HAZOP在航煤加氫精制裝置中的應用及問題

李宛桐，楊劍鋒，劉文彬

（北京化工大學化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

化工安全

HAZOP在航煤加氫精制裝置中的應用及問題

李宛桐，楊劍鋒，劉文彬

（北京化工大學化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

在石化行業的快速發展過程中，要保證企業安全平穩的生產，對裝置進行風險評估顯得尤為重要。HAZOP分析方法已在國內外得到廣泛應用，但若理解有偏差，會影響其分析結果的有效性。首先概述HAZOP分析方法，并以對航煤加氫精制裝置進行的HAZOP分析為應用實例，闡述方法的具體應用過程，根據HAZOP方法在實踐案例中的應用情況，總結出其存在的局限性。

HAZOP；風險評估；航煤加氫精制裝置

石油化工生產裝置向著大型化、系統化的方向發展，使得企業生產運行的危險性越來越高，隨時會有事故發生的可能，這就要求企業必須在事故發生前識別出潛在的危險。HAZOP分析方法是國際上公認的有效的風險分析方法，已成為預防重大事故的一個重要手段[1]。盡管它現已應用于許多領域，但其也具有一定的局限性，在應用時仍需注意，不可盲目信任。

1 HAZOP分析方法

HAZOP分析方法從問世至今經久不衰，主要有以下3點優勢：“頭腦風暴”，具有不同專業知識背景的人員聚集在一起以討論的方式進行工作，充分發揮集體智慧；“事故劇情”，人為制造偏差事件，對其原因、后果及現有安全措施進行討論，形成完整的事故演變，找出潛在問題；“雙向推理”，運用在每一步的分析中，完善事故劇情[2]。

1.1 HAZOP分析步驟

1.1.1 前期準備工作確定分析項目的目標和范圍；組建HAZOP分析團隊，由4～8個具有不同專業知識的人組成；制定HAZOP分析計劃（收集HAZOP分析所必需的技術資料、會議日程、人員安排等[3]；HAZOP分析團隊根據企業的風險承受能力和風險矩陣理論制定風險矩陣。

1.1.2 HAZOP分析流程首先將裝置的工藝流程劃分為不同的節點，通過一系列的引導詞系統地對每一個節點進行分析，找出導致偏差的原因以及由此可能產生的后果，判斷現有安全措施是否能夠避免后果的產生，針對不足的措施提出具有針對性的建議（見圖1）。

1.2 相關術語

圖1 HAZOP分析流程Fig.1 HAZOP analysis process

（1）節點（又稱分析單元）將整個工藝系統按照工藝意圖拆分成若干個子系統，以便簡化、細化分析過程。一般考慮以工藝條件、流體組成和設備功能發生重大改變的位置為節點劃分點[4]。

（2）引導詞用來限定工藝指標的簡單詞語，如“過高”、“過低”等，其與參數搭配可確定偏差。

（3）偏差偏差是HAZOP分析過程中最重要的概念，通常是指工藝參數超出安全許可的操作范圍，偏離原本期望的意圖。通常由引導詞和工藝參數來確定，即引導詞法[5]（見表1）。

表1 常見偏差表Tab.1 Deviation list

（4）原因指導致偏差發生的初始原因，如儀表故障、人員操作不當、外界干擾等。

（5）后果指產生偏差后，在假設已有安全措施失效的情況下，所造成的不利后果，如“火災”、“爆炸”、“人員傷害”等。

（6）現有安全措施指當前工廠中已安裝的設備、儀表和自控等硬件設施或相關操作規程文件，如聯鎖等。

2 應用實例

2.1 航煤加氫精制裝置的風險評估

本次HAZOP分析以航煤加氫精制裝置的P&ID圖為主要依據，通過工藝流程知，航煤加氫裝置分為反應和分餾兩大部分，根據節點劃分原則將該裝置劃分為18個節點（表2），提出建議措施共計85項，結合和參照該企業風險評估矩陣，并按照風險等級大小對建議措施進行了分類，其中針對III級風險提出建議措施7項，針對Ⅱ級風險提出建議措施68項，針對I級風險同時考慮到操作優化等方面問題，提出建議措施10項。

表2 節點劃分表Tab.2 Node partition table

本文選取節點6分餾塔進料及塔底系統進行闡述（圖2），其設計意圖為：自D-4102來的液相原料進入換熱器E-4102A/B/C/D，經取熱后作為分餾單元原料進入分餾塔，分餾塔底液相一部分經泵P-4104A/B升壓后送至F-4102分餾塔底重沸爐加熱后作為頂部回流返回至分餾塔，另一部分經P-4103A/B升壓后送至A-4103和E-4104冷卻后外送。以C-4101塔底液位參數為例，給出部分HAZOP分析結果（表3），并結合后果的嚴重性和事故發生的可能性進行風險等級評定。在進行評定時，首先考慮現有安全措施失效后的不利后果，以C-4101塔底液位過低的原因分析為例，分析得出的不利后果是“泵抽空，導致機械密封失效和換熱紊亂，影響產品質量，嚴重時可引起火災等危害”，經工作人員據經驗分析，該情況在集團公司內有過先例，發生的概率在10-2至10-3之間，故取可能性值為3，該后果可一次造成直接經濟損失在100萬元到500萬元之間，故后果嚴重程度取值為3，根據風險矩陣將其風險等級劃分為II級。

經HAZOP分析后得出，該裝置主體工藝設計符合安全要求，安全防護健全，能較好的實現安全生產。但針對個別較高風險等級的位置及裝置生產中可操作性等問題提出的建議措施，還需采用工程措施和管理措施來降低風險。

圖2 選取的節點流程圖Fig.2 Process flow diagram of selected node

表3 HAZOP分析記錄表（部分）Tab.3 HAZOP analysis record（part）

2.2 HAZOP方法的局限性

HAZOP分析方法能夠預先識別出生產中可操作性等問題，如當P-4104A/B、P-4103A/B由于泄漏引起火災導致泵房著火，需切斷分餾塔與塔底泵流程，而目前唯一的隔斷閥在泵房內，若發生火災，工作人員可能無法進入。這大大提高了企業的本質安全，但其在實際應用過程中也有不足之處。

（1）分析過程耗時費力HAZOP分析小組要通過會議討論的形式遍歷整個系統中所有的節點和參數，用盡所有可行的引導詞，還要進行雙向推理，有時還會發生重復分析事故劇情的情況，這樣就不可避免的耗費大量時間和精力。

（2）無法進行故障診斷HAZOP分析方法是以人為制造的偏差事件為思路的出發點，向前推查找出發生偏差的原因，向后推分析出偏差導致的后果，這種雙向推理的方法會產生多個原因導致同樣一種結果的情況，在設備出現異常狀況時，工作人員無法根據這樣的HAZOP分析結論直接進行故障診斷[6]。

（3）不夠完備HAZOP分析盡管有自己特有的優勢，但也不能做到所有的潛在問題都完全被考慮到，其成功與否在很大程度上取決于分析人員的知識、經驗和能力。另外，HAZOP分析只是對裝置進行定性的風險分析，無法將其量化，即使有風險等級的劃分，也是受到人的主觀因素影響的，不是真正的定量風險分析[7]。

3 結語

大量實踐應用證明了HAZOP分析方法的有效性，它可以找到產生危險的原因、危險導致的后果和識別現有安全措施是否足夠，并提出以前未關注到的問題，借助風險矩陣對其可能造成的不利后果進行風險等級劃分，有助于企業進行隱患整治。但HAZOP分析方法也存在過度依賴分析人員經驗、耗時費力、不夠完善等缺點。目前，國內外已研究使用計算機輔助HAZOP分析技術，如SDG-HAZOP技術[8]，并且HAZOP分析方法與其他安全評價方法的結合也有了較多的研究，如HAZOP與LOPA的結合[9]等，這些研究都可以大大提高HAZOP分析的效率和質量。隨著HAZOP分析的完善和智能化，其必將會有更大的發展。

［1］文科武.HAZOP技術及其在石化行業中的應用［J］.煉油設計, 2002,32（8）:55-58.

［2］吳重光.危險與可操作性分析（HAZOP）基礎及應用［M］.北京:中國石化出版社,2014.4-6.

［3］曹濤.HAZOP在油氣管道站場風險分析中的應用實踐［J］.中國安全生產科學技術,2011,7（10）:129-133.

［4］姜春明,趙文芳.HAZOP風險分析方法［J］.安全、健康和環境，2006,6（6）:35-38.

［5］王素貞.某天然氣處理廠低溫分離工藝的HAZOP分析［D］.北京:中國石油大學,2011.

［6］黃會偉,舒小芹,史玉穎.在役裝置HAZOP的應用分析及問題探討［J］.中國安全生產科學技術,2013,9（9）:121-125.

［7］黃會偉,葛曉強,袁印實，等.HAZOP分析在酸性水汽提裝置上的應用與研究［J］.中國安全生產科學技術,2013,9（11）:147-152.

［8］李麗霞,王明賢.工藝過程危險有害因素辨識的研究［J］.中國安全科學學報,2007,17（9）:135-139.

［9］許芝瑞,孫文勇,趙東風.HAZOP和LOPA兩種安全評價方法的集成研究［J］.安全與環境工程,2011,18（5）:65-68.

Application and discussion of HAZOP in jet fuel hydrofining unit

LI Wan-tong，YANG Jian-feng，LIU Wen-bin
（Chemical Safety Engineering Research Center of Ministry of Education,University of Chemical Technology, Beijing 10029,China）

In the process of the rapid development of petrochemical industry,it is necessary to carry out risk assessment on device to ensure safety in production.HAZOP analysis method has been widely used at home and abroad.But there is a misunderstanding of HAZOP which will affect the veracity of analytical results.Firstly,the method of HAZOP analysis is introduced.Secondly,an example of?HAZOP analysis of the?jet fuel hydrofining unit is given to illustrate?the?actual?application?process.Finally according to the application of HAZOP method in the practical case,some problems are pointed out.

HAZOP；risk evaluation；jet fuel hydrofining unit

X937

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20150437

2015-03-04

李宛桐（1989-），女，漢族，吉林人，北京化工大學在讀碩士研究生，專業：安全科學與工程。

導師介紹：楊劍鋒（1967-），男，回族，遼寧人，北京化工大學教授，博士，主要研究方向：主要從事石油化工安全技術及工程方面的研究。