許多重大事故教訓(xùn)表明化工工藝安全管理的重要性。HAZOP技術(shù)是重要的、常用的工藝危害分析方法之一。為此下面文章主要介紹了化工工藝安全管理、HAZOP技術(shù)，并實(shí)例探討了HAZOP在某合成氨企業(yè)常壓液氨儲(chǔ)罐上的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：工藝安全管理,HAZOP技術(shù),液氨儲(chǔ)罐

　　在化工工藝裝置大型化、復(fù)雜化的發(fā)展過程中，發(fā)生了一系列工藝安全事故，暴露了化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，催生了化工工藝安全管理這門學(xué)科，孵化了包括HAZOP(HazardandoperabilityAnalysis，危害與可操作性分析)在內(nèi)的一些常用的工藝危害分析方法。目前，工藝安全管理作為一種管理體系已逐步從發(fā)達(dá)國家推廣到包括我國在內(nèi)的發(fā)展中國家，而HAZOP技術(shù)在其中大展身手、熠熠生輝，為各國所推崇，給化工工藝安全管理提供了一種系統(tǒng)的、結(jié)構(gòu)化的分析方法和手段。

　　1化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)

　　1.1化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的顯現(xiàn)

　　20世紀(jì)70年代以來，隨著工業(yè)化進(jìn)程，工藝系統(tǒng)越來越復(fù)雜，高溫高壓、易燃易爆等嚴(yán)苛的操作條件越來越普遍，化工工藝裝置越來越大型化，工業(yè)發(fā)達(dá)的歐美國家及地區(qū)，發(fā)生了一系列重大工藝安全事故。

　　特別是，1984年美國聯(lián)合碳化屬下印度公司殺蟲劑廠儲(chǔ)罐爆炸后25t異腈酸甲酯順風(fēng)擴(kuò)散到有90萬人口的印度中央邦首府Bhopal市，造成7千人睡夢(mèng)中死亡、4萬人嚴(yán)重傷殘、20萬人輕度傷殘。化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)成為人類必須直面的課題，政府、社會(huì)、工業(yè)界、學(xué)界開始反思并開展了一系列有益研究，將工藝安全發(fā)展成一門獨(dú)立的學(xué)科。

　　1.2化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的控制方式

　　風(fēng)險(xiǎn)(risk)是對(duì)人員傷亡、環(huán)境破壞、財(cái)產(chǎn)損失的度量。控制風(fēng)險(xiǎn)的途徑包括降低事故發(fā)生可能性(頻率，frequency)、減輕事故可能導(dǎo)致的后果嚴(yán)重程度(severity)。化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制，從降低事故發(fā)生可能性、減輕事故后果嚴(yán)重程度入手，按照可靠性降序排列[1]可以分為:

　　1)本質(zhì)安全。使用危害小甚至無害化學(xué)品，或者通過優(yōu)化工藝降低甚至消除危害，使安全性成為化工工藝系統(tǒng)自身的一種天然屬性。2)設(shè)備安全，廣義上的本質(zhì)安全。不依賴人為的啟動(dòng)、控制元件的觸發(fā)，依靠工藝設(shè)備本身的防護(hù)功能，如不依賴超壓聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、泄放系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上設(shè)備本身能夠承受工藝波動(dòng)過程中極端情況下的最高壓力。3)工程控制。采用工藝控制、聯(lián)鎖、緊急停車等措施，有效控制化工工藝系統(tǒng)非正常工況。4)管理控制。運(yùn)用安全操作規(guī)程、作業(yè)管理程序、維修程序、個(gè)人防護(hù)、應(yīng)急處置程序等管理途徑來降低風(fēng)險(xiǎn)。

　　2化工工藝安全管理

　　2.1化工工藝安全管理的發(fā)展

　　1992年，美國職業(yè)健康安全管理局(OHSA)提出的工藝安全管理(PSM，ProcessSafetyManagement)標(biāo)準(zhǔn)通過美國國會(huì)批準(zhǔn)，成為美國法規(guī)。PSM專注于預(yù)防火災(zāi)、爆炸、有毒化學(xué)品泄漏等大事故，通過對(duì)工藝設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、退役整個(gè)生命流程中各環(huán)節(jié)管理，從根本上降低風(fēng)險(xiǎn)。PSM適用于包括生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用等所有涉及危險(xiǎn)化學(xué)品活動(dòng)。PSM在北美、歐洲等國家和地區(qū)，逐漸發(fā)展為成熟的安全管理體系。

　　2010年，原國家安監(jiān)總局第一次以標(biāo)準(zhǔn)的形式明確化工企業(yè)“工藝安全管理”，發(fā)布了推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《化工企業(yè)工藝安全管理實(shí)施導(dǎo)則》(AQ/T3034)，提出了工藝安全信息(PSI)、工藝危害分析(PHA)、操作規(guī)程、培訓(xùn)、承包商管理、試生產(chǎn)前安全審查、機(jī)械完整性、作業(yè)許可、變更管理、應(yīng)急管理、工藝事故/事件管理、符合性審核共12個(gè)相互關(guān)聯(lián)的要素，涵蓋了美國工藝安全管理提出的14個(gè)要素。

　　工藝安全信息(PSI)主要包括物料的危害性、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)，是實(shí)施工藝安全管理的基礎(chǔ)。存量巨大的老化工裝置，由于沒有完整的工藝安全信息基礎(chǔ)資料，沒有及時(shí)收集、歸檔工藝、設(shè)備改造、變更的相關(guān)信息，工藝安全信息會(huì)缺失嚴(yán)重，需要開展在役化工裝置安全設(shè)計(jì)診斷。工藝危害分析(PHA)是工藝安全管理的核心要素，應(yīng)貫穿于整個(gè)工藝生命周期，本質(zhì)上是，有組織地、系統(tǒng)地對(duì)工藝裝置或設(shè)施進(jìn)行危害識(shí)別，為消除、減少工藝過程中的危害提供決策依據(jù)。

　　2.2常用工藝危害分析方法

　　工藝危害分析有5種常用方法：1)檢查表法(checklist):依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，識(shí)別、檢查系統(tǒng)中已知的設(shè)計(jì)缺陷、危險(xiǎn)類別以及涉及工藝設(shè)備、操作、管理的潛在危害性。2)故障假設(shè)(whatif):通過一系列“如果……怎么辦”的問題，探尋潛在的事故隱患，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行危害性檢查。

　　3)失效模式和影響分析(FMEA)：辨識(shí)設(shè)備組件故障模式及其對(duì)系統(tǒng)和裝置造成的影響，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行危害性檢查。4)事故樹分析(FTA)：從具體的事故逆推，逐層逆向追溯事故發(fā)生原因。5)危險(xiǎn)和可操作性研究(HAZOP)：尋找系統(tǒng)中工藝過程或狀態(tài)的偏差，進(jìn)一步分析造成的原因、可能的后果，并提出有針對(duì)性的預(yù)防對(duì)策措施。

　　3HAZOP技術(shù)

　　3.1HAZOP技術(shù)的起源和發(fā)展

　　HAZOP(HazardandoperabilityAnalysis，危害與可操作性分析)由英國帝國化學(xué)公司(ICI)于1960年代開發(fā)，英國化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)(CIA)于1974年對(duì)外發(fā)布。它是一種以引導(dǎo)詞(GuideWords)為主體的，系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化風(fēng)險(xiǎn)分析方法，用于辨識(shí)設(shè)計(jì)缺陷、工藝過程危害及操作性問題，可用于裝置從設(shè)計(jì)到退役全生命周期的工藝危害分析。

　　美國職業(yè)健康安全管理局(OSHA)頒布的法規(guī)《高度危險(xiǎn)化學(xué)品的工藝安全管理》明確要求，高度危險(xiǎn)化學(xué)品工廠必須開展工藝危害分析而且5年重新評(píng)審，HAZOP是推薦的分析工具之一。美國環(huán)保局(EPA)的法規(guī)、英國健康安全委員會(huì)(HSE)的法案、歐盟的法令均推薦采用HAZOP進(jìn)行工藝危害分析。

　　國外頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有，國際電工委員會(huì)2001年頒布的《危害與可操作分析——應(yīng)用指南》、歐洲化學(xué)工程師協(xié)會(huì)(IChemE)2000年頒布的《危害與可操作性分析——最佳實(shí)踐指南》、歐洲工藝安全協(xié)會(huì)(EPSC)2003年頒布的《危害識(shí)別方法》、英國化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)(CIA)1993年頒布的《危害與可操作性分析指南》、英國健康安全委員會(huì)(HSE)2000年頒布的《危害識(shí)別技術(shù)選擇》、美國化學(xué)工程師協(xié)會(huì)化工工藝安全中心(CCPS)2008年頒布的《危害評(píng)估程序指南》。

　　在我國，原國家安監(jiān)總局于2011年下發(fā)了《危化品和煙花爆竹安全監(jiān)管重點(diǎn)工作安排》(安監(jiān)總管三〔2011〕16號(hào)文)，要求持續(xù)推動(dòng)中央企業(yè)在化工裝置應(yīng)用HAZOP，積極推進(jìn)新建設(shè)化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段應(yīng)用HAZOP，將HAZOP應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到涉及危險(xiǎn)化工工藝以及涉及有毒有害、易燃易爆、液化氣體的化工裝置;于2012年下發(fā)了《關(guān)于開展提升危化品領(lǐng)域本質(zhì)安全水平專項(xiàng)行動(dòng)的通知》(安監(jiān)總管三〔2012〕87號(hào)文)，要求逐步推行化工生產(chǎn)裝置定期開展HAZOP工作(每3至5年1次);于2013年發(fā)布了推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)與可操作性分析應(yīng)用導(dǎo)則(HAZOP)》(AQ/T3049)。國家日益重視并力推HAZOP。

　　3.2HAZOP技術(shù)介紹

　　HAZOP是提高工藝安全管理的重要的風(fēng)險(xiǎn)分析方法。通過HAZOP，可能發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)中的潛在危險(xiǎn)，甚至從未導(dǎo)致事故發(fā)生、比較隱蔽的危險(xiǎn)，可能排除工藝裝置設(shè)計(jì)和操作中可能發(fā)生的突然停車、設(shè)備故障以及火災(zāi)、爆炸、有毒物泄漏等惡性事故，能研判、預(yù)測操作人員的錯(cuò)誤及由此產(chǎn)生的后果，并提出有針對(duì)性的消減措施。

　　HAZOP的使用對(duì)象是具有流程性特征的連續(xù)生產(chǎn)裝置。HAZOP應(yīng)用的最佳階段是初步設(shè)計(jì)形成后，施工圖設(shè)計(jì)階段如有設(shè)計(jì)變更則需要開展HAZOP，裝置運(yùn)行階段需要3至5年開展1次HAZOP，如有設(shè)計(jì)變更需要立即開展HAZOP。HAZOP作業(yè)流程包括：選擇研究節(jié)點(diǎn)—選擇工藝參數(shù)—選擇引導(dǎo)詞—尋找有價(jià)值的偏差—解析產(chǎn)生偏差的原因、后果及現(xiàn)有措施—評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)—提出控制風(fēng)險(xiǎn)措施。

　　HAZOP是由多個(gè)專業(yè)(如工藝、設(shè)備、自控、安全、現(xiàn)場操作人員等)、具有不同知識(shí)背景的人員組成的分析小組共同進(jìn)行的，同時(shí)需要專業(yè)的工藝危害分析人員提供方法支持。整個(gè)分析過程以“頭腦風(fēng)暴”的小組會(huì)議形式進(jìn)行。HAZOP是以生產(chǎn)運(yùn)行過程中工藝狀態(tài)參數(shù)及操作控制中可能出現(xiàn)的偏差為導(dǎo)向的分析過程，需要根據(jù)設(shè)計(jì)意圖、功能、設(shè)備等要素以及分析者的習(xí)慣，將被工藝流程劃分為若干節(jié)點(diǎn)，然后逐次考慮各節(jié)點(diǎn)上可能出現(xiàn)的各種偏差，針對(duì)每個(gè)偏差分析其原因、可能導(dǎo)致的后果、有無相應(yīng)的安全措施、危害程度、是否需要提出新的措施。

　　4HAZOP應(yīng)用實(shí)例

　　4.1常壓液氨儲(chǔ)罐HAZOP分析

　　氨常溫下為無色氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，極易燃，易于空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱易燃燒爆炸。由于合成氨企業(yè)液氨儲(chǔ)存量大且易蒸發(fā)，如果發(fā)生泄漏就會(huì)形成蒸氣云迅速擴(kuò)散，嚴(yán)重危害生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)從業(yè)人員及周邊居民生命安全。《危化品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB18218-2009)明確，1個(gè)單元內(nèi)氨達(dá)到10t即構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。

　　云南某大型合成氨裝置涉及一氧化碳變換、酸性氣體脫除、氣體精制、壓縮及氨合成、冷凍、常壓氨庫、加壓氨罐及裝車等工序。本文選取其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)常壓液氨儲(chǔ)罐進(jìn)行HAZOP分析。常壓液氨儲(chǔ)罐工藝流程說明。某大型合成氨廠5000m3常壓液氨儲(chǔ)罐貯存溫度-38℃，絕熱保冷。外界熱量的傳入，會(huì)使液氨儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨不斷蒸發(fā)。為保持罐內(nèi)壓力穩(wěn)定在0.007MPa左右，設(shè)置常壓氨罐冰機(jī)，液氨儲(chǔ)罐內(nèi)蒸發(fā)的氣氨被抽出、壓縮、冷凝后進(jìn)入中間氨貯罐，然后節(jié)流減壓回送入常壓液氨儲(chǔ)罐內(nèi)閃蒸、降溫儲(chǔ)存。

　　4.2結(jié)果分析

　　運(yùn)用HAZOP技術(shù)分析合成氨企業(yè)常壓低溫液氨儲(chǔ)罐安全設(shè)計(jì)及生產(chǎn)操作，針對(duì)常壓液氨儲(chǔ)罐的流量、液位、壓力、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，通過參數(shù)+引導(dǎo)詞構(gòu)建偏差，進(jìn)行事故劇情描述并提出相應(yīng)的對(duì)策措施。

　　分析表明，現(xiàn)有措施基本滿足設(shè)計(jì)意圖，具有一定的本質(zhì)安全水平，能夠起到一定程度的事故防范作用，但也應(yīng)特別注意工藝安全管理制度執(zhí)行力、關(guān)鍵報(bào)警及聯(lián)鎖的嚴(yán)格管理、確保安全閥等安全附件定期檢驗(yàn)及有效性。從追求安全可靠性和本質(zhì)安全水平來說，還可以增加兩項(xiàng)措施，一是為防止儲(chǔ)罐泄漏，儲(chǔ)罐本體采用相同規(guī)格的雙層罐壁，同時(shí)在夾層壁側(cè)及底板增加溫度監(jiān)測點(diǎn)，二是投用前對(duì)儲(chǔ)罐所有接焊縫進(jìn)行100%X射線探傷，對(duì)所有角焊縫進(jìn)行100%表面探傷。

　　本文對(duì)常壓液氨儲(chǔ)罐進(jìn)行HAZOP分析只是舉例。對(duì)于企業(yè)而言，應(yīng)該在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)變更階段以及裝置運(yùn)行后一定時(shí)間間隔，組織更多專業(yè)的人員進(jìn)行更豐富的“頭腦風(fēng)暴”，從更多的角度更深入地開展分析，而且選擇整個(gè)裝置全流程作為分析對(duì)象，形成豐富的、比較完備的分析結(jié)果。

　　5結(jié)語

　　1)HAZOP相較于其它工藝危害分析方法，顯著有點(diǎn)在于，強(qiáng)化了系統(tǒng)安全的觀點(diǎn)，而不是單個(gè)設(shè)備安全的觀點(diǎn)，系統(tǒng)性好、結(jié)構(gòu)性好，有利于全面發(fā)現(xiàn)各種可能的潛在危險(xiǎn)，有利于頂層設(shè)計(jì)。

　　2)通過HAZOP，設(shè)計(jì)人員、管理人員、操作人員能更加全面深入地了解裝置的性能，有利于完善設(shè)計(jì)，優(yōu)化生產(chǎn)操作規(guī)程，提高從業(yè)人員安全素養(yǎng)。

　　3)HAZOP以其減少事故發(fā)生、降低事故損失、分析事故原因等積極重要作用，在國外廣泛應(yīng)用，是公認(rèn)的一種能提高化工工藝安全性、可靠性的風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)方法。鑒于其本身所具有的優(yōu)越性及國家大力推廣，云天化作為一家持續(xù)培育安全環(huán)保核心競爭力的產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，不僅僅新建項(xiàng)目、危險(xiǎn)化工工藝裝置，可以在所有存量化工裝置上結(jié)合實(shí)際全面推廣。

　　4)隨著計(jì)算機(jī)輔助HAZOP的研究、開發(fā)、應(yīng)用，有望進(jìn)一步深化研究內(nèi)容、優(yōu)化研究方法、取得更好研究效果，HAZOP將增添新的異彩。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　相關(guān)期刊推薦：《化工設(shè)計(jì)通訊》(雙月刊)1975年創(chuàng)刊，為化工類科技期刊，主要特色：以化肥及相關(guān)產(chǎn)品為主，兼顧無機(jī)化工、石油化工、醫(yī)藥及學(xué)術(shù)研究和工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目信息報(bào)道等，以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。