淺析HAZOP分析在化工裝置危險性分析上的應用

王明全

摘 要：化工裝置工藝安全管理具有系統性、復雜性、集成性的特點。對于我國而言，當前技術條件支持下，化工裝置已強制性要求展開HAZOP分析。尤其在化工項目設計階段可通過HAZOP分析的方式，對設計以及操作規程中存在的問題進行分析，盡可能在項目設計階段解決裝置運行潛在風險，提高后期運行的安全性水平。本文即針對HAZOP分析在化工裝置危險性分析上的應用問題進行分析與闡述，僅供業內人士參考與關注。

關鍵詞：化工裝置;HAZOP分析;危險性

化工裝置長時間處于高溫、高壓以及高負荷運行狀態下，自身風險等級較高。同時，受到各種故障、誤操作以及設計自身問題等因素的影響，會在一定程度上影響裝置平穩運行，甚至導致火災、設備損毀以及人身財產安全損失等一系列嚴重后果。因此，在化工裝置投入運行前，必須利用HAZOP分析方法對裝置危險性進行全面分析，并采取針對性的安全措施，以最大限度確保及化工裝置運行的安全性水平。

1 HAZOP分析步驟

HAZOP分析要求針對化工裝置運行期間的所有細節提出問題，全面了解工藝參數，掌握與設計方案存在偏差的部分，對偏差原因進行分析，并探討因偏差所致結果，進而提出相應對策。在化工裝置危險性分析期間，HAZOP分析方法的基本流程與步驟如下：

第一步，建立專業分析小組，小組成員包括工藝、電氣、設備、儀表等相關專業技術人員，以保障HAZOP分析方法的有序進行。

第二步，提出問題，危險性分析過程中所有可能出現的偏差在提問時僅利用“否”、“多”、“少”、“以及（而且）”、“部分”、“相反”、“其他”進行表述。

第三步，將化工裝置危險性分析對象劃分為若干單元，在間歇過程中以單元設備為核心，在連續過程中以管道設備為核心，明確各個單元具體功能，并對其運行狀態以及過程進行表述。

第四步，對關鍵詞進行定義，以關鍵詞為依據對各個單元可能出現的偏差進行逐個分析，涵蓋化工裝置運行工藝全程起點、管線、以及設備，對產生偏差進行逐步分析，直至工藝流程結束。

第五步，對偏差原因以及后果進行分析，包括工藝條件、化工裝置開（停）車條件、緊急處理情況、乃至自然環境條件等因素在內。

第六步，制定對策，根據偏差產生原因制定針對性措施與方案，對方案具體實施在降低化工裝置危險性水平方面的效果進行分析。

第七步，填寫匯總表，將偏差原因、偏差所致后果以及改進對策進行匯總填寫，確保填寫內容詳盡且無遺漏，以關鍵詞表為基準逐一開展。

2 HAZOP應用實例

XX石油化工有限公司4000萬t/a煉化一體化項目新建乙二醇裝置，設計規模為80萬t/a，該裝置以上游乙烯裝置乙烯以及公用工程氧氣原料，經溫度、壓力、催化劑共同作用，生成環氧乙烷以及乙二醇產品。整套裝置中間產品以及原料均具有易燃易爆特性，危險性級別高，故應用HAZOP分析法對其危險性進行分析。具體如下：

第一步，劃分節點。整套裝置共72張P&ID圖，根據化工裝置運行流程進行節點劃分，共形成13個分析節點，具體為：01-乙烯、甲烷、氧氣進料以及高壓氮氣保護和抑制劑系統;02-EO反應以及循環氣系統;03-高壓汽包以及中壓汽包系統;04-二氧化碳吸收以及解吸系統;05-EO吸收以及濃縮系統;06-脫輕組分系統以及尾氣回收系統;07-環氧乙烷精制系統以及放空吸收系統;08-乙二醇反應以及四效蒸發系統;09-乙二醇預脫水以及脫水系統;10-乙二醇精制系統;11-二乙二醇以及三乙二醇精制系統;12-脫氧器以及急冷水系統;13-公用工程系統。

第二步，定義關鍵詞。根據定義節點，使用HAZOP專業關鍵引導詞進行系統研究，具體關鍵詞包括：01-流量;02-壓力;03-溫度;04-液位;05-界位;06-反應;07-污染/組分;08-破裂/泄露;09-檢修/維修;10-開工/停工;11-人為因素;12-儀表;13-泄壓;14-化學品特性;15-引燃;16-輔助系統故障;17-采樣;18-腐蝕/侵蝕;19-以往事故;20-安全。

第三步，對偏差以及偏差所致后果進行分析。基于節點分析，總結182項潛在偏差，根據風險水平總結4項較大風險。以節點01為例，偏差為低/無流量，原因包括：界區外乙烯供應中斷以及過濾器堵塞。前者導致生產無法持續進行，裝置停車，壓縮機密封性能受損，誘發泄露，目前已有保護措施，建議設置壓力指示低報警閾值，用于對界區外乙烯供應情況的檢測，并向供貨商對乙烯密封氣中斷以及過量保護進行確認;后者導致乙烯進料量下降，情況嚴重時會對裝置運行產生不良影響，目前已有保護措施，建議在進出口總管位置設置現場壓力指示裝置，以支持對遠傳DCS儀表裝置的校驗。

第四步，風險性級別。遵循現行《危險與可操作分析應用導則》風險矩陣，對本化工裝置進行半定量風險評估，反應評估可接受風險，允許添加額外措施要求，以降低風險等級。

第五步，制定對策。通過HAZOP分析，針對危險性水平較高偏差制定安全措施：節點01，引導詞為壓力，偏差為系統低/無壓力，偏差后果為氧氣量不足，氧氣系統壓力水平低，循環系統倒竄，導致火災或爆炸，風險發生概率為F3，危險性等級為4R，對策為設置獨立遠傳DCS壓力指示與報警裝置，與現有裝置進行交互檢驗，并單獨設置流量壓力補償裝置;節點01，引導詞為污染/組分，偏差為甲烷供應雜質含量高，偏差后果為催化劑床層反應受影響，因氫氣含量高導致爆炸，風險發生概率為F3，危險性等級為4R，對策為要求專利商按照2.0mg/kg標準設計，外供甲烷中不含硫化物;節點02，引導詞為人為因素，偏差為HIC/HCV誤開啟，偏差后果為循環器大量排放，降低循環壓力流量，影響生產，風險發生概率為F3，危險性等級為4R，對策為應用CFD氣體擴散模型對循環器泄放進行核算，確定最佳排放高度，保障安全性。

3 結束語

HAZOP分析法針對化工裝置運行期間的相關狀態參數進行全面分析，有極強的針對性，通過分析偏差，掌握偏差所致后果，對偏差產生原因進行分析的方式，提高安全措施的針對性水平。本文上述分析中嘗試將HAZOP分析應用于化工裝置危險性分析實踐中，對HAZOP分析的基本步驟進行研究，并結合實例探討HAZOP分析方法的應用要點，望能夠以HAZOP分析法為工具，提升風險分析工作效率，幫助企業更好的實現安全生產。

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