAZOP-LOPA分析小組確定所要分析的工藝和管線儀表流程圖，確定HAZOP-LOPA分析節點及主要節點控制。②由裝置的工藝工程師對所確定的工藝單元/節點的設計意圖和操作條件進行詳細說明。③HAZOP-LOPA分析主席征求小組成員的意見，了解成員是否全面理解其工藝和操作說明，是否存有需要由工藝工程師進一步說明的疑問。④由HAZOP-LOPA分析主席選擇某個有效的工藝偏差（引導詞+參數），如無流量/過多流量/過低流量，引導小組成員進行討論。⑤辨識該工藝偏差產生的原因。⑥預計潛在的后果及影響，如操作困難、工藝異常、生產關斷、火災爆炸事故等。⑦識別裝置已有的安全措施，并確認這些措施是否足以預防工藝偏差的發生或者能夠減輕事故后果及影響。⑧如小組成員認為安全防護措施還不夠時，則進一步提出建議措施。

小組成員反復重復以上分析步驟，直到所有的引導詞都被應用和討論，且所有小組成員對分析內容均達成一致意見為止。然后繼續分析下一個引導詞和下一個節點。以此類推，直至所有節點全部分析完成。

通過借助引導詞和團隊協作，識別工藝系統的事故劇情、評估相應的風險，提出相應的建議措施。具體以工藝原則流程圖（PFD）和工藝管道儀表流程圖（P&ID）等資料為基礎，以單元操作為節點，以過程參數偏離為引導，以風險達到可接受程度為準繩，逐條管道，逐臺（組）設備，逐個控制回路，針對過程參數變化出現的偏離可能引發的不安全因素，進行分析、識別，找出原因，弄清后果，提出對策，并根據風險大小提出整改安排建議。對一些關系重大的問題，可報請更高層次機構決策。

3 風險評定標準

HAZOP-LOPA評價過程中所采用的風險標準為國際石化公司通用的風險標準（表1～表3）。

表1 嚴重性（Severity）分類表

表3 可能性（Likelihood）定義

風險矩陣的使用：

1）風險矩陣中后果分為人員傷害、財產損失、泄漏/污染及聲譽影響四類，每類后果按照其嚴重性從低到高依次分為7個等級。

2）危害事件后果的可能性等級確定。①無危害事件發生的頻率數據時，可采用表1嚴重性（Severity）分類表中的定性描述，確定后果發生的可能性等級；②對于嚴重性等級的可接受頻率，可采用表2可容忍風險目標用于對風險控制目標的要求；③當有危害事件發生的頻率數據時，可采用表3可能性（Likelihood）定義中的半定量方法確定后果發生的可能性等級；④當風險值評定后，對于各級風險的安全要求，可參考表風險說明進行確定采取適宜的應對措施；⑤對新工藝裝置（設施），可參照類比工藝發生事故的頻率進行后果發生的可能性等級判斷。

表2 可容忍風險目標

3）在評估風險時，應分別評估人員傷害、財產損失、環境影響和聲譽影響四種風險，風險等級應取四種風險中的最高值。

4）對于屬于后果4以上危害事件開展LOPA分析確定安全儀表功能的SIL等級。

4 應用實例

運用HAZOP-LOPA分析方法對Z公司柴油加氫裝置高壓系統與低壓系統之間安全保護措施風險進行分析。

該公司柴油加氫裝置按工藝流程，可分為加氫原料油進料系統、反應進料加熱爐系統、加氫反應器系統、熱低壓分離器系統及冷低壓分離器分系統、汽提塔及汽提塔回流部分、分餾塔和分餾塔回流部分及注水系統、分餾塔底重沸爐及其燃料系統、新氫壓縮系統、公用工程系統等8個工藝單元。其中“熱低壓分離器系統及冷低壓分離器分系統”是加氫反應產生的高溫高壓物料通過冷凝、換熱、分離降低至低壓物料的重要工藝單元，而該單元中熱低壓分離器和冷低壓分離器是其關鍵設備，也是高壓系統和低壓系統的分隔設備。

以熱低壓分離器系統及冷低壓分離器分系統中熱低壓分離器和冷低壓分離器為例，分析該裝置高壓系統與低壓系統之間安全保護措施是否滿足風險降低的要求。

熱低壓分離器系統及冷低壓分離器分系統包括的主要設備設施有熱低壓分離器V-103、熱低分氣/低分油換熱器E-103A/B、熱低分空冷器EA-101A/B、冷低壓分離器V-104。

該工藝單元的設計意圖為加氫反應產物經反應流出物/原料油換熱器（2312-E-102）換熱，經過液力透平（2312-P-101-T）降壓后，進入熱低壓分離器（2312-V-103），在熱低壓分離器（2312-V-103）中進行氣液分離；從熱低壓分離器頂部分離出來的氣相經熱低分氣-低分油換熱器（2312-E-103）、熱低分空冷器（2312-EA-101）換熱后進入冷低壓分離器（2312-V-104）進行氣、油、水三相分離。

通過HAZOP分析，熱低壓分離器、冷低壓分離器現有低液位報警不足以降低“無/低液位”造成“可能危害/后果”風險等級。故提出如下建議：①在熱低壓分離器、冷低壓分離器底部出口新增切斷閥。②對現有低液位報警進行改造，增設液位低低聯鎖關斷熱低壓分離器、冷低壓分離器底部出口切斷閥。③對上述聯鎖進行LOPA分析確定其SIL等級。