HAZOP 分析法在精細化工反應風險預測中的應用研究

焦立霞，王國超

（1.浙江六合工程技術有限公司，浙江 杭州 311100；2.浙江永太手心醫藥科技有限公司，浙江 臺州 317016）

0 引言

精細化工是綜合性較強的技術密集型工業。首先，生產過程工藝流程長、單元反應多、原料復雜、中間過程控制要求嚴格，而且應用涉及多領域、多學科的理論知識和專業技能，其中包括多步合成、分離技術、分析測試、性能篩選、復配技術、劑型研制、商品化加工、應用開發和技術服務等。為了盡可能發現精細化工中的反應風險，可以采用HAZOP 分析（危險與可操作性）方法，通過研究工藝管線和儀表圖、帶控制點的工藝流程圖或工廠的仿真模型來確定，應重點分析由管路和每一個設備操作所引發潛在事故的影響[1]。

1 精細化工HAZOP 分析中反應風險研究的必要性

1.1 原料危險性高

精細化工原料復雜，多具有易燃易爆、腐蝕性、劇毒性特點，為重點監控對象，對精細化工行業人員來說必須重視原料儲存、應用全過程，避免精細化工原料出現爆炸、燃燒等事故，保證從業人員生命安全不受損害。

1.2 產品危險性高

精細化工產品包括各類過氧化物、偶氮化合物、環氧化合物、硝基化合物，這些產品的特點是具有爆炸性，一旦發生爆炸勢必會引起火災等安全事故，對環境也會造成一定污染，甚至從業人員生命安全也會受到威脅[2]。

1.3 工藝危險性高

精細化工生產過程中工藝流程長、單元反應多、中間過程控制要求嚴格，化學反應、換熱、攪拌、水（液）洗、萃取、溶劑脫溶、蒸餾、蒸發、結晶、過濾、離心分離、干燥任何一個階段出現問題都會導致爆炸、燃燒等事故。

1.4 儲存危險性高

精細化工不只原料儲存具有一定危險，中間產品和成品在也需要儲存在倉儲或者各類裝置中，而中間產品和成品轉運過程存在風險，容易出現爆炸、燃燒等事故。

1.5 防火要求高

精細化工原料、產品、工藝、儲存各階段均有發生爆炸、燃燒等事故的危險性，因此精細化工裝置防火要求高，各個裝備和設備之間的布置距離必須滿足防火間距相關規定，確保出現爆炸、燃燒等事故后的危害最低。

1.6 人員要求高

精細化工原料、產品、工藝、儲存各階段的主要為人員操作，人為控制則必然有一定幾率出現安全事故，大部分事故原因為人為錯誤操作或違規操作，其他原因主要包括儀表儀器故障、裝置泄漏等裝備、設備異常。

1.7 國家規定嚴格

國家安監總局規定精細化工企業必須每隔3—5 年開展一次HAZOP 分析，辨識企業生產工藝裝置中存在的有害因素和安全風險，采用安全評價方法進行風險評估，排查企業生產安全隱患，最后提出針對性的解決措施，降低反應風險。

從精細化工企業危險性、生產要求和國家規定等方面經過以上分析可知，精細化工企業必須定期開展HAZOP 分析控制各階段反應風險[3]。

2 精細化工HAZOP 分析中反應風險的應用

2.1 精細化工HAZOP 分析流程

首先，精細化工企業應該組建HAZOP 分析小組，并明確分析對象及范圍、分析圖紙和相關資料，收集圖紙和裝置現場勘查相關資料，做好HAZOP 培訓等前期準備工作。然后，通過HAZOP 分析會議、建議措施確認、分析結論等流程得到精細化工HAZOP 分析的編制報告。最后，對精細化工HAZOP 分析編制報告進行評審，并且落實補充措施。

精細化工HAZOP 分析研究對象主要包括各種生產設備和儀器，管道以及水、動力電、燃料氣、蒸汽、循環冷卻水、冷凍水、壓縮空氣、氮氣、儀表風各項公用工程供應情況，偏差類型主要包括流速高、流速無/低、流動逆流、異常組分/污染、高腐蝕/磨損、異常破裂/泄漏、密封失效、操作缺失、操作不全面、操作異常、操作相逆、檢維修異常、開停車異常、供應缺失、供應異常。精細化工HAZOP 分析需要闡明各個研究對象偏差產生的原因，并且對已擬定的針對措施是否有效進行驗證，最后對偏差所引發的火災事故、爆炸事故、人員傷亡、財產損失、環境污染、企業聲望等損害進行評估，這樣才能更好地確定危險等級。

精細化工HAZOP 分析中反應風險評估流程如圖1 所示：

圖1 精細化工HAZOP 分析中反應風險評估流程

首先應該根據潛在反應熱情況判斷工藝是否存在熱危險，若潛在反應熱低則工藝無熱危險性，若潛在反應熱高則工藝存在高或中熱危險性。若工藝存在熱危險性則需要根據熱積累對反應進行控制評估，并且對觸發二次反應的可能性進行評估，最后確定工藝反應危險度，并且按照工藝反應危險度選擇不同處理方法。工藝危險等級共為1～5 級，其中1、2、3、4、5 級分別表示反應危險性較低、存在潛在分解風險、存在沖料和分解風險、存在較高沖料和分解風險且有潛在爆炸風險、存在較高爆炸風險。若工藝危險度低（1、2 級），則無需采取其他措施；若工藝危險性中等（3、4 級），則需采取技術措施降低風險危害；若工藝危險性高（5 級），則需要重新設計工藝。

2.2 精細化工HAZOP 分析的應用場景

精細化工企業、設計院、行業協會、咨詢企業及評價機構均可參與精細化工HAZOP 分析，根據“兩重點一重大”要求精細化工HAZOP 分析應該每3 年開展1 次工藝反應風險HAZOP 分析，每隔5 年開展1 次其他環節反應風險HAZOP 分析。精細化工HAZOP分析既可以采用EXCEL 表格進行定性分析，也可以利用HAZOP 分析軟件進行半定量分析。定性分析直接根據設計意圖對各個研究對象的偏離情況、偏離原因、偏離后果、安全措施、注釋、建議措施、責任人進行記錄。半定量分析需要根據設計意圖對各個研究對象的偏離情況、偏離原因、偏離后果、嚴重性、可能性、初始風險、已有保護措施、剩余風險、建議措施進行記錄。

3 精細化工HAZOP 分析中反應風險的應用實踐

氧化母液在化學藥劑生產中比較常見，氧化母液在精細化工工藝中反應主要分為3 個階段，每個階段的溫度變化不同，其潛在反應熱情況需要進行探討，具體放熱情況如表1 所示：

表1 氧化母液在精細化工工藝中各階段放熱情況

氧化母液在精細化工工藝中各階段放熱情況如下，第一階段：氧化母液在91.4 ℃放熱，放熱量為10.0 J/kg，最大溫升速率為0.06 K/min，放熱段最大壓力為0.81 MPa，最大壓升速率為0.005 MPa/min；第二階段：氧化母液在233.5 ℃放熱，放熱量為33.2 J/kg，最大溫升速率為0.10 K/min，放熱段最大壓力為4.43 MPa，最大壓升速率為0.004 MPa/min；第三階段：氧化母液在272.6 ℃放熱，放熱量為162.3 J/kg，最大溫升速率為0.10 K/min，放熱段最大壓力為7.02 MPa，最大壓升速率為0.003 MPa/min。此時比較絕熱條件下熱分解反應最大速率到達時間分別為1、8、24 h 時對應的溫度，實際操作若高于以上參數的最小值，則存在工藝危險。

4 結論

精細化工HAZOP 分析存在邏輯不正確、原因定位不準確、安全措施失效、分析人員能力不足等問題，導致人員安全無法保增長，經濟損失無法控制，環境影響無法預測，社會影響無法避免。為了提高精細化工HAZOP 分析方法的邏輯正確性，可以采用半定量分析方法取代定性分析，根據火災事故、爆炸事故、人員傷亡、財產損失、環境污染、企業聲望的嚴重程度賦予不同分數，最后根據總分值確定精細化工反應風險等級。原因定位不準確可以通過高層領導配合方法解決，安全措施失效、分析人員能力不足等問題可以通過加強HAZOP 分析人員培訓及審計檢查等方法解決。