（安全技术及工程专业论文）危险可操作性研究HAZOP在石化装置风险评估中的应用.pdf

学位论文数据集 中图分类号t e 6 ( t q 3 2 )学科分类号 6 2 0 5 0 2 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 0 8 0 6 9 2 密级内部事项 学位授予单位代码 l 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名张英太学号 2 0 0 8 0 0 0 6 9 2 获学位专业名称安全技术及工程获学位专业代码 0 8 1 9 0 3 课题来源主管部门项目研究方向石化装置风险评估 论文题目危险与可操作性研究( h a z 0 p ) 在石化装置风险评估中的应用 关键词 危险与可操作性研究( h a z 0 p ) 风险评一，古偏差聚乙烯装置 论文答辩日期2 0 1 1 年5 月3 1 日论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师杨剑锋教授北京化工大学化工过程机械 评阅入l杨国安教授北京化工大学故障诊断 评阅人2王维民副研究员北京化工大学化工过程机械 椭员蝴王奎升教授北京化工大学石油钻采 答辩委员l 江 波教授北京化工大学聚合物加工 答辩委员2吴大鸣教授北京化工大学精密技术 答辩委员3何立东教授北京化工大学振动控制 答辩委员4杨卫民教授北京化工大学聚合物成型加工 答辩委员5张亚军教授北京化工大学微纳制造 答辩委员6张有忱教授北京化工大学机械基础设计 答辩委员7周小儒教授北京化工大学工业设计 答辩委员8 钱才富教授北京化工大学 化工机械 答辩委员9崔文勇教授北京化工大学力学分析 答辩委员1 0薛平教授北京化工大学聚合物加工 摘要 危险与可操作性研究( h a z o p ) 在石化装置 风险评估中的应用 摘要 石油化学工业作为过程工业中重要的基础行业之一，对国民经济 有着重要的意义。随着过程工业生产规模日益大型化和复杂化，随之 而来的安全生产问题也已成为重大社会问题之一。风险评估( 安全评 价) 运用系统工程方法对系统( 工程项目或工业生产) 中的潜在危险 进行预先识别、分析和评估，为制定基本防灾措施和管理决策提供依 据，以寻求最低事故率、最小的损失和最优的安全投资收益，从而达 到系统安全的过程，是保障安全生产的一项重要手段。 作为风险评估的重要方法之一，危险与可操作性研究( h a z o p ) 尤其适用于化学工业系统。h a z o p 运用启发性引导词来研究工艺参 数的偏差，分析偏差产生的原因，识别偏差产生的后果和保护层，并 进行风险分析。使用该方法可以有效地识别系统高风险，并针对高风 险提出合理的建议措施，从工艺角度保障系统的安全性。 本文使用h a z o p 方法对某聚乙烯装置( 两条生产线) 进行了风 险评估，有效地识别出其风险，并有针对性地提出了建议措施。总结 了石化生产中的常见节点偏差的原因库，尝试性的使用了半定量的风 险矩阵对装置进行风险评估。 北京化工大学硕士学位论文 关键词：危险与可操作性研究( h a z o p ) ，风险评估，偏差，聚乙烯 装置 a p p l i c a t i o no fh a z o pi nt h er i s ka s s e s s m e n to f p e t r o c h e m i c a lu n i t a b s t r a c t a so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp r i m a 巧i n d u s t r i e s ，p e t r o c h e m i c a l i n d u s t 巧 i so f g r e a ti n l p o r t a n c et ot 1 1 en a t i o n a le c o n o m y w i t ht h ei n c r e a s i n gs c a l ea n d c o m p l i c a t i o no fp r o c e s si n d u 蛐哕p r o d u c t i o n ，s a f - e t yp r o b l e m sc a u s e db yw h i c h h a v eb e c o m e m 旬o r s o c i a l p r o b l e m s r i s k a s s e s s m e n tu t i l i z e s s y s t e m e n g i n e 嘶n g 印p r o a c h e st op r e i d e n t i 瓢a n a l y z ea n de v a l u a t et h ep o t e n t i a lr i s k i nt h es y s t e m ( i n d u s t 巧p r o j e c t so ri n d u s t 巧p r o d u c t i o n ) ，w h i c hp r o v i d eb a s i s f o r t h ed e v e l o p m e mo fb a s i cd i s a s t e rp r e v e n t i o nm e a s u r e sa n dm a n a g e m e n to f d e c i s i o n m a k i n g t h ep u 印o s eo fr i s ka s s e s s m e n ti st os e e kt h e1 0 w e s ta c c i d e n t r a t e ，t h em i n i i n u md 锄a g e ，t h em o s to p t i m a ly i e l da n da c h i e v es y s t e ms a f e 够 i ti sa ni m p o r t a n tm e a s u i eo fe n s u r i n gs a f - e t yi np r o d u c t i o n a sas i g n i f i c a n ta p p r o a c ho fr i s ka s s e s s m e n t ，h a z a r da n do p e r a b i l i t y s t u d y ( h a z o p ) i se s p e c i a l l ys u i t a b l et o t l l ec h e m i c a li n d u s t d a ls y s t e m s h a z o pu s e se n l i g h t e n i n gg u i d ew o r d st os t i l d yt h ed e v i a t i o n so fp r o c e s s i n g p a r 锄e t e r s ，a 1 1 a l y z et h ec a u s e so f t h ed e v i a t i o n s ，i d e n t i 矽m ec o n s e q u e n c e so f t h ed e v i a t i o n sa n dp r o t e c t i o nl a y | e r s ，a n di i l l p l e i n e mr i s ka n a l y s i s u s i n gt h e a p p r o a c hc a ne f f e c t i v e l yi d e n t i 匆m es y s t e mr i s ba n dm a k er e a s o n a b l e p r o p o s a l st oh i 曲r i s k s ，w h i c hc a i le n s u r et h es a f e 哆o ft h es y s t e mi nt e 啪so f t e c h n i q u e s i nt h i sp a p e r ，t h er i s ka s s e s s m e n to f p o l y 烈h y l e n ep l a n t ( t w op r o d u c t i o n l i n e s ) w a sc a r r i e do u tb yh a z o p ：r i s k sa r ei d e n t i f i e de f r e c t i v e l ya n d p r o p o s a l s a r em a d e a c c o r d i n g l y c a u s e sd a t ab a s eo fc o m m o nn o d e s d e v i a t i o n si n p e t r o c h e m i c a lp r o d u c t i o ni s 内衄e d s e m i q u a n t i t a t i v er i s k m a t r i xi sa p p l i e dt ot h er i s ka s s e s s m e n to f p l a n t st e n t a t i v e l y k e yw o r d s ：h a z a r da n do p e r a b i l i t ys m d y ( h a z o p ) ，r i s k a s s e s s m e m ， d e v i a t i o n ，p o l y e t h y l e n ep l a n t l v 目录 目录 第一章绪论。1 1 1 引言1 1 2h a z o p 的发展1 1 2 1 国外h a z o p 研究现状l 1 2 2 国内h a z o p 研究现状4 1 3 本课题的来源及意义一6 1 4 本文研究内容6 第二章风险评估理论9 2 1 工业风险理论9 2 2 风险评估概述1 0 2 2 1 什么是风险评估1 0 2 2 2 风险评估的目的和意义1 1 2 2 3 风险评估的步骤1 1 2 2 4 风险评估的分类一：1 3 2 3 常用的风险评估方法1 3 2 3 1 安全检查表( s c l ) 1 3 2 3 2 预先危险性分析( p h a ) 1 4 2 3 3 事故树分析法( f 1 a ) 1 4 2 3 4 事件树分析法( e t a ) 1 4 2 3 5 危险与可操作性研究( h a z o p ) 1 4 2 3 6 故障模式影响及致命度分析( f m e c a ) 1 5 2 3 7 故障假设法( w h a ti f ) 15 2 3 8 其他方法1 5 2 4 本章小结16 第三章危险与可操作性研究( h a z o p ) 方法介绍1 7 v 4 2 4 成品包装工段。5 6 4 3 使用h a z o p 对该装置进行分析5 6 4 3 1 划分节点5 6 4 3 2 选择偏差5 9 4 3 3h a z o p 分析6 0 目录 4 4 结论7 0 4 4 1 分析结论7 0 4 4 2h a z o p 方法特点总结9 8 4 5 本章小结9 9 第五章总结与展望。1 0 1 5 1 本文所做的工作和取得主要成果1 0 1 5 2m 眩o p 发展方向一1 0 l 参考文献1 0 3 致谢1 0 7 研究成果及发表的学术论文1 0 9 作者和导师简介1 1 1 c o n c t e n 扭 4 4c o n c l u s i o n 7 0 4 4 1c o n c l u s i o no fa n a l y s i s 7 0 4 4 2c o n c l u s i o no fm ed l a r a c t e r i s t i c so fh a z o p 。9 8 4 5s 瑚珊a 巧o f m ec h 印t e r 一9 9 c h a p t e r 5c o n c l u s i o na n d o u t l o o k 。1 0 1 5 1m a i nt i l s k s 觚dm 萄0 ra c h i e v e m 铋t s 。lo l 5 2d c v e l o p i n gd i r e 嘶o no f h a z o p 。1 0 1 r e f e r e n c e s 。10 3 a c k n o w l e d g e m e n t 1 0 7 r e s e a r c hp r o d u c t i o na n da c a d e m i cp a p e r sp u b l i s h e d 。1 0 9 i n t r o d u c t i o no fa u t h o ra n dm e n t o r 。1 1 1 符号说明 符号说明 危险与可操作性研究( h a z a r d 锄do p 蹦l b i l 埘s 砌y ) 符号有向图( s i 印c dd i r e c t e dg r a p h ) 安全检查表( s a f e t yc h e c kl i s t ) 预先危险性分析( p r e l i m i n a 巧h a z a r da n a l y s i s ) 事故树分析法( f a u l tt r e e a n a l y s i s ) 事件树分析法( e v e n tt r e ea n a l y s i s ) 故障模式影响及致命度分析( f a i l u r em o d e ，e 行e c t s ，觚dc r i t i c a l i t y a n a l y s i s ) 管道和仪表流程图( p r 0 c e s sa n di l l s 协l m e n td i a 伊锄) 工艺流程图( p r o c e s sf l o wd i a 黟锄) 危险化学品安全技术说明书( m a t i 耐a ls a 触yd a t as h e e t ) 风险( 砒s k ) 事故的后果( c o n s e q u e i l c e ) 事件发生的概率( p r o b a b i l i t y ) 失效的概率( p r o b a b i l 毋o f f a i l u r co nd 锄锄d ) 总失效概率( t o t a lp r o b a b i l i t yo f f a i l u r e0 nd e m 觚d ) 初始原因事件频率( f q u e l l c y ) 不考虑保护措施的事故频率 考虑保护措施的事故频率 一 | | ； 虮 眦 m m 一 肿 一 r c p 肿 一 f c 已 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 石油化工生产过程涉及的化学品种类很多，且绝大部分是易燃、易爆、有毒 和有腐蚀性的危险化学品，生产条件非常苛刻，大部分反应都在高温、高压下进 行，这就导致化工生产具有巨大的潜在危险性。随着科学技术的发展，国家和社 会对大、中型企业生产要求的提高，人民群众生活水平的提高的迫切性，石油化 工生产装置的大型化及高度的自动化、连续化已成为当前石油化工生产发展的趋 势。这就使得石油化工生产装置一旦发生事故，后果就极其严重，不仅会造成巨 大的人员伤亡、财产损失和环境破坏，甚至会造成严重的国际影响。【l 】因此，石 油化工过程生产安全和事故防范在石油化工生产中占据着至关重要的地位，这与 国家的安危、社会的稳定、人民生活水平及其所处的地理环境等都有着紧密的联 系。随着国家对职业卫生、安全生产和环境保护等评审标准的提高，石油化工企 业需要花费大量的人力物力开发和应用系统的事故预警和防范技术。 h a z o p 作为风险评估的重要方法，目前已经在国内外获得广泛认可。该方 法尤其适用于石油化工装置的风险评估。 1 2h a z o p 的发展 1 2 1 国外h a z o p 研究现状 h a z o p 自问世以来的四十年里，在欧美发达国家已经得到了长足的发展和 改进，许多国家已通过立法手段强制其在工程建设项目中推广应用【2 1 。在国外， h a z o p 分析作为一种安全分析与评价方法已广泛应用于油气田工程建设和炼油 化工企业中，许多国际著名的风险咨询公司对此都给予了足够的重视，如挪威船 级社( d n v ) 、杜邦( d u p o n t ) 、阿美可( a m e c ) 等。【3 】 h a z o p 从提出至今的发展经历了三个阶段： 1 2 1 1 人工h a z o p 阶段 1 9 7 4 年，英国帝国化学公司( i c i ) 在前人多年试验的基础上总结出了完整的 h a z o p 分析方法，广泛应用于各种炼油化工生产装置的安全分析中【4 - 5 1 。 北京化工大学硕士学位论文 人工h a z o p 的应用是基于这样一个基本概念：即不同专业、具有不同知识 背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自工作更具有创造性和系统性，能 识别更多的问题。人工h a z o p 分析一般由4 8 人的工作小组实施。该小组成员 由小组主席、秘书、工艺工程师、设备工程师、控制工程师、操作工程师等组成。 【6 】 h a z o p 分析的这种方式的主要优点是能相互促进、开拓思路。因此，成功 的h a z o p 分析需要所有的参与人员自由地表达他们各自的观点，不允许成员之 间的批评指责和片面压制这种创造性过程。但是，为了让h a z o p 分析过程高效 率、高质量地运行，整个分析过程必须遵循系统的规则并按一定的程序进行。 在美国，一个典型的h a z o p 分析需要花费7 到8 周时间，平均一周花费 1 3 0 0 0 2 5 0 0 0 美元。据美国职业安全卫生局( o s h a ) 要求，美国大约有2 5 0 0 0 个化工企业需要进行工业危险分析，每一轮流程工业危险分析及相关工作的花费 约为5 0 亿美元，占销售额的1 和利润的1 0 左右。【7 8 1 。 1 2 1 2 计算机辅助h a z o p 阶段 人工h a z o p 方法存在费时费力的缺点，而且由于其分析的质量在不同程度 上依赖于专家组的知识水平，因此在实施中不易把关。此外，由于人的思维具有 惯性，会造成分析中遗漏许多潜在问题。而人工推理的深度有限，使得一些深层 的问题不容易被发现【9 1 。 为了克服以上人工h a z o p 存在的问题，发达国家从7 0 年后期开始致力于 计算机辅助h a z o p 方法的研究。计算机辅助h a z o p 经历了逻辑化计算机辅助 h a z o p 阶段和智能化计算机辅助h a z o p 阶段。 ( 1 ) 逻辑化计算机辅助h a z o p 阶段 逻辑化计算机辅助h a z o p 分析，是从形式上辅助人工进行队z o p 分析， 由计算机完成h a z o p 文字和表格的后处理，采用“模板”的方式协助完成人工 h a z o p 。【1 0 1 从上世纪8 0 年代初期，一些计算机辅助h a z o p 软件开始出现。【1 1 1 3 1 1 9 8 0 年，d a l m o u 开发了一种过程失控时的计算机辅助可操作性分析软件 c a f o s ，该软件可以通过计算机文字处理产生h a z o p 说明。 1 9 9 0 年，p r i m a t e c hi n c 公司开发了商用的、可在p c 机上运行的、用于处理 文字的h a z o p 软件。 2 第一章绪论 2 0 0 0 年，一种较成熟的计算机辅助h a z o p “模板”和文字处理软件h 钇a r d r e v i e wl e a d e r 开发完成。可以在该软件的导航下，完成比较规范化的人工 h a z o p 分析，同时辅助生成h a z o p 文本说明。但该软件缺乏危险识别与分析 功能。 此类软件可减轻人的工作量，但无法协助进行智能化的分析，也无法从根本 上提高h a z o p 分析的质量。 ( 2 ) 智能化计算机辅助h a z o p 阶段 8 0 年代末，很多学者便开始了智能化计算机辅助h a z o p 方法的研究，并进 行了大量的试验。 1 9 8 7 年，p a n n 盯和l e e s 【7 】采用基于规则的方法进行自动h a z o p 分析，并 应用于一个水分离系统的危险识别。此方法只能找到直接的原因和后果，只适用 于小型工业系统。 1 9 9 0 年，k a r v o n e n ，h c i n o 和s u o k 嬲【1 4 】在k e e 专家系统外壳上开发了一种基 于规则的“专家系统”圆形h a z o p e x 软件。h a z o p e x 得到了有关偏离的潜在原 因的知识。 1 9 9 5 年，c a t i n o 和u n g 一1 5 1 开发了一个h a z o p 识别系统原型q h i ( q ! u a l i t a t i v c h a z a r di d e n t i f i c a t i o n ) 。该系统对于某些故障的危险识别可以在数秒内完成，而对 于其他案例则需要数天时间。 1 9 9 7 年，f a i s a l 和a 协a s i 【1 6 】研究了一基于知识的软件工具t o p h a z o p 用于 h a z o p 分析。该知识库由过程特有知识和常规知识组成，但由于不能判定下游 流程单元的偏差传播方向和参数的交互影响，该软件不能用于完备的h a z o p 分 析。 1 9 9 6 2 0 0 0 年，美国普渡大学v ：v e ：i l k a t a 跚】b r a m a i l i 锄教授提出的符号有向图 法( s i 印e dd i r e c t e dg r a p h ，s d g ) 被认为是目前能自动部分完成h a z o p 的方法。 s d g 是一种节点和节点之间有方向的连线。由于能够表达复杂的原因和结果， 并且有包容大量潜在信息的能力，所以将其应用于辅助h a z o p 分析中进行智能 化推理方面。v e n k a t a s u b r a l t l a i l i a i l 注意到s d g 分辨率不高但完备性好的优点， 成功的将其应用于化工过程h a z o p 分析。【1 1 只要s d g 模型正确，它就能尽可 能完备地揭示系统过程中的潜在故障及故障传播演变的路径。该团队经过数年努 北京化工大学硕士学位论文 力，开发出了基于模型的智能安全评价软件系统h a z o p e x p e n 【1 7 1 。但是，该方 法从根本上背离了h a z o p 方法的利用分析小组的“头脑风暴”来分析系统存在的 偏差以及其产生的原因和后果这一核心，这就限制了基于模型的h a z o p 计算机 辅助分析方法的发展。同时，该方法仅能针对典型的、已建立评价模型的装置进 行分析，且建模过程困难，适用性较差，取无法分析人员操作问题和联锁问题。 1 2 1 3h a z o p 定量分析阶段 传统意义上，h a z o p 一般被认为是定性的分析方法。然而，随着现代工业 生产规模的扩大化和复杂化，潜在的过程的风险程度也越来越高，随着人们安全 意识的不断提高，单纯的定性分析已不能满足企业要求。实现h a z o p 方法的定 量分析，为企业提供更加准确和令人信服的风险评估报告已成为h a z o p 发展的 必然趋势。【1 8 】 近年来，h a z o p 的定量分析主要时将h a z o p 与风险矩阵【1 9 之1 1 ，o r a 【2 2 。2 5 】 等定量评价方法相结合，对生产装置进行风险评估。如国外已经总结出来杜邦量 化风险矩阵，林德量化风险矩阵。 2 0 0 1 年，国际电工委员会( i e c ) 颁布标准i e c 6 1 8 8 2 危险与可操作性研 究应用指南【2 6 1 ，正式将h a z o p 以标准的形式规范化。 1 2 2 国内h a z o p 研究现状 在我国，h a z o p 应用起步相对较晚。目前国内应用h a z o p 分析方法进行 过程风险分析的单位主要有：青岛安全工程研究院、中石油独山子石化分公司、 北京化工大学、中国石油安全环保研究院、中国石油大学、清华大学、中国石化 工程建设公司等，采用的一般是传统的h a z o p 分析方法。 2 0 0 7 年，中国石油大学张斌、赵东风、周乐平【2 7 】等通过h a z o p 分析技术 研究，提出有针对性的三条改进措施：开发h a z o p 偏差专家库，并在开发的辅 助分析软件中自动关联提示，以弥补分析成员经验不足；基于专业化的计划安排 与分工控制分析过程，以提高分析工作效率；简化分析范围，并借助偏差库简化 重复工作，并对开展h a z o p 分析的时间给出具体建议。 2 0 0 8 年，中石油兰卅i 石化公司魏刚等【2 8 】成功地运用危险性与可操作性分析 法( h a z o p ) 对苯胺生产过程中流化床反应器在操作过程中可能发生事故及危险 进行了分析，从可见的技术参数角度入手，指出了苯胺生产过程主要事故发生的原 4 第一章绪论 因、产生的后果、装置应具备的保护设施和措施：并对保障安全生产提出了建议。 中国地质大学梁苗、罗云等【2 9 】通过h a z o p 分析有效地发现设计中存在的问 题，通过修改和完善提高了设计质量，并对有色冶金工程项目采购、施工、试车提 出了要求，对业主最终运营提出了管理上的建议，全面提高了产品质量。 2 0 0 9 年，中国石油安全环保研究院和北京化工大学联合对中石油四川石化 公司1 7 套装置运用人工h a z o p 方法或s d g h a z o p 方法进行了评估，对装置 的设计进行了改进，对装置的危险性和可操作性进行了有效地评估，取得了显著 地成果。 在h a z o p 技术的计算机辅助分析研究上，天津大学陈旭、张秀娟、邵冬生【3 0 】 基于过程工业危险性分析的要求，以h a z o p 分析方法为理论基础按照需求分析、 总体设计、详细设计、编码实现、测试等软件工程学的方法，开发了h a z o p 分 析辅助软件。采用s u a lb a s i c6 o 开发程序和m i c r o s o ra c c e s s 数据库管理系统 建立了强大的数据库应用软件。北京化工大学吴重光、张贝克、夏涛、牟善军等 【3 1 0 6 1 开发了s d g h a z o p 软件平台，并进行了应用，能识别装置的部分风险，并 能揭示危险传播的路径。他们提出了一种模糊s d g h a z o p 的新方法，它把节点之 间的相互影响用模糊矩阵的形式表示出来，采用矩阵的表示方法方便了计算机编 程的实现，同时，将传统的推理方法转变成为一套模糊矩阵的运算方法，使 s d g h a z o p 推理变为了一种半定量的推理，根据这些定量的信息，可以计算出各 个相容通路的危险传播能力，最后可以把传播能力小的通路筛除出h a z o p 分析结 果从而简化h a z o p 分析报告。 北京化工大学王峰【3 7 】针对化工过程中大多数事故是由于人工误操作而导致 的这一问题，总结了常见的误操作形式及导致误操作的原因，开发了人工误操作 危险与可操作性( m o h a z o p ) 分析软件，并提出了系统的误操作分析方法，从而 弥补了h a z o p 方法中分析操作步骤颠倒和对遗漏操作步骤等分析不全的缺陷。 计算误操作发生概率的大小，并对所有的情况进行排序，可以找出容易发生的或 后果较严重的误操作。在确定风险等级后，采取防范措施避免由误操作导致的事 故的发生，或采取有效措施将事故发生造成的不利后果的影响控制在最小程度。 清华大学赵劲松等【3 8 】等提出了基于案例推理( c b r ) 的h a z o p 分析自动化方 法，描述了案例库及案例结构，给出了案例搜索策略。为方便案例库的知识管理， 5 北京化工大学硕士学位论文 开发了案例构造器。吕宁、王雄等【3 9 】在分析s d g 技术的理论基础上，探讨了s d g 定性模型在计算机辅助h a z o p 和故障诊断中的实际应用，并针对丙烯聚合反应 ( 溶剂淤浆法) 建立s d g 模型，利用s d g 技术进行h a z o p 和故障诊断分析。 中国石油大学( 华东) 环境与安全技术中心也在计算机辅助h a z o p 分析的研 究上做出了很多有意义的尝试，建立了适合中国国情的h a z o p 风险分析数据库， 并开发了计算机辅助h a z o p 分析软件，该软件已经成功地应用于中石油股份吉 林石化化肥厂丁辛醇装置。【3 】 1 3 本课题的来源及意义 本课题来源于中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司2 0 1 0 年安保基 金研究项目h a z o p 在聚乙烯装置的应用。 系统而有效的风险分析与评估，是企业安全生产工作的重要基础。h a z o p 作为系统风险分析的方法，重点是工艺参数值和操作的具体步骤，其基本过程是 以引导词为引导，对过程中的工艺偏差进行确定，分析偏差产生的原因和导致后 果，识别装置及过程中存在的危害并进行危害辨识，确定风险等级，提出建议措 施。h a z o p 方法主要具有以下几个优点： ( 1 ) h a z o p 能对工艺设计进行全面系统的分析和审查； ( 2 ) h a z o p 能针对生产操作人员的误操作及由此产生的后果进行分析； ( 3 ) h a z o p 可有效识别工艺中的潜在风险，并能针对潜在风险采取应对措 施。 通过m 坦o p 分析，将h a z o p 方法进行改进和发展，使其更加适用于我国 的企业现状，成为风险识别和事故预防的有效方法，对于提升我国企业风险管理 水平、改变我国目前风险分析及评价方法系统性不强、效率不高、水平有限的现 状具有重要意义；在合理配置资源、降低事故损失等方面体现出了巨大的经济效 益和社会效益；h a z o p 在石油化工企业的风险分析、安全评价等方面有着广泛 的应用前景。 1 4 本文研究内容 本文的主要研究内容是h a z o p 方法的应用和改进。主要包括以下几个方面： ( 1 ) 应用人工h a z o p 方法对聚乙烯装置进行分析，识别装置可能存在的风 6 险，并对中高风险和高风险 的工艺设计进行合理改进， 行。 ( 2 ) 针对装置中的动、静设备、管道、仪表，建立适合的工艺偏差数据库 及偏差原因数据库，为后续可能继续实施的计算机辅助h a z o p 提供基础资料。 ( 3 ) 通过对国内外现有的h a z o p 量化方法进行调研，分析定量h a z o p 分 析的可能性，在此基础上提出量化h a z o p 分析的方法，将h a z o p 分析与化工 过程模拟结合起来，实现对工艺偏差和后果的量化。 7 第二章风险评估理论 第二章风险评估理论 2 1 工业风险理论 科学技术是一柄双刃剑，它给我们带来便利和舒适的同时，也给我们带来了 风险。危险是风险的前提，没有危险就无所谓风险。在工业系统中，风险( m s k ) 是用潜在事故的后果( c o 邶c q u e i l c e ) 和发生可能性( p r o b a b i l i t y ) 来表达事故的 影响和可能性。【删使用逻辑公式可以表示为： r = c 尸式( 2 1 ) 式中，r _ 风险 c i _ 一事故的后果 p - - 尊故发生的可能性 风险的概念表明：风险是由两个因素确定的，即事故发生的后果和事故发生 的可能性。因此，在实际应用中，一般使用风险矩阵确定风险的等级。图2 1 列 出了一种风险矩阵。 5 妻4 概 率 等3 级 2 l 高风险 中风险 低风险 图2 1 风险矩阵 f i g 2 - 1 黜s km a 仃i x 在工业应用中，一般将风险分为四个等级：高风险、中高风险、中风险、低 风险。各等级风险决定准则如表2 1 所示。 9 险风高中 ，彳：菇憎 ， j ” 雾? 。刍劳 囵 北京化工大学硕士学位论文 表2 1 风险决定准则 1 阻b l e2 - li u s kd e t e n 【1 i n i s t i cc r i t e r i a 风险等级风险决定准则 高风险不可接受，需停止操作、立即整改 中高风险不合需要的，高层管理决定接受或拒绝风险 中风险通过管理和检查以接受风险 低风险接受风险且不需检查 2 2 风险评估概述 2 2 - 1 什么是风险评估 风险评估( r i s ka s s e s s m 既t ) ，也称安全评价、风险评价、危险评价，是以 保障安全为目的，按照科学的程序和方法，运用系统工程方法对系统( 工程项目 或工业生产) 中的潜在危险进行预先识别、分析和评估，为制定基本防灾措施和 管理决策提供依据，以寻求最低事故率、最小的损失和最优的安全投资收益，从 而达到系统安全的过程。【4 2 1 风险评估的内涵可用图2 2 表示。 图2 - 2 风险评估的内涵 f i g 2 2c o 姗o t a t i o no fr i s ka s s e s s m e n t l o 2 2 - 2 风险评估的目的和意义 风险评估的目的是寻求最低事故率、最小的损失和最优的安全投资效益。风 险评估可以有效地在新建项目选址、建设、施工、投产、操作之前识别出设计和 操作中存在的缺陷，系统地从规划、设计、施工、制造、运行等过程中考虑职业 安全卫生技术和安全管理问题，找出生产过程中潜在的危险因素，并提出相应的 安全措施，实现安全生产的目标。 风险评估可以对事故进行定性、定量分析和预测，建立使系统安全达到最优 水平的方案，对曾经发生过的事故进行评估，提出纠正措施。从安全经济学的角 度评估装置、设备、设施或系统的设计是否能使收益与危险达到最佳平衡。当风 险过高时必须更改设计，当达不到规定的可接受危险水平且无法改进设计时，必 须放弃设计方案。 在装置、设备、设施或系统进行试验或使用之前，对潜在的风险进行评估， 以便考察危险事件是否消除或控制在规定的可接受水平，并对提出的消除危险或 将风险降低到可接受水平的措施所需费用和时间提供决策支持。评估装置、设备、 设施或系统在生产过程中的安全是否符合相关标准、规范的规定，实现安全技术 与安全管理的标准化和科学化。体现预防为主的思想，使潜在和显在的风险得到 控制。 风险评估是安全生产管理的必要组成部分，它有助于政府安全监管部门对企 业的安全生产进行宏观控制，有助于企业安全投资的合理决策，有助于提高企业 的安全管理水平，有助于保险公司对企业灾害实行风险管理。【删 2 2 3 风险评估的步骤 风险评估的步骤如图2 3 所示。具体内容如下： ( 1 ) 资料收集 明确评估对象和范围，收集国内外相关的标准和法规，了解同类装置、设备、 设施、生产工艺和事故情况，了解评估对象的地理、气象条件及社会环境状况等。 ( 2 ) 危险有害因素辨识与分析 根据所评估的装置、设备、设施和场所的地理、气象条件、工程建设方案、 工艺流程、装置布置、主要设备和仪表、原材料、中间体、产品的理化性质等， 北京化工大学硕士学位论文 辨识和分析可能发生的事故类型、事故发生的原因和机理。 ( 3 ) 评估过程 在危险分析的基础上，划分评估单元，根据评估目的和评估对象的复杂程度 选择一种或多种评估方法，对事故发生的可能性和事故后果的严重程度进行定性 或定量评估，在此基础上划分风险等级，以确定关注重点。 ( 4 ) 提出降低或控制风险的对策措施 根据评估结果，高于标准值的风险必须采用技术或管理措施降低风险。低于 标准值的风险属于可接受或允许的风险，应进行监测，以防生产条件的变更导致 风险增加。 图2 - 3 风险评估的步骤 f i g 2 - 3p r o c e d u r er i s ka s s e s s m e n t 1 2 第二章风险评估理论 2 2 4 风险评估的分类 根据评估对象的不同阶段可分为风险预评估( 安全预评价) 、风险验收评估 ( 安全验收评价) 、风险现状评估( 安全现状评价) 、专项风险评估( 专项安全评 价) ，分别适用于项目可行性研究阶段、竣工或试运行阶段、装置在役运行阶段、 特定装置的风险评估。 根据评估的量化程度可以分为定性评估和定量评估。定性评估主要是根据经 验对生产系统地工艺、设备、环境、人员管理等方面的安全状况进行定性评估， 此类方法只作定性比较，不做定量计算。定量评估是依据历史统计数据，运用数 学方法构造数学模型，对设备、设施或系统的事故发生概率和事故后果严重度进 行量化计算，确定风险大小的评估方法。 2 3 常用的风险评估方法 风险评估方法是对系统的危险因素、有害因素及其危险、危害程度进行分析、 评估的工具。目前，已开发出数十种不同特点、不同适用范围的评估方法。 2 3 1 安全检查表( s c l ) 为了检查某一系统( 工程、装置等) 中的不安全因素，把系统加以剖析，查 出各层次的不安全因素，事先将要检查的项目以提问方式编制成表，以便进行系 统检查，这种表叫安全检查表。安全检查表是系统安全工程的一种最基础、最简 便、广泛应用的系统危险性评价方法。安全检查表是由一些对工艺过程、机械设 备和作业情况熟悉并富有安全技术、安全管理经验的人员，事先对分析对象进行 详尽分析和充分讨论，列出检查单元和部位、检查项目、检查要求、检查结果等 内容的表格( 清单) 。逐项检查职业安全卫生预防措施与国家相关法律法规、标 准的符合情况及存在问题和潜在的危害。 安全检查表适用于工程、系统地各个阶段。安全检查表可以评价物质、设备 和工艺，常用于专门设计的评估。也可用在新工艺( 装置) 的早期开发阶段，判 定和估测危险，还可以对已经运行多年的在役装置的危险进行检查。安全检查表 通常用于验收风险评估、风险现状评估、专项风险评估。 北京化工大学硕士学位论文 2 3 2 预先危险性分析( p h a ) 预先危险性分析是在进行某项工程活动( 包括设计、施工、生产、维修等) 之前，对系统存在的各种危险因素( 类别、分布) 、出现条件和事故可能造成的 后果进行宏观、概略分析的系统安全分析方法。其目的是早期发现系统的潜在危 险因素，确定系统的危险等级，提出相应的防范措施，防止这些危险因素发展成 为事故，避免考虑不周所造成的损失，属定性评价。即：讨论、分析、确定系统 存在的危险、有害因素，及其触发条件、现象、形成事故的原因事件、事故类型、 事故后果和危险等级，有针对性地提出应采取的安全防范措施。 2 3 3 事故树分析法( f t a ) 事故树分析是根据系统可能发生的事故或已经发生的事故所提供的信息，去 寻找同事故发生有关的原因，从而采取有效地防范措施，防止同类事故再次发生， 事故树的分析方法通常包括事故树图的编制和在此基础上的定性分析和定量计 算。 是一种演绎的系统安全分析方法。它能对各种系统的危险性进行辨识和评 价，既适用于定性分析，又能定量分析。具有应用范围广和简明、形象的特点， 体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性，准确性和预测性。 2 3 4 事件树分析法( e t a ) 事