HAZOP分析在化工開(kāi)車過(guò)程的應(yīng)用

王金玉，陳 雍

(中國(guó)人民解放軍61699部隊(duì)，湖北 枝江 443200)

在精細(xì)化工裝置開(kāi)車過(guò)程中，因各種原因的影響，如開(kāi)車前未落實(shí)檢查或檢查不夠，裝置自身存在的因素，作業(yè)人員的不安全行為，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和安全評(píng)估不全面，防范措施不到位等原因，都會(huì)造成裝置正常開(kāi)車不能安全順利進(jìn)行。開(kāi)車是復(fù)雜的系統(tǒng)過(guò)程涉及多專業(yè)、多崗位，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，開(kāi)車期間的過(guò)程安全事故約占總的過(guò)程安全事故的8%，若考慮在單位時(shí)間內(nèi)，占工廠運(yùn)行時(shí)間的比例，開(kāi)車期間的事故遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常生產(chǎn)時(shí)的概率，而且事故后果往往更嚴(yán)重[1-6]。因此，有必要重視開(kāi)車過(guò)程安全分析評(píng)價(jià)，找出危險(xiǎn)潛在因素，并制定有效的防護(hù)措施和應(yīng)對(duì)方案，確保開(kāi)車過(guò)程的安全進(jìn)行。

1 HAZOP分析

1.1 概述

圖1 HAZOP的工作流程圖

Fig.1 Work flow chart of HAZOP

HAZOP又稱危險(xiǎn)與可操作性分析，是以整個(gè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，按照一套科學(xué)程序、方法，對(duì)生產(chǎn)裝置和工藝過(guò)程中的危險(xiǎn)源，通過(guò)一系列引導(dǎo)詞，劃分多個(gè)分析節(jié)點(diǎn)來(lái)分析工藝狀態(tài)參數(shù)的變動(dòng)與偏差，并分析這些變動(dòng)與偏差帶來(lái)的影響及可能導(dǎo)致的后果，從而識(shí)別和估計(jì)過(guò)程安全方面的危險(xiǎn)及操作性問(wèn)題，做出相應(yīng)的防范措施。其工作流程圖如圖1。

1.2 分析原理

HAZOP分析是以引導(dǎo)詞為引導(dǎo)，對(duì)過(guò)程中的工藝參數(shù)、操作步驟可能出現(xiàn)的變化進(jìn)行分析，找出其可能導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。[2-5]常用的操作步驟的引導(dǎo)詞及其含義如表1所示。

表1 分析操作步驟HAZOP分析的引導(dǎo)詞及說(shuō)明表Table 1 Guidance words and instructions for HAZOP Analysis of analytical operational procedures

2 實(shí)例研究

以硫醇甲基錫精細(xì)化工裝置為例，應(yīng)用HAZOP分析法對(duì)化工裝置開(kāi)車過(guò)程進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性分析，主要著重與分析開(kāi)車期間不安全因素、工藝薄弱點(diǎn)、關(guān)鍵操作步序等危險(xiǎn)點(diǎn)。

2.1 確定評(píng)估體系

精細(xì)化工裝置開(kāi)車過(guò)程會(huì)涉及人員的操作、物料的轉(zhuǎn)移、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)和管理的協(xié)調(diào)等工作，這需要對(duì)每一個(gè)化工操作單元進(jìn)行操作與可行性分析，得出每一個(gè)化工操作單元的節(jié)點(diǎn)，針對(duì)分析的結(jié)果能在第一時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確采取行動(dòng)，制止或減緩事故發(fā)生的不利后果。

2.2 分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

以硫醇甲基錫生產(chǎn)工藝為例，主要包括錫粉和鹵甲烷在催化劑的作用下，經(jīng)高溫高壓反應(yīng)，經(jīng)蒸餾釜和吸收塔得到中間體，在縮合釜中和硫代甘醇酸異辛脂進(jìn)行縮合反應(yīng)，得到硫醇甲基錫粗品，經(jīng)過(guò)分離、干燥、過(guò)濾得到產(chǎn)品。其工藝路線簡(jiǎn)圖如圖2。

圖2 硫醇甲基錫的工藝路線Fig.2 Technological route of methyl tin mercaptide

2.3 HAZOP分析

化工開(kāi)車過(guò)程中，由于操作人員的違規(guī)操作或誤操作等“三違”原因而發(fā)生的事故比例很高。根據(jù)《危險(xiǎn)評(píng)估程序指南》，對(duì)于連續(xù)化的工藝工程，大約60%～75%的重大工藝安全事故不是發(fā)生在正常生產(chǎn)期間，而是發(fā)生在開(kāi)停車等非正常生產(chǎn)期間[3-6]。而且國(guó)內(nèi)的HAZOP分析主要分析正常生產(chǎn)階段由于工藝參數(shù)的偏差導(dǎo)致的過(guò)程安全事故，對(duì)于開(kāi)停車操作步驟，關(guān)鍵性人工操作的分析很少。且對(duì)于節(jié)點(diǎn)劃分以P&ID為研究對(duì)象，只用開(kāi)停車一個(gè)引導(dǎo)詞，很難對(duì)開(kāi)停車的具體步驟錯(cuò)誤進(jìn)行詳細(xì)分析。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，連續(xù)化的化工工藝設(shè)計(jì)，開(kāi)車期間過(guò)程的洋蔥模型如圖3。

圖3 化工開(kāi)車過(guò)程的洋蔥模型Fig.3 Onion model of chemical start-up process

運(yùn)用HAZOP方法主要分析硫醇甲基錫裝置正常生產(chǎn)階段在開(kāi)車期間的生產(chǎn)工藝，基于研究工藝設(shè)計(jì)和P&ID圖劃分節(jié)點(diǎn)情況、開(kāi)車準(zhǔn)備危險(xiǎn)分析如表2、表3。

表2 裝置節(jié)點(diǎn)劃分列表Table 2 Partition list of device node

表3 開(kāi)車準(zhǔn)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表Table 3 The risk assessment form for driving readiness

由于節(jié)點(diǎn)劃分是以P&ID為研究對(duì)象，很難對(duì)化工開(kāi)車的具體步驟錯(cuò)誤進(jìn)行分析。因此，識(shí)別開(kāi)車過(guò)程階段的操作步驟，使操作人員意識(shí)到錯(cuò)誤操作背后潛在的風(fēng)險(xiǎn)，有效阻止事故后果的發(fā)生。以節(jié)點(diǎn)2為例，其設(shè)計(jì)意圖為：原料金屬錫和氯甲烷在催化劑的作用下，經(jīng)高溫高壓合成甲基氯化錫的混合中間體。確定工藝參數(shù)時(shí)需考慮操作步驟的影響，引導(dǎo)詞包括：伴隨、過(guò)多、過(guò)少、部分、異常、反向等。將每一個(gè)工藝參數(shù)與引導(dǎo)詞組合形成可能偏差，如“備二甲硫醚時(shí)，真空度過(guò)高”，識(shí)別其發(fā)生的關(guān)鍵操作步驟包括：人為誤操作，使二甲硫醚罐的真空度過(guò)高，導(dǎo)致玻璃瓶和軟管破裂。造成的事故后果為：二甲硫醚泄漏，人員中毒，其蒸汽與空氣混合，發(fā)生爆炸。具體甲基氯化錫工藝開(kāi)車期間操作步驟的HAZOP分析見(jiàn)表4。

表4 甲基氯化錫工藝開(kāi)車階段的HAZOP分析表Table 4 HAZOP analysis table of methyl tin chloride start-up process

2.4 預(yù)防護(hù)措施

針對(duì)開(kāi)車過(guò)程階段的危險(xiǎn)性操作，擬采取如下的預(yù)防措施:

(1)加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，規(guī)范操作，提高員工的思想認(rèn)識(shí)；硫醇甲基錫生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品的危害特性及防護(hù)措施；

(2)利用HAZOP分析法，對(duì)開(kāi)車過(guò)程的關(guān)鍵性操作步驟進(jìn)行詳細(xì)分析，提高操作人員對(duì)關(guān)鍵操作步序錯(cuò)誤操作的識(shí)別與認(rèn)識(shí)；

(3)落實(shí)DCS操作與現(xiàn)場(chǎng)溝通確認(rèn)；

(4)對(duì)化工開(kāi)車過(guò)程進(jìn)行全程控制，對(duì)物料備料、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，對(duì)設(shè)備的升溫、升壓、投料等單元實(shí)施全面監(jiān)控，要求每一步操作步驟嚴(yán)格操作。對(duì)關(guān)鍵性操作，在操作規(guī)程中通過(guò)下劃線或加深字體等可視化提示。

3 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)車工作看似簡(jiǎn)單，一旦檢查不仔細(xì)或未落實(shí)工藝操作步驟，會(huì)產(chǎn)生重大隱患。通過(guò)對(duì)硫醇甲基錫工藝的操作步驟進(jìn)行HAZOP分析，分析結(jié)果用來(lái)化工開(kāi)車步驟中聯(lián)鎖、自控、報(bào)警的投用的要求，關(guān)鍵性操作步驟誤操作的危險(xiǎn)。開(kāi)車前，針對(duì)關(guān)鍵性操作步驟開(kāi)展操作步驟的HAZOP分析，保證硫醇甲基錫裝置的開(kāi)車穩(wěn)定安全進(jìn)行。