無機(jī)鹽在役生產(chǎn)裝置HAZOP應(yīng)用探討

孫艷麗，，

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300402）

無機(jī)鹽在役生產(chǎn)裝置HAZOP應(yīng)用探討

孫艷麗，劉福樹，王玉慶

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300402）

為落實(shí)石化和化學(xué)工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，在無機(jī)鹽行業(yè)率先消除安全隱患，按照危險(xiǎn)化學(xué)品從業(yè)單位安全標(biāo)準(zhǔn)化要求及國家相關(guān)部門的安排，擬用幾年時間對從事危險(xiǎn)化學(xué)品的企業(yè)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估，HAZOP（危險(xiǎn)與可操作性分析）是目前開展本工作最前沿、最先進(jìn)的方法，也是相關(guān)部門重點(diǎn)推薦的方法。介紹了該方法的基本流程，并用一個雙氧水生產(chǎn)過程中的事故案例，說明了HAZOP對無機(jī)鹽在役生產(chǎn)裝置進(jìn)行安全分析的必要性和有效性。

無機(jī)鹽在役生產(chǎn)裝置；安全標(biāo)準(zhǔn)化；HAZOP；偏差；引導(dǎo)詞

化學(xué)工業(yè)尤其是工藝過程安全問題突出，給國家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成嚴(yán)重影響。無機(jī)鹽工業(yè)的安全形勢也不容樂觀，事故案例亦很多。日前，國家安監(jiān)總局公布了2012年工作要點(diǎn)，其中要求推進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)達(dá)標(biāo)創(chuàng)建，總結(jié)推廣先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，確保各行業(yè)達(dá)標(biāo)工作按計(jì)劃進(jìn)行。根據(jù)AQ3013—2008《危險(xiǎn)化學(xué)品從業(yè)單位安全標(biāo)準(zhǔn)化通用規(guī)范》5.2.2規(guī)定：“企業(yè)應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價準(zhǔn)則，選定合適的評價方法，定期和及時對作業(yè)活動和設(shè)備設(shè)施進(jìn)行危險(xiǎn)、有害因素識別和風(fēng)險(xiǎn)評價。企業(yè)在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價時，應(yīng)從影響人、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境安全等3個方面的可能性和嚴(yán)重程度進(jìn)行分析”。由此可見，對有大量危險(xiǎn)化學(xué)品存在的無機(jī)鹽生產(chǎn)裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價，不但是“十二五”發(fā)展規(guī)劃的必要，也是安全標(biāo)準(zhǔn)化企業(yè)之所需。

1 HAZOP簡介

中國自20世紀(jì)70年代開始從國外引入風(fēng)險(xiǎn)評價和系統(tǒng)安全的概念，80—90年代是消化接受和形成規(guī)范期，90年代之后逐漸發(fā)展成熟。目前，化工裝置的安全評價方法分為兩類：定性分析法和定量分析法，有的方法介于兩者之間。種類有多種，包括工作危害分析（JHA）、預(yù)先危險(xiǎn)性分析（PHA）、安全檢查表（SCL）、故障樹分析（FTA）、失效模式與影響分析（FMEA）、作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析（LEC）、危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）等。

對于現(xiàn)行的在役裝置，由于彼時采用的技術(shù)規(guī)范和要求落后，安全審查標(biāo)準(zhǔn)較低，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時間的不斷增加，危險(xiǎn)因素也在一定程度上加大累積，隨時都有發(fā)生事故的可能。通過對以上各種安全評價方法進(jìn)行調(diào)研、比較發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用HAZOP對現(xiàn)行在役裝置進(jìn)行分析，既可以系統(tǒng)地梳理出較大危險(xiǎn)源，并比照GB18218—2009《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》的相關(guān)條款，對符合重大危險(xiǎn)源條件的，按AQ3013—2008中5.5.2的規(guī)定，做好建檔和預(yù)演等工作，也能對較小的危險(xiǎn)點(diǎn)逐一排查，徹底消滅各種隱患，從根本上降低風(fēng)險(xiǎn)。

HAZOP（Hazard and Operability Analysis）是英國帝國化學(xué)公司（ICI）為解決除草劑制造過程中的危害，由化學(xué)工程師T克萊茲（現(xiàn)為美國德州A＆M大學(xué)資深教授）于20世紀(jì)60年代早期提出，在ICI公司內(nèi)部探索和應(yīng)用了10 a之后，才在英國普及、推廣并應(yīng)用。從1983年開始，HAZOP成為英國化學(xué)工程專業(yè)學(xué)位的必修課之一，現(xiàn)已在許多國家廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工藝的分析過程。該方法是以引導(dǎo)詞（Guide Words）為主體，通過各個專業(yè)具有不同知識背景的人員組成分析組，按照規(guī)定的方式對整個裝置進(jìn)行創(chuàng)造性、系統(tǒng)性研究，分析偏離工藝條件的偏差所導(dǎo)致的危險(xiǎn)性和可操作性等問題，是集體智慧的結(jié)晶。這些偏差由引導(dǎo)詞引出，使用引導(dǎo)詞可以保證參數(shù)的完整性而不致于遺漏可能引起偏差的任何原因，引導(dǎo)詞還可以激發(fā)人的創(chuàng)新思維能力。分析組對每一個有意義的偏差都進(jìn)行分析，如可能的原因、導(dǎo)致的后果、已有的安全保護(hù)、應(yīng)采取的措施等。HAZOP是一個系統(tǒng)工程，在其實(shí)施過程中，可以用盡所有引導(dǎo)詞，遍歷所有工藝過程，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物。雖然有時候一個人也可以完成整個過程的分析，但是這種分析不是HAZOP。成功的HAZOP需要所有參加人員按照一定的程序，采用系統(tǒng)的方法，從各自的專業(yè)出發(fā)，自由陳述觀點(diǎn)，相互促進(jìn)，開拓思路，識別更多問題。充分利用小組成員的專業(yè)技術(shù)能力和其洞察力，對有關(guān)圖表及有關(guān)數(shù)據(jù)分析研究，評估危害性，確定可操作性。

國外工程公司及商業(yè)公司多有自己的HAZOP團(tuán)隊(duì)，掌握HAZOP已經(jīng)成為化工工程師的一項(xiàng)基本素質(zhì)，能保證定期對在役裝置進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)分析。如殼牌公司明確規(guī)定，對現(xiàn)有在役裝置每5 a進(jìn)行一次HAZOP分析。但是，中國與HAZOP工作相關(guān)的法律、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚不完善，人員建設(shè)亦處于初級階段，目前只有中石油與中石化正在積極推進(jìn)對現(xiàn)有在役裝置進(jìn)行HAZOP工作。如中石油《HAZOP工作管理規(guī)定》指出：1）在役裝置原則上每5 a進(jìn)行一次HAZOP；2）裝置發(fā)生與工藝有關(guān)的較大事故后，應(yīng)及時開展HAZOP；3）裝置發(fā)生較大工藝設(shè)備變更之前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況開展HAZOP。隨著時間的推移，HAZOP因涵蓋全面，既能對危險(xiǎn)性較大的生產(chǎn)單元、工藝和操作過程做出風(fēng)險(xiǎn)評價，評出風(fēng)險(xiǎn)等級，也能對工藝參數(shù)發(fā)生偏離時可能導(dǎo)致的事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防范與提出對策，確保人身和裝置的安全。在事故的防控方面優(yōu)勢凸現(xiàn)，業(yè)有很多企業(yè)主動要求對在役裝置進(jìn)行HAZOP，以期做到防事故于未然。但是，資料表明，中國無機(jī)鹽行業(yè)的在役裝置尚未有大范圍HAZOP企業(yè)。筆者認(rèn)為，無機(jī)鹽行業(yè)也應(yīng)隨石油、石化的先行先試而動，推廣HAZOP，以杜絕在役無機(jī)鹽裝置生產(chǎn)事故的發(fā)生。

2 HAZOP流程

HAZOP過程由5個步驟組成：確定分析對象，組織分析小組，對每個節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)內(nèi)的工藝參數(shù)進(jìn)行分析討論，編制分析結(jié)果報(bào)告，糾正偏差或組織實(shí)施。

HAZOP既適用于設(shè)計(jì)階段，也適用于現(xiàn)有在役生產(chǎn)裝置；既適用于連續(xù)生產(chǎn)過程，也適用于間歇生產(chǎn)過程。設(shè)計(jì)階段的HAZOP主要用于識別工藝過程中存在的潛在危害，識別風(fēng)險(xiǎn)狀況；現(xiàn)有在役生產(chǎn)裝置HAZOP主要用于識別操作過程與工藝參數(shù)的偏差，找出糾正偏差的方法，提升操作水平。對于連續(xù)生產(chǎn)過程，分析對象一般確定為管道及附件，通過對管道內(nèi)物料產(chǎn)生偏差的分析，查找系統(tǒng)的危險(xiǎn)；對于間歇生產(chǎn)過程，分析對象一般確定為設(shè)備及附件，除確定工藝狀態(tài)及參數(shù)產(chǎn)生的偏差外，還要考慮操作順序等因素帶來的偏差。其中幾個術(shù)語的定義如下。

1）工藝參數(shù)。與過程有關(guān)的物理和化學(xué)特性，主要有兩類：一類是概念性工藝參數(shù)，如反應(yīng)、操作、時間、混合、分離等；另一類是具體的工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、黏度、速度等。

2）節(jié)點(diǎn)。即單元，是指具有確切邊界的設(shè)備及其附件、兩設(shè)備之間的管線及其管件、操作步驟等。常見的節(jié)點(diǎn)類型有：泵、反應(yīng)器、儲槽、儲罐、塔、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、加熱爐、換熱器、管線、軟管、閥門、阻火器、呼吸閥、操作程序、安全規(guī)程等。

3）引導(dǎo)詞。用于定性或定量設(shè)定工藝指標(biāo)的簡單詞語，引導(dǎo)識別工藝過程的危險(xiǎn)。HAZOP常用引導(dǎo)詞見表1。

表1 HAZOP常用引導(dǎo)詞

4）偏差。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)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)的偏離工藝指標(biāo)的參數(shù)，其形式通常是“引導(dǎo)詞+工藝參數(shù)”，見表2。

表2 偏差

5）HAZOP小組。成員一般由5～7人組成，其中包括工藝工程師1名，要求熟悉工藝流程并有一定的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，可進(jìn)行程序模擬工作；儀表工程師1名，要求具備控制系統(tǒng)知識，有儀表選型的能力；設(shè)備工程師1名，要求在設(shè)備設(shè)計(jì)和設(shè)備材料應(yīng)用方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)；安全工程師1名，要求了解安全專業(yè)的法律、法規(guī)，熟知標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的應(yīng)用范圍；其他人員包括電氣工程師、維修工程師等。

HAZOP流程如圖1所示。當(dāng)HAZOP的偏差確定為不可以接受時，開始研究形成偏差的原因以及造成的后果，并制定糾正偏差的安全措施。當(dāng)HAZOP的偏差確定為可以接受時，返回節(jié)點(diǎn)進(jìn)行其他偏差的分析，循環(huán)至所有偏差都分析完畢時結(jié)束。

圖1 HAZOP流程圖

3 HAZOP案例

2012年2月，某雙氧水生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生儲罐爆炸事故，原因?yàn)椋涵h(huán)境溫度低于0℃，阻火器發(fā)生冰塞，設(shè)計(jì)時沒有考慮壓力高位報(bào)警器，所以未被發(fā)現(xiàn)；同時，為保證儲罐內(nèi)2-乙基蒽醌不析出，加熱盤管蒸汽通量過大，導(dǎo)致罐內(nèi)溫度過高（超過50℃）。雖然設(shè)有溫度遠(yuǎn)傳顯示，然而其中重芳烴的閃點(diǎn)（40～44℃）長期被操作工人忽視，又沒有溫度高位報(bào)警器，而且歷次安全表檢查也未發(fā)現(xiàn)該隱患，企業(yè)一直處于高枕無憂的麻痹狀態(tài)。一旦外部情況符合爆炸形成條件，事故便成為必然。

雙氧水的危規(guī)號為51001，屬5.1類氧化劑，能與可燃物反應(yīng)釋放出大量熱量和氧氣，導(dǎo)致可燃物著火、爆炸。能與許多有機(jī)物、石油產(chǎn)品等形成爆炸性混合物，在撞擊、受熱或電火花作用下能發(fā)生爆炸。質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過74%的過氧化氫，在具有適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火源或溫度的密閉容器中，能產(chǎn)生氣相爆炸。

現(xiàn)在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)雙氧水的主要方法是2-乙基蒽醌（EAQ）法，即：2-乙基蒽醌在一定溫度、壓力和催化劑的作用下與氫氣反應(yīng)生成2-乙基氫蒽醌，2-乙基氫蒽醌在一定溫度、壓力下再與氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成2-乙基蒽醌和過氧化氫。更重要的是，生產(chǎn)中的危險(xiǎn)因素不僅存在于雙氧水產(chǎn)品中，還有原料儲存的危險(xiǎn)、工藝過程的危險(xiǎn)等諸多因素，稍有不慎，后果不堪設(shè)想。

針對發(fā)生上述事故的循環(huán)儲罐進(jìn)行HAZOP：1）確定分析節(jié)點(diǎn)，即2-乙基蒽醌（含雙氧水和重芳烴等）循環(huán)儲罐（內(nèi)設(shè)盤管通蒸汽加熱）；2）設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)，即儲存溫度為25～35℃，儲存壓力為大氣壓；3）選擇引導(dǎo)詞，即MORE（超過）；4）工藝參數(shù)，即TEMPERTURE（溫度），PRESSURE（壓力）；5）偏差，即溫度高、壓力高；6）后果，即燃燒、爆炸；7）原因，即加熱過量，溫度超出重芳烴閃點(diǎn)，在一定濃度下發(fā)生爆炸；8）已有的安全保護(hù)，即現(xiàn)場及遠(yuǎn)傳溫度指示儀等。分析結(jié)果見表3。

根據(jù)HAZOP列表，危險(xiǎn)因素完全暴露出來，所有的安全隱患一目了然。之后再用其他引導(dǎo)詞建立有意義的偏差如液位高、液位低、壓力低、溫度低或概念性的偏差等，同樣會發(fā)現(xiàn)以前不了解或忽視的其他不安全因素。通過采取必要的措施，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全生產(chǎn)。

表3 分析結(jié)果

如果該企業(yè)事先對本裝置進(jìn)行HAZOP，接受措施建議中的“多組分工藝分析”，調(diào)整重芳烴的閃點(diǎn)并清楚寫入工藝操作規(guī)程，及時增加報(bào)警器等，完全可以避免本起事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

HAZOP對在役無機(jī)鹽裝置確有實(shí)際意義，可以發(fā)現(xiàn)掩藏在貌似正常生產(chǎn)背后的隱患，有效防止事故發(fā)生。當(dāng)然，并不是說有了先進(jìn)的HAZOP，而且采取了分析后的建議措施，就沒必要做其他風(fēng)險(xiǎn)分析，安全檢查表等也已落伍。各企業(yè)還要結(jié)合實(shí)際，充分發(fā)揮各種方法的作用，相輔相成地進(jìn)行各種安全評估，把安全工作做扎實(shí)做透徹，提升本行業(yè)生產(chǎn)的本質(zhì)安全水平。

聯(lián)系方式：sunyanlisun@sohu.com

Discussion on application of HAZOP in inorganic salt plants in-service

Sun Yanli，Liu Fushu，Wang Yuqing
（Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402，China）

s：In order to carry out the‘12thFive-Year’development program of petrochemical and chemical industry and cancel hidden dangers in inorganic salt industry at first，safety risk assessment will be conducted for the enterprises，which engaging in the business of dangerous chemicals，according to requirements of Safety Standardization for Enterprises of Hazardous Chemicals as well as stipulations of related departments，in the next several years.HAZOP（Hazard and Operability Study）is the most advanced and vehemently recommended method by government departments for doing this work.Basic process of HAZOP was introduced and the necessity and effectiveness of using HAZOP to evaluate in-service inorganic salt plants were also described by giving an accident case in a hydrogen peroxide production.

in-service inorganic salt plants；standardization of safety；HAZOP；deviation;guide word

TQ05

：A

：1006-4990（2012）06-0046-03

2012-03-12

孫艷麗（1965—），女，學(xué)士，高級工程師，從事化工工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備管理工作。