化工生产工艺危害分析

化工生产工艺危害分析
随着化工行业发展的日趋成熟，其技术越来越先进，发展规模不断扩大，工艺过程大量使用新工艺、新方法、新材料和新技术，使工艺设备日益复杂和自动化，工艺中所涉及的危险物质种类、数量也日益增多。

由于缺乏相关生产经验和对系统危害因素认识不够，在这些新工艺生产过程中，如果不能有效的辨识系统潜在危险，一旦发生生产异常，而不能采取及时正确的安全对策措施，就很容易引发生产事故。

文章归纳介绍了传统以及HAZOP工艺的危害，为进一步研究实践提供依据。

标签：危险分析；HAZOP；化工生产
1 工艺危害分析介绍
工艺安全管理的核心就是工艺危害分析，它用系统的方法辨识危害，并采取必要的措施消除、减少危害，或减轻危害可能导致的事故后果。

OSHA PSM对工艺危害分析的规定：
1.1 涉及危化品或存有易燃物超过4536kg 的工艺装置，须在其建设期间进行危险分析，辨识、评价并采取安全控制措施消除或减少工艺潜在危害因素，所选用的危害分析方法须同所分析工艺系统的复杂性相吻合。

1.2 每隔5年以上应当对之前所完成的工艺危害分析再次确认或者更新。

1.3 推荐采用的工艺危害分析方法有：安全检查表（Safety Check List）、危险与可操作性分析（HAZOP）、事故树（FTA）、事件树（ETA）、故障类型和影响分析（FMEA）及其他等效方法。

1.4 工艺危害分析必须包含下列内容：工艺系统危险有害因素、控制危险因素的安全措施和安全制度、以上安全措施和安全制度失效可能产生的后果、人为因素等。

1.5 工艺危害分析最好由一个团队共同完成，团队成员需要具备生产过程及工艺理论和经验、现场实际操作经验、灵活运用工艺危害分析方法和工艺安全管理的能力。

1.6 建立相应的制度，严格落实工艺危害分析团队提出的整改措施，确保整改工作在规定期限内完成，将相关工作记录以文件的形式保存，以便OSHA在需要时进行审查。

陶氏为了更加有效利用自身技术资源，采用层进式风险分析方法。

2 工艺危害分析方法分类
历经十几年的应用和发展，工艺危害分析的方法越来越多，歸纳起来有定性分析、半定量分析及定量分析三种。

其中，定性分析常用的方法有：危险与可操作性分析（HAZOP）、安全检查表（Safety Check List）、故障类型和影响分析（FMEA）等；半定量分析常用的方法有：保护层分析（LOPA）、预先危险分析（PHA）、故障类型影响和危险度分析（FMECA）；常用的定量分析方法有：事件树（ETA）、事故树（FTA）、系统可靠性分析（SRA）、原因-后果分析（CCA）、定量风险分析（QRA）。

在实际应用中，工艺危害分析方法的选择需要综合考虑多种因素的影响，包括工艺系统的规模和复杂性、系统所处的寿命阶段、风险程度以及其他因素。

所选用的工艺危害分析方法须同所分析工艺系统的复杂性相吻合，一般选用两种或两种以上分析方法综合分析同一个工艺系统。

目前，对于化工及石化的工艺系统，国外最常用危险与可操作性分析和安全检查表两种方法相结合进行工艺危害分析。

3 常用工艺危害分析方法
3.1 安全检查表分析（SCA）
用提问的方式将查找出的危险因素编制成检查项目，为了方便检查和防止遗漏，把检查项目按系统或子系统编制成为表格，即为安全检查表。

而安全检查表分析法通过编制安全检查表，开展安全检查与诊断。

3.2 预先危险分析（PHA）
预先危险分析是对系统存在的危险类别、产生危险状态的条件及可能造成的事故后果作宏观概略分析的方法。

PHA的使用范围主要有：识别危险物质、检测备用程序的安全性、分析相关安全防护及冗余设备安全性等。

3.3 故障类型影响和危险度分析（FMECA）
故障类型和影响分析（FMEA）是一种分析系统中可能发生的所有故障模式及其对系统产成的所有可能的影响，且对各个故障模式的检测难易程度、严重度和发生频率加以分类的归纳分析方法。

其特点有：通过原因分析故障，主要用在设计阶段和预防、维修等方面。

FMECA 由故障模式及影响分析（FMEA）、危害性分析（CA）两部分组成，只有在进行FMEA 的基础上，才可进行CA。

3.4 危险与可操作性分析（HAZOP）
HAZOP由多种专业领域人员组成的分析小组以规定的方法系统分析每个节点、由偏差可能产生的危险与可操作性问题，提出应对措施。

3.5 事件树分析（ETA）
ETA是一种逻辑演绎分析方法，由一个初始事件，分析其可能导致的各种事件的结果，从而评价系统的可靠性和安全性。

ETA的基本程序可分为以下4个步骤：①确定系统及其构成因素；②确定可能导致系统故障的起始事件；③建立事故树；④进行定量分析。

3.6 事故树分析（FTA）
FTA从顶事件开始，由上至下、一层一层地寻找顶事件的直接与间接原因事件，直至基本原因事件，通过逻辑图将这些事件间的逻辑关系表达出来。

FTA的构成要素为各种事件符号与逻辑门，FTA所采用的符号有三大类，分别是事件符号、逻辑门符号和转移符号。

3.7 故障假设分析法
故障假设分析法是针对某一工艺或生产过程进行评价分析的一种创新性方法。

使用该方法时，要求人员应对工艺熟悉，通过提出一系列“如果……怎么办？”的问题，查找出可能、潜在事故隐患，实现对系统开展全面检查的方法。

故障假设分析法包括三个步骤，即分析准备、完成分析与编制结果文件。

该法较为灵活，适用范围广泛，可用于系统或工程的所有阶段。

3.8 火灾爆炸指数评价法
美国道化学公司（Dow Chemical Company）自1964年首创了火灾、爆炸危险指数评价法（F&EI ，Fire and Explosion Index），历经29年，不断修改完善，在1993年推出了第七版并一直沿用至今，目前使用的第7版更趋完善和成熟。

F&EI 以工艺单元的物质系数（MF）为基础，用一般工艺危险系数（F1）确定影响事故损失的大小，以特殊工艺危险系数（F2）表示事故发生的主要概率，确定工艺单元危害系数（DF）和火灾爆炸危险指数（F&EI），求出安全措施补偿系数（C），并確定事故实际可能造成的最大财产和停产损失。

F&EI 的目的是：①量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；②确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置；③向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；④工程技术人员或相关人员可方便了解生产部门可能产生的风险，从而制定减少事故伤害程度和损失的经济而有效的对策。

3.9 英国帝国化学公司蒙特法（ICI Mond）
该法在F&EI的基础上对道三版做了重要的改进和扩充，在影响系统安全因素方面，根据整改后反馈的信息修正危险性指数，体现其动态性。

3.10 日本劳动省化工六阶段法
日本劳动省在1976 年颁布的《化工厂安全评价指南》中提出了化工企业六阶段安全评价法，并将其在化工行中推广运用。

该方法是一种应用安全检查表、事件树和事故树分析等方法对工程项目的安全性进行综合评价的方法，在六个阶
段中利用定性与定量结合、层层筛选的方式识别、分析危险，并做出评价，执行整改措施以消除危险。

该法也适用于其他有关行业。

六阶段安全评价法的评价步骤包含以下六个阶段：①资料准备；②用安全检查表进行定性评价；③定量评价；④安全措施；⑤根据以前的事故情况实施再评价；⑥用事故树和事件树开展再评价。

4 HAZOP详述
4.1 HAZOP介绍
ICI于1960年研发出一套基于引导词的工艺危害分析方法（HAZOP），于1974年正式对外发布。

HAZOP通过划分节点，依据工艺流程图，一个节点通常从入口管线开始，到设计目的改变结束，组合工艺参数与引导词，对节点逐个进行偏差分析。

分析小组应包括设计、工艺、设备、仪表、安全和操作方面的人员，甚至电气、生产管理及试车等人员。

HAZOP分析的常用术语详见表4.1，HAZOP分析的常用引导词和意义详见4.2。

表4.1 HAZOP分析的常用术语
项目定义、说明
设计意图设计人员规定的各工艺单元与指标的功能范围
工艺单元可独立完成设计意图的单元，一般从进管线开始，到出管线结束
工艺指标单元实际正常运行的工艺参数指标
引导词专门用于表达设计意图偏离的词语
偏差设计意图的偏离
原因引起工艺单元出现偏差的原因
后果偏差引起的后果，一般假定出现偏差时现有安全保护措施失效，不考虑那些与安全相关的微小的后果
现有安全措施系統已有的预防事故的安全设施
安全建议措施根据偏差原因提出的安全建议措施
表4.2 HAZOP 常用引导词和意义
引导词意义举例
NONE（不或没有）设计意图完全没有实现要求系统输送物料时，流量为零
MORE（高或多）数量增加流量、温度、压力超过预期值
LESS（低或少）数量减少流量、温度、压力低于预期值
AS WELL（并且）规定的功能完全实现，此外还有其他事情发生输送所需物料的同时也输送了其他物质，如杂质
PART OF（部分）规定的功能没有全部实现，只实现了一部分需要整个系统停机，但只停了一部分；混合物料中缺少某种组分
REVERSE（相反）在逻辑上跟设计意图完全相反颠倒了操作程序；流动方向与设计相反；将抑制剂当成了催化剂
OTHER THAN（异常）与设计意图迥异设备泄漏或破裂；输气管路中出现了液体
4.2 HAZOP 实施步骤
4.2.1 分析准备
①确定分析对象和范围；
②确定HAZOP研究小组组长；
③收集相关资料；
④选择HAZOP ；
⑤研究小组成员；
⑥制定分析流程；
⑦组织会议。

4.2.2 分析会议
按照P&ID，划分节点，逐个分析每个节点，会议记录人员将HAZOP会议中所有重要的内容准确记录在事先设计好的工作表内。

4.2.3 分析报告
HAZOP分析会议结束以后，通过整理和汇总会议记录，得出HAZOP分析报告。

4.3 HAZOP的优缺点与应用范围
优点主要包括：①全面系统的分析工艺装置在设计和运行中的潜在危害和隐患，并采取针对性的预防措施；②分析预测人为失误引起的风险及其导致的后果，并提出针对性的控制措施，以降低风险；③提升了设计、操作和管理人员的专业素质。

缺点主要包括：①HAZOP只是一种定性评价方法，不能风险程度作出量化；
②分析的准确性易受分析小组成员专业水平和评价经验的影响，组长的组织能力直接决定了分析质量。

应用范围：项目设计阶段、系统投产前的分析、装置生产运行中的分析、系统改扩建过程、系统维保阶段的分析等。

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作者簡介：
王强（1983-），男，内蒙古和林格尔人，硕士研究生学历，神华准能资源综合开发有限公司研发中心工程师，研究方向：化学工程与技术，粉煤灰综合利用。