HAZOP分析在裝置中的應用與體會

【摘 要】本文主要介紹本公司在推進杜邦安全管理24要素以來，對HAZOP分析方法，從幾乎一無所知到積極學習討論，通過實踐應用來掌握HAZOP分析方法和思維方式，對以后的工藝安全管理具有非常深遠的意義。

【關鍵詞】HAZOP分析、工藝安全、危險辨識

一、概述

在公司引進杜邦安全管理體系之前，公司幾乎98%以上的人都不清楚什么是HAZOP分析，更談不上應用了。在園區對各企業必須對自身裝置進行HAZOP分析的要求下，通過推進杜邦安全管理的24要素，才慢慢對HAZOP有了一定的了解。HAZOP分析方法誕生于20世紀60年代的英國，由化學工程師T.克萊茲在41歲時發明的，其主要優點是能夠較完備地發現裝置中潛在的系統性危險，提出的安全措施有利于從事故源頭切斷危險的生成或減少危險擴散的可能性。HAZOP是英文Hazard and Operability Analysis的縮寫，中文翻譯為：危險與可操作性分析，它是一種基于風險的安全分析方法，與其他安全評價方法相比，它有三個突出的特點：一、它需要發揮集體智慧;二、它是采用引導詞激發創新思維;三、它可系統全面的剖析事故劇情。

國際通用的HAZOP審查方法有：以引導詞為基礎的HAZOP審查和以知識經驗為基礎的HAZOP審查兩種，目前國內是以引導詞為基礎的HAZOP審查最多。所謂以引導詞為基礎的HAZOP審查就是以引導詞為主體的危害分析方法，用來檢查設計的安全以及危害的因果來源。采取由具有不同專業背景的人員，利用引導詞對工藝過程進行研究的方法，通過“頭腦風暴”等一系列的討論活動，系統地分析每一個節點中的偏離，即偏離正常操作條件（或設計意圖）的偏差所導致的各種危險和可操作性問題。它通過系統分析新設計或已有裝置的生產工藝流程和工藝功能，來評價設備、裝置的個別部位因誤操作或機械故障而引起的潛在危險，并評價其對整個裝置的影響。HAZOP審查有以下幾個切入點：新改擴建裝置在建設期間都需要做HAZOP審查;現役裝置每5年進行一次HAZOP審查;在5年期間，對于任何的改動部分，應進行增量HAZOP審查。

當然，HAZOP分析方法也存在一些局限性。首先，它僅限于工藝流程的評估，對于工廠布置等不能反映在流程圖上的因素，難以納入分析過程，因此需要其他方法補充;其次，分析過程耗費非常多的時間，分析團隊需要長時間參與其中;第三，它是一種定性的分析方法，對于后果嚴重的事故劇情，缺乏足夠的決策依據，需要進一步采用半定量或定量分析方法做分析。

2020年4月份，公司開始正式組織不同專業人員應用HAZOP分析方法，依據PID圖對環氧樹脂生產裝置劃分節點逐步進行危險與可操作性分析。

二、推行杜邦安全管理前公司的工藝安全概況

在公司尚未推行杜邦安全管理之前，我們對工藝安全管理的認識是不足的。介于公司生產裝置不屬于高危工藝，工藝危險性較低，公司上下主要是圍繞著公司的總體經營目標來開展工作的。公司的經營原則是以銷定產，保障裝置穩定運行。大家都認為只要保證裝置的產質耗，其他工作都不是實質性工作，只是在形式上請了外部咨詢公司給生產裝置做了一個工藝危害分析報告。對于工藝安全管理的概念很模糊，因此在生產工作中為了追求裝置的產質耗，對整個裝置不斷的進行著大大小小的技改與革新，而在這些過程中都忽視了對于變更的管理，工藝安全信息的整理與收集也是一團亂，更談不上實質性的風險評估與危害分析。對于質量保證、機械完整性及啟動前安全檢查工作都只是做了一點零星的工作，根本得不到系統全面的保證，在人員管理、承包商管理以及應急響應方面，都只是應付相關方的檢查，缺乏實質性的管理。在引入杜邦安全管理以來，大家都在不斷的吸收和學習，擬定相關制度和程序。大家的工作思維需要改變，吸收運用也需要一個時間過程，而在這個過程中矛盾也是時常發生的，總是伴隨著陣痛，要想走上正軌需要各級領導的大力支持。目前公司的工藝安全管理還在起步階段，好在我們在杜邦老師的指導下，已經逐步開展各項工藝安全管理工作。在工藝危害分析方面，目前我們重點選用HAZOP分析方法，對裝置進行危害識別并劃分節點進行逐個分析。

三、HAZOP分析在裝置中的應用及取得的效果

1、HAZOP分析的基本步驟

建立工作組，明確成員職責→擬定工作計劃，明確分析任務→準備分析所需的資料→會場設施的準備→實施HAZOP分析會議→對分析結果和建議措施進行評審→擬定行動項，跟蹤實施，形成閉環→報告文件資料歸檔

2、環氧樹脂工廠某節點HAZOP分析實踐過程

2.1工藝流程描述

BPA從投料手孔投入預反應釜、從新ECH和回收ECH低位槽經進料泵、流量計打入預反應釜后進行抽真空氮氣置換，常壓升溫溶解后，從液堿罐經進料泵、流量計，分四次打入規定量的49%燒堿進行反應后放料至主反應釜（R2201）。（包含預反應冷凝器（E2103）、真空緩沖罐（V2105）、預反應真空泵P2106）

2.2基于流程圖的節點劃分

節點是在流程圖中所對應實際過程的一個位置，在該位置上可以通過施加偏離進行安全分析。通常以主設備為中心，將管線按照一定的規則劃入，設備的附件可劃入同一節點，以達到一個完整的工藝目的。根據PID流程圖，選定預反應釜為主設備的相連主工藝管線和輔助管線及附屬設備劃入一個節點。所選節點的大小取決于系統的復雜性和危險的嚴重程度。復雜或高危險系統可分成較小的節點，簡單或低危險系統可分成較大的節點，以加快分析進程。

2.3危害辨識

根據裝置工藝流程及MSDS和物資清單的反應矩陣知：

2.3.1、裝置存在的主要危害、有害物質有：ECH、BPA、NaOH、N2、C04、甲苯、NaH2PO4、硅藻土、樹脂甲苯液、樹脂、粉塵和蒸汽等;

2.3.2、裝置存在的主要危害、有害因素有：火災、爆炸、中毒及窒息，高處墜落、電氣傷害、機械傷害及灼燙、腐蝕和噪聲等。

2.3.3、從工藝角度來看：

⑴裝置是在一定的壓力、溫度、腐蝕條件下進行的化學反應，反應熱處理不當，易造成中毒、火災和爆炸;

⑵ 開環反應。BPA、ECH和燒堿在一定溫度下發生開環反應，放出一定熱量，生產過程中如發生泄漏，極易發生燃燒、爆炸和中毒;

⑶ 電氣設備不符合防火防爆要求、未按規定進行置換，設備中的可燃物含氧量過高，易發生火災和爆炸事故;

⑷ 裝置中的部分設備（例如：蒸汽分配臺、氮氣緩沖罐、空壓緩沖罐和蒸汽管道等）都屬于壓力容器，運行時突發超壓和腐蝕可能導致人身傷害事故;

⑸ 貯存的ECH、甲苯因泄漏逸出;ECH、甲苯運輸過程中如果電氣接地不好，積聚靜電，產生電火花，可能導致爆炸;

⑹ 裝置內各攪拌、泵組都是振動、噪聲來源，應采取措施進行減振和消音，減少人身傷害事故;

⑺ 其他還有：高溫輻射和灼傷、中毒和窒息、生產性粉塵吸入、化學灼傷和腐蝕、機械傷害、觸電和高空墜落等。

2.4風險矩陣

環氧樹脂裝置的HAZOP分析不僅包括正常操作、投料試車、開停工、維修時可能出現的危害后果，同時對裝置的可操作性方面也進行了分析。HAZOP評價工作過程中所采用的風險標準為杜邦提供的風險標準。

2.5 HAZOP分析討論

采用的HAZOP 分析方法，通過一系列的引導詞系統地對每一個節點進行審核，發現導致偏差的原因，和由此可能產生的后果，識別和判斷現有的安全措施是否能夠避免結果的產生，并針對不足的措施提出相應的建議措施。

在審查過程中，我們對工藝安全技術問題、對裝置危險和可操作性方面進行深入的分析，共提出建議措施20項。

從數據統計中可以看出，在操作與管理方面、裝置發生超壓后的安全泄壓設計方面、儀表的保障方面以及對于設備設計方面共計20項，而這些建議措施對于保護裝置的安全運行起著相當大的作用，建議是中肯和有意義的，對裝置的危險和可操作性方面的安全管理是非常重要的。

四、目前公司HAZOP分析存在的問題

1、各生產單元HAZOP分析中，最精髓的地方就是全系統、全流程的審查，從人員安全健康、環境污染及財產損失三方面的影響，在考慮了已有保護措施情況下，確定原因發生的可能與后果嚴重程度的組合后的風險等級，是審查組全體共同智慧的結晶，因此審查組全體成員充分的腦力激蕩是成功的基礎，需要激發各專業人員的思維，耗用的時間太長，分析效率低。限于目前各專業人員專業素養及時間安排，分析的質量也難以保證。

2、確定風險矩陣，這是開展風險管理的基礎和前提。按照風險矩陣，嚴重程度和可能性的判定只是一個定性的方法，確保裝置生產的安全，難以衡量。

3、每一次HAZOP審查也是對整個公司安全生產的全面審視和梳理，圖紙資料的管理，PID圖紙務必保持最新、最完整的狀態并與現場實際保持一致吻合，否則對分析結果會產生較大的偏差。

4、裝置經常存在的問題是我們的安全儀表設施比較少，這樣一旦我們依賴的壓力、液位、溫度、流量等控制出現故障，就有可能導致事故的發生;安全設施的可靠性也是我們評估的一個重要方面，對于出現故障有可能釀成重大事故的風險，我們必須提高儀表聯鎖的可靠性。對于這些，我們應該增加監控措施。

5、要特別注意知識經驗的傳承，專家、工程技術人員、老師傅、老班長、老員工都是企業和裝置至為寶貴的財富，要把這些經驗和知識融入到我們的操作規程，融入到我們的操作慣例中，這些都是長期實踐的積累和領悟，是短期內無法體會到的。通過HAZOP分析能夠提升對裝置工藝流程的理解與認知。

6、HAZOP審查是一項艱巨的工作，審查組成員越是水平高，經驗豐富，對參與審查的效果越好;但更重要的是問題能得到整改和關閉，所以做過HAZOP分析的公司應安排專人跟蹤落實問題的整改，確保收到實效。

五、未來展望

1、HAZOP分析與多種安全評價方法結合

HAZOP分析是沿劇情雙向推理分析，故障樹分析（FTA）是從后果向初始原因推理分析，而故障假設法（what-if）是從初始原因向后果推理分析。不同的方法各有側重，也各有所長，這些方法的相互結合、優勢互補具有天然的可行性，并且在實際中得到大量應用。如：將HAZOP分析與What-if結合，比較簡單的劇情用What-if分析，復雜的劇情用HAZOP分析，可以提高團隊分析效率。

2、結合半定量分析方法

HAZOP分析是一種定性分析方法，可以識別出大量的危險劇情。通過使用風險矩陣方法，可以將危險劇情按風險大小排序，對于風險大的劇情重點考慮采用適當的安全措施降低劇情風險。這種方法屬于半定量分析方法，可提高HAZOP分析的質量和效率。

3、考慮人為因素

歷史事故統計表明50%～90%的操作風險與人為因素有關?？刹僮餍苑治霰旧砭蜕婕叭藶橐蛩?，而人為因素是貫穿于工藝安全管理系統每個方面的一個普遍因素。在杜邦的安全管理體系中，明確了6個方面的人員因素問題檢查表，從而便于我們進行討論并提出行之有效的建議措施。

4、HAZOP分析的改進

隨著HAZOP分析在工業領域長期大量的應用，人們不斷積累了豐富的經驗，使得HAZOP分析本身也得到不斷的改進，主要體現在：

①后果優先法 后果優先法即在團隊會議選定一個偏離之后，首先識別是否有不利后果，如果沒有不利后果，立即轉向下一個偏離，從而節省會議時間。

②最小范圍HAZOP分析 對于那些經典的常見工藝過程，特別是執行過HAZOP分析的在役裝置，許多問題是已知的。如：在變更管理時，只需考慮變更部分以及與變更相關的部分。

③基于經驗的HAZOP分析 由于HAZOP分析方法已經有幾十年的歷史，那些過程安全管理中嚴格堅持積累本企業安全經驗和數據的單位，以及長期從事安全評價的專家，在HAZOP分析方面總結了大量行之有效的經驗和知識，在HAZOP分析時利用這些經驗和知識，不但可以省略一些步驟、減少工作量，還可以提高分析效率和評價質量。

5、計算機輔助HAZOP分析

隨著電子計算機的普及和軟件技術的飛速發展，在HAZOP分析中使用計算機輔助進行資料收集整理、會議記錄和報告制表已經成為普遍的做法。國內HAZOP分析軟件的研究與開發始于2000年，歷經十多年的研發和應用已經取得重大進展。目前國內已經有產品化的HAZOP分析軟件，相信隨著HAZOP分析的不斷推廣和應用，國產化計算機輔助HAZOP分析軟件的質量和水平將會得到進一步提高。

參考文獻：

[1]GB/T 35320-2017 危險與可操作性分析（HAZOP分析）應用指南

[2]吳重光，危險與可操作性分析（HAZOP）應用指南，北京：中國石化出版社，2017

[3]粟鎮宇，工藝安全管理與事故預防，北京：中國石化出版社，2009

作者簡介：

周海榮（1981年8月）男，江蘇省泰州市，漢族，工程師，本科，研究方向：環氧樹脂產品生產工藝管理。