HAZOP在航煤加氫精制裝置中的應(yīng)用及問題

李宛桐，楊劍鋒，劉文彬

（北京化工大學(xué)化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

化工安全

HAZOP在航煤加氫精制裝置中的應(yīng)用及問題

李宛桐，楊劍鋒，劉文彬

（北京化工大學(xué)化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

在石化行業(yè)的快速發(fā)展過程中，要保證企業(yè)安全平穩(wěn)的生產(chǎn)，對裝置進行風(fēng)險評估顯得尤為重要。HAZOP分析方法已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，但若理解有偏差，會影響其分析結(jié)果的有效性。首先概述HAZOP分析方法，并以對航煤加氫精制裝置進行的HAZOP分析為應(yīng)用實例，闡述方法的具體應(yīng)用過程，根據(jù)HAZOP方法在實踐案例中的應(yīng)用情況，總結(jié)出其存在的局限性。

HAZOP；風(fēng)險評估；航煤加氫精制裝置

石油化工生產(chǎn)裝置向著大型化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，使得企業(yè)生產(chǎn)運行的危險性越來越高，隨時會有事故發(fā)生的可能，這就要求企業(yè)必須在事故發(fā)生前識別出潛在的危險。HAZOP分析方法是國際上公認(rèn)的有效的風(fēng)險分析方法，已成為預(yù)防重大事故的一個重要手段[1]。盡管它現(xiàn)已應(yīng)用于許多領(lǐng)域，但其也具有一定的局限性，在應(yīng)用時仍需注意，不可盲目信任。

1 HAZOP分析方法

HAZOP分析方法從問世至今經(jīng)久不衰，主要有以下3點優(yōu)勢：“頭腦風(fēng)暴”，具有不同專業(yè)知識背景的人員聚集在一起以討論的方式進行工作，充分發(fā)揮集體智慧；“事故劇情”，人為制造偏差事件，對其原因、后果及現(xiàn)有安全措施進行討論，形成完整的事故演變，找出潛在問題；“雙向推理”，運用在每一步的分析中，完善事故劇情[2]。

1.1 HAZOP分析步驟

1.1.1 前期準(zhǔn)備工作確定分析項目的目標(biāo)和范圍；組建HAZOP分析團隊，由4～8個具有不同專業(yè)知識的人組成；制定HAZOP分析計劃（收集HAZOP分析所必需的技術(shù)資料、會議日程、人員安排等[3]；HAZOP分析團隊根據(jù)企業(yè)的風(fēng)險承受能力和風(fēng)險矩陣?yán)碚撝贫L(fēng)險矩陣。

1.1.2 HAZOP分析流程首先將裝置的工藝流程劃分為不同的節(jié)點，通過一系列的引導(dǎo)詞系統(tǒng)地對每一個節(jié)點進行分析，找出導(dǎo)致偏差的原因以及由此可能產(chǎn)生的后果，判斷現(xiàn)有安全措施是否能夠避免后果的產(chǎn)生，針對不足的措施提出具有針對性的建議（見圖1）。

1.2 相關(guān)術(shù)語

圖1 HAZOP分析流程Fig.1 HAZOP analysis process

（1）節(jié)點（又稱分析單元）將整個工藝系統(tǒng)按照工藝意圖拆分成若干個子系統(tǒng)，以便簡化、細(xì)化分析過程。一般考慮以工藝條件、流體組成和設(shè)備功能發(fā)生重大改變的位置為節(jié)點劃分點[4]。

（2）引導(dǎo)詞用來限定工藝指標(biāo)的簡單詞語，如“過高”、“過低”等，其與參數(shù)搭配可確定偏差。

（3）偏差偏差是HAZOP分析過程中最重要的概念，通常是指工藝參數(shù)超出安全許可的操作范圍，偏離原本期望的意圖。通常由引導(dǎo)詞和工藝參數(shù)來確定，即引導(dǎo)詞法[5]（見表1）。

表1 常見偏差表Tab.1 Deviation list

（4）原因指導(dǎo)致偏差發(fā)生的初始原因，如儀表故障、人員操作不當(dāng)、外界干擾等。

（5）后果指產(chǎn)生偏差后，在假設(shè)已有安全措施失效的情況下，所造成的不利后果，如“火災(zāi)”、“爆炸”、“人員傷害”等。

（6）現(xiàn)有安全措施指當(dāng)前工廠中已安裝的設(shè)備、儀表和自控等硬件設(shè)施或相關(guān)操作規(guī)程文件，如聯(lián)鎖等。

2 應(yīng)用實例

2.1 航煤加氫精制裝置的風(fēng)險評估

本次HAZOP分析以航煤加氫精制裝置的P&ID圖為主要依據(jù)，通過工藝流程知，航煤加氫裝置分為反應(yīng)和分餾兩大部分，根據(jù)節(jié)點劃分原則將該裝置劃分為18個節(jié)點（表2），提出建議措施共計85項，結(jié)合和參照該企業(yè)風(fēng)險評估矩陣，并按照風(fēng)險等級大小對建議措施進行了分類，其中針對III級風(fēng)險提出建議措施7項，針對Ⅱ級風(fēng)險提出建議措施68項，針對I級風(fēng)險同時考慮到操作優(yōu)化等方面問題，提出建議措施10項。

表2 節(jié)點劃分表Tab.2 Node partition table

本文選取節(jié)點6分餾塔進料及塔底系統(tǒng)進行闡述（圖2），其設(shè)計意圖為：自D-4102來的液相原料進入換熱器E-4102A/B/C/D，經(jīng)取熱后作為分餾單元原料進入分餾塔，分餾塔底液相一部分經(jīng)泵P-4104A/B升壓后送至F-4102分餾塔底重沸爐加熱后作為頂部回流返回至分餾塔，另一部分經(jīng)P-4103A/B升壓后送至A-4103和E-4104冷卻后外送。以C-4101塔底液位參數(shù)為例，給出部分HAZOP分析結(jié)果（表3），并結(jié)合后果的嚴(yán)重性和事故發(fā)生的可能性進行風(fēng)險等級評定。在進行評定時，首先考慮現(xiàn)有安全措施失效后的不利后果，以C-4101塔底液位過低的原因分析為例，分析得出的不利后果是“泵抽空，導(dǎo)致機械密封失效和換熱紊亂，影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時可引起火災(zāi)等危害”，經(jīng)工作人員據(jù)經(jīng)驗分析，該情況在集團公司內(nèi)有過先例，發(fā)生的概率在10-2至10-3之間，故取可能性值為3，該后果可一次造成直接經(jīng)濟損失在100萬元到500萬元之間，故后果嚴(yán)重程度取值為3，根據(jù)風(fēng)險矩陣將其風(fēng)險等級劃分為II級。

經(jīng)HAZOP分析后得出，該裝置主體工藝設(shè)計符合安全要求，安全防護健全，能較好的實現(xiàn)安全生產(chǎn)。但針對個別較高風(fēng)險等級的位置及裝置生產(chǎn)中可操作性等問題提出的建議措施，還需采用工程措施和管理措施來降低風(fēng)險。

圖2 選取的節(jié)點流程圖Fig.2 Process flow diagram of selected node

表3 HAZOP分析記錄表（部分）Tab.3 HAZOP analysis record（part）

2.2 HAZOP方法的局限性

HAZOP分析方法能夠預(yù)先識別出生產(chǎn)中可操作性等問題，如當(dāng)P-4104A/B、P-4103A/B由于泄漏引起火災(zāi)導(dǎo)致泵房著火，需切斷分餾塔與塔底泵流程，而目前唯一的隔斷閥在泵房內(nèi)，若發(fā)生火災(zāi)，工作人員可能無法進入。這大大提高了企業(yè)的本質(zhì)安全，但其在實際應(yīng)用過程中也有不足之處。

（1）分析過程耗時費力HAZOP分析小組要通過會議討論的形式遍歷整個系統(tǒng)中所有的節(jié)點和參數(shù)，用盡所有可行的引導(dǎo)詞，還要進行雙向推理，有時還會發(fā)生重復(fù)分析事故劇情的情況，這樣就不可避免的耗費大量時間和精力。

（2）無法進行故障診斷HAZOP分析方法是以人為制造的偏差事件為思路的出發(fā)點，向前推查找出發(fā)生偏差的原因，向后推分析出偏差導(dǎo)致的后果，這種雙向推理的方法會產(chǎn)生多個原因?qū)е峦瑯右环N結(jié)果的情況，在設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時，工作人員無法根據(jù)這樣的HAZOP分析結(jié)論直接進行故障診斷[6]。

（3）不夠完備HAZOP分析盡管有自己特有的優(yōu)勢，但也不能做到所有的潛在問題都完全被考慮到，其成功與否在很大程度上取決于分析人員的知識、經(jīng)驗和能力。另外，HAZOP分析只是對裝置進行定性的風(fēng)險分析，無法將其量化，即使有風(fēng)險等級的劃分，也是受到人的主觀因素影響的，不是真正的定量風(fēng)險分析[7]。

3 結(jié)語

大量實踐應(yīng)用證明了HAZOP分析方法的有效性，它可以找到產(chǎn)生危險的原因、危險導(dǎo)致的后果和識別現(xiàn)有安全措施是否足夠，并提出以前未關(guān)注到的問題，借助風(fēng)險矩陣對其可能造成的不利后果進行風(fēng)險等級劃分，有助于企業(yè)進行隱患整治。但HAZOP分析方法也存在過度依賴分析人員經(jīng)驗、耗時費力、不夠完善等缺點。目前，國內(nèi)外已研究使用計算機輔助HAZOP分析技術(shù)，如SDG-HAZOP技術(shù)[8]，并且HAZOP分析方法與其他安全評價方法的結(jié)合也有了較多的研究，如HAZOP與LOPA的結(jié)合[9]等，這些研究都可以大大提高HAZOP分析的效率和質(zhì)量。隨著HAZOP分析的完善和智能化，其必將會有更大的發(fā)展。

［1］文科武.HAZOP技術(shù)及其在石化行業(yè)中的應(yīng)用［J］.煉油設(shè)計, 2002,32（8）:55-58.

［2］吳重光.危險與可操作性分析（HAZOP）基礎(chǔ)及應(yīng)用［M］.北京:中國石化出版社,2014.4-6.

［3］曹濤.HAZOP在油氣管道站場風(fēng)險分析中的應(yīng)用實踐［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011,7（10）:129-133.

［4］姜春明,趙文芳.HAZOP風(fēng)險分析方法［J］.安全、健康和環(huán)境，2006,6（6）:35-38.

［5］王素貞.某天然氣處理廠低溫分離工藝的HAZOP分析［D］.北京:中國石油大學(xué),2011.

［6］黃會偉,舒小芹,史玉穎.在役裝置HAZOP的應(yīng)用分析及問題探討［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,9（9）:121-125.

［7］黃會偉,葛曉強,袁印實，等.HAZOP分析在酸性水汽提裝置上的應(yīng)用與研究［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,9（11）:147-152.

［8］李麗霞,王明賢.工藝過程危險有害因素辨識的研究［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報,2007,17（9）:135-139.

［9］許芝瑞,孫文勇,趙東風(fēng).HAZOP和LOPA兩種安全評價方法的集成研究［J］.安全與環(huán)境工程,2011,18（5）:65-68.

Application and discussion of HAZOP in jet fuel hydrofining unit

LI Wan-tong，YANG Jian-feng，LIU Wen-bin
（Chemical Safety Engineering Research Center of Ministry of Education,University of Chemical Technology, Beijing 10029,China）

In the process of the rapid development of petrochemical industry,it is necessary to carry out risk assessment on device to ensure safety in production.HAZOP analysis method has been widely used at home and abroad.But there is a misunderstanding of HAZOP which will affect the veracity of analytical results.Firstly,the method of HAZOP analysis is introduced.Secondly,an example of?HAZOP analysis of the?jet fuel hydrofining unit is given to illustrate?the?actual?application?process.Finally according to the application of HAZOP method in the practical case,some problems are pointed out.

HAZOP；risk evaluation；jet fuel hydrofining unit

X937

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20150437

2015-03-04

李宛桐（1989-），女，漢族，吉林人，北京化工大學(xué)在讀碩士研究生，專業(yè)：安全科學(xué)與工程。

導(dǎo)師介紹：楊劍鋒（1967-），男，回族，遼寧人，北京化工大學(xué)教授，博士，主要研究方向：主要從事石油化工安全技術(shù)及工程方面的研究。