HAZOP分析技术在化工行业中的应用研究

白健 徐靓 杨磊（神华准能资源综合开发有限公司研发中心，内蒙古 鄂尔多斯010300）

近年来，随着我国工业化水平不断提高，各种高技术含量的化工企业越来越多，企业效益增长的同时安全事故也不断出现，困扰着各生产企业的发展。2019 年3 月，我国江苏省生产对叔丁基氯化苯等有机化工产品的天嘉宜化工有限公司，发生特别重大爆炸事故，造成多人伤亡，直接经济损失近20 亿元。惨痛的事故，引发我们深思，如果能在事故发生前，针对生产装置进行完善的、全面的HAZOP 分析，继而采取有效的措施，或许可以避免这场严重的化工事故。

现代化工企业建立一个完整的风险评估和潜在危害损失分析系统是十分有必要的。近些年我国化工企业大力推广HAZOP分析技术的应用，促进项目在设计阶段、开车阶段、运行阶段进行HAZOP分析研究，有效提高了装置的本质安全水平。

1 HAZOP的分析方法

HAZOP 是危险和可操作性分析（Hazard and Operability Study）的简写，该方法是由经验丰富的专业人员对生产装置存在的风险进行风险识别，通过假设改变运行工艺参数，以及操作控制中可能出现的偏差，推理得到出现的偏差对系统可能产生的影响，找出相应的原因，最后给出解决偏差出现的措施。HAZOP分析方法是对工艺过程进行危险分析的一种有效方法，是一种系统、结构性的分析方法，采用假设推理方法。危险和可操作性分析（HAZOP）是会议讨论方式进行，分析会由主席支持，参加人员有工艺工程师、设备工程师、仪表控制工程师、管道工程师、操作生产人员以及记录员等。会前收集准备的资料有：管道仪表流程图（P&ID）、工艺流程图（PFD）、物料平衡表等资料，严格按照工艺流程，分析者将工艺装置分解多个部分，一一分析研究，分析工艺条件发生偏差（压力、温度、流量的改变），所导致的危险与可操作性结果，分析组将列出引起偏差的原因后果，同时分析装置已有的安全保护措施是否恰当实用，当这些偏差的保护措施不当时，需要给出新的合理的保护措施，使得生产装置安全稳定运行。目前HAZOP 的分析已成为化工装置工艺过程危险性识辨的重要手段之一，被国内外广泛应用。

2 HAZOP分析实施的技术优势

任何涉及到危险的化工生产过程，包括正常生产运行、物料储存、搬运等生产工艺过程，生产工艺和设备的故障或错误操作，会造成工艺技术参数的改变，都可能造成企业员工的伤害和环境的破坏，影响企业的效益。HAZOP分析方法在预防安全事故方面能起到其他常规的安全分析方法所不能达到的作用，以提高装置的本质安全水平。

HAZOP分析化工装置可以为企业改进安全措施提出建议，减少不必要的停车检维修次数。高质量的分析可以作为企业事故预案，当安全事故不幸发生，企业管理人员可迅速找到原因，采取有效措施，减少损失。经过多次的工艺安全HAZOP分析，可以了解企业存在的安全隐患，制定相应的措施，减少企业事故发生。HAZOP分析结果还可以用于员工培训，拓展了管理人员和操作人员的知识领域，极大的提高了操作人员和管理人员分析问题和解决问题的能力，帮助员工对工艺技术、设计意图有更加深刻的理解和认识，以便更好完成生产任务，提供生产效率[1]。

3 HAZOP分析在化工行业的应用

3.1 工程设计阶段的应用

化工项目HAZOP 分析一般在工艺包编制、基础设和详细设计阶段都需要开展。工艺包和基础设计阶段主要针对工艺流程，详细设计阶段的HAZOP 分析主要针对设备和重大的设计变更。HAZOP分析是一种很好识别危险的手段,在设计阶段开展HAZOP分析是十分有必要的。郭康华利用HAZOP分析了设计过程盐酸解析装置，主要分析了温度和压力偏离对盐酸解析系统的影响[2]。稀酸冷却器循环水回水温度过高的原因,是由于循环水调节阀故障开度过小。这样导致稀酸温度升高,稀酸管线温度高导致罐子损坏,循环水系统管路设备被腐蚀。如果氯化氢进料气压力过高，是由于上游来料压力过高,下游排气故障等原因，压力过高的后果导致吸收塔洗涤塔超压,设备损坏, 氯化氢气体外泄。盐酸解析装置在设计过程中进行了HAZOP分析，为后续开工试车节约了运行费用。

3.2 开车过程阶段的应用

利用HAZOP分析法,对开车过程的关键性操作步骤进行详细分析,对物料备料、存储、转运进行现场监控,对设备的升温、升压、投料等单元实施全面分析,要求每一步操作步骤严格操作。王金玉[3]采用HAZOP 分析方法，以反应釜系统为节点,分析开车过程的危险和可操作性，包括人员的操作、物料的转移、机械的运转和管理的协调等工作。通过HAZOP分析方法对工艺进行了梳理,有效识别装置开车过程存在的危险,避免开车过程不发生重大工艺安全事故。

3.3 生产运行阶段的应用

在项目生产运行阶段进行HAZOP 分析，能够进一步分析和寻找运行装置工艺设备存在的潜在风险，梳理遗漏安全保护措施。此外，可以运用HAZOP分析方法，对计划工艺改造的内容进行预判断分析，给出合理的改造方案。

采用HAZOP 分析方法，对煤化工项目气化炉开展安全和可操作性分析分析[4]，分析要素包括：燃烧室的温度、压力，煤气出口压力、激冷室液位等，气化炉燃烧室温度、压力等要素发生偏差时，会损坏气化炉炉砖，导致气化炉鼓泡，超温产生泄漏，容易导致过氧爆炸，通过对现有安全措施进行分析，对现有安全控制措施的不足提出建议，找出可能发生事故的源头。

在硫酸生产安全中进行HAZOP分析[5]，制备硫酸沸腾炉系统为主要分析对象，首先分析系统可能存在的分析偏差,对空气流量大小、轻柴油压力大小、雾化器压力大小、炉膛温度高低等进行分析，这些因素发生偏离，会导致升温速率过慢、炉内正压伤人、燃烧效率低等问题。通过开展HAZOP 分析提高了装置的安全和可操作性。

4 开展HAZOP分析工作的建议

HAZOP分析技术取得很大的进步、解决了许多安全问题，节约了运行成本，但使用该方法的过程中仍存在一些问题。首先，企业开展的HAZOP分析大多采用主席主持会议方式，存在一定的主观性，分析程序不够规范，因此需要规范相关程序，提高我国企业危险和可操作性分析水平。其次，对于企业而言，需要建立自己的HAZOP技术分析团队，可以由车间主任、技术员、班组长组成，这样可及时的开展危险和可操作性分析，发现潜在的安全和操作问题。