化工工艺安全管理中HAZOP的应用

彭 湃

（九江石化设计工程有限公司南昌分公司，江西南昌 330096)

化工工艺装置在进一步发展的过程中，逐渐倾向于设备大型化，工艺复杂化，操作条件愈加恶劣（如高温与高压等），而在这样的背景下一旦发生安全事故就会导致非常严重的后果，针对此就需要应用系统的方法和技术来预防工艺安全 事故。

1 化工工艺系统风险

1.1 化工工艺系统风险的显现

自1970年以来，随着工业化的发展，化工生产过程的工艺系统变得越来越复杂，高温高压、易燃易爆的操作条件变得越来越多，化工处理设备也越来越大，在国内以及欧美等发达国家发生了一系列重大的工艺安全事故，工业安全产生了非常不良的影响。1984年12月3日，印度中央邦博帕尔市的美国联合碳化物属下的联合碳化物（印度）有限公司设于贫民区附近一所农药厂发生异氰酸甲酯（MIC）剧毒气体泄漏，引发了严重的后果，造成了2.5万人直接致死，55万人间接致死，另外有20多万人永久残废的人间惨剧；现实生活中化学生产过程系统风险因素已成为威胁人类的直接行为主题。重工业和学术界都进行了深入思考，并进行了许多相关研究，以将工艺过程安全性发展作为一个独立主题研究的领域。

1.2 化工工艺系统风险的控制方式

潜在风险衡量指标是关于相关人员的伤亡、环境损坏和家庭财产的损失。控制潜在风险的方法包括降低事故发生的可能性，降低事故后果的严重程度，控制化工过程系统功能的风险。大幅度降低事故发生的概率和降低事故后果的严重程度。本质生命安全是指使用潜在危害较小的化学品来替代天然和无害的化学品，或者通过优化过程来减少甚至消除所造成的危害，使安全性和稳定性变得更加自然，使化学过程系统本身的属性发挥作用，确保相关设备的安全是两个层面上最基本的生命安全。它并不完全依赖于手动激活和触发控制元件，它依赖进程本身的功能来保护设备。例如，它不仅仅依赖超压连锁和控制软件系统以及溢流软件系统，设备本身能够承受两个设计过程中的工艺波动，改造工程可对过程控制、连锁、紧急停车等各种措施进行控制，以更有效地控制化工过程系统的异常工作状态。管理模式控制是指运用安全和操作程序，对本程序进行日常操作，并对各种程序进行维护，大幅降低风险因素。

2 安全管理

2.1 化工工艺安全管理的发展

1992年，美国健康和安全管理局明确提出的生命安全管理模式标准作为美国相关法律法规，已被美国国会申请批准。而巴基斯坦安全管理局致力于防止火灾、爆炸和有毒物质泄漏等重大事故。开展工艺配套设施的设计与配套，建成并继续运行，并将管理模式的各个环节实施在化工生产过程中，从根本上降低风险因素。工艺安全管理适用于所有涉及潜在危险的化学和物理产品的活动，包括生产、储存、使用等。工艺安全管理已在北美、欧洲和中南部国家逐步发展，是一个比较成熟的安全管理工作体系。2010年，原中国安全生产监督管理局以企业标准化过程安全保证管理模式为主要形式，对煤化工行业进行了解释，已经发布了建议行业标准以及化学过程安全和管理实施准则，并对过程技术的生命安全信息的内容，过程技术带来的危害，操作程序进行了详细分析，课程培训，建筑承包商管理模式，产品的生产前生命安全审查，操作授权证书，应急计划管理和合规评估审查等。工艺安全管理（PSM）包含以下12个要素：工艺安全信息、工艺危害分析、操作规程、作业许可、变更管理、开车前安全检查、机械完整性、事故/事件管理、承包商管理、应急响应、培训、符合性审计。

流程制造中的生命安全信息有两个方面，包括材料的潜在危害，流程的零件设计和各种设备的零件设计。它是成功实施流程安全管理的基础。由于缺乏完整的过程安全性和概念性基本信息，因此无法及时收集设备，以及收集与设备和改造有关的信息，各种工艺安全信息严重缺失，需要对现有化工厂进行详细安全设计，以便进行诊断。对过程危险源的分析表明，过程危险源是保证安全管理的系统内容，贯穿整个过程的生命周期。其实质是识别系统中工艺技术装置或设施设备的潜在危害，为减少化工生产过程中的危害提供综合重要的决策性的主要依据。

2.2 常用工艺危害分析方法

工艺危害分析的方法主要有安全检查表（SCL）、故障假设法（what-if）、危险与可操作性分析（HAZOP）、保护层分析（LOPA）、故障模式影响及危害性分析（FMECA）及量化风险分析（QRA）；可归类为定性分析、半定量分析、定量分析三类。

（1）安全检查表是将一系列检查项目用表格形式列出进行分析，以确定系统、场所的状态是否符合安全要求，通过检查发现系统中存在的安全隐患，提出改进措施的一种方法。检查项目可以包括场地、周边环境、设施、设备、操作、管理等各方面。检查表主要依据以下三个方面进行编制：

①有关标准、规程、规范及规定；

②事故案例和行业经验；

③通过系统分析，确定的危险部位及防范措施。

（2）故障假设法是一种头脑风暴的方法，把各种可能出现的故障进行假设，然后对现有控制措施进行讨论，分析其充分性和适宜性，最后提出建议措施的方法。此方法是通过互动、引导提问的方式开展，通常需要经验丰富的人员来完成。通常应用在设备设施故障评估方面。

（3）危险与可操作性分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法。利用引导词，通过会议，不同专业完成，具有如下特点：

①利用引导词，通过会议，不同专业完成；

②专业间能相互促进、拓展思路；

③成员专业知识和经验要求强。

（4）保护层分析是一种简化的风险评估方法，通过对现有保护措施的可靠性进行半量化的评估，确定其消除或降低风险的能力，具有如下特点：

①确定是否有足够的保护层以防止意外事故发生；

②采用定性风险矩阵得出风险等级较高的事件时单独对该事件使用保护层分析；

③在明确定义的场景下用来分析保护层可靠性的简化方法。

（5）故障模式影响及危害性分析是分析生产流程中每个潜在的故障模式，确定其对产品所产生影响，同时考虑故障模式影响严重程度与故障模式发生概率的一种确定潜在失效模式及其原因的半定量分析方法。具有如下特点：

①产品质量管理、机械设备设计与制造过程应用较多；

②在工艺危害分析中它具有一定局限性；

③通常作为整套工艺风险分析的补充和完善。

（6）量化风险分析是对某一设施或作业活动中发生事故的估算频率和后果进行量化表达的系统方法，它可以通过数学模型计算事故的后果和概率，从而进行风险评价。主要应用在项目的厂址选择和平面布置方面，但方法相对较新，缺少一种公认的、通用的标准。

目前，我国在安全管理方面日趋严格，要想打造本质安全的生产企业，首先要建立完善的工艺安全管理体系（PSM），工艺安全管理主张的事故预防方法不同于传统的做法，它强调采用系统的方法进行工艺危害分析（PHA）。数据统计表明，PHA可以减少29%设计原因的事故和6%操作原因的事故。所以要学习掌握PHA的基本方法，定期开展PHA，为生产安全管理提供科学依据，让风险管控有的放矢。

3 HAZOP技术

HAZOP是一种结构化的风险分析工具，能全面、系统地识别流程中的危险和改善操作，减少管理的盲点，有效提升工作流程的效率和生产力。HAZOP集中分析异常的操作情况和以前从未发生过的事，是对设计的重要补充。有文献数据显示，进行HAZOP分析并采纳相关建议后，运行时出现的问题至少减少一个数量级。

HAZOP的主要方法是：分析偏差，找出原因、分析后果、提出对策及措施。在分析进行前，工艺流程图应达到相当完善的程度；分析开始时，工艺工程师对整个装置设计作详细介绍，并讲解每一段细节的设计目的和作用，并记录讲解内容。简单地说，HAZOP研究主要是应用系统的分析方法，将所有相关的关键词结合在一起，对工厂进行查询，全面分析出工艺装置过程中存在的危险、事故发生的原因、事故可能导致的重大危险等，并在此基础上制定装置安全操作方案、事故预防方案及重大事故应急响应方案等。为预防事故发生，确保装置的安全运行提供可靠的技术方案，同时HAZOP技术的实施增强了装置技术人员的危险意识和认识，提高了人的可靠性。

4 结束语

HAZOP分析技术被公认为是防止损失的最广泛采用的方法，是适于化工工艺过程危害辨识的分析技术，近年来已经得到了广泛的应用。随着国家对生产建设项目HSE管理工作要求的提高，以及风险分析技术的深入发展，社会和企业必将越来越重视安全生产和风险管理。作为全风险管理基础技术之一的HAZOP技术，必将得到更为广泛的应用。