HAZOP分析在阿維菌素提取車間安全風(fēng)險評估中的運(yùn)用

許 平 陳 全

天津理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院

阿維菌素生產(chǎn)工藝過程包括菌種制備工藝、發(fā)酵工藝和提取工藝3個主要生產(chǎn)工藝過程。企業(yè)的提取車間，由于生產(chǎn)過程中使用了甲醇、甲苯、醋酸酯危險化學(xué)品，以及工藝過程還有一定的壓力、溫度，使得生產(chǎn)過程存在火災(zāi)爆炸、中毒等安全風(fēng)險。為了系統(tǒng)地控制這些安全風(fēng)險，需要通過危險源辨識和風(fēng)險評價過程，系統(tǒng)地識別生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險和危險源，評審現(xiàn)有對這些安全風(fēng)險和危險源的控制措施，并提出改進(jìn)措施的建議。

1 HAZOP分析方法原理

危險與可操作性分析是一種用于辨識設(shè)計缺陷、工藝過程危害及操作性問題結(jié)構(gòu)化的分析方法。其方法本質(zhì)就是通過一系列的會議對工藝圖紙和操作規(guī)程進(jìn)行分析。由具有不同專業(yè)背景的成員組成的小組按規(guī)定的方式系統(tǒng)地研究每一個單元（即分析節(jié)點(diǎn)），識別出那些具有潛在危險的偏差。這些偏差通過引導(dǎo)詞引出，使用引導(dǎo)詞的一個目的就是保證對所有的工藝參數(shù)的偏差都進(jìn)行分析。分析小組對每個有意義的偏差都進(jìn)行分析，并分析可能導(dǎo)致這些偏差的原因、后果和對已有的安全保護(hù)措施進(jìn)行辨識和評價等，最終提出合理可行的風(fēng)險控制措施[1]，其分析流程，如下圖[2]。

2 阿維菌素提取車間工藝過程介質(zhì)要素HAZOP分析

2.1 工藝流程概述

將來自發(fā)酵車間的烘干菌絲體稱重、取樣，檢測B1a效價及水分后按照工藝操作規(guī)程投入到浸取罐加甲醇進(jìn)行浸泡，提取有效成分。再由雙效蒸發(fā)器對含有B1a成分的甲醇溶液進(jìn)行濃縮，廢渣打入浸取過濾罐（二合一）進(jìn)行壓濾后排入渣房處理。經(jīng)過濃縮的阿維菌素物料放至蒸發(fā)罐，進(jìn)行甲醇蒸發(fā)、脫糖、蒸甲苯等工藝流程操作，最后物料轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜進(jìn)行結(jié)晶工序操作。經(jīng)過多次結(jié)晶后得到純度較高的晶體，晶體干燥得到合格阿維菌素精品原藥。

圖 HAZOP分析流程圖

2.2 節(jié)點(diǎn)劃分

分析節(jié)點(diǎn)或工藝單元是指具有確定邊界的設(shè)備（如兩容器之間的管線）單元。對單元內(nèi)工藝參數(shù)的偏差進(jìn)行分析，對位于PID圖上的工藝參數(shù)進(jìn)行偏差分析。通過節(jié)點(diǎn)的單元劃分，將復(fù)雜的工藝流程分解，目的是使討論者關(guān)注點(diǎn)集中，便于分析和判斷[3]。在劃分節(jié)點(diǎn)時應(yīng)首先考慮劃分對象的功能，即劃分出的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該是一個具有完整功能的部分。節(jié)點(diǎn)劃分的一般規(guī)則是依據(jù)PID圖，按照工藝流程進(jìn)行，從圖的進(jìn)入始端管線開始，直到工藝條件或者設(shè)計意圖發(fā)生重大的改變，或者工藝流程進(jìn)入到了下一個裝置設(shè)備。節(jié)點(diǎn)的劃分方式是每個部分的設(shè)計意圖應(yīng)能充分界定。所選的節(jié)點(diǎn)的大小取決于系統(tǒng)的復(fù)雜性和危害的嚴(yán)重程度。復(fù)雜或高危害的系統(tǒng)要劃分較小的節(jié)點(diǎn)；簡單或低危害的系統(tǒng)可劃分較大的節(jié)點(diǎn)，以加快分析進(jìn)程。

基于阿維菌素提取車間生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的性質(zhì)、特點(diǎn)，將其劃分為10個節(jié)點(diǎn)，分別為：浸取過濾；雙效蒸發(fā)；蒸發(fā)脫糖；結(jié)晶脫色；母液濃縮；甲醇回收；甲醇儲罐；甲苯儲罐；醋酸酯儲罐；廢水儲罐。

2.3 分析建立偏差

偏差是指分析小組使用引導(dǎo)詞，系統(tǒng)地對每個分析節(jié)點(diǎn)的工藝參數(shù)（如流量、溫度、壓力等）進(jìn)行討論分析所發(fā)現(xiàn)的一系列偏離工藝指標(biāo)參數(shù)的狀況（如無流量、溫度過高、壓力過大等）。偏差的通常表示形式為“引導(dǎo)詞+工藝參數(shù)”。通過引導(dǎo)詞確定偏差的方法可以確保偏差分析全面而不遺漏，使HAZOP分析更加具有系統(tǒng)性[4]。分析的節(jié)點(diǎn)被選定后，將節(jié)點(diǎn)的設(shè)計意圖分解為各自的工藝參數(shù)。然后，將每個有關(guān)的引導(dǎo)詞應(yīng)用于各個工藝參數(shù)，從而全面地對偏差進(jìn)行系統(tǒng)地分析。例如“多、少”這個引導(dǎo)詞和“壓力”組合在一起，表示“壓力過高、壓力較小”這個偏差[5]。阿維菌素提取車間常用的偏差有：物料過量、物料過少、溫度過高、溫度過低、液位過高、液位過低、物料中伴有雜質(zhì)等。

2.4 風(fēng)險分級

風(fēng)險是指事故發(fā)生的可能性（概率）和事故發(fā)生后的嚴(yán)重程度的組合。在HAZOP分析后，借助風(fēng)險矩陣對風(fēng)險進(jìn)行等級定位。風(fēng)險矩陣的風(fēng)險等級分類為三種：低風(fēng)險、中風(fēng)險、高風(fēng)險。風(fēng)險的不同等級代表了安全控制措施所要采取執(zhí)行的優(yōu)先順序和關(guān)注度的高低程度。風(fēng)險矩陣，見表1。

表1 HAZOP風(fēng)險矩陣表

2.5 HAZOP分析表示例

對阿維菌素提取車間已劃分的10個分析節(jié)點(diǎn)，利用引導(dǎo)詞及工藝參數(shù)的方式找出有意義的偏差，利用HAZOP分析表的方式對各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)全面地分析。以雙效蒸發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險分析，見表 2。

表2 雙效蒸發(fā)HAZOP分析示例表

3 分析結(jié)果評估

經(jīng)分析，提取車間生產(chǎn)工藝過程中的介質(zhì)要素及特性，若與設(shè)計意圖產(chǎn)生偏差，可能會導(dǎo)致火災(zāi)爆炸、中毒、物體打擊等生產(chǎn)安全事故。

從目前企業(yè)情況看，在安全風(fēng)險控制措施方面還存在著不足。企業(yè)提取車間生產(chǎn)工藝過程控制手段主要依托于“崗位標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程”、“安全操作規(guī)程”。但這兩個規(guī)程從安全風(fēng)險控制的角度，存在著不能系統(tǒng)告知提取車間生產(chǎn)工藝中的介質(zhì)要素及特性，如果與設(shè)計意圖產(chǎn)生了偏差，可能會導(dǎo)致哪些生產(chǎn)安全事故，導(dǎo)致事故的原因是什么的缺陷。規(guī)程多是從正面告知如何操作。但《提取車間雙效蒸發(fā)崗位標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》只是規(guī)定：“運(yùn)行時，控制一效負(fù)壓；時刻監(jiān)測蒸汽壓力、一效壓力的變化，當(dāng)蒸汽壓力及一效壓力不正常時，及時做出調(diào)整”?！短崛≤囬g雙效蒸發(fā)安全操作規(guī)程》只是規(guī)定：“嚴(yán)禁超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行”。因此，從提高員工安全風(fēng)險防范意識、有效控制安全風(fēng)險的角度，企業(yè)還需要基于HAZOP分析結(jié)果，對其控制安全風(fēng)險的手段做出改進(jìn)、完善。

4 結(jié)論與建議

4.1 分析結(jié)論

（1）對阿維菌素提取車間生產(chǎn)工藝過程的介質(zhì)要素的HAZOP分析，系統(tǒng)地識別了提取車間生產(chǎn)工藝過程的介質(zhì)要素及特性與設(shè)計意圖產(chǎn)生各種偏差而可能產(chǎn)生的安全風(fēng)險，以及可能導(dǎo)致偏差的各種因素，進(jìn)而形成了阿維菌素提取車間控制生產(chǎn)工藝過程安全風(fēng)險所需的系統(tǒng)的危險源信息。

（2）同時通過評審阿維菌素提取車間生產(chǎn)工藝過程由于介質(zhì)要素及特性與設(shè)計意圖產(chǎn)生各種偏差而可能產(chǎn)生的安全風(fēng)險的現(xiàn)有控制措施，發(fā)現(xiàn)阿維菌素提取車間的現(xiàn)有“崗位標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程”和“安全操作規(guī)程”并不能形成系統(tǒng)控制提取車間生產(chǎn)工藝過程安全風(fēng)險的規(guī)則要求。

（3）車間缺少必要的工藝安全信息。例如，在分析過程中車間不能提供提取車間所使用的危險化學(xué)品甲醇、甲苯、醋酸酯的危害信息（本報告中的信息是從相關(guān)文獻(xiàn)中查閱的），包括從制造商或供應(yīng)商處獲得的物料安全技術(shù)說明書（MSDS）；缺少提取車間工藝控制流程圖（P&ID）等。

4.2 相關(guān)建議

（2）車間也可根據(jù)HAZOP分析結(jié)果，制作進(jìn)一步管控工藝過程安全風(fēng)險的相關(guān)工具，如：崗位安全操作行為卡片；崗位操作不安全行為檢查標(biāo)準(zhǔn)；工藝安全風(fēng)險管控培訓(xùn)課程和考試試題等。

（3）車間應(yīng)基于HAZOP分析結(jié)果、修訂后的“崗位標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程”和“安全操作規(guī)程”、制作的“崗位安全操作行為卡片”、“崗位操作不安全行為檢查標(biāo)準(zhǔn)”、“工藝安全風(fēng)險管控培訓(xùn)課程和考試試題”等，加強(qiáng)對員工的安全培訓(xùn)、考核和檢查，以系統(tǒng)防控提取車間生產(chǎn)工藝過程的安全風(fēng)險。

（4）車間應(yīng)根據(jù)AQ/T 3034-2010《化工企業(yè)工藝安全管理實(shí)施導(dǎo)則》，進(jìn)一步完善提取車間相關(guān)的工藝安全信息。

（5）同時，通過本次開展阿維菌素提取車間生產(chǎn)工藝過程的介質(zhì)要素的HAZOP分析工作，了解到阿維菌素提取車間生產(chǎn)過程中由于使用甲醇、甲苯、醋酸酯危險化學(xué)品，以及還涉及其他如電、設(shè)備設(shè)施、場所環(huán)境等方面的危險源，安全風(fēng)險的產(chǎn)生不只源自于工藝過程的介質(zhì)要素和操作行為要素，員工開展的作業(yè)活動（包括維修活動）、相關(guān)設(shè)備設(shè)施的故障、場所環(huán)境的因素等都可能導(dǎo)致提取車間火災(zāi)爆炸、中毒、機(jī)械電氣傷害、高處墜落等事故的發(fā)生。因此，企業(yè)也同樣需要對提取車間的作業(yè)活動（包括維修活動）、設(shè)備設(shè)施、場所環(huán)境等方面開展系統(tǒng)的危險源辨識，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)和提升對阿維菌素提取車間整體安全風(fēng)險管控能力。

[1] 田宏,張福群.安全系統(tǒng)工程[M].北京：中國質(zhì)檢出版社,2014

[2］ 鄭軼群,戴琴榮,游翔,等.HAZOP分析方法及應(yīng)用探討[J］.遼寧化工,2012,20(11)：87-89

[3] 酒江波,尹法波,?；蹠?石油化工裝置的HAZOP分析原則與應(yīng)用[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2014,30(6)：24-27

[4] 趙文芳,姜春明,姜巍巍,等.HAZOP分析核心技術(shù)[J].安全健康和環(huán)境,2005,5(3)：1-3

[5] 楊家茂,張鳳喜,高立斌,等.HAZOP分析在蘇里格氣田數(shù)值集氣站設(shè)計中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計,2011,22(6)：46-49