HAZOP 分析法在精細(xì)化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究

焦立霞，王國超

（1.浙江六合工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 311100；2.浙江永太手心醫(yī)藥科技有限公司，浙江 臺(tái)州 317016）

0 引言

精細(xì)化工是綜合性較強(qiáng)的技術(shù)密集型工業(yè)。首先，生產(chǎn)過程工藝流程長、單元反應(yīng)多、原料復(fù)雜、中間過程控制要求嚴(yán)格，而且應(yīng)用涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的理論知識(shí)和專業(yè)技能，其中包括多步合成、分離技術(shù)、分析測(cè)試、性能篩選、復(fù)配技術(shù)、劑型研制、商品化加工、應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)服務(wù)等。為了盡可能發(fā)現(xiàn)精細(xì)化工中的反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，可以采用HAZOP 分析（危險(xiǎn)與可操作性）方法，通過研究工藝管線和儀表圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖或工廠的仿真模型來確定，應(yīng)重點(diǎn)分析由管路和每一個(gè)設(shè)備操作所引發(fā)潛在事故的影響[1]。

1 精細(xì)化工HAZOP 分析中反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究的必要性

1.1 原料危險(xiǎn)性高

精細(xì)化工原料復(fù)雜，多具有易燃易爆、腐蝕性、劇毒性特點(diǎn)，為重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象，對(duì)精細(xì)化工行業(yè)人員來說必須重視原料儲(chǔ)存、應(yīng)用全過程，避免精細(xì)化工原料出現(xiàn)爆炸、燃燒等事故，保證從業(yè)人員生命安全不受損害。

1.2 產(chǎn)品危險(xiǎn)性高

精細(xì)化工產(chǎn)品包括各類過氧化物、偶氮化合物、環(huán)氧化合物、硝基化合物，這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是具有爆炸性，一旦發(fā)生爆炸勢(shì)必會(huì)引起火災(zāi)等安全事故，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定污染，甚至從業(yè)人員生命安全也會(huì)受到威脅[2]。

1.3 工藝危險(xiǎn)性高

精細(xì)化工生產(chǎn)過程中工藝流程長、單元反應(yīng)多、中間過程控制要求嚴(yán)格，化學(xué)反應(yīng)、換熱、攪拌、水（液）洗、萃取、溶劑脫溶、蒸餾、蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、離心分離、干燥任何一個(gè)階段出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致爆炸、燃燒等事故。

1.4 儲(chǔ)存危險(xiǎn)性高

精細(xì)化工不只原料儲(chǔ)存具有一定危險(xiǎn)，中間產(chǎn)品和成品在也需要儲(chǔ)存在倉儲(chǔ)或者各類裝置中，而中間產(chǎn)品和成品轉(zhuǎn)運(yùn)過程存在風(fēng)險(xiǎn)，容易出現(xiàn)爆炸、燃燒等事故。

1.5 防火要求高

精細(xì)化工原料、產(chǎn)品、工藝、儲(chǔ)存各階段均有發(fā)生爆炸、燃燒等事故的危險(xiǎn)性，因此精細(xì)化工裝置防火要求高，各個(gè)裝備和設(shè)備之間的布置距離必須滿足防火間距相關(guān)規(guī)定，確保出現(xiàn)爆炸、燃燒等事故后的危害最低。

1.6 人員要求高

精細(xì)化工原料、產(chǎn)品、工藝、儲(chǔ)存各階段的主要為人員操作，人為控制則必然有一定幾率出現(xiàn)安全事故，大部分事故原因?yàn)槿藶殄e(cuò)誤操作或違規(guī)操作，其他原因主要包括儀表儀器故障、裝置泄漏等裝備、設(shè)備異常。

1.7 國家規(guī)定嚴(yán)格

國家安監(jiān)總局規(guī)定精細(xì)化工企業(yè)必須每隔3—5 年開展一次HAZOP 分析，辨識(shí)企業(yè)生產(chǎn)工藝裝置中存在的有害因素和安全風(fēng)險(xiǎn)，采用安全評(píng)價(jià)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，排查企業(yè)生產(chǎn)安全隱患，最后提出針對(duì)性的解決措施，降低反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。

從精細(xì)化工企業(yè)危險(xiǎn)性、生產(chǎn)要求和國家規(guī)定等方面經(jīng)過以上分析可知，精細(xì)化工企業(yè)必須定期開展HAZOP 分析控制各階段反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2 精細(xì)化工HAZOP 分析中反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用

2.1 精細(xì)化工HAZOP 分析流程

首先，精細(xì)化工企業(yè)應(yīng)該組建HAZOP 分析小組，并明確分析對(duì)象及范圍、分析圖紙和相關(guān)資料，收集圖紙和裝置現(xiàn)場(chǎng)勘查相關(guān)資料，做好HAZOP 培訓(xùn)等前期準(zhǔn)備工作。然后，通過HAZOP 分析會(huì)議、建議措施確認(rèn)、分析結(jié)論等流程得到精細(xì)化工HAZOP 分析的編制報(bào)告。最后，對(duì)精細(xì)化工HAZOP 分析編制報(bào)告進(jìn)行評(píng)審，并且落實(shí)補(bǔ)充措施。

精細(xì)化工HAZOP 分析研究對(duì)象主要包括各種生產(chǎn)設(shè)備和儀器，管道以及水、動(dòng)力電、燃料氣、蒸汽、循環(huán)冷卻水、冷凍水、壓縮空氣、氮?dú)?、儀表風(fēng)各項(xiàng)公用工程供應(yīng)情況，偏差類型主要包括流速高、流速無/低、流動(dòng)逆流、異常組分/污染、高腐蝕/磨損、異常破裂/泄漏、密封失效、操作缺失、操作不全面、操作異常、操作相逆、檢維修異常、開停車異常、供應(yīng)缺失、供應(yīng)異常。精細(xì)化工HAZOP 分析需要闡明各個(gè)研究對(duì)象偏差產(chǎn)生的原因，并且對(duì)已擬定的針對(duì)措施是否有效進(jìn)行驗(yàn)證，最后對(duì)偏差所引發(fā)的火災(zāi)事故、爆炸事故、人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境污染、企業(yè)聲望等損害進(jìn)行評(píng)估，這樣才能更好地確定危險(xiǎn)等級(jí)。

精細(xì)化工HAZOP 分析中反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程如圖1 所示：

圖1 精細(xì)化工HAZOP 分析中反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

首先應(yīng)該根據(jù)潛在反應(yīng)熱情況判斷工藝是否存在熱危險(xiǎn)，若潛在反應(yīng)熱低則工藝無熱危險(xiǎn)性，若潛在反應(yīng)熱高則工藝存在高或中熱危險(xiǎn)性。若工藝存在熱危險(xiǎn)性則需要根據(jù)熱積累對(duì)反應(yīng)進(jìn)行控制評(píng)估，并且對(duì)觸發(fā)二次反應(yīng)的可能性進(jìn)行評(píng)估，最后確定工藝反應(yīng)危險(xiǎn)度，并且按照工藝反應(yīng)危險(xiǎn)度選擇不同處理方法。工藝危險(xiǎn)等級(jí)共為1～5 級(jí)，其中1、2、3、4、5 級(jí)分別表示反應(yīng)危險(xiǎn)性較低、存在潛在分解風(fēng)險(xiǎn)、存在沖料和分解風(fēng)險(xiǎn)、存在較高沖料和分解風(fēng)險(xiǎn)且有潛在爆炸風(fēng)險(xiǎn)、存在較高爆炸風(fēng)險(xiǎn)。若工藝危險(xiǎn)度低（1、2 級(jí)），則無需采取其他措施；若工藝危險(xiǎn)性中等（3、4 級(jí)），則需采取技術(shù)措施降低風(fēng)險(xiǎn)危害；若工藝危險(xiǎn)性高（5 級(jí)），則需要重新設(shè)計(jì)工藝。

2.2 精細(xì)化工HAZOP 分析的應(yīng)用場(chǎng)景

精細(xì)化工企業(yè)、設(shè)計(jì)院、行業(yè)協(xié)會(huì)、咨詢企業(yè)及評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)均可參與精細(xì)化工HAZOP 分析，根據(jù)“兩重點(diǎn)一重大”要求精細(xì)化工HAZOP 分析應(yīng)該每3 年開展1 次工藝反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)HAZOP 分析，每隔5 年開展1 次其他環(huán)節(jié)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)HAZOP 分析。精細(xì)化工HAZOP分析既可以采用EXCEL 表格進(jìn)行定性分析，也可以利用HAZOP 分析軟件進(jìn)行半定量分析。定性分析直接根據(jù)設(shè)計(jì)意圖對(duì)各個(gè)研究對(duì)象的偏離情況、偏離原因、偏離后果、安全措施、注釋、建議措施、責(zé)任人進(jìn)行記錄。半定量分析需要根據(jù)設(shè)計(jì)意圖對(duì)各個(gè)研究對(duì)象的偏離情況、偏離原因、偏離后果、嚴(yán)重性、可能性、初始風(fēng)險(xiǎn)、已有保護(hù)措施、剩余風(fēng)險(xiǎn)、建議措施進(jìn)行記錄。

3 精細(xì)化工HAZOP 分析中反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用實(shí)踐

氧化母液在化學(xué)藥劑生產(chǎn)中比較常見，氧化母液在精細(xì)化工工藝中反應(yīng)主要分為3 個(gè)階段，每個(gè)階段的溫度變化不同，其潛在反應(yīng)熱情況需要進(jìn)行探討，具體放熱情況如表1 所示：

表1 氧化母液在精細(xì)化工工藝中各階段放熱情況

氧化母液在精細(xì)化工工藝中各階段放熱情況如下，第一階段：氧化母液在91.4 ℃放熱，放熱量為10.0 J/kg，最大溫升速率為0.06 K/min，放熱段最大壓力為0.81 MPa，最大壓升速率為0.005 MPa/min；第二階段：氧化母液在233.5 ℃放熱，放熱量為33.2 J/kg，最大溫升速率為0.10 K/min，放熱段最大壓力為4.43 MPa，最大壓升速率為0.004 MPa/min；第三階段：氧化母液在272.6 ℃放熱，放熱量為162.3 J/kg，最大溫升速率為0.10 K/min，放熱段最大壓力為7.02 MPa，最大壓升速率為0.003 MPa/min。此時(shí)比較絕熱條件下熱分解反應(yīng)最大速率到達(dá)時(shí)間分別為1、8、24 h 時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度，實(shí)際操作若高于以上參數(shù)的最小值，則存在工藝危險(xiǎn)。

4 結(jié)論

精細(xì)化工HAZOP 分析存在邏輯不正確、原因定位不準(zhǔn)確、安全措施失效、分析人員能力不足等問題，導(dǎo)致人員安全無法保增長，經(jīng)濟(jì)損失無法控制，環(huán)境影響無法預(yù)測(cè)，社會(huì)影響無法避免。為了提高精細(xì)化工HAZOP 分析方法的邏輯正確性，可以采用半定量分析方法取代定性分析，根據(jù)火災(zāi)事故、爆炸事故、人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境污染、企業(yè)聲望的嚴(yán)重程度賦予不同分?jǐn)?shù)，最后根據(jù)總分值確定精細(xì)化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。原因定位不準(zhǔn)確可以通過高層領(lǐng)導(dǎo)配合方法解決，安全措施失效、分析人員能力不足等問題可以通過加強(qiáng)HAZOP 分析人員培訓(xùn)及審計(jì)檢查等方法解決。