探討HazOP分析在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張軍武

(北京石油化工工程有限公司, 陜西 西安 710075)

探討HazOP分析在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張軍武

(北京石油化工工程有限公司, 陜西 西安 710075)

系統(tǒng)介紹了HSE管理體系在化工設(shè)計(jì)中的HazOP分析應(yīng)用，包括對HSE管理中HazOP的介紹，以及HazOP分析在化工設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，并對其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的簡單描述。

HSE管理(職業(yè)健康、安全和環(huán)保)；化工設(shè)計(jì)；HazOP(危險(xiǎn)與可操作性分析)； 應(yīng)用

HSE(HEALTH、SAFETY、ENVIRONMENT的縮寫)管理是職業(yè)健康、安全和環(huán)保一體化管理的簡稱，HSE管理體系是一種要求企業(yè)或組織在其運(yùn)作的過程中，按照科學(xué)化、規(guī)范化和程序化的管理要求，分析其活動(dòng)過程中可能存在的職業(yè)健康、安全和環(huán)保方面的風(fēng)險(xiǎn)，從而采取有效的防范和控制措施，防止事故發(fā)生的一種管理體系，同時(shí)通過不斷評價(jià)、評審活動(dòng)，推動(dòng)體系的有效運(yùn)行，達(dá)到職業(yè)健康、安全與環(huán)境管理水平的不斷提高。特別是在化工設(shè)計(jì)行業(yè)，應(yīng)該在工程設(shè)計(jì)階段需要充分考慮HSE(職業(yè)健康、安全和環(huán)保)的理念，將裝置系統(tǒng)內(nèi)可能存在的職業(yè)健康、安全和環(huán)保隱患徹底消除掉。本文對HSE管理在化工設(shè)計(jì)階段特別運(yùn)用的HazOP(Hazard and Operability危險(xiǎn)與可操作性分析)分析方法進(jìn)行了介紹，并通過項(xiàng)目實(shí)例來說明HazOP分析。

1 HazOP的介紹

HazOP(Hazard and Operability危險(xiǎn)與可操作性分析)分析主要是以半定性的方式識別化工設(shè)備或工藝過程中潛在的危險(xiǎn)和可操作性，并且對可能產(chǎn)生的后果作出相應(yīng)的估計(jì)[1]，從而采取有效的防范手段和控制措施，以便減少可能引起的事故危害，也是一種完善工藝設(shè)計(jì)避免頭腦風(fēng)暴式的設(shè)計(jì)缺陷，提高設(shè)計(jì)水平的的分析方法。

HazOP分析方法起源于1960年代英國帝國化學(xué)工業(yè)公司(ICI)為解決除草劑制造過程中的危害發(fā)展的一套以引導(dǎo)詞為主體的危害分析方法，用來檢查設(shè)計(jì)的安全以及危害的因果來源。經(jīng)過幾十年的不斷改進(jìn)與完善，在歐洲和美國現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各類工藝設(shè)計(jì)和項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評估工作中。目前，國內(nèi)中石油、中海油和中石化公司也積極的引進(jìn)和加強(qiáng)新、改、擴(kuò)建項(xiàng)目的HazOP分析。

通過HazOP分析可以進(jìn)一步完善和修改P&ID圖，以及對工藝設(shè)備，特殊管件，安全閥的計(jì)算工作，也是為項(xiàng)目的HSE管理提供核心的依據(jù)。

對于大型項(xiàng)目和國際化項(xiàng)目，HazOP工作一般由第三方主持；對于小型項(xiàng)目或用戶未提要求的項(xiàng)目，HazOP工作可由工程公司自己做。

2 HazOP分析方法介紹

主流HazOP分析方法分為傳統(tǒng)HazOP和基于模型的HazOP，其中傳統(tǒng)技術(shù)常用的形式有三種，即引導(dǎo)詞方式、經(jīng)驗(yàn)方式和檢查表式。目前基于引導(dǎo)詞的HazOP分析方法在歐美等發(fā)達(dá)國家運(yùn)用的比較多，國內(nèi)的大型工程項(xiàng)目接觸的也基本都是這種方法比較多，因此我們重點(diǎn)以基于引導(dǎo)詞方式的HazOP分析方法做為介紹和舉例。

基于引導(dǎo)詞方式的HazOP研究方法可按分析的準(zhǔn)備工作、分析討論、編制分析報(bào)告和按照報(bào)告實(shí)施修改等幾個(gè)步驟進(jìn)行。其分析步驟可反復(fù)交替進(jìn)行，直至問題解決。HazOP分析采用小組會議的形式進(jìn)行，組員包括各類專業(yè)人士(工藝、自控、工廠技術(shù)人員等)。分析前，工藝工程師應(yīng)準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料，包括應(yīng)急系統(tǒng)(泄壓系統(tǒng)、保護(hù)裝置、安全設(shè)備、通風(fēng)系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)等)描述、PFD(工藝物料平衡圖)、P&ID(管道儀表流程圖)、UID(公用工程流程圖)、材控規(guī)格、設(shè)備條件及設(shè)計(jì)參數(shù)等。

分析中首先將P&ID劃分為若干節(jié)點(diǎn)，并逐個(gè)對節(jié)點(diǎn)的工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量和液位等)依次應(yīng)用適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)詞，確立有效偏差。常用的引導(dǎo)詞有空白(No / Not)、過量(more)、減量(less)、部分(Partially)、相反(reverse)、伴隨(as well as)、異常(abnormal)等。有效偏差建立以后，各組員集思廣益全面分析產(chǎn)生偏差的原因，并分析該節(jié)點(diǎn)的工藝設(shè)備是否能夠防止偏差的產(chǎn)生，如果能夠防止偏差的產(chǎn)生，則分析下一個(gè)偏差，如不能，則提出相應(yīng)的整改措施，如修改工藝設(shè)計(jì)。該節(jié)點(diǎn)的所有偏差都分析完畢后，組員重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的分析。P&ID的所有節(jié)點(diǎn)都審查結(jié)束后，組員編制HazOP分析的結(jié)果表，并制定安全措施的執(zhí)行時(shí)間表，以實(shí)現(xiàn)對工藝流程設(shè)計(jì)的完善。在完成HazOP分析之后，編制HSE分析報(bào)告，指導(dǎo)和監(jiān)督設(shè)計(jì)工作。

3 HazOP分析的實(shí)例應(yīng)用

現(xiàn)以某項(xiàng)目中DMEOA裝置設(shè)計(jì)為例，對HSE的應(yīng)用分析過程進(jìn)行說明。DMEOA(二甲基乙醇胺)生產(chǎn)裝置，是以EO(環(huán)氧乙烷)和DMA(二甲胺)為原料，通過在管式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)生成產(chǎn)品DMEOA的裝置。其生產(chǎn)過程如下圖1。

其中EO環(huán)氧乙烷為甲A類，極其易燃易爆，爆炸極限為2.7%～99.99%，職業(yè)危害等級為高毒。因此對EO的進(jìn)料和反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)該特別的關(guān)注。根據(jù)P&ID的物料危害程度將整個(gè)裝置分為3個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，分別為環(huán)氧乙烷(EO)進(jìn)料系統(tǒng)；二甲胺(DMA)和水的混合進(jìn)料系統(tǒng)和反應(yīng)器系統(tǒng)。其中流程圖如圖2。

進(jìn)料反應(yīng)系統(tǒng)是DMA和水在混合罐V1000通過P1000A泵加壓到大約4.0MPag經(jīng)過換熱器E1005升溫和PV10068-1混合閥進(jìn)入反應(yīng)器R1050。EO通過泵前緩沖罐V1005,P1005A/B加壓到大約4.0MPag，后經(jīng)過泵后緩沖罐V1006和PV10068-1混合閥與DMA混合進(jìn)入反應(yīng)器R1050進(jìn)行反應(yīng)的系統(tǒng)。

以下對環(huán)氧乙烷(EO)進(jìn)料系統(tǒng)這個(gè)節(jié)點(diǎn)做簡單的HazOP分析。

首先小組人員組成有HSE技術(shù)經(jīng)理、工藝工程師、自控工程師、機(jī)械工程師、裝置生產(chǎn)經(jīng)理和工廠技術(shù)人員。此節(jié)點(diǎn)涉及5張P&ID,三臺設(shè)備(V1005,V1006,E2005)一臺機(jī)泵(P1005A/B)。表1為分析舉例。

圖1 二甲基乙醇胺生產(chǎn)工藝流程

圖2 進(jìn)料反應(yīng)系統(tǒng)

根據(jù)表1我們可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)HazOP分析過程是對工藝流程的整體分析，通過對例如壓力、溫度、流量、公用工程等操作項(xiàng)的檢查，對實(shí)際操作過程中可能出現(xiàn)的誤操作而引起檢查項(xiàng)的變化以致造成重大事故進(jìn)行分析和規(guī)避。

在HazOP分析報(bào)告結(jié)束后，按照其分析結(jié)果修改P&ID， 增設(shè)或刪減閥門，指導(dǎo)PSV的工藝計(jì)算等工藝設(shè)計(jì)。例如111.2中分析到環(huán)氧乙烷與酸性洗滌水形成氧化物或乙烯基乙二醇或凝固物堵塞管道需要在排放管道上安裝試鏡，便于在停車或維修時(shí)檢查是否含有聚合物堵塞，因此就修改了P&ID在排放總管上增加視鏡。隨后編制HSE工作報(bào)告，形成會議紀(jì)要并要求入檔，并監(jiān)督結(jié)果的執(zhí)行情況。

4 結(jié)束語

HazOP分析法是按照科學(xué)的程序和方法，從系統(tǒng)的角度出發(fā)對工程項(xiàng)目或生產(chǎn)裝置中潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)先的識別、分析和評價(jià)，盡可能的將所有的職業(yè)健康、安全和環(huán)境污染的隱患消滅在設(shè)計(jì)階段。化工設(shè)計(jì)人員應(yīng)該特別注意在設(shè)計(jì)過程中，保持應(yīng)有的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)性。嚴(yán)格的按照標(biāo)注規(guī)范，運(yùn)用HazOP分析的方法將工藝設(shè)計(jì)做到完善。

[1] 王 芳, 胡 晨.HazOp 安全分析方法的介紹[J].石油化工安全技術(shù), 2003, 19(1):19-22.

[2] Jones D W. Lessons From HAZOP Experiences[R].[S.I.]:[s.n.],1992.

[3] 張少華. HAZOP 技術(shù)應(yīng)用[J]. 石油化工設(shè)計(jì), 2007, 24(2) : 54-58.

(本文文獻(xiàn)格式：張軍武.探討HazOP分析在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山東化工，2016，45(08)：114-116.)

2016-03-11

張軍武(1982—)，大學(xué)本科， 工程師 ，北京石油化工工程有限公司 陜西西安

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