淺析化工過程安全管理

杜正懋

關(guān)鍵詞：量化;程序;化工過程安全管理

1 危害識別與量化

本文范圍包括安全工藝設(shè)計(jì)和操作的幾個(gè)方面，如反應(yīng)堆類型的選擇、安全操作條件和保護(hù)系統(tǒng)的選擇，主要與化學(xué)反應(yīng)性有關(guān)。然而，即使在已經(jīng)仔細(xì)考慮并徹底應(yīng)用了這些方面的工藝裝置中，仍有許多事件可能發(fā)生并導(dǎo)致危險(xiǎn)事件[1]。此類事件的例子有：腐蝕引起的有害物質(zhì)泄漏;過程控制儀表故障;失去動力、冷卻、電力或壓力，以及人為錯(cuò)誤（誤操作、打開錯(cuò)誤的閥門等）。

如果不采用系統(tǒng)的程序和適當(dāng)?shù)墓芾砑夹g(shù)，很難確定復(fù)雜化工廠中所有可能發(fā)生的事件及其后果。已經(jīng)制定了若干危險(xiǎn)評估程序。這些程序中的大多數(shù)在其他AIChE/CCPS出版物中有描述，如危險(xiǎn)評估程序指南和定量風(fēng)險(xiǎn)分析指南[2]。其他關(guān)于危險(xiǎn)評估技術(shù)的出版物包括。

已識別的危險(xiǎn)可以從根本上減少（例如，減少庫存），也可以通過引入保護(hù)系統(tǒng)（例如，自動緊急關(guān)閉）來減少。從危險(xiǎn)評估程序中獲得的對化學(xué)和過程的更多理解也為過程安全管理的許多其他要素提供了指導(dǎo)（例如程序說明、應(yīng)急策略、人員培訓(xùn)和預(yù)防性維護(hù)）。

過程中的危害評估從過程參數(shù)的初始篩選開始。這一篩選程序?qū)a(chǎn)生一些需要更多關(guān)注的技術(shù)問題。然而，危險(xiǎn)評估程序并不能替代工程實(shí)施規(guī)程和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而是作為補(bǔ)充思想和概念使用。任何過程危險(xiǎn)評估的先決條件是充分了解過程的化學(xué)性質(zhì)（包括潛在的有害副反應(yīng)），并提供支持?jǐn)?shù)據(jù)。

流程的設(shè)計(jì)在發(fā)展這一階段的危險(xiǎn)篩選結(jié)果雖然具有更一般的性質(zhì)，但確實(shí)具有可以以相對較低的成本實(shí)施變化的優(yōu)勢。可在工藝開發(fā)的后期階段進(jìn)行額外的安全危害研究，以確保詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)符合已確立的總體安全概念。對在工藝設(shè)計(jì)的不同階段使用危害評估提供了更詳細(xì)的信息。

2 危害評價(jià)程序

下面的簡短總結(jié)陳述中重點(diǎn)介紹了九種常用的危害評估程序。這些程序不僅適用于新工廠的設(shè)計(jì)，還可用于審查現(xiàn)有工廠的安全條件，特別是有關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和操作的更新[3]。

2.1 過程系統(tǒng)檢查

本程序基于使用適用于工藝設(shè)計(jì)和操作每個(gè)階段的檢查表，以確保符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、良好工程實(shí)踐和定義明確的操作程序。這樣，就可以實(shí)施和利用以前的經(jīng)驗(yàn)，防止可能發(fā)生在過去的事件再次發(fā)生。

2.2 道和蒙德危險(xiǎn)指數(shù)

道指和蒙德指數(shù)提供了化工廠危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)的相對排名。這是通過根據(jù)工廠特征（如存在危險(xiǎn)材料和可減輕任何危險(xiǎn)影響的安全裝置）分配懲罰和信用來實(shí)現(xiàn)的。然后，處罰和信用被合并為所討論的工藝裝置的單一危險(xiǎn)指數(shù)。

這些指標(biāo)可用于從安全審查的角度來確定那些需要最高優(yōu)先關(guān)注的單元。它們還可用于設(shè)計(jì)工藝設(shè)備的布局和間距，以避免發(fā)生事故后的多米諾效應(yīng)。

2.3 初步危害分析（PHA）

PHA側(cè)重于工藝設(shè)備中的危險(xiǎn)材料和主要設(shè)備元素，以提供成本效益高的危險(xiǎn)識別。它將用于早期設(shè)計(jì)階段，在選址時(shí)非常有用。它還為工廠設(shè)計(jì)人員提供早期指導(dǎo)，以考慮減少或消除潛在危險(xiǎn)。

2.4 假設(shè)分析

假設(shè)分析用于評估偏離正常運(yùn)行條件的后果，方法是詢問“假設(shè)…？”問題。這種方法通常用于審查工廠或工藝修改。由于該程序的結(jié)構(gòu)不如其他一些方法，例如HAZOP，因此還應(yīng)注意識別不太明顯的危害。

2.5 故障模式、影響和關(guān)鍵性分析（FMECA）

在FMECA程序中，首先列出設(shè)備的詳盡清單。然后對清單上的每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行審查，找出可能的故障方式（故障模式包括打開、關(guān)閉、泄漏、堵塞、打開、關(guān)閉等）。然后記錄每個(gè)故障模式的影響，并計(jì)算每個(gè)設(shè)備項(xiàng)目的臨界等級。本程序的一個(gè)限制是，可能導(dǎo)致事故的故障組合并未真正確定。故障模式和影響分析（FMEA）是相同的過程，沒有關(guān)鍵性分析。

2.6 危險(xiǎn)可操作性研究（HAZOP）

HAZOP是識別可能導(dǎo)致事故的過程偏差的系統(tǒng)方法。多學(xué)科團(tuán)隊(duì)通過管道和儀表圖或流程圖，對流程圖中每個(gè)項(xiàng)目的流程參數(shù)（如流量、壓力和溫度）應(yīng)用某些指導(dǎo)詞，如“更多”、“更少”或“否”。檢查所有指示的偏差是否存在危險(xiǎn)后果和發(fā)生的可能性（原因）。該程序不僅可用于識別危險(xiǎn)，還可用于操作和緊急控制系統(tǒng)，尤其適用于涉及工廠操作的新型技術(shù)。

2.7 故障邏輯圖

研究可導(dǎo)致事故的事件序列的一種廣泛使用的方法涉及邏輯圖。通過圖中所示的方法，確定只有當(dāng)冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障且反應(yīng)器內(nèi)的物質(zhì)不能傾倒到集水槽中時(shí)，才會發(fā)生失控反應(yīng)。而且，只有四個(gè)組合可能導(dǎo)致失控。使用邏輯圖的三個(gè)危險(xiǎn)評估程序是：①故障樹分析（FTA）;②事件樹分析（ETA）;③因果分析（CCA）。

2.8 人為錯(cuò)誤分析

人因失誤分析用于確定人員失誤最有可能發(fā)生的情況。通常可以通過在設(shè)計(jì)中考慮人為因素來降低此類錯(cuò)誤的可能性。下面給出幾個(gè)示例來說明這一技術(shù)：正確識別設(shè)備和合理的控制面板布置減少了混淆和錯(cuò)誤的機(jī)會。如果一個(gè)簡單的行動可能導(dǎo)致比顯而易見的更嚴(yán)重的后果，則必須建立額外的保障措施/障礙。安全系統(tǒng)（包括軟件）應(yīng)受到保護(hù)，以防未經(jīng)授權(quán)和/或意外更改。

隨著自動化水平的提高，必須認(rèn)真考慮和選擇指派的操作人員;操作人員既不應(yīng)被遺留在無法自動化的簡單任務(wù)中，也不應(yīng)將其任務(wù)變成煩人的任務(wù);因此，控制系統(tǒng)必須向操作人員提供有關(guān)過程狀況的充分信息，并且他們應(yīng)該有足夠的設(shè)施來應(yīng)對異常情況。

2.9 定量風(fēng)險(xiǎn)評估

到目前為止所描述的過程通常是定性的，盡管可以使用故障邏輯圖技術(shù)預(yù)測事件的可能性。對于具有高危險(xiǎn)性的設(shè)施或單元，可能需要更為量化的方法，例如量化風(fēng)險(xiǎn)評估（QRA），也稱為概率風(fēng)險(xiǎn)評估（PRA）[4]。在一些情況下，進(jìn)行了大規(guī)模研究，以評估現(xiàn)有或計(jì)劃中的工業(yè)活動對公眾造成的風(fēng)險(xiǎn)。在較小的范圍內(nèi)，量化風(fēng)險(xiǎn)評估可以作為一個(gè)實(shí)用的工具來揭示過程中最關(guān)鍵的部分，并從安全的角度確定幾個(gè)設(shè)計(jì)方案中哪一個(gè)最有效。全面定量的風(fēng)險(xiǎn)評估包括五個(gè)步驟：①危險(xiǎn)識別;②概率或頻率分析;③后果分析;④風(fēng)險(xiǎn)水平計(jì)算;⑤評估。

3 化工過程安全管理

為了防止事故的發(fā)生，工藝裝置不僅必須設(shè)計(jì)良好，但也要正確操作和維護(hù)。確保所有安全方面得到足夠的重視，各級管理層對安全的承諾至關(guān)重要。在實(shí)踐中，安全與生產(chǎn)需求和預(yù)算等其他目標(biāo)之間可能會產(chǎn)生利益沖突。在這些情況下，管理層的態(tài)度將是決定性的。在現(xiàn)實(shí)中，這種利益沖突只是一種明顯的利益沖突，因?yàn)榘踩?、效率和產(chǎn)品質(zhì)量都依賴于可靠的生產(chǎn)設(shè)施，技術(shù)故障和安全問題的發(fā)生頻率較低。

美國化學(xué)工程師學(xué)會（AIChE）的化學(xué)過程安全中心（CCPS）已經(jīng)確定了12種元素，它們必須是任何化學(xué)過程安全管理計(jì)劃的一部分。還定義了這些要素在電廠運(yùn)行中的具體應(yīng)用。

關(guān)于化學(xué)過程的未來趨勢和問題的一些說明安全性如下：不斷變化的社會、政府和行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)視角要求在化工廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中更加詳細(xì)地關(guān)注工藝安全因素。各級府機(jī)構(gòu)將成為過程安全的合作伙伴例如，加工廠附近的社區(qū)團(tuán)體將發(fā)揮越來越重要的作用確保不會發(fā)生災(zāi)難性事件的角色。事故造成的環(huán)境排放將大大減少政府和社區(qū)團(tuán)體的認(rèn)可。合同人員使用安全程序的必要性在程序?qū)彶橹行枰~外的培訓(xùn)和更高的優(yōu)先級。人工智能概念將應(yīng)用于評估過程測量和控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛安卡.化工過程安全管理中的應(yīng)急響應(yīng)[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2019（02）：26-28.

[2]蘇國勝.國內(nèi)外化工過程安全管理發(fā)展歷程及實(shí)施對比[J].安全、健康和環(huán)境，2018（05）：1-6.

[3]招嘉虹.化工過程安全管理[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2015（10）：8-9.

[4]葛安卡.化工過程安全管理與信息化[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2018（07）：28-29.