論天然氣處理廠資產(chǎn)完整性管理

陳賡良 李勁

（中國石油西南油氣田公司天然氣研究院）

1 資產(chǎn)完整性管理（AIM）與風險管理

本文討論的“資產(chǎn)”是指天然氣處理廠的設備及管道，而“完整性”則是指其安全完整性。根據(jù)GB/T 20438.4—2006《電氣/電子/可編程電子安全相關系統(tǒng)的功能安全第4部分：定義和縮略語》所示定義：安全完整性是在規(guī)定的條件、規(guī)定的時間內(nèi)，安全相關系統(tǒng)成功實現(xiàn)要求的安全功能的概率。

油氣勘探和開發(fā)是個高風險的行業(yè)，其中，天然氣處理廠的生產(chǎn)工藝包括高溫、高壓過程，且存在易燃、易爆、有毒氣體擴散等極其危險的工況。因此，如何保證天然氣處理廠從可研、設計、建設、投產(chǎn)到日常運行的安全性，已成為當前各級管理部門關注的重點。

所謂安全性是指確保安全的程度，是衡量系統(tǒng)安全程度的客觀存在。與安全性相對的概念是危險性，安全性與危險性是系統(tǒng)的兩個方面，危險性越小則安全性越大。但是，“安全”是個絕對的概念，無法進行量化，而“風險”是可以量化的。在對系統(tǒng)進行風險評價時，通常采用的公式為：

式（1）中：R——風險（度）；P——事故發(fā)生的概率；S——事故的后果。式（1）表明，工廠生產(chǎn)系統(tǒng)的風險控制實質(zhì)上就是控制或降低其發(fā)生的概率。因此，把安全問題轉(zhuǎn)化為風險問題后，安全就可以進行定性或定量分析與評價，并且可以在此基礎上進行控制。對一個生產(chǎn)系統(tǒng)而言，當其不存在不可接受的風險時，可以認為該生產(chǎn)系統(tǒng)處于安全可靠的受控工作狀態(tài)。

自20世紀70年代起，風險管理的概念、理論與實踐由美國傳播到加拿大、歐洲、日本和海灣地區(qū)。1995年，澳大利亞和新西蘭首次聯(lián)合發(fā)布了AS/NZS 4360《風險管理標準》，隨后，加拿大和日本相繼發(fā)布了CAN/CSA-Q850-97《風險管理標準》和JISQ 2001：2001《風險管理標準》。這些標準在國際上受到了廣泛的重視和應用，并且在工業(yè)實踐中取得了顯著的成效。按國際油氣生產(chǎn)者協(xié)會在其所屬企業(yè)范圍內(nèi)的統(tǒng)計，在實施風險管理的10年間（1998年至2007年），LTIF（百萬工時傷害頻率）與TRIR（總可記錄事故發(fā)生率）均有顯著下降［1］。據(jù)此，國際標準化組織于 2009年 7月發(fā)布了 ISO 31000《風險管理原則與實施指南》，此標準規(guī)定了通過風險管理以實現(xiàn)資產(chǎn)完整性管理的基本原則及指導準則，在理論與實踐兩個方面奠定了資產(chǎn)完整性管理的基礎。

中國石油在長期的安全（風險）管理工作中積累了豐富的經(jīng)驗，并在油氣長輸管道領域成功開發(fā)了資產(chǎn)完整性管理（數(shù)據(jù)）平臺［2］。鑒于此，建議在風險程度同樣極高的天然氣凈化與處理領域盡快開展資產(chǎn)完整性管理的研究，并進一步開發(fā)相應的資產(chǎn)完整性管理平臺以提高風險管理的水平。

2 完整性管理的目標與原則

2.1 資產(chǎn)完整性管理的基本目標

與油氣長輸管道不同，迄今為止，國內(nèi)外尚未發(fā)表過專門針對天然氣處理廠完整性管理的標準、規(guī)范或?qū)Ｖ幢阌懻撈滹L險管理的有關論文也不多見。參照風險管理的背景、環(huán)境與條件類似的煉油廠、化工廠文獻資料，并結合ISO 31000《風險管理原則與實施指南》有關安全完整性的規(guī)定，天然氣處理廠資產(chǎn)完整性管理的基本目標為：

一是，天然氣處理廠的完整性管理與其可研（前期工作）、設計（初步設計、施工圖設計）、施工（監(jiān)理）、運行（管理）、檢修（設備維護）等各階段工作密切相關，貫穿天然氣處理廠整個壽命周期。

二是，對有可能導致天然氣處理廠設備和管道失效的危險因素持續(xù)地進行檢測或監(jiān)測，對其可能存在的風險進行評估。

三是，對在役天然氣處理廠的完整性管理要不斷識別運行中的風險因素，并制定相應的治理控制對策，不斷采取措施以防止事故發(fā)生，從而保證天然氣處理廠始終處于安全可靠的受控工作狀態(tài)。

四是，不斷改善識別到的風險因素，并將天然氣處理廠運行的風險水平嚴格控制在可以接受的范圍內(nèi)。

五是，天然氣處理廠完整性管理是一個連續(xù)的、循環(huán)進行的監(jiān)控管理過程，從而達到持續(xù)減少和預防事故發(fā)生，經(jīng)濟合理地保證工廠長周期安全可靠運行的目的。

資產(chǎn)完整性管理是一個完善的、系統(tǒng)的資產(chǎn)風險管理過程，是在資產(chǎn)的整個壽命周期中使用系統(tǒng)工程方法為基礎的整體優(yōu)化方式對資產(chǎn)進行管理，并以戴明 PDCA（計劃—執(zhí)行—檢查—處理）循環(huán)的方式持續(xù)進行，從而滿足資產(chǎn)的可靠性、安全性和經(jīng)濟性等要求。因此，在實施資產(chǎn)完整性管理的過程中也必須考慮經(jīng)濟性問題，即，資產(chǎn)完整性管理的總體目標應定為安全生產(chǎn)+節(jié)約成本。

2.2 資產(chǎn)完整性管理的基本原則

與傳統(tǒng)的安全管理不同，資產(chǎn)完整性管理的基本原則為：一是，任何生產(chǎn)系統(tǒng)，只要從事生產(chǎn)活動就存在風險；二是，不可能通過預防措施來徹底消除風險，實質(zhì)上不存在“零風險”與爭取做到的“零事故”；三是，生產(chǎn)系統(tǒng)存在的風險越低，進一步降低就越困難；四是，必須在生產(chǎn)系統(tǒng)中權衡操作成本與風險水平之間的關系，使之達到安全可靠的受控狀態(tài)。綜合這4項基本原則，得到資產(chǎn)風險管理ALARP（最低合理可行）準則，詳見圖1。

圖1 ALARP準則

ALARP準則的內(nèi)涵［3］：一是，對工業(yè)系統(tǒng)進行風險定量評估后，若風險指標落在不可容忍①區(qū)，則除特殊情況外，此風險是無論如何不能被接受的，必須采取安全改進措施，否則整個生產(chǎn)系統(tǒng)不能投入運行；二是，若風險指標落在可忽略②區(qū)，則認為此風險可以被接受，無需再采取安全改進措施，只要嚴格執(zhí)行有關規(guī)章制度及操作規(guī)程即可保證安全生產(chǎn)；三是，若風險指標落在可容忍③區(qū)，則應按 ALARP準則進行安全改進措施的成本—風險分析；四是，若分析結果表明進一步增加安全措施投資對工業(yè)系統(tǒng)風險程度的降低貢獻不大，則此風險是可容忍的，即，允許其存在以節(jié)省一定成本。

ALARP準則說明，可容忍風險的存在以保證一定的經(jīng)濟利益，但是，又期望風險保持在可檢查且能被減小的范圍內(nèi)。同時，可容忍風險是根據(jù)當前社會發(fā)展水平、國內(nèi)經(jīng)濟實力等諸多因素來人為制定的。

3 完整性管理的要素

PSM（工藝安全管理）是實施天然氣處理廠完整性管理的核心。

自20世紀80年代中期開始，美國在國內(nèi)外的煉油廠和化工廠相繼發(fā)生了多起重大生產(chǎn)事故，促使美國職業(yè)安全健康管理局于 1992年發(fā)布了聯(lián)邦法規(guī)29 CFR 1910.119《高度危險化學品的工藝安全管理》。1996年，美國環(huán)境保護署又將該法規(guī)的監(jiān)管范圍擴大至環(huán)境及公眾安全，隨后，美國石油學會以此法規(guī)為基礎，結合煉油廠和化工廠的工藝特點，發(fā)布了API 750《高度危險化學品安全工藝管理推薦作法》。我國于1997年以等效采用API 750《高度危險化學品安全工藝管理推薦作法》的方式發(fā)布了行業(yè)標準SY/T 6230《石油天然氣加工工藝危害管理》。

美國聯(lián)邦法規(guī)將處理高?；瘜W品工廠的工藝危害管理要素，按管理層、工藝、設備和人員4個方面共計列出了14個要素［4］。其中，管理層承擔領導責任；工藝方面包括工藝安全信息、工藝危害分析、操作程序和標準、工藝技術變更4個要素；設備方面包括質(zhì)量保證、投產(chǎn)前安全檢查、機械完整性、微小變更4個要素；人員方面包括安全培訓、承包商管理、事故調(diào)查、人員變更、應急計劃與響應、符合性審計6個要素。資產(chǎn)形成的不同階段所實施的工藝危害管理要素見表1。

工藝危害管理是針對具有火災、爆炸和有毒化學品泄漏等事故風險的流程型化工廠制定的，如，天然氣處理廠。與現(xiàn)行的HSE（健康、安全、環(huán)境）管理相比，工藝危害管理具有以下特征：一是，工藝危害管理不是一個由領導層頒發(fā)的指令性的文件，而是一個持續(xù)地進行安全管理的程序或模型；二是，盡管不同類型化工廠涉及的工藝危害要素項目的數(shù)量與內(nèi)容可能有所差別，但是，這些要素之間都不是孤立的，而是相互聯(lián)系且相輔相成；三是，強調(diào)全員參與，即，包括承包商在內(nèi)的所有人員均以不同的方式參與進來，從而使安全管理提升至企業(yè)文化的層面；四是，由于生產(chǎn)過程中風險是永遠存在的，因此，管理層應確定出一個“可以接受的風險水平”，以“安全運行指標”的形式及其構成的體系來定量地反映［5］。

表1 資產(chǎn)形成不同階段的管理要素

4 完整性管理的實施

天然氣處理廠完整性管理的實質(zhì)是以風險源管控為核心，從人員、設備和技術（環(huán)境）3個方面，按工藝安全管理要素對天然氣處理廠重大危險源，如，醇胺法脫硫單元的吸收塔與硫磺回收單元的燃燒反應爐等實施風險管理的過程。從風險管理的角度看，完整性管理包括危險源辨識、危險性評價與危險源控制3個基本內(nèi)容。風險管理的基本流程見圖 2。

圖2 風險管理的基本流程

4.1 危險源識別

危險源識別是發(fā)現(xiàn)、識別生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的危險源，是危險源控制的基礎。如，某天然氣處理廠含硫天然氣處理規(guī)模為 200×104m3/d，硫磺產(chǎn)量為75t/d，采用 MDEA（甲基二乙醇胺）法脫硫，凈化氣用TEG（三甘醇）法脫水，克勞斯法回收硫磺，亞露點法處理尾氣。該廠在安全預評價中進行重大危險源辨識的結果見表2。

表2 某天然氣處理廠重大危險源辨識結果

由表2可知，該廠脫硫單元（吸收塔）、脫水單元（吸收塔）危險物質(zhì)的數(shù)量均已超過標準規(guī)定的臨界值，而硫磺回收單元（燃燒反應爐）危險物質(zhì)的數(shù)量遠低于臨界值。因此，脫硫單元、脫水單元屬于該生產(chǎn)系統(tǒng)的重大危險源。

4.2 危險性評價

危險性評價又稱為風險評價，是對生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的危險源導致事故、造成人員傷害和財產(chǎn)損失的危險程度進行評價。系統(tǒng)中往往有很多危險源，危險性評價應全面分析系統(tǒng)中存在的各種危險源，并對其進行綜合評價。同時，由于生產(chǎn)系統(tǒng)中已經(jīng)考慮了一定的危險源控制措施，危險性評價也要分析這些控制措施的效果。當危險性評價結果認為生產(chǎn)系統(tǒng)危險性低于“可接受水平”時，則認為已經(jīng)考慮了的危險源控制措施可以達到安全要求，否則，應補充必要的控制措施。

4.3 危險源控制

危險源控制是利用工程技術和管理手段消除、控制危險源，從而防止危險源導致事故、造成人員傷害和財產(chǎn)損失的發(fā)生。理論上，應在危險源辨識的基礎上進行危險源評價，然后，再根據(jù)評價結果采取相應的控制措施。但是，實際上這3項工作并非嚴格地按上述程序分階段獨立進行，而是相互交叉、相互重疊進行的。

5 結語

資產(chǎn)完整性管理的實質(zhì)是對資產(chǎn)實施風險管理。近年來，中國石油所屬天然氣處理廠在風險管理的理念指導下，開發(fā)并形成了一整套行之有效的評價技術，如，可行性研究階段的安全預評價；初步設計階段的HAZOP（危險與可操作性）分析；施工圖設計階段的施工圖審查；投產(chǎn)階段的投產(chǎn)條件評價及裝置性能考核；在役階段的 RBI（基于風險的檢測）、RCM（以可靠性為中心的維修）、SIL（安全完整性等級）及HAZOP分析和裝置性能標定等，為實施資產(chǎn)完整性管理奠定了較為堅實的技術基礎。建議在此基礎上盡快開展完整性管理數(shù)據(jù)平臺的開發(fā)與建設，從而實現(xiàn)運用風險管理技術對天然氣處理廠資產(chǎn)進行安全完整性管理的目標。

[1] OGP. Asset Integrity-the Key to Manage Major Incident Risks[R].OGP,2008.

[2] 嚴大凡,翁永基,董紹華.油氣長輸管道風險評價與完整性管理[M].北京: 化學工業(yè)出版社,2005:11-20.

[3] 羅云,樊運曉,馬曉春.風險分析與安全評價[M].北京: 化學工業(yè)出版社,2004: 104-132.

[4] 粟鎮(zhèn)宇.工藝安全管理與事故預防[M].北京: 中國石化出版社,2007: 4-9.

[5] OECD.Guide on Developing Safety Performance Indicators Related to Chemical Accident Prevention,Preparedness and Response（Second Edition）[J].OECD Environment,Health and Safety Publications,2008(19): 11-24.