HAZOP风险分析方法在医药工程设计中的应用.docx

摘要：简要阐述了工程设计阶段HAZOP分析的目标、需求及开展时间，在此基础上，从划分节点、确定节点偏差、分析偏差、确定事故后果等级、确定事故频率等级、确定事故风险等级方面，介绍了HAZOP风险分析方法，并运用该方法对医药工程中的液氨罐区进行了实例分析，通过辨识液氨罐区设计中存在的隐患，计算隐患风险等级，可及时改进工艺设计，提升工艺系统的安全性。关键词：HAZ0P；风险分析；保护措施；节点；事故频率0引言与石油化工行业相比，医药行业的生产规模相对较小，其工艺复杂性及危险性也相对较小。基于医药行业自身的特点及区域发展的不均衡，造成业主对工艺安全认知及安全意识的差异较大，加上行业涉及安全设计方面的规范相当不健全，导致医药工程设计中对安全设施的设计把握不准，留下安全隐患。近年来，随着医药行业迅速发展，企业规模的不断扩大，储存和使用易燃易爆等危险化学品的数量越来越多，容易形成重大危险源。对于化学原料药项目，还存在应重点监管的危险化工工艺，在工艺运行生命周期内，一旦出现反应失控或危险化学品泄漏，就有可能导致火灾、爆炸及中毒事故的发生，严重时导致人员伤亡、财产损失、环境污染及恶劣的社会影响。一般来说，工艺运行过程中的安全性能和设施布置主要是在设计阶段决定的。因此，在医药工程设计中，可以通过工艺危险分析来识别设计缺陷，及时改进设计，以提升工艺系统的安全性能。工艺管道仪表流程图，即P&ID显示了所有的设备、管道、工艺控制系统、安全联锁系统、物料互供关系、设备尺寸、设计温度、设计压力、管线尺寸、材料类型和等级、安全泄放系统、公用工程系统等关于工艺运行过程的关键信息。因此，通过分析P&ID,几乎可以分析所有安全措施的充分性，检查强制性标准规范在设计中的落实情况。本文介绍了以P&ID为主要分析对象的危险与可操作性分析（HAZoP,HazardandOperabilityAnalysis）方法在工程设计阶段的作用及要点，并以液氨罐区为实例进行分析，对其安全设计进行了审查，辨识出了操作和储存中存在的安全隐患，对存在的隐患进行了风险计算，并提出了改进措施。1 工程设计阶段HAZOP分析的目标1.1 检查已有安全措施的充分性，保证工艺的本质安全（1）在项目初步设计阶段，帮助审查设计方案，及时修正设计中的缺陷或不足。（2）为完善操作指标和操作规程提供参考依据。（3）为制定完善的应急处置预案提供依据。（4）分析的过程能够帮助分析人员更透彻地了解装置，分析的结果可以作为员工的教育培训材料。1.2 控制变更发生的阶段，避免产生较大的变更费用HAZOP分析的主要目的是检查已有安全措施的充分性。在HAZOP分析过程中往往会提出大量的建议措施，这些措施的落实会产生变更费用。从工艺装置生命周期与设计变更费用关系图（图1）中可以看出，如果在设计阶段进行HAZOP分析，则执行HAZOP分析提出的建议措施所产生的变更费用是最少的。图1工艺装置生命周期与设计变更费用关系2 工程设计阶段开展HAZOP分析的需求及时间段在石化行业，HAZOP分析的需求往往来自业主。对于医药行业来说，鉴于行业本身特点，加上国家安全总局提出进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的要求，涉及“两重点一重大”和首次工业化设计的建设项目，必须在初步（基础工程）设计阶段开展HAZOP分析，这种需求是正式的，而且应体现在双方的合同内。为使HAZOP分析的结果以及对设计所作的变更体现在初步（基础工程）设计审查文件中，HAZOP分析应安排在初步（基础工程）设计工作基本完成之后、上级主管部门审查之前开展。3 HAZOP风险分析方法传统的HAZOP分析内容包括：偏差、原因、后果、保护措施、建议措施。与传统的HAZOP分析相比，HAZOP风险分析在传统分析的基础上，结合事故的后果严重等级和事故发生频率等级，可以在5X5风险矩阵中确定事故的风险等级，使传统的HAZOP分析方法从纯定性分析改进为半定量分析，提高了HAZOP分析方法识别危险的分辨率和对安全措施实际效能的判断能力。3.1 划分节点HAZOP分析的基础是“引导词检查”，其仔细地查找出与设计意图背离的偏离。为便于分析，可将系统分成多个节点。将系统划分成节点时，一般会综合考虑节点的目的与功能、节点物料及合理的切断点等因素，如常见的节点类型包括：反应器、容器、塔、管线、换热器、泵、压缩机等。3.2 确定节点偏差对于每一个节点，HAZOP分析团队以正常操作的工艺参数为标准值，分析运行过程中工艺参数的变动（即偏差），这些偏差通过引导词和工艺参数引出。确定偏差最常用的方法是引导词法，即偏差二引导词+工艺参数。3. 3对偏差进行分析确定了每个分析节点的偏差后，需要对每个偏差进行分析。分析的内容包括：原因、后果、保护措施、建议措施。3.4 确定事故后果等级HAZOP风险分析中，只对会产生下列后果的事故进行风险分析:（1）员工伤害；（2）财产损失；（3）环境影响。事故后果等级分类如表1所示。»1事故后累等Ift（三）分类RTftSW产投失坏Ie影响1没有造成RTfS或只有会伤,没有更伤和死亡次ift或£1捶经济捆失人民m不足50万元事故彭府仅曜于生产区域内.我有射周边跖境Jfilft法响2自性工业中”.没有死亡次动成口气”轿擢失人R50万元以上、100万元以下因事故造成限动环境设重污染没有引起肝体性事件3次死亡12人.Alt3T人中毒重伤次造成H搐号讲拐夫人R100万元坡上、500万元以下”因事故造或胯县At行政区侬纷,引国或聊体性影响口）发生在环境Iit赂区的袖&IitAS1.在It以下以及Ar环境软累区的泊吕滑漏只在Iot以下堵成IR污染，故4次死亡39人.或不Io-M人中毒重侪次埠或IX接的济IH失人RifiS00W±.I000万元以下<1>因事故JG或的地级行政仅域纠勘.使对。堆经济*社会活动如影响<2）发生在跖境敏感区的通Ui*fit在IIO>0及在，环城*学区的泊口触盂在lg8tifiW大污染被)次死亡10人以1：或50tt1<(Jtft)次地成tut纣济相失人民币100O力元以上1事故使朝区域生今功徒加分痛失或施他冷生存却境受到污染2事故使用经济、社会活动受到严重影嫁做郭QI万人以1.3因故迨成猿河旗、沟泊,水航及海域大面根污染或县级C1.1.城陵水源培取水中Wi4发生在环境城5区的油2津番屋超过I（H以及在事环t*K<artt三KrII8t:二女均于:：事他注：S即SeVerity,表示后果严重程度。3.5 确定事故频率等级事故频率分为两种，一种是不考虑保护措施的事故频率（&/）；另一种是考虑保护措施的事故频率（）。3.5.1 不考虑保护措施的事故频率（FU）（1）事故频率（凡）由初始原因事件频率和促使原因事件发展为后果事件的条件事故发生的概率决定。（2）事故频率（尸）计算公式如下：FuF×Px×P2×-×Pn式中Fu事故发生的频率；P初始原因事件频率;Pl、P2、Pn条件事故发生的概率（条件1，条件2,条件）。3.5.2 考虑保护措施的事故频率（Ffn）保护措施是指可以独立的行使安全保护功能而不受其他保护措施失效影响的安全保护措施。保护措施一般包括以下内容：（1）基本过程控制系统；（2）报警、操作人员干预；（3）安全仪表系统（SlS）；（4）安全泄放设施；（5）物理防护；（6）应急响应。常用的保护措施及失效概率统计数据如表2所示。袅2常用的保护猪能及失效假率统计数据保护推施件炎失效概率g保护推俺Hl类失效概率（用D）阀门0.1%爆破片0.001%止逆附0.001%冷却水0.001%安全购0001%电0.001静电保护0.001%报警0.001%0.001%呼吸医0.001%ii：PFDfrProhibiHt)-OfFaiIureonDemand.表示失效M率.保护措施总失效概率（TPFD,TotalPFD）为已有保护措施失效概率的乘积，即：TPFlAPFDXPFDzX事故频率（Fm）计算公式如下：FnrFUXTPFD式中Fm一一考虑保护措施的事故频率；Fu不考虑保护措施的事故频率；TPFD保护措施总失效概率。3.5.3 事故频率等级分类事故频率等级分类如表3所示。表3事故算率等级（D分类疑率等级（D疑率说明1现实中IS期不会发生（在国内行业没有先例42Hi期不会发生,但在特殊情况下有可能发生（IS内河行业仃过先例"o*io-3在某个特定装置的生命用期内不太UJ能发生.但有多个类飘装置时能在:其中个装置发生（集团公司内有过先例）ri（'4在装置的生命周期内可能至少发生过次（殄期会发生）ro5在装置生命周期内经常发生1伊ii:1."1.clood.*示或*可雏.3.6 确定事故风险等级风险是事故后果严重程度与发生频率的结合。事故风险评估包括两个方面：（1）只考虑被动安全防护的潜在风险（RRU）；（2）同时考虑保护措施和被动安全防护的剩余风险（RRnO。潜在风险和剩余风险的区别在于潜在风险没有考虑保护措施，是对固有危险程度的评估，而剩余风险考虑了保护措施，是对目前真实危险程度的评估。两种风险的评估后果是一致的，只是在频率上有所不同，潜在风险考虑的事故频率为Fu,剩余风险考虑的事故频率为Fm.结合确定的事故后果等级和事故频率QF1.I或FnJ）等级，在5X5风险矩阵（表4）中就可以查出事故的潜在风险和剩余风险。赛45X5风险矩阵3US*III314/今n“8"事故发生IK率等1«.*116“Hk12“.U2-l如口”加Hk10“WI”3U刖164*11»a优险迂阵一122“3事故后果等级。根据确定的事故风险等级，按照表4进行风险管理。风险等级为11级、In级及IV级的事故，应对现有工艺系统进行改进，或通知企业管理部门按照建议措施进行补充。风险等级划分如表5所示。天5风除等级倍用划分标准风险等级分值采取的行动过裂龟龄分析（PHA）改进建议IV爆风险15-25产酗酸（绝对d端容忍）必须通过工程和/或。门的管理部门,用朗（不超过6个月内）把质险降低理K别11或以下需蔓井制定电门的物现方案降低风险m级风险10-14高度风险Ot以容思）应当通过丁程和,或心门的管现部门.在个具体的时间段（12个月）内.纪足点降抵到级别11或以下褥要并制定e门的防理方案降低风险n级风险5中度风险（在控制Kl施落实的条件下可以容忍）具体依据成本情况采取措施,需要确认程序礴指也已经落实.强调对它的的健妒工作个案评估,评估现有控制指城是否打效IiS风险可以接受不;B要来取进步拾籥降低风险不需要制定方案,可适当考JS提岛安全水平的措施（在T艺危害分析器擀之外）il*Rn>RkRa.&示风修学5HAZOP风险分析案例依据上述HAZO