HAZOP在航煤加氢精制装置中的应用及问题

李宛桐，杨剑锋，刘文彬

（北京化工大学化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

化工安全

HAZOP在航煤加氢精制装置中的应用及问题

李宛桐，杨剑锋，刘文彬

（北京化工大学化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

在石化行业的快速发展过程中，要保证企业安全平稳的生产，对装置进行风险评估显得尤为重要。HAZOP分析方法已在国内外得到广泛应用，但若理解有偏差，会影响其分析结果的有效性。首先概述HAZOP分析方法，并以对航煤加氢精制装置进行的HAZOP分析为应用实例，阐述方法的具体应用过程，根据HAZOP方法在实践案例中的应用情况，总结出其存在的局限性。

HAZOP；风险评估；航煤加氢精制装置

石油化工生产装置向着大型化、系统化的方向发展，使得企业生产运行的危险性越来越高，随时会有事故发生的可能，这就要求企业必须在事故发生前识别出潜在的危险。HAZOP分析方法是国际上公认的有效的风险分析方法，已成为预防重大事故的一个重要手段[1]。尽管它现已应用于许多领域，但其也具有一定的局限性，在应用时仍需注意，不可盲目信任。

1 HAZOP分析方法

HAZOP分析方法从问世至今经久不衰，主要有以下3点优势：“头脑风暴”，具有不同专业知识背景的人员聚集在一起以讨论的方式进行工作，充分发挥集体智慧；“事故剧情”，人为制造偏差事件，对其原因、后果及现有安全措施进行讨论，形成完整的事故演变，找出潜在问题；“双向推理”，运用在每一步的分析中，完善事故剧情[2]。

1.1 HAZOP分析步骤

1.1.1 前期准备工作确定分析项目的目标和范围；组建HAZOP分析团队，由4～8个具有不同专业知识的人组成；制定HAZOP分析计划（收集HAZOP分析所必需的技术资料、会议日程、人员安排等[3]；HAZOP分析团队根据企业的风险承受能力和风险矩阵理论制定风险矩阵。

1.1.2 HAZOP分析流程首先将装置的工艺流程划分为不同的节点，通过一系列的引导词系统地对每一个节点进行分析，找出导致偏差的原因以及由此可能产生的后果，判断现有安全措施是否能够避免后果的产生，针对不足的措施提出具有针对性的建议（见图1）。

1.2 相关术语

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

（1）节点（又称分析单元）将整个工艺系统按照工艺意图拆分成若干个子系统，以便简化、细化分析过程。一般考虑以工艺条件、流体组成和设备功能发生重大改变的位置为节点划分点[4]。

（2）引导词用来限定工艺指标的简单词语，如“过高”、“过低”等，其与参数搭配可确定偏差。

（3）偏差偏差是HAZOP分析过程中最重要的概念，通常是指工艺参数超出安全许可的操作范围，偏离原本期望的意图。通常由引导词和工艺参数来确定，即引导词法[5]（见表1）。

表1 常见偏差表Tab.1 Deviation list

（4）原因指导致偏差发生的初始原因，如仪表故障、人员操作不当、外界干扰等。

（5）后果指产生偏差后，在假设已有安全措施失效的情况下，所造成的不利后果，如“火灾”、“爆炸”、“人员伤害”等。

（6）现有安全措施指当前工厂中已安装的设备、仪表和自控等硬件设施或相关操作规程文件，如联锁等。

2 应用实例

2.1 航煤加氢精制装置的风险评估

本次HAZOP分析以航煤加氢精制装置的P&ID图为主要依据，通过工艺流程知，航煤加氢装置分为反应和分馏两大部分，根据节点划分原则将该装置划分为18个节点（表2），提出建议措施共计85项，结合和参照该企业风险评估矩阵，并按照风险等级大小对建议措施进行了分类，其中针对III级风险提出建议措施7项，针对Ⅱ级风险提出建议措施68项，针对I级风险同时考虑到操作优化等方面问题，提出建议措施10项。

表2 节点划分表Tab.2 Node partition table

本文选取节点6分馏塔进料及塔底系统进行阐述（图2），其设计意图为：自D-4102来的液相原料进入换热器E-4102A/B/C/D，经取热后作为分馏单元原料进入分馏塔，分馏塔底液相一部分经泵P-4104A/B升压后送至F-4102分馏塔底重沸炉加热后作为顶部回流返回至分馏塔，另一部分经P-4103A/B升压后送至A-4103和E-4104冷却后外送。以C-4101塔底液位参数为例，给出部分HAZOP分析结果（表3），并结合后果的严重性和事故发生的可能性进行风险等级评定。在进行评定时，首先考虑现有安全措施失效后的不利后果，以C-4101塔底液位过低的原因分析为例，分析得出的不利后果是“泵抽空，导致机械密封失效和换热紊乱，影响产品质量，严重时可引起火灾等危害”，经工作人员据经验分析，该情况在集团公司内有过先例，发生的概率在10-2至10-3之间，故取可能性值为3，该后果可一次造成直接经济损失在100万元到500万元之间，故后果严重程度取值为3，根据风险矩阵将其风险等级划分为II级。

经HAZOP分析后得出，该装置主体工艺设计符合安全要求，安全防护健全，能较好的实现安全生产。但针对个别较高风险等级的位置及装置生产中可操作性等问题提出的建议措施，还需采用工程措施和管理措施来降低风险。

图2 选取的节点流程图Fig.2 Process flow diagram of selected node

表3 HAZOP分析记录表（部分）Tab.3 HAZOP analysis record（part）

2.2 HAZOP方法的局限性

HAZOP分析方法能够预先识别出生产中可操作性等问题，如当P-4104A/B、P-4103A/B由于泄漏引起火灾导致泵房着火，需切断分馏塔与塔底泵流程，而目前唯一的隔断阀在泵房内，若发生火灾，工作人员可能无法进入。这大大提高了企业的本质安全，但其在实际应用过程中也有不足之处。

（1）分析过程耗时费力HAZOP分析小组要通过会议讨论的形式遍历整个系统中所有的节点和参数，用尽所有可行的引导词，还要进行双向推理，有时还会发生重复分析事故剧情的情况，这样就不可避免的耗费大量时间和精力。

（2）无法进行故障诊断HAZOP分析方法是以人为制造的偏差事件为思路的出发点，向前推查找出发生偏差的原因，向后推分析出偏差导致的后果，这种双向推理的方法会产生多个原因导致同样一种结果的情况，在设备出现异常状况时，工作人员无法根据这样的HAZOP分析结论直接进行故障诊断[6]。

（3）不够完备HAZOP分析尽管有自己特有的优势，但也不能做到所有的潜在问题都完全被考虑到，其成功与否在很大程度上取决于分析人员的知识、经验和能力。另外，HAZOP分析只是对装置进行定性的风险分析，无法将其量化，即使有风险等级的划分，也是受到人的主观因素影响的，不是真正的定量风险分析[7]。

3 结语

大量实践应用证明了HAZOP分析方法的有效性，它可以找到产生危险的原因、危险导致的后果和识别现有安全措施是否足够，并提出以前未关注到的问题，借助风险矩阵对其可能造成的不利后果进行风险等级划分，有助于企业进行隐患整治。但HAZOP分析方法也存在过度依赖分析人员经验、耗时费力、不够完善等缺点。目前，国内外已研究使用计算机辅助HAZOP分析技术，如SDG-HAZOP技术[8]，并且HAZOP分析方法与其他安全评价方法的结合也有了较多的研究，如HAZOP与LOPA的结合[9]等，这些研究都可以大大提高HAZOP分析的效率和质量。随着HAZOP分析的完善和智能化，其必将会有更大的发展。

［1］文科武.HAZOP技术及其在石化行业中的应用［J］.炼油设计, 2002,32（8）:55-58.

［2］吴重光.危险与可操作性分析（HAZOP）基础及应用［M］.北京:中国石化出版社,2014.4-6.

［3］曹涛.HAZOP在油气管道站场风险分析中的应用实践［J］.中国安全生产科学技术,2011,7（10）:129-133.

［4］姜春明,赵文芳.HAZOP风险分析方法［J］.安全、健康和环境，2006,6（6）:35-38.

［5］王素贞.某天然气处理厂低温分离工艺的HAZOP分析［D］.北京:中国石油大学,2011.

［6］黄会伟,舒小芹,史玉颖.在役装置HAZOP的应用分析及问题探讨［J］.中国安全生产科学技术,2013,9（9）:121-125.

［7］黄会伟,葛晓强,袁印实，等.HAZOP分析在酸性水汽提装置上的应用与研究［J］.中国安全生产科学技术,2013,9（11）:147-152.

［8］李丽霞,王明贤.工艺过程危险有害因素辨识的研究［J］.中国安全科学学报,2007,17（9）:135-139.

［9］许芝瑞,孙文勇,赵东风.HAZOP和LOPA两种安全评价方法的集成研究［J］.安全与环境工程,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，汉族，吉林人，北京化工大学在读硕士研究生，专业：安全科学与工程。

导师介绍：杨剑锋（1967-），男，回族，辽宁人，北京化工大学教授，博士，主要研究方向：主要从事石油化工安全技术及工程方面的研究。