HAZOP分析在装置中的应用与体会

【摘 要】本文主要介绍本公司在推进杜邦安全管理24要素以来，对HAZOP分析方法，从几乎一无所知到积极学习讨论，通过实践应用来掌握HAZOP分析方法和思维方式，对以后的工艺安全管理具有非常深远的意义。

【关键词】HAZOP分析、工艺安全、危险辨识

一、概述

在公司引进杜邦安全管理体系之前，公司几乎98%以上的人都不清楚什么是HAZOP分析，更谈不上应用了。在园区对各企业必须对自身装置进行HAZOP分析的要求下，通过推进杜邦安全管理的24要素，才慢慢对HAZOP有了一定的了解。HAZOP分析方法诞生于20世纪60年代的英国，由化学工程师T.克莱兹在41岁时发明的，其主要优点是能够较完备地发现装置中潜在的系统性危险，提出的安全措施有利于从事故源头切断危险的生成或减少危险扩散的可能性。HAZOP是英文Hazard and Operability Analysis的缩写，中文翻译为：危险与可操作性分析，它是一种基于风险的安全分析方法，与其他安全评价方法相比，它有三个突出的特点：一、它需要发挥集体智慧;二、它是采用引导词激发创新思维;三、它可系统全面的剖析事故剧情。

国际通用的HAZOP审查方法有：以引导词为基础的HAZOP审查和以知识经验为基础的HAZOP审查两种，目前国内是以引导词为基础的HAZOP审查最多。所谓以引导词为基础的HAZOP审查就是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。采取由具有不同专业背景的人员，利用引导词对工艺过程进行研究的方法，通过“头脑风暴”等一系列的讨论活动，系统地分析每一个节点中的偏离，即偏离正常操作条件（或设计意图）的偏差所导致的各种危险和可操作性问题。它通过系统分析新设计或已有装置的生产工艺流程和工艺功能，来评价设备、装置的个别部位因误操作或机械故障而引起的潜在危险，并评价其对整个装置的影响。HAZOP审查有以下几个切入点：新改扩建装置在建设期间都需要做HAZOP审查;现役装置每5年进行一次HAZOP审查;在5年期间，对于任何的改动部分，应进行增量HAZOP审查。

当然，HAZOP分析方法也存在一些局限性。首先，它仅限于工艺流程的评估，对于工厂布置等不能反映在流程图上的因素，难以纳入分析过程，因此需要其他方法补充;其次，分析过程耗费非常多的时间，分析团队需要长时间参与其中;第三，它是一种定性的分析方法，对于后果严重的事故剧情，缺乏足够的决策依据，需要进一步采用半定量或定量分析方法做分析。

2020年4月份，公司开始正式组织不同专业人员应用HAZOP分析方法，依据PID图对环氧树脂生产装置划分节点逐步进行危险与可操作性分析。

二、推行杜邦安全管理前公司的工艺安全概况

在公司尚未推行杜邦安全管理之前，我们对工艺安全管理的认识是不足的。介于公司生产装置不属于高危工艺，工艺危险性较低，公司上下主要是围绕着公司的总体经营目标来开展工作的。公司的经营原则是以销定产，保障装置稳定运行。大家都认为只要保证装置的产质耗，其他工作都不是实质性工作，只是在形式上请了外部咨询公司给生产装置做了一个工艺危害分析报告。对于工艺安全管理的概念很模糊，因此在生产工作中为了追求装置的产质耗，对整个装置不断的进行着大大小小的技改与革新，而在这些过程中都忽视了对于变更的管理，工艺安全信息的整理与收集也是一团乱，更谈不上实质性的风险评估与危害分析。对于质量保证、机械完整性及启动前安全检查工作都只是做了一點零星的工作，根本得不到系统全面的保证，在人员管理、承包商管理以及应急响应方面，都只是应付相关方的检查，缺乏实质性的管理。在引入杜邦安全管理以来，大家都在不断的吸收和学习，拟定相关制度和程序。大家的工作思维需要改变，吸收运用也需要一个时间过程，而在这个过程中矛盾也是时常发生的，总是伴随着阵痛，要想走上正轨需要各级领导的大力支持。目前公司的工艺安全管理还在起步阶段，好在我们在杜邦老师的指导下，已经逐步开展各项工艺安全管理工作。在工艺危害分析方面，目前我们重点选用HAZOP分析方法，对装置进行危害识别并划分节点进行逐个分析。

三、HAZOP分析在装置中的应用及取得的效果

1、HAZOP分析的基本步骤

建立工作组，明确成员职责→拟定工作计划，明确分析任务→准备分析所需的资料→会场设施的准备→实施HAZOP分析会议→对分析结果和建议措施进行评审→拟定行动项，跟踪实施，形成闭环→报告文件资料归档

2、环氧树脂工厂某节点HAZOP分析实践过程

2.1工艺流程描述

BPA从投料手孔投入预反应釜、从新ECH和回收ECH低位槽经进料泵、流量计打入预反应釜后进行抽真空氮气置换，常压升温溶解后，从液碱罐经进料泵、流量计，分四次打入规定量的49%烧碱进行反应后放料至主反应釜（R2201）。（包含预反应冷凝器（E2103）、真空缓冲罐（V2105）、预反应真空泵P2106）

2.2基于流程图的节点划分

节点是在流程图中所对应实际过程的一个位置，在该位置上可以通过施加偏离进行安全分析。通常以主设备为中心，将管线按照一定的规则划入，设备的附件可划入同一节点，以达到一个完整的工艺目的。根据PID流程图，选定预反应釜为主设备的相连主工艺管线和辅助管线及附属设备划入一个节点。所选节点的大小取决于系统的复杂性和危险的严重程度。复杂或高危险系统可分成较小的节点，简单或低危险系统可分成较大的节点，以加快分析进程。

2.3危害辨识

根据装置工艺流程及MSDS和物资清单的反应矩阵知：

2.3.1、装置存在的主要危害、有害物质有：ECH、BPA、NaOH、N2、C04、甲苯、NaH2PO4、硅藻土、树脂甲苯液、树脂、粉尘和蒸汽等;

2.3.2、装置存在的主要危害、有害因素有：火灾、爆炸、中毒及窒息，高处坠落、电气伤害、机械伤害及灼烫、腐蚀和噪声等。

2.3.3、从工艺角度来看：

⑴装置是在一定的压力、温度、腐蚀条件下进行的化学反应，反应热处理不当，易造成中毒、火灾和爆炸;

⑵ 开环反应。BPA、ECH和烧碱在一定温度下发生开环反应，放出一定热量，生产过程中如发生泄漏，极易发生燃烧、爆炸和中毒;

⑶ 电气设备不符合防火防爆要求、未按规定进行置换，设备中的可燃物含氧量过高，易发生火灾和爆炸事故;

⑷ 装置中的部分设备（例如：蒸汽分配台、氮气缓冲罐、空压缓冲罐和蒸汽管道等）都属于压力容器，运行时突发超压和腐蚀可能导致人身伤害事故;

⑸ 贮存的ECH、甲苯因泄漏逸出;ECH、甲苯运输过程中如果电气接地不好，积聚静电，产生电火花，可能导致爆炸;

⑹ 装置内各搅拌、泵组都是振动、噪声来源，应采取措施进行减振和消音，减少人身伤害事故;

⑺ 其他还有：高温辐射和灼伤、中毒和窒息、生产性粉尘吸入、化学灼伤和腐蚀、机械伤害、触电和高空坠落等。

2.4风险矩阵

环氧树脂装置的HAZOP分析不仅包括正常操作、投料试车、开停工、维修时可能出现的危害后果，同时对装置的可操作性方面也进行了分析。HAZOP评价工作过程中所采用的风险标准为杜邦提供的风险标准。

2.5 HAZOP分析讨论

采用的HAZOP 分析方法，通过一系列的引导词系统地对每一个节点进行审核，发现导致偏差的原因，和由此可能产生的后果，识别和判断现有的安全措施是否能够避免结果的产生，并针对不足的措施提出相应的建议措施。

在审查过程中，我们对工艺安全技术问题、对装置危险和可操作性方面进行深入的分析，共提出建议措施20项。

从数据统计中可以看出，在操作与管理方面、装置发生超压后的安全泄压设计方面、仪表的保障方面以及对于设备设计方面共计20项，而这些建议措施对于保护装置的安全运行起着相当大的作用，建议是中肯和有意义的，对装置的危险和可操作性方面的安全管理是非常重要的。

四、目前公司HAZOP分析存在的问题

1、各生产单元HAZOP分析中，最精髓的地方就是全系统、全流程的审查，从人员安全健康、环境污染及财产损失三方面的影响，在考虑了已有保护措施情况下，确定原因发生的可能与后果严重程度的组合后的风险等级，是审查组全体共同智慧的结晶，因此审查组全体成员充分的脑力激荡是成功的基础，需要激发各专业人员的思维，耗用的时间太长，分析效率低。限于目前各专业人员专业素养及时间安排，分析的质量也难以保证。

2、确定风险矩阵，这是开展风险管理的基础和前提。按照风险矩阵，严重程度和可能性的判定只是一个定性的方法，确保装置生产的安全，难以衡量。

3、每一次HAZOP审查也是对整个公司安全生产的全面审视和梳理，图纸资料的管理，PID图纸务必保持最新、最完整的状态并与现场实际保持一致吻合，否则对分析结果会产生较大的偏差。

4、装置经常存在的问题是我们的安全仪表设施比较少，这样一旦我们依赖的压力、液位、温度、流量等控制出现故障，就有可能导致事故的发生;安全设施的可靠性也是我们评估的一个重要方面，对于出现故障有可能酿成重大事故的风险，我们必须提高仪表联锁的可靠性。对于这些，我们应该增加监控措施。

5、要特别注意知识经验的传承，专家、工程技术人员、老师傅、老班长、老员工都是企业和装置至为宝贵的财富，要把这些经验和知识融入到我们的操作规程，融入到我们的操作惯例中，这些都是长期实践的积累和领悟，是短期内无法体会到的。通过HAZOP分析能够提升对装置工艺流程的理解与认知。

6、HAZOP审查是一项艰巨的工作，审查组成员越是水平高，经验丰富，对参与审查的效果越好;但更重要的是问题能得到整改和关闭，所以做过HAZOP分析的公司应安排专人跟踪落实问题的整改，确保收到实效。

五、未来展望

1、HAZOP分析与多种安全评价方法结合

HAZOP分析是沿剧情双向推理分析，故障树分析（FTA）是从后果向初始原因推理分析，而故障假设法（what-if）是从初始原因向后果推理分析。不同的方法各有侧重，也各有所长，这些方法的相互结合、优势互补具有天然的可行性，并且在实际中得到大量应用。如：将HAZOP分析与What-if结合，比较简单的剧情用What-if分析，复杂的剧情用HAZOP分析，可以提高团队分析效率。

2、结合半定量分析方法

HAZOP分析是一种定性分析方法，可以识别出大量的危险剧情。通过使用风险矩阵方法，可以将危险剧情按风险大小排序，对于风险大的剧情重点考虑采用适当的安全措施降低剧情风险。这种方法属于半定量分析方法，可提高HAZOP分析的质量和效率。

3、考虑人为因素

历史事故统计表明50%～90%的操作风险与人为因素有关。可操作性分析本身就涉及人为因素，而人为因素是贯穿于工艺安全管理系统每个方面的一个普遍因素。在杜邦的安全管理体系中，明确了6个方面的人员因素问题检查表，从而便于我们进行讨论并提出行之有效的建议措施。

4、HAZOP分析的改进

随着HAZOP分析在工业领域长期大量的应用，人们不断积累了丰富的经验，使得HAZOP分析本身也得到不断的改进，主要体现在：

①后果优先法 后果优先法即在团队会议选定一个偏离之后，首先识别是否有不利后果，如果没有不利后果，立即转向下一个偏离，从而节省会议时间。

②最小范围HAZOP分析 对于那些经典的常见工艺过程，特别是执行过HAZOP分析的在役裝置，许多问题是已知的。如：在变更管理时，只需考虑变更部分以及与变更相关的部分。

③基于经验的HAZOP分析 由于HAZOP分析方法已经有几十年的历史，那些过程安全管理中严格坚持积累本企业安全经验和数据的单位，以及长期从事安全评价的专家，在HAZOP分析方面总结了大量行之有效的经验和知识，在HAZOP分析时利用这些经验和知识，不但可以省略一些步骤、减少工作量，还可以提高分析效率和评价质量。

5、计算机辅助HAZOP分析

随着电子计算机的普及和软件技术的飞速发展，在HAZOP分析中使用计算机辅助进行资料收集整理、会议记录和报告制表已经成为普遍的做法。国内HAZOP分析软件的研究与开发始于2000年，历经十多年的研发和应用已经取得重大进展。目前国内已经有产品化的HAZOP分析软件，相信随着HAZOP分析的不断推广和应用，国产化计算机辅助HAZOP分析软件的质量和水平将会得到进一步提高。

参考文献：

[1]GB/T 35320-2017 危险与可操作性分析（HAZOP分析）应用指南

[2]吴重光，危险与可操作性分析（HAZOP）应用指南，北京：中国石化出版社，2017

[3]粟镇宇，工艺安全管理与事故预防，北京：中国石化出版社，2009

作者简介：

周海荣（1981年8月）男，江苏省泰州市，汉族，工程师，本科，研究方向：环氧树脂产品生产工艺管理。