第24卷增刊(2)現(xiàn)代化工Aug.20042004年8月Modern Chemical Industry137HAZOP技術(shù)的研究與應(yīng)用姜春明趙文芳姜巍巍盧衛(wèi)(中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院,山東青島26071)摘要:危險與可操作性分析( HAZOP)方法是工藝過程危險辨識的重要技術(shù)。在國外, HAZOP是裝置危險辨識的通用技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。近幾年來HAZP技術(shù)也逐漸在國內(nèi)得到認(rèn)識和應(yīng)用。介紹了 HAZOP分析技術(shù),及在HAOP技術(shù)應(yīng)用方面做的工作和取得的成果。HAZO技術(shù)是最適于裝置工藝過程危險性分析的技術(shù)值得在國內(nèi)加以推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞: HAZOP技術(shù);工藝過程;危險辨識;應(yīng)用中圖分類號:X924.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號: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現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)在為社會帶來巨大利益的同時裝置的設(shè)計(jì)、操作、維修等過程中,需要工藝、工程、也帶來了火災(zāi)爆炸、毒物泄漏等重大事故隱患,因儀表、土建給排水等各專業(yè)的人員一起工作,對工此,最大可能地消除事故根源控制事故的發(fā)生無疑藝過程的危險性分析也不例外。危險性分析實(shí)際上是安全生產(chǎn)的重中之重。為了預(yù)防事故的發(fā)生、降是一個系統(tǒng)工程,需要各專業(yè)人員的共同參與。低事故危險,必須先對工作場所進(jìn)行危險辨識以確 HAZOP分析方法正是基于這樣一個基本概念,即各定工作場所有無危險或有哪些危險、條件能夠引起個專業(yè)、具有不同知識背景的人員所組成的分析組緊急事故。危險與可操作性( HAZard and OPerabil一起工作,比他們單獨(dú)工作更具有創(chuàng)造性和系統(tǒng)性ty, HAZOP)分析技術(shù)是按照科學(xué)的程序和方法,系能識別更多的問題。統(tǒng)地對裝置的工藝過程進(jìn)行危險辨識和分析的優(yōu)秀HAZOP分析是一種用于辨識設(shè)計(jì)缺陷、工藝過方法,也是許多發(fā)達(dá)國家推薦的危險辨識方法。程危險及操作性問題的結(jié)構(gòu)化分析方法,該方法的本質(zhì)就是通過系列的會議對工藝圖紙和操作規(guī)程進(jìn)1技術(shù)簡介行分析。在這個過程中,由各專業(yè)人員組成的分析HAZOP分析技術(shù)是英國帝國化學(xué)工業(yè)公司組按規(guī)定的方式系統(tǒng)地研究每一個單元(即分析節(jié)( Imperial Chemical Industries Ltd.)于1974年建立的,點(diǎn)),分析偏離設(shè)計(jì)工藝條件的偏差所導(dǎo)致的危險和主要目標(biāo)是對化工裝置的工藝過程進(jìn)行危險與可操可操作性問題。 HAZOP分析組通過分析每個工藝作性分析。歷經(jīng)幾十年實(shí)踐應(yīng)用和發(fā)展完善,HA-單元或操作步驟,識別出那些具有潛在危險的偏差ZOP技術(shù)以其系統(tǒng)、科學(xué)的突出優(yōu)勢,在裝置工藝危這些偏差通過引導(dǎo)詞引出,使用引導(dǎo)詞的一個目的險辨識領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭,在發(fā)達(dá)國家得以廣泛應(yīng)用,并就是為了保證對所有工藝參數(shù)的偏差都進(jìn)行分析。備受推崇。分中國煤化工行分析,并分析它現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展幾乎不存在某一個人們能獨(dú)自解決一個系統(tǒng)或過程的所有問題的現(xiàn)象,在YHSCNMHG分析方法明顯不同,把力力云可由一個人單獨(dú)完作者簡介:姜春明(1962-),男,大學(xué),現(xiàn)任青島安全工程研究院過程安全研究室主任,高級工程師,長期從事石化生產(chǎn)工藝過程、設(shè)備安全技術(shù)研究開發(fā)和推廣應(yīng)用工作;聯(lián)系人,趙文芳,0532-3874461,zhaowenfang@qdie,com.cne138代第24卷增刊(2)成,而 HAZOP分析必須由不同專業(yè)人員組成的分析和行動。分析的內(nèi)容會依據(jù)分析目的不同而有所側(cè)組來完成。 HAZOP分析的這種群體方式的主要優(yōu)重點(diǎn)在于能相互促進(jìn)、開拓思路。12分析步驟11分析方法(1)分析準(zhǔn)備基于引導(dǎo)詞的 HAZOP方法即是對于每一“分析a確定分析的目的、對象和范圍;b組建分析小節(jié)點(diǎn)”,通過引導(dǎo)詞引導(dǎo)分析節(jié)點(diǎn)的工藝參數(shù)形成有組;c.獲得必要的資料;d.根據(jù)資料擬定適當(dāng)?shù)谋砀褚饬x的偏差,分析其產(chǎn)生原因、可能導(dǎo)致的危險后和分析順序;e安排會議次數(shù)和時間。果、已有的安全保護(hù)措施及應(yīng)該采取的安全措施等。(2)完成分析(1)常用引導(dǎo)詞及其意義劃分節(jié)點(diǎn)(或稱單元分區(qū));b.解釋工藝指標(biāo)HAZOP常用的引導(dǎo)詞及意義見表1?；虿僮鞑襟E;c確定有意義的偏差;d對偏差進(jìn)行分表1常用引導(dǎo)詞及其意義析引導(dǎo)詞(3)編制分析結(jié)果文件N(空白)對設(shè)計(jì)意圖設(shè)計(jì)或操作要求指標(biāo)或事分析記錄是 HAZOP分析的一個重要組成部分,的否定件完全不發(fā)生Les(減量)數(shù)量減少同標(biāo)準(zhǔn)值比較,數(shù)值偏小會議記錄人員將分析討論過程中所有重要的內(nèi)容精More(過量)數(shù)量增加同標(biāo)準(zhǔn)值比較,數(shù)值偏大確地記錄在事先設(shè)計(jì)好的工作表內(nèi)。Part o(部分)質(zhì)的減少只完成既定功能的一部分在上述工作的基礎(chǔ)上,將會議記錄結(jié)果進(jìn)行整As Well A(伴隨)質(zhì)的增加在完成既定功能的同時伴理、匯總、提煉出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)果,形成 HAZOP分析報告隨多余事件發(fā)生文件。everse(相逆):設(shè)計(jì)意圖的出現(xiàn)和設(shè)計(jì)要求完全相反邏輯反面的事或物技術(shù)性能和特征Other Than(異常)完全代替出現(xiàn)和設(shè)計(jì)要求不相同的事或物HAZOP方法自建立以來,在實(shí)際應(yīng)用中不斷得以發(fā)展和完善,已成為功能完善、系統(tǒng)性強(qiáng)的危險辨(2)常用工藝參數(shù)識方法,且許多公司在工藝過程 HAZOP分析的基礎(chǔ)HAZOP常用的工藝參數(shù)有流量、溫度時間、pH上,對其進(jìn)行了擴(kuò)展和延伸,以滿足多種不同需求值、頻率、電壓、混合、分離、壓力、液位、組成、速度但工藝過程 HAZOP分析依然是應(yīng)用最廣泛、最為成黏度、信號、添加劑及反應(yīng)等。熟的技術(shù)之(3)偏差的構(gòu)成2.1 HAZOP分析技術(shù)的主要類型偏差為引導(dǎo)詞與工藝參數(shù)的組合,一般表示如(1)工藝過程 HAZOP( process HAZOP)分析下(2)人的可靠性 HAZOP( human hazoP)分析引導(dǎo)詞+工藝參數(shù)=偏差(3)操作程序 HAZOP( procedure HAZOP)分析用引導(dǎo)詞描述要分析的問題可確保 HAZOP方(4)軟件 HAZOP( software HAZOP)分析法的統(tǒng)一性,同時能夠?qū)⒁治龅膯栴}系統(tǒng)化,應(yīng)用22工藝過程 HAZOP分析技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域套完整的引導(dǎo)詞,可以導(dǎo)出所有可能的偏差,而不(1) HAZOP分析技術(shù)適用于以下不同的工藝過致被遺漏。程:連續(xù)工藝過程和間歇工藝過程。(4) HAZOP分析是對偏差的原因、后果、已有安(2) HAZOP分析技術(shù)可以用于裝置生命周期的全保護(hù)等項(xiàng)目進(jìn)行分析,同時提出應(yīng)該采取的措施各個階段:工藝設(shè)計(jì),在役裝置,裝置改造、擴(kuò)展(上接第136頁)[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中國煤化工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技術(shù)的研究與應(yīng)用1392.3 HAZOP分析技術(shù)的作用④常見十大類設(shè)備故障類型分析資料庫。包括(1)對裝置設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)審查,便于及時修了最常用的十大類設(shè)備:反應(yīng)器、干燥器、固體處理和加工設(shè)備、固-液分離器、管道及管道組件、換熱(2)對在役裝置工藝過程進(jìn)行全面系統(tǒng)的安全設(shè)備、流體傳輸設(shè)備燃燒設(shè)備、容器、物質(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備檢查,識別存在的危險與操作過程中可能出現(xiàn)的問的常見故障類型分析。分析內(nèi)容包括各設(shè)備常見偏題差、故障原因、解決方案(包括提高設(shè)備本身的安全(3)為制定操作指導(dǎo)提供參考資料;等級、增加安全設(shè)施、程序控制3個方面)等 HAZOP(4)為制定應(yīng)急預(yù)案提供依據(jù)等分析的基本內(nèi)容。32技術(shù)應(yīng)用3技術(shù)研究與應(yīng)用在對 HAZOP技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā)其軟件系統(tǒng)的由于 HAZOP技術(shù)的復(fù)雜、難以操作、耗費(fèi)人力同時,應(yīng)用 HAZOP技術(shù)對多套裝置進(jìn)行了危險性分物力大等缺點(diǎn),使國內(nèi) HAZOP技術(shù)基本還處于研析,掌握了 HAZOP技術(shù)應(yīng)用技巧,取得了良好效果。究、嘗試應(yīng)用階段。為了推進(jìn) HAZOP技術(shù)在企業(yè)的首先表現(xiàn)在 HAZOP技術(shù)的應(yīng)用上,全面認(rèn)識了這些普遍應(yīng)用,我們做了大量探索性工作,研究 HAZOP裝置工藝過程中存在的危險、事故發(fā)生的原因、事故技術(shù)的實(shí)用技巧,借鑒、采納國外 HAZOP技術(shù)應(yīng)用可導(dǎo)致的重大危險等,并在此基礎(chǔ)上制定了裝置安的經(jīng)驗(yàn)和信息積累,開發(fā)了 HAZOP應(yīng)用軟件系統(tǒng),全操作方案、事故預(yù)防方案及重大事故應(yīng)急響應(yīng)方并開展了大量實(shí)際應(yīng)用工作。案等。為預(yù)防事故發(fā)生,確保裝置的安全運(yùn)行提供3.1應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)了可靠的技術(shù)方案;同時 HAZOP分析過程也是裝置2001~2002年,青島安全工程研究院開發(fā)了國技術(shù)人員以系統(tǒng)的方法對裝置危險、隱患、現(xiàn)狀進(jìn)行內(nèi)第一套 HAZOP軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)集合了該全面認(rèn)識、思考的過程。因此, HAZOP技術(shù)的實(shí)施院多年進(jìn)行 HAZOP研究、分析工作的經(jīng)驗(yàn)、信息,借鑒增強(qiáng)了裝置技術(shù)人員的危險意識和認(rèn)識,提高了人了國外軟件的優(yōu)勢提高了HAOP技術(shù)的實(shí)用價值。的可靠性。 HAZOP技術(shù)在這些企業(yè)的應(yīng)用得到了HAZOP軟件系統(tǒng)的開發(fā)緊緊抓住了該方法的廠家的一致認(rèn)同,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。分析結(jié)果如下精髓和內(nèi)涵,憑借我們從事 HAZOP技術(shù)研究、應(yīng)用(1)乙二醇、丙烯腈、加氫裂化等裝置的 HAZOP工作的經(jīng)驗(yàn),對軟件評價程序進(jìn)行了科學(xué)、合理的設(shè)分析。乙二醇、丙烯腈、加氫裂化裝置都是石化生產(chǎn)計(jì)。軟件評價程序內(nèi)容分為以下11部分:中的高危險性裝置。為了確保這些裝置的安全運(yùn)(1)軟件評價程序內(nèi)容行,我們于2002~2003年對這些裝置的安全技術(shù)進(jìn)HAZOP分析概況;②會議成員;③分析節(jié)點(diǎn);行專項(xiàng)課題研究。其中包括應(yīng)用 HAZOP分析技術(shù)④會議情況;⑤會議參加人;⑥ HAZOP分析字段;對裝置進(jìn)行了系統(tǒng)的工藝危險分析,明確工藝過程⑦行動分析字段;⑧偏差;⑨風(fēng)險等級;⑩ HAZOP分中存在的危險、促成事故的條件、事故的危險等,為析;①行動分析下一步確定裝置安全方案提供了可靠的依據(jù)。(2)提供了實(shí)用豐富的資料數(shù)據(jù)庫(2)2003年7~10月,受上?？茖幑?德國為了提高軟件性能,強(qiáng)化軟件實(shí)用性和可操作 Henkel公司獨(dú)資企業(yè))委托,我們對其公司的環(huán)氧乙性,軟件系統(tǒng)中提供了大量的支持?jǐn)?shù)據(jù)庫,所提供的烷罐區(qū)、環(huán)氧丙烷罐區(qū)及3個車間的生產(chǎn)裝置進(jìn)行支持庫包括了 HAZOP風(fēng)險分析;此次 HAZOP分析為了深入掌①分析節(jié)點(diǎn)庫。節(jié)點(diǎn)庫包括近20種按設(shè)備類握可能事故的危險程度在傳統(tǒng)HA2OP分析的基礎(chǔ)型劃分的分析節(jié)點(diǎn)。上,對重要事故進(jìn)行了風(fēng)險分析②各分析節(jié)點(diǎn)偏差庫。匯集了每一個分析節(jié)點(diǎn)在對上海科寧公司罐區(qū)和生產(chǎn)裝置的 HAZOP的常規(guī)偏差。和右公蘸下存在的危險狀態(tài)③偏差分析庫。包括偏差的原因、后果、安全措38中國煤化工提出了建議措施。施等內(nèi)容;其中對常見類型的分析節(jié)點(diǎn),如反應(yīng)器、該CNMH動,將事故發(fā)生的風(fēng)換熱器、管線、塔、容器、熔爐、泵、壓縮機(jī)等的重要偏險降低到可以接受的范圍內(nèi)。這些工作的開展提高差給出了詳盡的分析,包括導(dǎo)致偏差的原因、本質(zhì)、了該公司的整體安全水平,保障了該公司的安全安全解決方案、控制措施、操作程序等方面。生產(chǎn)。(下轉(zhuǎn)第146頁)146現(xiàn)代化工第24卷增刊(2)文采用隨機(jī)檢驗(yàn)( random validation)考察方程的可靠表2方程的預(yù)測值性。隨機(jī)檢驗(yàn)通過考察培訓(xùn)集中各樣本是否相互獨(dú)催化劑立來確定訓(xùn)練集是否具有代表性,進(jìn)而確定所建方程是否可靠。它將因變量的值在訓(xùn)練集各樣本間隨結(jié)構(gòu)機(jī)地交換,重新建立方程。若重建的方程與原方程具有相近的預(yù)測能力,說明訓(xùn)練集樣本過于集中,沒有廣泛的代表性,不足以生成可靠的預(yù)測方程。由A預(yù)測值/kggh-113.411.7訓(xùn)練集中各樣本的結(jié)構(gòu)式可以看出,茂金屬催化劑A文獻(xiàn)值/kg·gthA相對誤差/%結(jié)構(gòu)的變化涉及到了中心金屬原子、橋原子、配體雜Mv預(yù)測值/0Mv文獻(xiàn)值/103原子、配體取代基、橋原子上的取代基等各個方面的Mv相對誤差/%結(jié)構(gòu)變化;由各個茂金屬催化劑的活性和所得聚丙烯的分子質(zhì)量可以看出,活性和分子質(zhì)量的變化范5結(jié)論圍較寬,說明所構(gòu)建的訓(xùn)練集具有廣泛的代表性。本研究構(gòu)建了具有較好預(yù)測能力的茂金屬催化隨機(jī)檢驗(yàn)表明活性和分子質(zhì)量QSPR方程的置信度分別為9%和93%,表明所采用的訓(xùn)練集和構(gòu)建的劑結(jié)構(gòu)-聚合性能的QSPR方程。QSPR方程顯示的影響茂金屬催化劑聚合性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)與本研究發(fā)方程是可靠的?，F(xiàn)的規(guī)律是一致的。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)表明,所構(gòu)建QSPR對于所構(gòu)建QPR方程的預(yù)測能力,本文利用方程可靠,具有較強(qiáng)的預(yù)測力能。外檢驗(yàn)的方法,對文獻(xiàn)[1-2]報道的2種茂金屬催化劑的聚合性能進(jìn)行了預(yù)測。外檢驗(yàn)所用茂金屬催參考文獻(xiàn)化劑的結(jié)構(gòu)及方程預(yù)測值見表2。[1] Tetsunosuke s [J]. Macromol Symp,1996, 101: 289由表2所列外檢驗(yàn)預(yù)測結(jié)果可以看出,所構(gòu)建21 Abbas r.[ J Organomet Chem,199.4311QsPR方程對茂金屬催化劑的活性和分子質(zhì)量的預(yù)[3] Konstantinous M [J].J Organomet Chem, 1996,509:63[4] Ewen A J [J. J Am Chem Soc, 1998, 120:10786測誤差均低于15%,表明方程具有較強(qiáng)的預(yù)測[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頁)作、安全控制、工藝改進(jìn)、維修等過程中,大家需要各(3)2003年11月~2004年3月,受山東泰山染方面知識的相互滲透, HAZOP分析過程是裝置人員料股份有限公司委托,我們對其公司加氫車間的制相互學(xué)習(xí)、相互提高的最好機(jī)會。氫裝置和3,3-二氯聯(lián)苯胺鹽酸鹽(DCB)生產(chǎn)裝置進(jìn)(4)軟件系統(tǒng)輔助 HAZOP技術(shù)的推廣應(yīng)用是行了 HAZOP分析,辨識出裝置工藝過程存在的危險種客觀需求。 HAZOP方法的科學(xué)性、系統(tǒng)性決定了因素及事故隱患,并提出了系統(tǒng)性的整改方案其分析的完善、深入,但也呈現(xiàn)了其隨之而來的缺4結(jié)論點(diǎn),即操作煩瑣,費(fèi)時費(fèi)力。因此,軟件系統(tǒng)的推廣應(yīng)用是一種必然。(1) HAZOP技術(shù)是最適于裝置工藝過程危險性(5) HAZOP技術(shù)在企業(yè)的推廣應(yīng)用是全球一體分析的技術(shù),也是惟一能夠?qū)ρb置設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系化發(fā)展的必然結(jié)果,也是企業(yè)深化裝置危險性認(rèn)識統(tǒng)審查、分析的方法,它可以識別出設(shè)計(jì)中潛在的缺加強(qiáng)安全操作、提高安全水平的重要途徑。陷和失誤,以便及時修改參考文獻(xiàn)(2) HAZOP分析組是由各個專業(yè)、不同知識背[]廖學(xué)品化工過程危險性分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200景(如裝置設(shè)計(jì)、操作、工藝、安全、控制等方面)的專[2]Kletz T. Hazard and Hazan: Identifying and Assessing Process Industry家組成,因此, HAZOP分析集合了眾人的智慧,更具中國煤化工n of Chemical Enginee有創(chuàng)造性與系統(tǒng)性,能識別更多的問題。其分析的全面、深入是其他方法無法相比的。CN Gement[M].Rugby: Institu-(3) HAZOP分析是裝置人員提高業(yè)務(wù)素質(zhì)的技tion of Cherm術(shù)手段?，F(xiàn)代生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性幾乎不可能使某[4]Center for Chemical Process Safety. Guidelines for Design Solutions forProcess Equipment Failures[ M]. New York: Amer Inst of Chemical Engi-個人成為裝置全部問題的專家,在裝置的設(shè)計(jì)、操neens,1998.口