浅析化工过程安全管理

杜正懋

关键词：量化;程序;化工过程安全管理

1 危害识别与量化

本文范围包括安全工艺设计和操作的几个方面，如反应堆类型的选择、安全操作条件和保护系统的选择，主要与化学反应性有关。然而，即使在已经仔细考虑并彻底应用了这些方面的工艺装置中，仍有许多事件可能发生并导致危险事件[1]。此类事件的例子有：腐蚀引起的有害物质泄漏;过程控制仪表故障;失去动力、冷却、电力或压力，以及人为错误（误操作、打开错误的阀门等）。

如果不采用系统的程序和适当的管理技术，很难确定复杂化工厂中所有可能发生的事件及其后果。已经制定了若干危险评估程序。这些程序中的大多数在其他AIChE/CCPS出版物中有描述，如危险评估程序指南和定量风险分析指南[2]。其他关于危险评估技术的出版物包括。

已识别的危险可以从根本上减少（例如，减少库存），也可以通过引入保护系统（例如，自动紧急关闭）来减少。从危险评估程序中获得的对化学和过程的更多理解也为过程安全管理的许多其他要素提供了指导（例如程序说明、应急策略、人员培训和预防性维护）。

过程中的危害评估从过程参数的初始筛选开始。这一筛选程序将产生一些需要更多关注的技术问题。然而，危险评估程序并不能替代工程实施规程和设计标准，而是作为补充思想和概念使用。任何过程危险评估的先决条件是充分了解过程的化学性质（包括潜在的有害副反应），并提供支持数据。

流程的设计在发展这一阶段的危险筛选结果虽然具有更一般的性质，但确实具有可以以相对较低的成本实施变化的优势。可在工艺开发的后期阶段进行额外的安全危害研究，以确保详细的工程设计符合已确立的总体安全概念。对在工艺设计的不同阶段使用危害评估提供了更详细的信息。

2 危害评价程序

下面的简短总结陈述中重点介绍了九种常用的危害评估程序。这些程序不仅适用于新工厂的设计，还可用于审查现有工厂的安全条件，特别是有关现行标准和操作的更新[3]。

2.1 过程系统检查

本程序基于使用适用于工艺设计和操作每个阶段的检查表，以确保符合标准、规范、良好工程实践和定义明确的操作程序。这样，就可以实施和利用以前的经验，防止可能发生在过去的事件再次发生。

2.2 道和蒙德危险指数

道指和蒙德指数提供了化工厂危险和风险的相对排名。这是通过根据工厂特征（如存在危险材料和可减轻任何危险影响的安全装置）分配惩罚和信用来实现的。然后，处罚和信用被合并为所讨论的工艺装置的单一危险指数。

这些指标可用于从安全审查的角度来确定那些需要最高优先关注的单元。它们还可用于设计工艺设备的布局和间距，以避免发生事故后的多米诺效应。

2.3 初步危害分析（PHA）

PHA侧重于工艺设备中的危险材料和主要设备元素，以提供成本效益高的危险识别。它将用于早期设计阶段，在选址时非常有用。它还为工厂设计人员提供早期指导，以考虑减少或消除潜在危险。

2.4 假设分析

假设分析用于评估偏离正常运行条件的后果，方法是询问“假设…？”问题。这种方法通常用于审查工厂或工艺修改。由于该程序的结构不如其他一些方法，例如HAZOP，因此还应注意识别不太明显的危害。

2.5 故障模式、影响和关键性分析（FMECA）

在FMECA程序中，首先列出设备的详尽清单。然后对清单上的每个项目进行审查，找出可能的故障方式（故障模式包括打开、关闭、泄漏、堵塞、打开、关闭等）。然后记录每个故障模式的影响，并计算每个设备项目的临界等级。本程序的一个限制是，可能导致事故的故障组合并未真正确定。故障模式和影响分析（FMEA）是相同的过程，没有关键性分析。

2.6 危险可操作性研究（HAZOP）

HAZOP是识别可能导致事故的過程偏差的系统方法。多学科团队通过管道和仪表图或流程图，对流程图中每个项目的流程参数（如流量、压力和温度）应用某些指导词，如“更多”、“更少”或“否”。检查所有指示的偏差是否存在危险后果和发生的可能性（原因）。该程序不仅可用于识别危险，还可用于操作和紧急控制系统，尤其适用于涉及工厂操作的新型技术。

2.7 故障逻辑图

研究可导致事故的事件序列的一种广泛使用的方法涉及逻辑图。通过图中所示的方法，确定只有当冷却系统发生故障且反应器内的物质不能倾倒到集水槽中时，才会发生失控反应。而且，只有四个组合可能导致失控。使用逻辑图的三个危险评估程序是：①故障树分析（FTA）;②事件树分析（ETA）;③因果分析（CCA）。

2.8 人为错误分析

人因失误分析用于确定人员失误最有可能发生的情况。通常可以通过在设计中考虑人为因素来降低此类错误的可能性。下面给出几个示例来说明这一技术：正确识别设备和合理的控制面板布置减少了混淆和错误的机会。如果一个简单的行动可能导致比显而易见的更严重的后果，则必须建立额外的保障措施/障碍。安全系统（包括软件）应受到保护，以防未经授权和/或意外更改。

随着自动化水平的提高，必须认真考虑和选择指派的操作人员;操作人员既不应被遗留在无法自动化的简单任务中，也不应将其任务变成烦人的任务;因此，控制系统必须向操作人员提供有关过程状况的充分信息，并且他们应该有足够的设施来应对异常情况。

2.9 定量风险评估

到目前为止所描述的过程通常是定性的，尽管可以使用故障逻辑图技术预测事件的可能性。对于具有高危险性的设施或单元，可能需要更为量化的方法，例如量化风险评估（QRA），也称为概率风险评估（PRA）[4]。在一些情况下，进行了大规模研究，以评估现有或计划中的工业活动对公众造成的风险。在较小的范围内，量化风险评估可以作为一个实用的工具来揭示过程中最关键的部分，并从安全的角度确定几个设计方案中哪一个最有效。全面定量的风险评估包括五个步骤：①危险识别;②概率或频率分析;③后果分析;④风险水平计算;⑤评估。

3 化工过程安全管理

为了防止事故的发生，工艺装置不仅必须设计良好，但也要正确操作和维护。确保所有安全方面得到足够的重视，各级管理层对安全的承诺至关重要。在实践中，安全与生产需求和预算等其他目标之间可能会产生利益冲突。在这些情况下，管理层的态度将是决定性的。在现实中，这种利益冲突只是一种明显的利益冲突，因为安全、效率和产品质量都依赖于可靠的生产设施，技术故障和安全问题的发生频率较低。

美国化学工程师学会（AIChE）的化学过程安全中心（CCPS）已经确定了12种元素，它们必须是任何化学过程安全管理计划的一部分。还定义了这些要素在电厂运行中的具体应用。

关于化学过程的未来趋势和问题的一些说明安全性如下：不断变化的社会、政府和行业风险视角要求在化工厂的设计和运行中更加详细地关注工艺安全因素。各级府机构将成为过程安全的合作伙伴例如，加工厂附近的社区团体将发挥越来越重要的作用确保不会发生灾难性事件的角色。事故造成的环境排放将大大减少政府和社区团体的认可。合同人员使用安全程序的必要性在程序审查中需要额外的培训和更高的优先级。人工智能概念将应用于评估过程测量和控制。

参考文献：

[1]葛安卡.化工过程安全管理中的应急响应[J].现代职业安全，2019（02）：26-28.

[2]苏国胜.国内外化工过程安全管理发展历程及实施对比[J].安全、健康和环境，2018（05）：1-6.

[3]招嘉虹.化工过程安全管理[J].现代职业安全，2015（10）：8-9.

[4]葛安卡.化工过程安全管理与信息化[J].现代职业安全，2018（07）：28-29.