化工工艺安全管理中HAZOP的应用

张启宝

摘 要：重大的安全事故表明了化工工艺安全管理的意义与价值。HAZOP技术是一种较为常见的工艺危害分析方法，在化工工艺安全管理中发挥着重要作用。主要介绍了化工工艺安全管理、HAZOP技术，探究化工工艺安全管理中HAZOP的应用，以供借鉴。

关键词：化工工艺;安全管理;HAZOP

化工工艺装置日益复杂，规模明显扩大，在应用的过程中也发生了诸多的安全事故，暴露出化工工艺系统的风险性。此时出现了化工工艺安全管理这一新兴学科，研发了危险与可操作性分析（Hazard and Operability Analysis，HAZOP）等多种切实有效的工艺危害分析方法。

1    化工工艺系统风险分析

1.1  风险表现

20世纪70年代以来，我国工业发展水平显著提高，化工生产的流程和工艺愈加复杂，高温高压、易燃易爆的操作条件随之增多，化工处理设备的体积也有所增大。我国同很多发达国家也相继发生了多起重大工艺安全事故。  20世纪80年代，印度一家公司设立在贫民区周围的农药厂发生了剧毒气体泄露事件，造成25 000人直接死亡，55万人间接死亡，20多万人因此残疾。在化工生产中，系统风险因素对人们的生命、财产安全构成了极大的威胁。重工业和学术界也对此展开深入探索和研究，将工艺安全视为独立的研究课题。

1.2  化工工艺系统风险控制方式

化工工艺系统风险的控制可通过潜在风险衡量指标、本质生命安全管控以及管理模式控制这3种方式实现。风险衡量指标包括人员伤亡、环境破坏、家庭财产损失等情况[1]。为此，在化工工艺系统运行中，需要做好事故发生率的分析和预测，综合探究各项影响因素，提出预防和控制措施，避免事故的发生，降低风险系数。本质生命安全管控则要求在化工工艺系统运行中，利用危害性较小的化学品替代天然和无害的化学品或者优化系统运行流程来规避危害的产生，降低危险系数，维护系统的安全性、稳定性。同时，该方法还可挥发化工工艺系统的属性，降低化学品使用中对设备设施造成的影响，以提高系统的安全性。

如在化工工艺系统中，可借助超压连锁、控制软件系统以及溢流软件系统完成科学管理和控制，确保设备设施能够承受工艺波动的影响，加快危险情况的识别，以连锁、紧急停车等方式，降低异常状态下对设备设施造成的影响，避免危险事故的发生。管理模式控制是借助安全操作和专业程序，对日常作业环节加以管理和控制，以此实现程序、设备的管理和保护，是降低风险系数的一种有效方式。

2    化工工艺安全管理分析

2.1  化工工艺安全管理发展概述

1992年，美国职业安全与健康管理局（Occupational Safety and Health Administration，OSHA）提出了工艺安全管理标准，获得了美国国会的认可，并成为美国的法规。过程安全管理（Process Safety Management，PSM）将重点放在预防火灾、爆炸、有毒化学品泄露等安全事故上，采取有效措施加强工艺设施设计、运行和退役管理，以此有效控制风险。PSM可用于生产、储存和使用等与危险化学品相关的化学品活动，在北美和欧洲各国发挥着重要作用，随着技术的完善和理念的转变，也从雏形演变为日趋成熟的安全管理体系[2]。

2010年，原国家安监局首次明确了化工企业工艺安全管理的要求，发布了推荐性行业标准，提出了工艺安全信息、工艺危害分析、操作流程、培训、承包商管理等内容的标准要求，也包含美国工艺安全管理中提出的14个因素。

工艺安全信息（Process Safety Information，PSI）涵盖物料的危害性、工艺设计、设备设计等内容，是工艺安全管理的主要任务。老旧化工设备的数量较多，但缺乏完整的工艺安全信息基础资料，无法及时收集归档工艺、设备改造与变更等多个重要信息。工艺安全信息的完整性也受到了较大影响。因此，需要采取措施完善化工装置安全设计诊断工作。工艺危害分析成为工艺安全管理中最为重要的内容，渗透于整个工艺的生命周期。从某种意义上来看，这是一种有组织、系统地对工艺装置或设备进行危害识别的过程，也是减少和消除工艺危害的重要依据。

2.2  常见的工艺危害分析方法

工艺危害分析的方法主要有安全检查表（Safety Check List，SCL）、故障假设法（what-if）、HAZOP、保护层分析（Layers of Protection Analysis，LOPA）、故障模式影响及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis，FMECA）以及量化风险分析（Quantitative Risk Analysis，QRA），总体可归类为定性分析、半定量分析、定量分析3类。

（1）SCL是基于表格形式列出检查项目、切实做好分析工作的過程，确定系统和场所的状态能否满足安全规定。在检查中，如发现系统存在严重的安全隐患，需及时提出整改措施。人员要检查场地、周边环境、设施、设备和管理等内容，依据相关规定、规范和标准、事故案例以及行业经验，系统地分析并确定危险区域和防范措施，编制检查表。

（2）what-if是一种较为典型的头脑风暴法，先要假设可能出现的故障，然后认真讨论现有的控制措施是否有效，最后提出建议与措施。采用上述方法，基于互动和引导提问等多种方式完成此项工作。为了优化处理质量，应由经验丰富的人员做好上述工作。该方法在设备故障评估中较为常见。

（3）HAZOP是一种能够辨别设计缺陷、工艺过程危害和操作性问题的结构化分析方法。该方法能够充分利用引导词，在会议中由不同专业完成，且不同专业间可相互促进，拓展思路。这对成员的专业知识和经验要求十分严格[3]。

（4）LOPA是一种有效开展风险评估分析的方式，能夠对现有措施的可靠性进行半量化评估，以此确定控制和消除风险的能力，掌握保护层是否充足，防止发生意外事故。再者，采用定型风险矩阵获取发生高风险等级事件时，应单独应对事件。在明确定义的场景下，可应用分析保护层法，简化分析流程。

（5）FMECA是应对每个生产流程潜在故障模式的有效方法。确定故障对产品产生的影响，全方位地考虑故障模式的影响程度和故障模式发生概率的失效模式以及原因的半定量分析方式，具有鲜明特征，在产品质量管理、机械设备设计和制造中应用广泛。同时，在工艺危害分析的过程中具有明显的局限，这也成为整套工艺风险分析的重要补充。

（6）QRA是对于某个设施或作业活动中发生事故的估算频率和后果组织量化表达的系统方法，能够在数学模型的基础上计算事故发生的几率和后果，完成风险评估，该方法在项目选址和平面布置中发挥着重要的作用。但这种方法是一种新型手段，并未建立统一、完善的标准。

工艺安全管理与传统的事故预防方法存在明显的差异，主要应用过程危险分析（Process Hazard Analysis，PHA）完成各项工作。数据统计显示，PHA能够减少近30%由于设计不足和操作不当引发的事故。因此，务必准确把握PHA的基本方法，定期组织开展PHA，加强生产安全管理，提高风险管控的针对性。

3    化工工艺安全管理中HAZOP技术的应用

3.1  HAZOP技术分析的意义

HAZOP是一种结构化的风险分析工具，也可系统、全面地识别流程中存在风险的操作以及有效的处理措施，最大限度地规避管理的盲点，提升工作效率，简化工作流程。HAZOP全面分析了异常操作问题和前所未见的现象，这也是对设计的重要补充。相关数据显示，应用HAZOP技术并提出了有效建议后，运行时出现的问题明显减少。

HAZOP主要采用分析偏差、明确原因、探讨后果和提出解决措施等处理方式。分析前，工艺流程图应达到既定的要求;分析时，乙工程师需详细介绍装置设计的主要内容，讲解多个细节设计的主要目的及作用，记录讲解的主要内容。HAZOP基于系统分析方法融合所有的关键词，通过查询工厂，分析工艺装置存在的危险、发生事故的主要原因及事故可能引发的重大风险，并以此为基础制定装置安全运行技术方案。HAZOP技术也可增强装置技术人员的危险意识，改善HAZOP的效果。

3.2  HAZOP分析结果的应用

HAZOP分析结果能够识别操作过程中头脑风暴式的危险，这也是针对工业操作规范开展的高水平安全审查工作，提高安全操作水平。利用该技术还可组织开展员工安全操作培训，制定科学有效的应急预案。

例如，脱轻塔T2002塔顶罐D2002可能形成酸性物质水溶液，进而引发酸性腐蚀。当脱轻塔内物料泄漏到周边的环境中时，遇到火源后会发生爆炸和火灾，引发严重的人员伤亡，回流管线受多种因素的影响会出现苯泄漏问题。

结合HAZOP的建议项目，应在两个阀门中间增设排放阀，如后果十分严重，则可制定科学的应急预案。切实做好应急演习工作，也可在石油化工在役生产装置安全评价中应用HAZOP分析方法，引导分析人员全面把握单元的工艺过程和设备，全面了解单元的危险和应对措施，督促职工树立安全意识。此外，HAZOP研究成果也可指导装置的日常生产维护及安全管理。从以上分析可以看出，HAZOP分析方法应用于石油化工在役生产装置的安全评价可行，具有显著的特点。

首先，全面分析挖掘装置设计、运行、检修和停车等多个阶段存在的安全隐患和操作问题，提出切实可行的解决对策，维护生产装置的运行安全，也可降低安全事故发生率，指导日常生产、维护和装置的安全管理。

其次，装置操作及管理人员能够更好地掌握装置的性能，优化安全生产制度、操作流程和事故预防方案，也可提高工艺安全管理的水平。

再次，有利于强化人员风险防范意识和责任意识。HAZOP技术主要以会议的方式，组织不同专业的管理人员和操作人员，认真分析装置潜在和既有的风险，深度探究和预防风险，减少不利影响，了解最严重的后果和发生异常的主要原因，切实做好本职工作。此外，该技术也有利于丰富基层管理人员的专业知识，如工艺技术人员一方面要正确认识工艺技术，另一方面也需了解设备、电气和仪表的功能特点。

最后，在员工培训中可利用HAZOP研究成果，不断提升安全管理的整体水平。

4    结语

HAZOP分析技术是现阶段应用最广泛的技术，在化工工艺过程危害识别中发挥着重要作用。我国对化工建设项目健康、安全和环境（Health-Safety-Environmental，HSE）管理工作提出了更高的要求，风险分析技术也得以全面发展，社会和企业需要高度重视安全生产及风险管理，以维系社会关系的稳定。

[参考文献]

[1]白健，徐靓，杨磊.HAZOP分析技术在化工行业中的应用研究[J].化工管理，2020（5）：106-107.

[2]汪俊.化工工艺安全管理中HAZOP应用探讨[J].云南化工，2018，45（6）：143-146.

[3]王硕，王晗，孙威.HAZOP技术在化工装置中的应用[J].环球市场，2020（4）：358-358.