浅析HAZOP分析在化工装置危险性分析上的应用

王明全

摘 要：化工装置工艺安全管理具有系统性、复杂性、集成性的特点。对于我国而言，当前技术条件支持下，化工装置已强制性要求展开HAZOP分析。尤其在化工项目设计阶段可通过HAZOP分析的方式，对设计以及操作规程中存在的问题进行分析，尽可能在项目设计阶段解决装置运行潜在风险，提高后期运行的安全性水平。本文即针对HAZOP分析在化工装置危险性分析上的应用问题进行分析与阐述，仅供业内人士参考与关注。

关键词：化工装置;HAZOP分析;危险性

化工装置长时间处于高温、高压以及高负荷运行状态下，自身风险等级较高。同时，受到各种故障、误操作以及设计自身问题等因素的影响，会在一定程度上影响装置平稳运行，甚至导致火灾、设备损毁以及人身财产安全损失等一系列严重后果。因此，在化工装置投入运行前，必须利用HAZOP分析方法对装置危险性进行全面分析，并采取针对性的安全措施，以最大限度确保及化工装置运行的安全性水平。

1 HAZOP分析步骤

HAZOP分析要求针对化工装置运行期间的所有细节提出问题，全面了解工艺参数，掌握与设计方案存在偏差的部分，对偏差原因进行分析，并探讨因偏差所致结果，进而提出相应对策。在化工装置危险性分析期间，HAZOP分析方法的基本流程与步骤如下：

第一步，建立专业分析小组，小组成员包括工艺、电气、设备、仪表等相关专业技术人员，以保障HAZOP分析方法的有序进行。

第二步，提出问题，危险性分析过程中所有可能出现的偏差在提问时仅利用“否”、“多”、“少”、“以及（而且）”、“部分”、“相反”、“其他”进行表述。

第三步，将化工装置危险性分析对象划分为若干单元，在间歇过程中以单元设备为核心，在连续过程中以管道设备为核心，明确各个单元具体功能，并对其运行状态以及过程进行表述。

第四步，对关键词进行定义，以关键词为依据对各个单元可能出现的偏差进行逐个分析，涵盖化工装置运行工艺全程起点、管线、以及设备，对产生偏差进行逐步分析，直至工艺流程结束。

第五步，对偏差原因以及后果进行分析，包括工艺条件、化工装置开（停）车条件、紧急处理情况、乃至自然环境条件等因素在内。

第六步，制定对策，根据偏差产生原因制定针对性措施与方案，对方案具体实施在降低化工装置危险性水平方面的效果进行分析。

第七步，填写汇总表，将偏差原因、偏差所致后果以及改进对策进行汇总填写，确保填写内容详尽且无遗漏，以关键词表为基准逐一开展。

2 HAZOP应用实例

XX石油化工有限公司4000万t/a炼化一体化项目新建乙二醇装置，设计规模为80万t/a，该装置以上游乙烯装置乙烯以及公用工程氧气原料，经温度、压力、催化剂共同作用，生成环氧乙烷以及乙二醇产品。整套装置中间产品以及原料均具有易燃易爆特性，危险性级别高，故应用HAZOP分析法对其危险性进行分析。具体如下：

第一步，划分节点。整套装置共72张P&ID图，根据化工装置运行流程进行节点划分，共形成13个分析节点，具体为：01-乙烯、甲烷、氧气进料以及高压氮气保护和抑制剂系统;02-EO反应以及循环气系统;03-高压汽包以及中压汽包系统;04-二氧化碳吸收以及解吸系统;05-EO吸收以及浓缩系统;06-脱轻组分系统以及尾气回收系统;07-环氧乙烷精制系统以及放空吸收系统;08-乙二醇反应以及四效蒸发系统;09-乙二醇预脱水以及脱水系统;10-乙二醇精制系统;11-二乙二醇以及三乙二醇精制系统;12-脱氧器以及急冷水系统;13-公用工程系统。

第二步，定义关键词。根据定义节点，使用HAZOP专业关键引导词进行系统研究，具体关键词包括：01-流量;02-压力;03-温度;04-液位;05-界位;06-反应;07-污染/组分;08-破裂/泄露;09-检修/维修;10-开工/停工;11-人为因素;12-仪表;13-泄压;14-化学品特性;15-引燃;16-辅助系统故障;17-采样;18-腐蚀/侵蚀;19-以往事故;20-安全。

第三步，對偏差以及偏差所致后果进行分析。基于节点分析，总结182项潜在偏差，根据风险水平总结4项较大风险。以节点01为例，偏差为低/无流量，原因包括：界区外乙烯供应中断以及过滤器堵塞。前者导致生产无法持续进行，装置停车，压缩机密封性能受损，诱发泄露，目前已有保护措施，建议设置压力指示低报警阈值，用于对界区外乙烯供应情况的检测，并向供货商对乙烯密封气中断以及过量保护进行确认;后者导致乙烯进料量下降，情况严重时会对装置运行产生不良影响，目前已有保护措施，建议在进出口总管位置设置现场压力指示装置，以支持对远传DCS仪表装置的校验。

第四步，风险性级别。遵循现行《危险与可操作分析应用导则》风险矩阵，对本化工装置进行半定量风险评估，反应评估可接受风险，允许添加额外措施要求，以降低风险等级。

第五步，制定对策。通过HAZOP分析，针对危险性水平较高偏差制定安全措施：节点01，引导词为压力，偏差为系统低/无压力，偏差后果为氧气量不足，氧气系统压力水平低，循环系统倒窜，导致火灾或爆炸，风险发生概率为F3，危险性等级为4R，对策为设置独立远传DCS压力指示与报警装置，与现有装置进行交互检验，并单独设置流量压力补偿装置;节点01，引导词为污染/组分，偏差为甲烷供应杂质含量高，偏差后果为催化剂床层反应受影响，因氢气含量高导致爆炸，风险发生概率为F3，危险性等级为4R，对策为要求专利商按照2.0mg/kg标准设计，外供甲烷中不含硫化物;节点02，引导词为人为因素，偏差为HIC/HCV误开启，偏差后果为循环器大量排放，降低循环压力流量，影响生产，风险发生概率为F3，危险性等级为4R，对策为应用CFD气体扩散模型对循环器泄放进行核算，确定最佳排放高度，保障安全性。

3 结束语

HAZOP分析法针对化工装置运行期间的相关状态参数进行全面分析，有极强的针对性，通过分析偏差，掌握偏差所致后果，对偏差产生原因进行分析的方式，提高安全措施的针对性水平。本文上述分析中尝试将HAZOP分析应用于化工装置危险性分析实践中，对HAZOP分析的基本步骤进行研究，并结合实例探讨HAZOP分析方法的应用要点，望能够以HAZOP分析法为工具，提升风险分析工作效率，帮助企业更好的实现安全生产。

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