探讨HazOP分析在化工设计中的应用

张军武

(北京石油化工工程有限公司, 陕西 西安 710075)

探讨HazOP分析在化工设计中的应用

张军武

(北京石油化工工程有限公司, 陕西 西安 710075)

系统介绍了HSE管理体系在化工设计中的HazOP分析应用，包括对HSE管理中HazOP的介绍，以及HazOP分析在化工设计阶段的应用，并对其进行实际应用的简单描述。

HSE管理(职业健康、安全和环保)；化工设计；HazOP(危险与可操作性分析)； 应用

HSE(HEALTH、SAFETY、ENVIRONMENT的缩写)管理是职业健康、安全和环保一体化管理的简称，HSE管理体系是一种要求企业或组织在其运作的过程中，按照科学化、规范化和程序化的管理要求，分析其活动过程中可能存在的职业健康、安全和环保方面的风险，从而采取有效的防范和控制措施，防止事故发生的一种管理体系，同时通过不断评价、评审活动，推动体系的有效运行，达到职业健康、安全与环境管理水平的不断提高。特别是在化工设计行业，应该在工程设计阶段需要充分考虑HSE(职业健康、安全和环保)的理念，将装置系统内可能存在的职业健康、安全和环保隐患彻底消除掉。本文对HSE管理在化工设计阶段特别运用的HazOP(Hazard and Operability危险与可操作性分析)分析方法进行了介绍，并通过项目实例来说明HazOP分析。

1 HazOP的介绍

HazOP(Hazard and Operability危险与可操作性分析)分析主要是以半定性的方式识别化工设备或工艺过程中潜在的危险和可操作性，并且对可能产生的后果作出相应的估计[1]，从而采取有效的防范手段和控制措施，以便减少可能引起的事故危害，也是一种完善工艺设计避免头脑风暴式的设计缺陷，提高设计水平的的分析方法。

HazOP分析方法起源于1960年代英国帝国化学工业公司(ICI)为解决除草剂制造过程中的危害发展的一套以引导词为主体的危害分析方法，用来检查设计的安全以及危害的因果来源。经过几十年的不断改进与完善，在欧洲和美国现已广泛应用于各类工艺设计和项目的风险评估工作中。目前，国内中石油、中海油和中石化公司也积极的引进和加强新、改、扩建项目的HazOP分析。

通过HazOP分析可以进一步完善和修改P&ID图，以及对工艺设备，特殊管件，安全阀的计算工作，也是为项目的HSE管理提供核心的依据。

对于大型项目和国际化项目，HazOP工作一般由第三方主持；对于小型项目或用户未提要求的项目，HazOP工作可由工程公司自己做。

2 HazOP分析方法介绍

主流HazOP分析方法分为传统HazOP和基于模型的HazOP，其中传统技术常用的形式有三种，即引导词方式、经验方式和检查表式。目前基于引导词的HazOP分析方法在欧美等发达国家运用的比较多，国内的大型工程项目接触的也基本都是这种方法比较多，因此我们重点以基于引导词方式的HazOP分析方法做为介绍和举例。

基于引导词方式的HazOP研究方法可按分析的准备工作、分析讨论、编制分析报告和按照报告实施修改等几个步骤进行。其分析步骤可反复交替进行，直至问题解决。HazOP分析采用小组会议的形式进行，组员包括各类专业人士(工艺、自控、工厂技术人员等)。分析前，工艺工程师应准备好设计资料，包括应急系统(泄压系统、保护装置、安全设备、通风系统、紧急停车系统等)描述、PFD(工艺物料平衡图)、P&ID(管道仪表流程图)、UID(公用工程流程图)、材控规格、设备条件及设计参数等。

分析中首先将P&ID划分为若干节点，并逐个对节点的工艺参数(温度、压力、流量和液位等)依次应用适当的引导词，确立有效偏差。常用的引导词有空白(No / Not)、过量(more)、减量(less)、部分(Partially)、相反(reverse)、伴随(as well as)、异常(abnormal)等。有效偏差建立以后，各组员集思广益全面分析产生偏差的原因，并分析该节点的工艺设备是否能够防止偏差的产生，如果能够防止偏差的产生，则分析下一个偏差，如不能，则提出相应的整改措施，如修改工艺设计。该节点的所有偏差都分析完毕后，组员重复以上步骤进行下一个节点的分析。P&ID的所有节点都审查结束后，组员编制HazOP分析的结果表，并制定安全措施的执行时间表，以实现对工艺流程设计的完善。在完成HazOP分析之后，编制HSE分析报告，指导和监督设计工作。

3 HazOP分析的实例应用

现以某项目中DMEOA装置设计为例，对HSE的应用分析过程进行说明。DMEOA(二甲基乙醇胺)生产装置，是以EO(环氧乙烷)和DMA(二甲胺)为原料，通过在管式反应器中进行反应生成产品DMEOA的装置。其生产过程如下图1。

其中EO环氧乙烷为甲A类，极其易燃易爆，爆炸极限为2.7%～99.99%，职业危害等级为高毒。因此对EO的进料和反应系统应该特别的关注。根据P&ID的物料危害程度将整个装置分为3个节点进行分析，分别为环氧乙烷(EO)进料系统；二甲胺(DMA)和水的混合进料系统和反应器系统。其中流程图如图2。

进料反应系统是DMA和水在混合罐V1000通过P1000A泵加压到大约4.0MPag经过换热器E1005升温和PV10068-1混合阀进入反应器R1050。EO通过泵前缓冲罐V1005,P1005A/B加压到大约4.0MPag，后经过泵后缓冲罐V1006和PV10068-1混合阀与DMA混合进入反应器R1050进行反应的系统。

以下对环氧乙烷(EO)进料系统这个节点做简单的HazOP分析。

首先小组人员组成有HSE技术经理、工艺工程师、自控工程师、机械工程师、装置生产经理和工厂技术人员。此节点涉及5张P&ID,三台设备(V1005,V1006,E2005)一台机泵(P1005A/B)。表1为分析举例。

图1 二甲基乙醇胺生产工艺流程

图2 进料反应系统

根据表1我们可以发现其实HazOP分析过程是对工艺流程的整体分析，通过对例如压力、温度、流量、公用工程等操作项的检查，对实际操作过程中可能出现的误操作而引起检查项的变化以致造成重大事故进行分析和规避。

在HazOP分析报告结束后，按照其分析结果修改P&ID， 增设或删减阀门，指导PSV的工艺计算等工艺设计。例如111.2中分析到环氧乙烷与酸性洗涤水形成氧化物或乙烯基乙二醇或凝固物堵塞管道需要在排放管道上安装试镜，便于在停车或维修时检查是否含有聚合物堵塞，因此就修改了P&ID在排放总管上增加视镜。随后编制HSE工作报告，形成会议纪要并要求入档，并监督结果的执行情况。

4 结束语

HazOP分析法是按照科学的程序和方法，从系统的角度出发对工程项目或生产装置中潜在的危险进行预先的识别、分析和评价，尽可能的将所有的职业健康、安全和环境污染的隐患消灭在设计阶段。化工设计人员应该特别注意在设计过程中，保持应有的责任感和严谨性。严格的按照标注规范，运用HazOP分析的方法将工艺设计做到完善。

[1] 王 芳, 胡 晨.HazOp 安全分析方法的介绍[J].石油化工安全技术, 2003, 19(1):19-22.

[2] Jones D W. Lessons From HAZOP Experiences[R].[S.I.]:[s.n.],1992.

[3] 张少华. HAZOP 技术应用[J]. 石油化工设计, 2007, 24(2) : 54-58.

(本文文献格式：张军武.探讨HazOP分析在化工设计中的应用[J].山东化工，2016，45(08)：114-116.)

2016-03-11

张军武(1982—)，大学本科， 工程师 ，北京石油化工工程有限公司 陕西西安

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1008-021X(2016)08-0114-03