基于HAZOP與LOPA的柴油加氫裝置高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)之間安全保護(hù)措施風(fēng)險(xiǎn)分析

林華鋒

（中檢集團(tuán)康泰安全科技有限公司，福建福州 350000）

1 HAZOP與LOPA分析法簡介

危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）在20世紀(jì)70年代由英國帝國化學(xué)公司（ICI）提出[1]，研究的側(cè)重點(diǎn)是工藝部分或操作步驟各種具體值，它的基本過程就是以引導(dǎo)詞為引導(dǎo)，對過程中工藝狀態(tài)的變化（偏差）加以確定，找出裝置及過程中存在的危害。引導(dǎo)詞的主要目的之一是能夠使所有相關(guān)偏差的工藝參數(shù)得到評價(jià)。

保護(hù)層分析法（LayersofprotectionAnalysis，LOPA）是20世紀(jì)80年代由美國化學(xué)理事會提出的一種半定量評估方法。LOPA是通過確定一個(gè)事故后果作為分析事故場景，識別所有獨(dú)立的保護(hù)層，分析所有獨(dú)立保護(hù)層失效情況下事故后果出現(xiàn)的可能性。

HAZOP與LOPA聯(lián)合分析的應(yīng)用，①HAZOP分析得到的嚴(yán)重事故場景可作為LOPA分析的分析事故場景。②HAZOP分析找到的安全措施及建議措施，可作為LOPA分析中的獨(dú)立保護(hù)層。③HAZOP分析中事故發(fā)生原因的發(fā)生概率可作為LOPA分析中初始事件的發(fā)生概率。④LOPA分析每個(gè)獨(dú)立保護(hù)層的失效頻率可對HAZOP分析所得出事故后果的可能性進(jìn)行量化，可幫助確定HAZOP分析中的現(xiàn)有防控措施是否足夠。LOPA分析是在分析風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步量化風(fēng)險(xiǎn)的大小，是HAZOP分析的繼續(xù)，是對HAZOP分析結(jié)果的豐富和補(bǔ)充，可以解決HAZOP分析中殘余風(fēng)險(xiǎn)不能量化的不足。

2 HAZOP-LOPA具體分析步驟

HAZOP-LOPA具體分析步驟包括以下幾個(gè)方面：①由HAZOP-LOPA分析小組確定所要分析的工藝和管線儀表流程圖，確定HAZOP-LOPA分析節(jié)點(diǎn)及主要節(jié)點(diǎn)控制。②由裝置的工藝工程師對所確定的工藝單元/節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)意圖和操作條件進(jìn)行詳細(xì)說明。③HAZOP-LOPA分析主席征求小組成員的意見，了解成員是否全面理解其工藝和操作說明，是否存有需要由工藝工程師進(jìn)一步說明的疑問。④由HAZOP-LOPA分析主席選擇某個(gè)有效的工藝偏差（引導(dǎo)詞+參數(shù)），如無流量/過多流量/過低流量，引導(dǎo)小組成員進(jìn)行討論。⑤辨識該工藝偏差產(chǎn)生的原因。⑥預(yù)計(jì)潛在的后果及影響，如操作困難、工藝異常、生產(chǎn)關(guān)斷、火災(zāi)爆炸事故等。⑦識別裝置已有的安全措施，并確認(rèn)這些措施是否足以預(yù)防工藝偏差的發(fā)生或者能夠減輕事故后果及影響。⑧如小組成員認(rèn)為安全防護(hù)措施還不夠時(shí)，則進(jìn)一步提出建議措施。

小組成員反復(fù)重復(fù)以上分析步驟，直到所有的引導(dǎo)詞都被應(yīng)用和討論，且所有小組成員對分析內(nèi)容均達(dá)成一致意見為止。然后繼續(xù)分析下一個(gè)引導(dǎo)詞和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。以此類推，直至所有節(jié)點(diǎn)全部分析完成。

通過借助引導(dǎo)詞和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，識別工藝系統(tǒng)的事故劇情、評估相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，提出相應(yīng)的建議措施。具體以工藝原則流程圖（PFD）和工藝管道儀表流程圖（P&ID）等資料為基礎(chǔ)，以單元操作為節(jié)點(diǎn)，以過程參數(shù)偏離為引導(dǎo)，以風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到可接受程度為準(zhǔn)繩，逐條管道，逐臺（組）設(shè)備，逐個(gè)控制回路，針對過程參數(shù)變化出現(xiàn)的偏離可能引發(fā)的不安全因素，進(jìn)行分析、識別，找出原因，弄清后果，提出對策，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小提出整改安排建議。對一些關(guān)系重大的問題，可報(bào)請更高層次機(jī)構(gòu)決策。

3 風(fēng)險(xiǎn)評定標(biāo)準(zhǔn)

HAZOP-LOPA評價(jià)過程中所采用的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)為國際石化公司通用的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)（表1～表3）。

表1 嚴(yán)重性（Severity）分類表

表3 可能性（Likelihood）定義

風(fēng)險(xiǎn)矩陣的使用：

1）風(fēng)險(xiǎn)矩陣中后果分為人員傷害、財(cái)產(chǎn)損失、泄漏/污染及聲譽(yù)影響四類，每類后果按照其嚴(yán)重性從低到高依次分為7個(gè)等級。

2）危害事件后果的可能性等級確定。①無危害事件發(fā)生的頻率數(shù)據(jù)時(shí)，可采用表1嚴(yán)重性（Severity）分類表中的定性描述，確定后果發(fā)生的可能性等級；②對于嚴(yán)重性等級的可接受頻率，可采用表2可容忍風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)用于對風(fēng)險(xiǎn)控制目標(biāo)的要求；③當(dāng)有危害事件發(fā)生的頻率數(shù)據(jù)時(shí)，可采用表3可能性（Likelihood）定義中的半定量方法確定后果發(fā)生的可能性等級；④當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)值評定后，對于各級風(fēng)險(xiǎn)的安全要求，可參考表風(fēng)險(xiǎn)說明進(jìn)行確定采取適宜的應(yīng)對措施；⑤對新工藝裝置（設(shè)施），可參照類比工藝發(fā)生事故的頻率進(jìn)行后果發(fā)生的可能性等級判斷。

表2 可容忍風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)

3）在評估風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)分別評估人員傷害、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境影響和聲譽(yù)影響四種風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)等級應(yīng)取四種風(fēng)險(xiǎn)中的最高值。

4）對于屬于后果4以上危害事件開展LOPA分析確定安全儀表功能的SIL等級。

4 應(yīng)用實(shí)例

運(yùn)用HAZOP-LOPA分析方法對Z公司柴油加氫裝置高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)之間安全保護(hù)措施風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

該公司柴油加氫裝置按工藝流程，可分為加氫原料油進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)進(jìn)料加熱爐系統(tǒng)、加氫反應(yīng)器系統(tǒng)、熱低壓分離器系統(tǒng)及冷低壓分離器分系統(tǒng)、汽提塔及汽提塔回流部分、分餾塔和分餾塔回流部分及注水系統(tǒng)、分餾塔底重沸爐及其燃料系統(tǒng)、新氫壓縮系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)等8個(gè)工藝單元。其中“熱低壓分離器系統(tǒng)及冷低壓分離器分系統(tǒng)”是加氫反應(yīng)產(chǎn)生的高溫高壓物料通過冷凝、換熱、分離降低至低壓物料的重要工藝單元，而該單元中熱低壓分離器和冷低壓分離器是其關(guān)鍵設(shè)備，也是高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的分隔設(shè)備。

以熱低壓分離器系統(tǒng)及冷低壓分離器分系統(tǒng)中熱低壓分離器和冷低壓分離器為例，分析該裝置高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)之間安全保護(hù)措施是否滿足風(fēng)險(xiǎn)降低的要求。

熱低壓分離器系統(tǒng)及冷低壓分離器分系統(tǒng)包括的主要設(shè)備設(shè)施有熱低壓分離器V-103、熱低分氣/低分油換熱器E-103A/B、熱低分空冷器EA-101A/B、冷低壓分離器V-104。

該工藝單元的設(shè)計(jì)意圖為加氫反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)流出物/原料油換熱器（2312-E-102）換熱，經(jīng)過液力透平（2312-P-101-T）降壓后，進(jìn)入熱低壓分離器（2312-V-103），在熱低壓分離器（2312-V-103）中進(jìn)行氣液分離；從熱低壓分離器頂部分離出來的氣相經(jīng)熱低分氣-低分油換熱器（2312-E-103）、熱低分空冷器（2312-EA-101）換熱后進(jìn)入冷低壓分離器（2312-V-104）進(jìn)行氣、油、水三相分離。

通過HAZOP分析，熱低壓分離器、冷低壓分離器現(xiàn)有低液位報(bào)警不足以降低“無/低液位”造成“可能危害/后果”風(fēng)險(xiǎn)等級。故提出如下建議：①在熱低壓分離器、冷低壓分離器底部出口新增切斷閥。②對現(xiàn)有低液位報(bào)警進(jìn)行改造，增設(shè)液位低低聯(lián)鎖關(guān)斷熱低壓分離器、冷低壓分離器底部出口切斷閥。③對上述聯(lián)鎖進(jìn)行LOPA分析確定其SIL等級。