HAZOP分析方法在化工項目應用中的探討

楊 洋

（中國石油化工股份有限公司齊魯分公司，山東臨淄 255400）

危險與可操作性研究（HAZOP）是一種用于辨識工藝危害、操作性可行性問題的定性分析方法，以安全工程為基礎、關鍵詞為引導，找出過程工況的偏差，分析偏差的原因，了解潛在事故后果，給出具有建設性的意見。通過危險工況演繹，了解潛在危險發生的原因以及帶來的后果，提高對事故預防和控制的能力，消除工藝過程的危害因素，并且有效降低事故發生的概率。

1 HAZOP分析方法概述

1.1 方法介紹

危險與可操作性分析方法，簡稱HAZOP，其是通過對施工作業中工藝偏差情況的分析，明確施工工藝中潛在危險的一種系統方法。HAZOP作為一種過程危險性分析方法，其實際分析中不會受到工藝裝置本身的影響，例如裝置類型和規模等，可以直接根據實際需求在工藝應用的各個階段（研發、設計、運行）進行分析應用，以達到控制和消除工藝潛在危險目的。HAZOP分析法的發展歷程如下：其最早誕生于英國，于20世紀60年代在帝國蒙德化學公司（ICI）新建苯酚工廠得到首次實踐應用，80年代初在英國工程師協會培訓課上被命名為“HAZOP”，即危險與可操作性分析方法，而后的幾十年時間在世界范圍內得到推廣應用。對于我國而言，引進該分析方法的時間并不長，但是在化工等領域應用中起到了十分理想的作用效果。

1.2 原理分析

HAZOP分析作為一種用于識別設計缺陷、辨別工藝潛在危險的定性或定量分析全過程危險的評估方法，實際當中需要先組建經驗豐富的分析團隊，具體涵蓋多個學科內容，即工藝、安全、設備、電氣等，然后根據相關數據資料確定工程關鍵性節點，從節點出發進行相關工藝參數的偏差分析，此過程需要對設備、工藝等的全過程進行逐一的檢測和排查，然后對工藝出現的偏差進行動態化分析，明確偏差出現的主要原因，同時預測后續可能存在的安全風險隱患，并制定規避的措施和方案，將事故危險扼殺在萌芽階段。

2 HAZOP分析方法在化工項目應用的意義

當前HAZOP分析方法在化工生產領域應用最為廣泛，由于化工生產過程中涉及多種易燃易爆物品，且工藝操作危險性較高，一旦人員風險識別不到位，必將引起嚴重的安全事故。而在化工生產過程中應用HAZOP分析方法，可以系統化地識別和分析作業生產中可能存在的一些潛在風險隱患，同時制定有效的應對措施，從源頭進行風險的控制和管理，同時對于提升工作人員的安全管理意識也有一定的幫助，促進了化工生產企業的健康有效發展。

3 HAZOP分析方法在化工項目中的應用

3.1 常見的化工項目應用分析

3.1.1 在天然氣接收站中的應用

對于某天然氣接收站而言，其實際作業中存在低溫、高壓以及易燃易爆等危險因素，應用HAZOP分析方法時，以天然氣儲罐作為節點，并且選擇低壓和操作問題作為分析引導詞。分析結果顯示，造成天然氣儲罐低壓與設置定值產生偏差的主要原因是BOG壓縮機或低壓輸送泵的停車、大氣壓升高以及DCS壓力控制閥失效等，由于參數的偏差可能造成天然氣儲罐破裂損壞等嚴重后果，風險等級為Ⅲ級。針對這一分析偏差問題，需要做好以下改進措施：

（1）相關人員需要合理設置DCS壓力控制系統，確保在低壓狀態實現報警操作；

（2）在面臨DCS壓力閥失效時，需要人員立即打開旁路手動閥，以規避風險隱患。而對于旁路手動閥，采購環節需要嚴格對其質量和安全等級相關參數進行評估，確保后續應用的可靠性；

（3）低壓輸送泵出口控制閥故障造成的停車問題，由于天然氣儲罐沒有備用泵，使得天然氣接收站輸送能力大大降低，風險等級評估為Ⅱ級。為了規避這一風險，需要配置天然氣儲罐低壓泵兩臺，一臺使用另一臺備用，同時相關人員要做好定期的檢查工作，確保輸送泵的運行穩定性。

3.1.2 在常壓加熱爐中的應用

以某化工企業常減壓裝置中常壓加熱爐出口溫度作為HAZOP分析的節點進行出口溫度偏差參數的分析，結果顯示造成常壓加熱爐出口溫度過高的原因有以下幾點：

（1）常壓加熱爐底部油流量較低，導致出口溫度出現過高的問題；

（2）燃料氣分液儲液位置偏高，導致排液不及時；

（3）爐前燃料氣壓力控制回路存在故障問題，導致溫度出現偏差。由于常壓加熱爐出口溫度過高，可能造成嚴重的后果，例如各類產品質量出現問題、作業中出現回火造成閃爆以及裝置停車等，對于這些事故后果的規避措施如下：

一是在常壓加熱爐進口位置設置報警裝置，確保溫度出現偏差的第一時間進行調整，避免溫度出現過高的偏差；

二是在加熱爐各控制回路中設置限位裝置；

三是在燃料氣壓力控制閥的閥位指示中引入DCS系統進行實時監控。

3.1.3 在精餾塔中的應用

以某萃取精餾塔為例，應用HAZOP分析方法，分析和識別操作中存在的危險因素，并提供規避對策。該萃取精餾塔中主進料是甲基環己烷和甲苯，夾帶劑是苯酚。在對操作中各類狀態參數進行分析后，以相對容易出現安全問題的塔內壓力參數作為此次分析的節點，隨著時間的延長，塔頂冷凝液流動速率逐漸降低，安全閥出現失效狀態，出現塔內壓力高于操作壓力的偏差，此偏差會造成嚴重的后果，即產品產量和質量大幅降低、塔內破裂甚至爆炸、回流釜儲液消耗殆盡等，對于問題的規避措施如下：

（1）在裝置合適位置布設壓力檢測和報警裝置，實時監督塔內壓力情況；

（2）設置緊急停車系統，減少壓力值偏差所造成的影響；

（3）對安全閥進行定期檢查和維護，避免失效問題的發生。

3.2 應用實踐

3.2.1 項目概況

本次研究主要應用HAZOP分析了方法系統分析乙烷接卸設施項目的運行風險，有效識別工藝中存在的潛在問題和風險，通過對風險的評估，提出后續的改進措施，形成健全完善的裝置工藝過程危險性分析資料，為后續規范工藝操作流程、加強員工技能培訓以及工藝隱患控制等提供有效指導。在確保安全可靠的前提下，有效提升乙烷接卸設施項目的安全水平，保障裝置安全運行。

3.2.2 HAZOP分析過程

本次應用HAZOP分析中，針對乙烷接卸工藝流程，共劃分節點4個，分析偏離253個，分析劇情133條，其中低風險劇情12條，占總數9%，一般風險劇情6條，占總數5%，較大風險劇情113條，占總數85%，重大風險劇情2條，占總數1%。存在的主要風險如下：

（1）控制回路故障，導致閥門關小，乙烷冷凝器冷凝效果差，乙烷緩沖罐的溫度過高，汽化量大，乙烷緩沖罐的壓力過多，超過設計壓力，導致乙烷緩沖罐薄弱環節泄漏，遇火源發生著火爆炸等；

（2）外部發生火災，乙烷儲罐的溫度過高，導致自身壓力增加，最終出現破裂的問題，一旦遇到明火會發生爆炸事故。

3.2.3 建議措施

（1）在氣相乙烷補壓管線新增加壓力指示，并在管線上增加切斷閥，兩者構成聯鎖回路，當氣相乙烷補壓管線壓力高時可以切斷；

（2）將乙烷儲罐消防噴淋水管線閥門由地下改為地上，避免閥門腐蝕，不能正常工作；

（3）增加甲醇儲罐溫度指示低報警，并在操作規程中規定報警后安全處理方法；

（4）在乙烷槽車尾部增加操作人員逃生通道，以便發生危險時，操作人員可以及時逃生；

（5）在乙烷儲罐消防水管線上增加現場壓力表，便于監控消防噴淋水管線壓力。

4 結束語

綜上所述，在化工生產項目中應用HAZOP分析方法，可以對作業工藝中可能存在的潛在風險進行分析和識別，掌握參數出現偏差的原因，并以此為參考制定行之有效的應對措施和方案，避免后續安全事故的發生，有效提升化工企業應對風險的能力，從而促進其健康有序發展。