HAZOP技术的研究与应用

第24卷增刊(2)现代化工Aug.20042004年8月Modern Chemical Industry137HAZOP技术的研究与应用姜春明赵文芳姜巍巍卢卫(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青岛26071)摘要:危险与可操作性分析( HAZOP)方法是工艺过程危险辨识的重要技术。在国外, HAZOP是装置危险辨识的通用技术已经得到了广泛的应用和推广。近几年来HAZP技术也逐渐在国内得到认识和应用。介绍了 HAZOP分析技术,及在HAOP技术应用方面做的工作和取得的成果。HAZO技术是最适于装置工艺过程危险性分析的技术值得在国内加以推广应用。关键词: HAZOP技术;工艺过程;危险辨识;应用中图分类号:X924.4文献标识码:A文章编号:0253-4320(2004)s2-0137-03Research and application of HAZOP technologyJIANG Chun-ming, ZHAO Wen-fang, JIANG Wei-tcei, LU WeQingdao Research Institute of Safety Engineering, China Petroleum Chemical CorporationAbstract: Hazard and operability(HAZOP)is an important technology in hazard identification. In developed countriesHAZOP is the popular technique in the hazard assessment of installation process, and have been widely used for several decadeyears. In recent years people are also cognizant of its importance in our country. The content of HAZOP and its characteristicsare described. All the work done in this field and the effect are also introduced. In fact, HAZOP is the most applicable and powit is valuable for the widely use in the process hazard identificationKey words: HAZOP technology installation process: hazard identification; application现代工业生产在为社会带来巨大利益的同时装置的设计、操作、维修等过程中,需要工艺、工程、也带来了火灾爆炸、毒物泄漏等重大事故隐患,因仪表、土建给排水等各专业的人员一起工作,对工此,最大可能地消除事故根源控制事故的发生无疑艺过程的危险性分析也不例外。危险性分析实际上是安全生产的重中之重。为了预防事故的发生、降是一个系统工程,需要各专业人员的共同参与。低事故危险,必须先对工作场所进行危险辨识以确 HAZOP分析方法正是基于这样一个基本概念,即各定工作场所有无危险或有哪些危险、条件能够引起个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析组紧急事故。危险与可操作性( HAZard and OPerabil一起工作,比他们单独工作更具有创造性和系统性ty, HAZOP)分析技术是按照科学的程序和方法,系能识别更多的问题。统地对装置的工艺过程进行危险辨识和分析的优秀HAZOP分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过方法,也是许多发达国家推荐的危险辨识方法。程危险及操作性问题的结构化分析方法,该方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进1技术简介行分析。在这个过程中,由各专业人员组成的分析HAZOP分析技术是英国帝国化学工业公司组按规定的方式系统地研究每一个单元(即分析节( Imperial Chemical Industries Ltd.)于1974年建立的,点),分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和主要目标是对化工装置的工艺过程进行危险与可操可操作性问题。 HAZOP分析组通过分析每个工艺作性分析。历经几十年实践应用和发展完善,HA-单元或操作步骤,识别出那些具有潜在危险的偏差ZOP技术以其系统、科学的突出优势,在装置工艺危这些偏差通过引导词引出,使用引导词的一个目的险辨识领域独占鳌头,在发达国家得以广泛应用,并就是为了保证对所有工艺参数的偏差都进行分析。备受推崇。分中国煤化工行分析,并分析它现代科学技术的迅猛发展几乎不存在某一个人们能独自解决一个系统或过程的所有问题的现象,在YHSCNMHG分析方法明显不同,把力力云可由一个人单独完作者简介:姜春明(1962-),男,大学,现任青岛安全工程研究院过程安全研究室主任,高级工程师,长期从事石化生产工艺过程、设备安全技术研究开发和推广应用工作;联系人,赵文芳,0532-3874461,zhaowenfang@qdie,com.cne138代第24卷增刊(2)成,而 HAZOP分析必须由不同专业人员组成的分析和行动。分析的内容会依据分析目的不同而有所侧组来完成。 HAZOP分析的这种群体方式的主要优重点在于能相互促进、开拓思路。12分析步骤11分析方法(1)分析准备基于引导词的 HAZOP方法即是对于每一“分析a确定分析的目的、对象和范围;b组建分析小节点”,通过引导词引导分析节点的工艺参数形成有组;c.获得必要的资料;d.根据资料拟定适当的表格意义的偏差,分析其产生原因、可能导致的危险后和分析顺序;e安排会议次数和时间。果、已有的安全保护措施及应该采取的安全措施等。(2)完成分析(1)常用引导词及其意义划分节点(或称单元分区);b.解释工艺指标HAZOP常用的引导词及意义见表1。或操作步骤;c确定有意义的偏差;d对偏差进行分表1常用引导词及其意义析引导词(3)编制分析结果文件N(空白)对设计意图设计或操作要求指标或事分析记录是 HAZOP分析的一个重要组成部分,的否定件完全不发生Les(减量)数量减少同标准值比较,数值偏小会议记录人员将分析讨论过程中所有重要的内容精More(过量)数量增加同标准值比较,数值偏大确地记录在事先设计好的工作表内。Part o(部分)质的减少只完成既定功能的一部分在上述工作的基础上,将会议记录结果进行整As Well A(伴随)质的增加在完成既定功能的同时伴理、汇总、提炼出恰当的结果,形成 HAZOP分析报告随多余事件发生文件。everse(相逆):设计意图的出现和设计要求完全相反逻辑反面的事或物技术性能和特征Other Than(异常)完全代替出现和设计要求不相同的事或物HAZOP方法自建立以来,在实际应用中不断得以发展和完善,已成为功能完善、系统性强的危险辨(2)常用工艺参数识方法,且许多公司在工艺过程 HAZOP分析的基础HAZOP常用的工艺参数有流量、温度时间、pH上,对其进行了扩展和延伸,以满足多种不同需求值、频率、电压、混合、分离、压力、液位、组成、速度但工艺过程 HAZOP分析依然是应用最广泛、最为成黏度、信号、添加剂及反应等。熟的技术之(3)偏差的构成2.1 HAZOP分析技术的主要类型偏差为引导词与工艺参数的组合,一般表示如(1)工艺过程 HAZOP( process HAZOP)分析下(2)人的可靠性 HAZOP( human hazoP)分析引导词+工艺参数=偏差(3)操作程序 HAZOP( procedure HAZOP)分析用引导词描述要分析的问题可确保 HAZOP方(4)软件 HAZOP( software HAZOP)分析法的统一性,同时能够将要分析的问题系统化,应用22工艺过程 HAZOP分析技术的应用领域套完整的引导词,可以导出所有可能的偏差,而不(1) HAZOP分析技术适用于以下不同的工艺过致被遗漏。程:连续工艺过程和间歇工艺过程。(4) HAZOP分析是对偏差的原因、后果、已有安(2) HAZOP分析技术可以用于装置生命周期的全保护等项目进行分析,同时提出应该采取的措施各个阶段:工艺设计,在役装置,装置改造、扩展(上接第136页)[4] English K, Dunbar M Using steady state models to generate LP model in-[2] Morinaga K, Izumi Y, Arai H, et al. Development of the new catalyputs[ A]. In: Proc of 1997 NPRA Computer Conference[c].WashingtonHOP-463 for deep desulfurization of diesel fuels[ A]. In: Iwamoto MImagishi T, Fujieda S Study of Surface Science and Catalysis: Science[5]H中国煤化工amnw97,6and Technology in Catalysis, 1994, Vol 92[C].Amsterdam: Elsevier Pub-CNMHG6] Tucker M LP modeling: past, present and future[A]. In: Proc of 2001[3] Mud D R, Pedersen C C, Robinson P R, et al. [J]. Petroleum Technolo-NPRA Computer Conference[c].Washington, DC: National Petrochemiy quarterly,2001,(1):85-8,89-91cal& Refiners Association, 2001. CC-01-153.2004年8月姜春明等: HAZOP技术的研究与应用1392.3 HAZOP分析技术的作用④常见十大类设备故障类型分析资料库。包括(1)对装置设计方案进行详细审查,便于及时修了最常用的十大类设备:反应器、干燥器、固体处理和加工设备、固-液分离器、管道及管道组件、换热(2)对在役装置工艺过程进行全面系统的安全设备、流体传输设备燃烧设备、容器、物质转换设备检查,识别存在的危险与操作过程中可能出现的问的常见故障类型分析。分析内容包括各设备常见偏题差、故障原因、解决方案(包括提高设备本身的安全(3)为制定操作指导提供参考资料;等级、增加安全设施、程序控制3个方面)等 HAZOP(4)为制定应急预案提供依据等分析的基本内容。32技术应用3技术研究与应用在对 HAZOP技术进行研究、开发其软件系统的由于 HAZOP技术的复杂、难以操作、耗费人力同时,应用 HAZOP技术对多套装置进行了危险性分物力大等缺点,使国内 HAZOP技术基本还处于研析,掌握了 HAZOP技术应用技巧,取得了良好效果。究、尝试应用阶段。为了推进 HAZOP技术在企业的首先表现在 HAZOP技术的应用上,全面认识了这些普遍应用,我们做了大量探索性工作,研究 HAZOP装置工艺过程中存在的危险、事故发生的原因、事故技术的实用技巧,借鉴、采纳国外 HAZOP技术应用可导致的重大危险等,并在此基础上制定了装置安的经验和信息积累,开发了 HAZOP应用软件系统,全操作方案、事故预防方案及重大事故应急响应方并开展了大量实际应用工作。案等。为预防事故发生,确保装置的安全运行提供3.1应用软件系统开发了可靠的技术方案;同时 HAZOP分析过程也是装置2001~2002年,青岛安全工程研究院开发了国技术人员以系统的方法对装置危险、隐患、现状进行内第一套 HAZOP软件系统。该软件系统集合了该全面认识、思考的过程。因此, HAZOP技术的实施院多年进行 HAZOP研究、分析工作的经验、信息,借鉴增强了装置技术人员的危险意识和认识,提高了人了国外软件的优势提高了HAOP技术的实用价值。的可靠性。 HAZOP技术在这些企业的应用得到了HAZOP软件系统的开发紧紧抓住了该方法的厂家的一致认同,实现了预期目标。分析结果如下精髓和内涵,凭借我们从事 HAZOP技术研究、应用(1)乙二醇、丙烯腈、加氢裂化等装置的 HAZOP工作的经验,对软件评价程序进行了科学、合理的设分析。乙二醇、丙烯腈、加氢裂化装置都是石化生产计。软件评价程序内容分为以下11部分:中的高危险性装置。为了确保这些装置的安全运(1)软件评价程序内容行,我们于2002~2003年对这些装置的安全技术进HAZOP分析概况;②会议成员;③分析节点;行专项课题研究。其中包括应用 HAZOP分析技术④会议情况;⑤会议参加人;⑥ HAZOP分析字段;对装置进行了系统的工艺危险分析,明确工艺过程⑦行动分析字段;⑧偏差;⑨风险等级;⑩ HAZOP分中存在的危险、促成事故的条件、事故的危险等,为析;①行动分析下一步确定装置安全方案提供了可靠的依据。(2)提供了实用丰富的资料数据库(2)2003年7~10月,受上海科宁公司(德国为了提高软件性能,强化软件实用性和可操作 Henkel公司独资企业)委托,我们对其公司的环氧乙性,软件系统中提供了大量的支持数据库,所提供的烷罐区、环氧丙烷罐区及3个车间的生产装置进行支持库包括了 HAZOP风险分析;此次 HAZOP分析为了深入掌①分析节点库。节点库包括近20种按设备类握可能事故的危险程度在传统HA2OP分析的基础型划分的分析节点。上,对重要事故进行了风险分析②各分析节点偏差库。汇集了每一个分析节点在对上海科宁公司罐区和生产装置的 HAZOP的常规偏差。和右公蘸下存在的危险状态③偏差分析库。包括偏差的原因、后果、安全措38中国煤化工提出了建议措施。施等内容;其中对常见类型的分析节点,如反应器、该CNMH动,将事故发生的风换热器、管线、塔、容器、熔炉、泵、压缩机等的重要偏险降低到可以接受的范围内。这些工作的开展提高差给出了详尽的分析,包括导致偏差的原因、本质、了该公司的整体安全水平,保障了该公司的安全安全解决方案、控制措施、操作程序等方面。生产。(下转第146页)146现代化工第24卷增刊(2)文采用随机检验( random validation)考察方程的可靠表2方程的预测值性。随机检验通过考察培训集中各样本是否相互独催化剂立来确定训练集是否具有代表性,进而确定所建方程是否可靠。它将因变量的值在训练集各样本间随结构机地交换,重新建立方程。若重建的方程与原方程具有相近的预测能力,说明训练集样本过于集中,没有广泛的代表性,不足以生成可靠的预测方程。由A预测值/kggh-113.411.7训练集中各样本的结构式可以看出,茂金属催化剂A文献值/kg·gthA相对误差/%结构的变化涉及到了中心金属原子、桥原子、配体杂Mv预测值/0Mv文献值/103原子、配体取代基、桥原子上的取代基等各个方面的Mv相对误差/%结构变化;由各个茂金属催化剂的活性和所得聚丙烯的分子质量可以看出,活性和分子质量的变化范5结论围较宽,说明所构建的训练集具有广泛的代表性。本研究构建了具有较好预测能力的茂金属催化随机检验表明活性和分子质量QSPR方程的置信度分别为9%和93%,表明所采用的训练集和构建的剂结构-聚合性能的QSPR方程。QSPR方程显示的影响茂金属催化剂聚合性能的结构参数与本研究发方程是可靠的。现的规律是一致的。文献数据表明,所构建QSPR对于所构建QPR方程的预测能力,本文利用方程可靠,具有较强的预测力能。外检验的方法,对文献[1-2]报道的2种茂金属催化剂的聚合性能进行了预测。外检验所用茂金属催参考文献化剂的结构及方程预测值见表2。[1] Tetsunosuke s [J]. Macromol Symp,1996, 101: 289由表2所列外检验预测结果可以看出,所构建21 Abbas r.[ J Organomet Chem,199.4311QsPR方程对茂金属催化剂的活性和分子质量的预[3] Konstantinous M [J].J Organomet Chem, 1996,509:63[4] Ewen A J [J. J Am Chem Soc, 1998, 120:10786测误差均低于15%,表明方程具有较强的预测[5] Ewen A J.[J]. Makromol Chem Macromol Symp, 1991, 49: 253能力[6]Rogers D A[J]. J Chem Info Compu Sci, 1994.134: 4.(上接第139页)作、安全控制、工艺改进、维修等过程中,大家需要各(3)2003年11月~2004年3月,受山东泰山染方面知识的相互渗透, HAZOP分析过程是装置人员料股份有限公司委托,我们对其公司加氢车间的制相互学习、相互提高的最好机会。氢装置和3,3-二氯联苯胺盐酸盐(DCB)生产装置进(4)软件系统辅助 HAZOP技术的推广应用是行了 HAZOP分析,辨识出装置工艺过程存在的危险种客观需求。 HAZOP方法的科学性、系统性决定了因素及事故隐患,并提出了系统性的整改方案其分析的完善、深入,但也呈现了其随之而来的缺4结论点,即操作烦琐,费时费力。因此,软件系统的推广应用是一种必然。(1) HAZOP技术是最适于装置工艺过程危险性(5) HAZOP技术在企业的推广应用是全球一体分析的技术,也是惟一能够对装置设计方案进行系化发展的必然结果,也是企业深化装置危险性认识统审查、分析的方法,它可以识别出设计中潜在的缺加强安全操作、提高安全水平的重要途径。陷和失误,以便及时修改参考文献(2) HAZOP分析组是由各个专业、不同知识背[]廖学品化工过程危险性分析[M].北京:化学工业出版社,200景(如装置设计、操作、工艺、安全、控制等方面)的专[2]Kletz T. Hazard and Hazan: Identifying and Assessing Process Industry家组成,因此, HAZOP分析集合了众人的智慧,更具中国煤化工n of Chemical Enginee有创造性与系统性,能识别更多的问题。其分析的全面、深入是其他方法无法相比的。CN Gement[M].Rugby: Institu-(3) HAZOP分析是装置人员提高业务素质的技tion of Cherm术手段。现代生产工艺的复杂性几乎不可能使某[4]Center for Chemical Process Safety. Guidelines for Design Solutions forProcess Equipment Failures[ M]. New York: Amer Inst of Chemical Engi-个人成为装置全部问题的专家,在装置的设计、操neens,1998.口