化工工艺安全评价与控制
朱鹏，刘术敬，曾美婷，
（上海应用技术大学 城建学院，上海 201418）
摘要
随着我国化工事业的快速发展,化工产品种类的日益增多,其生产工艺也越来越多样化且在工业领域当中得到了广泛的应用。对于当前化工工艺来说，还存在着诸多严峻的风险问题，若不能有效的解决这些风险问题，势必造成严重的损失。对于此情况，有效地开展化工工艺风险识别工作与安全评价工作显得尤其重要。本文主要就化工工艺风险识别与安全评价要点，研究了各项工艺风险的识别系统，并结合HAZOP分析法提出了针对化工工艺安全的评价方法。
关键词:化工工艺，风险识别，安全评价
abstract
With the rapid development of the chemical industry, the number of chemical products is increasing, and its production technology is becoming more and more diverse and widely used in the industrial field. For the current chemical process, there are still many serious risk problems. If these risk problems cannot be effectively solved, serious losses will inevitably be caused. For this situation, it is particularly important to effectively carry out chemical process risk identification and safety evaluation. In this paper, the main points of chemical process risk identification and safety evaluation are studied. The process risk identification system is studied, and the HAZOP analysis method is proposed for the chemical industry process safety evaluation method.
Keywords: chemical process, risk identification, equipment, safety evaluation
近年来，化工事故造成了重大的人员伤亡及经济损失。化工事故往往引发一系列连续性爆炸，造成更大的伤亡。归其原因，都是由一些违规操作所引起，为此安全评价在化工企业中是预防化工事故的重要方法。作为企业的EHS人员，对该企业的安全评价及风险控制是现代化工企业管理的重中之重。现如今化工生产企业规模日趋庞大，生产装置更为复杂和系统，并呈生产过程高度连续、操作系统复杂和自动化程度高生产过程危险性较大等特点，并且多家化工企业连续紧密排布。在化工生产活动中危险化学品的储存、生产和使用存在着较多的危险因素；如化学性危险因素：易燃易爆性物质：易燃易爆性气体、易燃易爆性液体、易燃易爆性固体、易燃易爆性粉尘与气溶胶、其它易燃易爆性物质；自燃性物质；有毒物质：有毒气体、有毒液体、有毒固体、有毒粉尘与气溶胶、其它有毒物质；腐蚀性物质：腐蚀性气体、腐蚀性液体、腐蚀性固体、其它腐蚀性物质及其他化学性危险、有害因素。因此，及时识别和排除企业在生产过程中的危险因素，可以有效的避免事故的发生。
1. 工艺风险评价
1.1 评价小组
化工评价小组应该从实际角度出发，作为化工安全的第一执行者，其综合素质直接影响着化工安全评价的精准性。对于这一问题，应该重视化工安全评价小组的队伍建设，特别是综合素质以及专业度方面。因此，首先，为实现评价过程的专业化，应该在每个工艺流程部门、车间成立风险评价组，分别对本单位作业活动、设备设施进行风险评价[3]。部门负责人担任组长，班组长为成员，带领全体员工开展风险评价工作，同时成立安全监察小组，小组组长为权威的安全评价专家，副组长为厂区负责人，评审结果和意见对全体员工公开，进行整改。其次，应强化对于工艺安全评价人员的培训力度，制定出具有针对性的培训方案，同时还要完善人员培训内容体系，将厂区工艺安全评价准则，评价方法，评价内容，现代化评价技术等作为主要培训内容，从而保证受训人员的综合素质水平能够得到有效地提升，并满足各项化工工艺安全评价工作的需求[4-5]。
1.2 评价内容及方法
工艺风险评价过程中可以采取多种评价方法，主要分为定性评价方法、半定量评价方法和定量评价三种，在实际的情况中，具体采用什么方法需要根据所分析的目的决定，，通常情况下定性分析用于危险和事故场景的辨识，并判断出此行为及状态是否为可容忍；风险等级的评定可以用半定量评价，对于更为复杂的生产环境以及操作设备可以采用定量评价的方法，其评价结果可以用于风险决策和风险比较。由于该企业还处于工艺装置建设阶段，因此本次评价过程中主要采用安全检查表法和HAZOP(危险与可操作性分析)的定性评价方法以及LOPA的半定量评价法。
对于处于建设阶段的工艺项目，通常情况下需要采用定性方法进行风险识别与初步的评估，因此首先根据安全生产相关法律法规、园区安全管理制度、厂区专业技术标准以及不同工厂的设备来制定相应的安全检查表，对将要实施的设备及或操作流程进行预测和评估，以此来推断建设项目在运行期间可能存在的缺陷、疏漏、隐患，同时运用HAZOP分析法根据安全检查表中列出的评价内容以及评价部位，结合厂区工艺装置设计文件来辨识工艺缺陷、工艺过程危险及操作性问题；结合两种方法评价结果提出装置在建设及运行期间应注意的问题。
对于生产过程中的特定较为繁琐复杂的评价部分，采用定性评价方法已经不能达到预期效果。例如本质安全设计，基本过程控制系统以及物理保护装置的评价，对于这些设备我们采用LOPA评估方法，LOPA分析是一种特殊的事件树分析形式，通常使用初始事件后果严重程度和初始事件减缓后的频率大小(数量级)近似表征场景的风险。LOPA中的保护层可以类比于事件树的分支[7]。与事件树一样，LOPA可以计算不期望事件的频率，如下图式（1）和图1，在化工行业中典型的保护层包括本质安全设计、基本过程控制系统、关键报警与人员干预、安全仪表功能、物理保护(安全阀等)、泄漏后的物理保护、工厂应急响应和社区应急响应等八重保护。因此我们可以通过LOPA分析方法来评估化工生产装置在设计阶段是否加入保护装置，且对于特定工艺生产场景，现有的保护层是否满足IPL的要求。
（1）
式中：
--------初始事件i发生C后果的频率
---------初始事件i的初始频率
----初始事件i中第j个阻止C后果的独立保护层（IPL）的要求失效概率
PFD1 PFD2 PFD3
初始事件导致的后果C
其频率
初始事件
IPL1 IPL2 IPL3
成功=1-PFD1
成功=1-PFD2
成功=-1-PFD3
失效=PFD1
失效=PFD2 失效=PDF3
图1 LOPA保护层分析方法示意图
1.3 现代化安全评价技术
随着我国科学技术水平的不断提升，诸多新型的信息化管理设备逐渐的出现在了人们的视野当中，并且在我国各行各业当中得到了广泛的应用[8]。在这种情况下，在经费充足的情况下，我们也应重视化工工艺安全评价技术的革新，有效地应用信息化评价技术。为此，首先根据现运用信息化安全评价技术对化工工艺的安全性进行量化分析，通过信息化设备准确有效地计算出各类工艺的具体安全指数，从而保证相关的操作人员能够直观的了解到该项工艺的安全性情况[5]。其次，应该有效地利用计算机设备模拟出该项工艺的流程，将各项工艺的参数输入到模拟面板当中，通过观察模拟工艺流程来预估出该项工艺可能出现的风险问题以及安全性情况，对于一些具有较强风险的环节制定出具有针对性的解决措施，从而有效地提升化工工艺的安全性，进而提升各项化工资源的有效利用率[11]。
2. 风险识别与控制
化工工艺是指化工原材料经过一系列化学反应以后，转变为新产品的化学流程，纵观间苯二铵的生产流程，主要包括原料处理、化学反应、产品精加工三个方面的工作内容，其中每个工作环节都要利用特定的设备操作，并在特定的环境中展开处理及优化。因此对该厂区的风险识别主要从作业过程风险识别以及设备风险识别两个方面进行。
2.1 作业风险识别
作业风险分析是指从作业活动清单中选定一项作业活动，将作业活动分解为若干个相连的工作步骤，识别每个工作步骤潜在危害因素，然后通过风险评价，判定风险等级，制订控制措施[9-10]。以苯二胺生产企业为例，在苯二胺生产过程中主要涉及配制、硝化、脱亚硝、脱溶作业岗位极包装岗位，具体生产作业过程中可能存在的危险因素如下表（表1），评价过程中可以根据下表中危险因素潜在部位进行重点评估，由下表可知在间苯二胺的生产过程中容易发生火灾、爆炸、中毒等重大事故，因此为避免作业过程中发生事故，应该从根源上及人的因素采取控制措施，具体管理措施如下：
（1）建立健全安全管理体系，加强安全管理制度制定与落实
（2）强化人员的安全教育与培训，通过宣传、教育、演练、活动等不断提高安全意识和安全管理水平。
（3）做好隐患排查治理工作，加强检查与考核，以此规范操作行为，对于重点的生产工艺、消防和报警器等设备，应建立日常或定期安全检查制度。杜绝违章作业，克服麻痹大意带来的安全隐患。
（4）建立事故应急救援管理体系 ，并做到定期演练。因此采取的主要控制措施是加强员工的安全教育与监督管理，发挥每个生产过程中负责人的领导作用，加强管理监督力度，强化员工安全意识，确保安全防护用具的佩戴；同时参照设备操作规程规范进行作业，避免误操作情况的发生，从而避免人的失误造成的人员伤亡。
生产过程 | 事故类型 | 潜在部位 | 危险物质 | |
硝化反应过程 | 火灾、爆炸、中毒、高温烫伤、机械伤害、高处坠落 | 中间储罐、反应釜、成盐釜及蒸汽、物料管道等处 | 硝化料、硝酸、二氯乙烷 | |
配制过程 | 火灾、爆炸、中毒 机械 伤害、高处坠落、 噪声
| 配制釜、配制储罐及管道等处 | 二氯乙烷、硝酸 | |
脱亚硝反应过程 | 火灾、爆炸、中毒、 高温烫伤、机械伤害、 高处坠落、噪声 | 脱亚硝釜、脱硝基釜、盐酸与二氯乙烷储罐及管道等 处 | 盐酸、二氯乙烷、 硝化料 | |
脱溶反应过程 | 火灾、爆炸、中毒、 高温烫伤、机械伤害、 高处坠落 | 二氯乙烷泵、换热器、脱亚硝物料、 蒸汽及物料管道等处 | 二氯乙烷、脱溶物料 | |
水处理过程 | 火灾、爆炸、中毒、机械伤害 | 空压机、氧化塔、 废水及双氧水管 道等处 | 酸水、双氧水、氢 氧化钠 | |
原料拆装过程 | 粉尘危害、机械伤害、 火灾、爆炸、中毒、高温烫伤 | 原料区、蒸汽与原料管路 | 原料粉尘、其他危化品 | |
储 存 过 程 | 原料罐区 | 火灾、爆炸、中毒、 高温烫伤 | 硝酸储罐、盐酸储罐、氧化钠储罐、 硝基苯储罐 | 二氯乙烷、硝酸、 酸、氢氧化钠、 硝基苯等 |
成品罐区 | 各储罐区 | 苯二胺、苯二胺的衍生物 | ||
废料罐区 | 各废料储存区 | 硝化废料、各类废液、酸碱等物质 | ||
苯二胺生产作业过程中可能存在的危险因素表1
2.2 设备风险识别
设备风险识别主要是针对塔类、换热器、储罐类、机泵类、电气类等重大设备进行风险识别与控制，在这些设备中主要存在的危险因素为设备阀门损坏、自动控制系统失灵、反应异常出现高温高压、设备老化机能下降以及由于人的误操作而导致的设备性能异常。因此采取的主要控制措施为：
（1）从设备运行周期控制设备安全
主要包括设备周期的安装、控制和运行。从这三个不同的阶段保障设备的运行周期的安全。具体要从化工企业的实际出法，不同的化工企业设备、运行周期不同，设备的结构、选材、设计、加工过程和操作过程也有较大差异，所以为保证设备运行周期的安全应该从多方面入手，保证各个环节都处在绝对安全的状态。
（2）加强设备运行过程中的检测
加强对设备运行过程中的检测和诊断，主要检测设别是否有运行异常，是否有设备腐蚀、气体或液体泄露等，对所出现的问题进行分析、总结；并记录备案。分析同类行业所出现的此类问题的解决方案或应急预案，并及时准备解决方案。
（3）危化品的自动化管理
加强危化品的自动化管理，存储危化品的场所应设置空气流量检测仪，湿度温度检测仪，以及有毒有害气体检测仪；将所有的检测仪制成联动系统；当有较大数据变动时系统会自动报警并通知检测人员，以便于及时处置。
结论
在化工企业当中存在较多的危险因素，因此进风险识别和安全检查是十分重要的，化工生产企业中危险因素较多，设备也较为复杂，因此对化工工艺进行安全评价是非常必要的；它可以帮助降低风险和事故发生的频率，对于保证化工生产安全具有十分重要的作用。与此同时，它是一项较为系统和复杂的工作，需要实际操作人员具有较高的专业基础和科学的方法以及一定的实际操作经验和高度的责任心才能妥善的完成此项工作。
参考文献
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[8]朱艳.化工工艺安全设计中危险识别和控制策略[J].石化技术,2019,26(07):274-275.
[9]胡瑾秋,张来斌,胡静桦.基于视线追踪技术的工艺操作人员人为失误识别研究[J].中国安全生产科学技术,2019,15(05):142-147.
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