探討HazOP分析在化工設計中的應用

張軍武

(北京石油化工工程有限公司, 陜西 西安 710075)

探討HazOP分析在化工設計中的應用

張軍武

(北京石油化工工程有限公司, 陜西 西安 710075)

系統介紹了HSE管理體系在化工設計中的HazOP分析應用，包括對HSE管理中HazOP的介紹，以及HazOP分析在化工設計階段的應用，并對其進行實際應用的簡單描述。

HSE管理(職業健康、安全和環保)；化工設計；HazOP(危險與可操作性分析)； 應用

HSE(HEALTH、SAFETY、ENVIRONMENT的縮寫)管理是職業健康、安全和環保一體化管理的簡稱，HSE管理體系是一種要求企業或組織在其運作的過程中，按照科學化、規范化和程序化的管理要求，分析其活動過程中可能存在的職業健康、安全和環保方面的風險，從而采取有效的防范和控制措施，防止事故發生的一種管理體系，同時通過不斷評價、評審活動，推動體系的有效運行，達到職業健康、安全與環境管理水平的不斷提高。特別是在化工設計行業，應該在工程設計階段需要充分考慮HSE(職業健康、安全和環保)的理念，將裝置系統內可能存在的職業健康、安全和環保隱患徹底消除掉。本文對HSE管理在化工設計階段特別運用的HazOP(Hazard and Operability危險與可操作性分析)分析方法進行了介紹，并通過項目實例來說明HazOP分析。

1 HazOP的介紹

HazOP(Hazard and Operability危險與可操作性分析)分析主要是以半定性的方式識別化工設備或工藝過程中潛在的危險和可操作性，并且對可能產生的后果作出相應的估計[1]，從而采取有效的防范手段和控制措施，以便減少可能引起的事故危害，也是一種完善工藝設計避免頭腦風暴式的設計缺陷，提高設計水平的的分析方法。

HazOP分析方法起源于1960年代英國帝國化學工業公司(ICI)為解決除草劑制造過程中的危害發展的一套以引導詞為主體的危害分析方法，用來檢查設計的安全以及危害的因果來源。經過幾十年的不斷改進與完善，在歐洲和美國現已廣泛應用于各類工藝設計和項目的風險評估工作中。目前，國內中石油、中海油和中石化公司也積極的引進和加強新、改、擴建項目的HazOP分析。

通過HazOP分析可以進一步完善和修改P&ID圖，以及對工藝設備，特殊管件，安全閥的計算工作，也是為項目的HSE管理提供核心的依據。

對于大型項目和國際化項目，HazOP工作一般由第三方主持；對于小型項目或用戶未提要求的項目，HazOP工作可由工程公司自己做。

2 HazOP分析方法介紹

主流HazOP分析方法分為傳統HazOP和基于模型的HazOP，其中傳統技術常用的形式有三種，即引導詞方式、經驗方式和檢查表式。目前基于引導詞的HazOP分析方法在歐美等發達國家運用的比較多，國內的大型工程項目接觸的也基本都是這種方法比較多，因此我們重點以基于引導詞方式的HazOP分析方法做為介紹和舉例。

基于引導詞方式的HazOP研究方法可按分析的準備工作、分析討論、編制分析報告和按照報告實施修改等幾個步驟進行。其分析步驟可反復交替進行，直至問題解決。HazOP分析采用小組會議的形式進行，組員包括各類專業人士(工藝、自控、工廠技術人員等)。分析前，工藝工程師應準備好設計資料，包括應急系統(泄壓系統、保護裝置、安全設備、通風系統、緊急停車系統等)描述、PFD(工藝物料平衡圖)、P&ID(管道儀表流程圖)、UID(公用工程流程圖)、材控規格、設備條件及設計參數等。

分析中首先將P&ID劃分為若干節點，并逐個對節點的工藝參數(溫度、壓力、流量和液位等)依次應用適當的引導詞，確立有效偏差。常用的引導詞有空白(No / Not)、過量(more)、減量(less)、部分(Partially)、相反(reverse)、伴隨(as well as)、異常(abnormal)等。有效偏差建立以后，各組員集思廣益全面分析產生偏差的原因，并分析該節點的工藝設備是否能夠防止偏差的產生，如果能夠防止偏差的產生，則分析下一個偏差，如不能，則提出相應的整改措施，如修改工藝設計。該節點的所有偏差都分析完畢后，組員重復以上步驟進行下一個節點的分析。P&ID的所有節點都審查結束后，組員編制HazOP分析的結果表，并制定安全措施的執行時間表，以實現對工藝流程設計的完善。在完成HazOP分析之后，編制HSE分析報告，指導和監督設計工作。

3 HazOP分析的實例應用

現以某項目中DMEOA裝置設計為例，對HSE的應用分析過程進行說明。DMEOA(二甲基乙醇胺)生產裝置，是以EO(環氧乙烷)和DMA(二甲胺)為原料，通過在管式反應器中進行反應生成產品DMEOA的裝置。其生產過程如下圖1。

其中EO環氧乙烷為甲A類，極其易燃易爆，爆炸極限為2.7%～99.99%，職業危害等級為高毒。因此對EO的進料和反應系統應該特別的關注。根據P&ID的物料危害程度將整個裝置分為3個節點進行分析，分別為環氧乙烷(EO)進料系統；二甲胺(DMA)和水的混合進料系統和反應器系統。其中流程圖如圖2。

進料反應系統是DMA和水在混合罐V1000通過P1000A泵加壓到大約4.0MPag經過換熱器E1005升溫和PV10068-1混合閥進入反應器R1050。EO通過泵前緩沖罐V1005,P1005A/B加壓到大約4.0MPag，后經過泵后緩沖罐V1006和PV10068-1混合閥與DMA混合進入反應器R1050進行反應的系統。

以下對環氧乙烷(EO)進料系統這個節點做簡單的HazOP分析。

首先小組人員組成有HSE技術經理、工藝工程師、自控工程師、機械工程師、裝置生產經理和工廠技術人員。此節點涉及5張P&ID,三臺設備(V1005,V1006,E2005)一臺機泵(P1005A/B)。表1為分析舉例。

圖1 二甲基乙醇胺生產工藝流程

圖2 進料反應系統

根據表1我們可以發現其實HazOP分析過程是對工藝流程的整體分析，通過對例如壓力、溫度、流量、公用工程等操作項的檢查，對實際操作過程中可能出現的誤操作而引起檢查項的變化以致造成重大事故進行分析和規避。

在HazOP分析報告結束后，按照其分析結果修改P&ID， 增設或刪減閥門，指導PSV的工藝計算等工藝設計。例如111.2中分析到環氧乙烷與酸性洗滌水形成氧化物或乙烯基乙二醇或凝固物堵塞管道需要在排放管道上安裝試鏡，便于在停車或維修時檢查是否含有聚合物堵塞，因此就修改了P&ID在排放總管上增加視鏡。隨后編制HSE工作報告，形成會議紀要并要求入檔，并監督結果的執行情況。

4 結束語

HazOP分析法是按照科學的程序和方法，從系統的角度出發對工程項目或生產裝置中潛在的危險進行預先的識別、分析和評價，盡可能的將所有的職業健康、安全和環境污染的隱患消滅在設計階段。化工設計人員應該特別注意在設計過程中，保持應有的責任感和嚴謹性。嚴格的按照標注規范，運用HazOP分析的方法將工藝設計做到完善。

[1] 王 芳, 胡 晨.HazOp 安全分析方法的介紹[J].石油化工安全技術, 2003, 19(1):19-22.

[2] Jones D W. Lessons From HAZOP Experiences[R].[S.I.]:[s.n.],1992.

[3] 張少華. HAZOP 技術應用[J]. 石油化工設計, 2007, 24(2) : 54-58.

(本文文獻格式：張軍武.探討HazOP分析在化工設計中的應用[J].山東化工，2016，45(08)：114-116.)

2016-03-11

張軍武(1982—)，大學本科， 工程師 ，北京石油化工工程有限公司 陜西西安

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