简析化工工艺危害分析及其发展趋势

简析化工工艺危害分析及其发展趋势

吴红丽

凯米拉化学品（南京）有限公司，江苏南京，210000

摘要：随着工业化进程的加速和化工生产规模的扩大，化工生产过程中的危害问题日益凸显，对安全生产提出了更高的要求。因此，在实际生产过程中深入了解和分析化工工艺中的危害，采取有效措施减轻或消除工艺危害，成为当前化工行业亟需解决的重要问题。国家相关单位和部门也就化工企业的工艺安全管理（PSM）体系进行了全面的检查，与时俱进地增加了一些关键内容，以及更新了部分模块的要求，以使其更适应现在化工行业安全管理的需求。从而提升化工工艺的安全性，促使各化工企业积极研究化工工艺危害。本文简要分析了化工工艺危害分析及其发展趋势，旨在为化工工艺的安全管理提供一些新思路和新方法。

关键词：化工工艺；危害；发展趋势

工艺安全管理（PSM）的发展与重大安全事故密切关联，欧美发达国家的法规出台进一步推动了PSM的完善。美国职业安全健康署（OSHA）与我国分别发布了相关法规，对化工行业的高危工艺安全管理做出了明确规定。杜邦公司在我国积极推广PSM，并详细介绍了工艺危害和风险分析（PHA）模块，以期化工行业从业人员能够对化工工艺危害和风险分析有更加深入的理解，并将其应用到实际工作中。

一、工艺危害和风险分析（PHA）概述

化工企业的生产工艺中，存在着诸多潜在的危害。为了有效应识别出这些危害并对这些危害进行控制，以保护人， 财产和环境不受危害，应当积极运用（PHA Process Hazard Analysis）工艺危害识别。PH是PSM（Process Safety Management，工艺安全管理）中的核心要素，通过一系列有组织、系统性、彻底的分析活动，对工艺潜在危害进行识别、分析、评价和处理，从而避免与化工工艺相关的伤害和事故的管理流程以确保生产安全。在进行PHA时，需要组建一个具备丰富工艺、设备、仪表、安全以及电气工程设计和操作维护经验的团队，团队成员应该具备危害与风险评估、功能安全和HSE（健康、安全、环境）知识，确保PHA工作的顺利进行。

目前常见的被应用到化工行业中用于工艺危害分析的PHA工具包括What-if分析法（如果…怎么办），检查表分析法以及HAZOP（危险和可操作性研究）分析法。这些分析方法属于定性的分析方法，一些高风险场景需要使用半定量风险评估方法，如LOPA分析，这类方法可用于评估风险的数量级和确定需要增加的保护层SIL等级。少数场景复杂、风险较高的场景，还需要采用定量风险评估方法（QRA）来定量的判断风险等级，用于风险比较和风险决策。 这种定量风险评价方法依赖各种数据化工具的发展，通过模拟技术对可能引发的危害进行建模分析。它能够详细描述复杂问题或现象，为相关工作人员提供更为精准的决策依据。通过对各类危害的概略性分析，可以明确危害的类别、出现条件及后果，从而制定相应的对策来降低危害发生概率至可接受的预期范围。

二、化工工艺危害和风险分析的流程

化工工艺危害分析是确保工业生产过程的安全性和可持续性的重要工作之一。为了有效进行危害分析，一个清晰而系统的流程是必不可少的。根据经验和实践，可以将化工工艺危害分析的流程划分为八个关键步骤，确保每一个环节都得到充分的考虑和处理。具体流程如下所示：

①计划与准备是整个危害分析流程的起点。在这一阶段，需要确定分析范围、目标和时间表，并收集相关的数据和资料，确保化工生产所有必要的信息和资源都得到了充分的准备和准备。一般需要包含的资料包括工艺流程图，操作手册，化学品技术说明书，关键设备清单及相关参数；②危害因素识别是关键的步骤之一。在这一阶段，需要对可能存在的危害进行系统性的识别和分类，全面考虑工艺的各个方面，包括原材料、设备、工作流程、作业条件等。通过识别可能存在的危害，可以为后续的评估和分析提供准确的基础数据。③工艺危害评估是危害分析的核心环节。在这一阶段，需要对每一个危害因素进行详细而细致的评估，包括评估其发生的概率、并从对人，对环境，对财产，对质量等多个方面的影响进行程度的评价，在此过程中，综合运用各种评估方法和工具，如故障树分析、事件树分析等，并结合公司或者行业内的经验经验数据，以确保评估的准确性和全面性。④后果分析。在这一阶段，对可能发生的事故、损失、伤害等进行详细的分析和模拟。通过后果分析，可以更好地理解和评估危害所带来的潜在风险，并为后续的措施和决策提供基础。⑤关注其他需要考虑的因素，涉及环境因素、法律法规的要求、相关标准和规范等。⑥风险评估。企业内部建立风险等级，用于进行风险的评价，如果固有风险高于公司可接受的程度，则需要在下一步制定和采取相关的措施让风险降下来，有的时候，会直接影响到工艺的改进和调整。⑦建议措施与报告。在这一阶段，将根据分析的结果提出相应的建议措施，以减轻和消除危害可能产生的对人，对环境，对财产，对质量的各种影响。同时，还需要将分析结果记录并进行报告，针对每个后续需要采取的措施还需要制定对应的责任人，以确保相关人员能够及时了解危害分析的结论和建议，并执行自己负责的措施；⑧记录归档和管理层审核。记录归档的目的是保留和整理相关的数据、资料和报告，以备将来的参考和审查。管理层的审核则是对危害分析过程进行总体的评估和回顾，以确保整个过程的质量符合实际要求，保证危害分析过程的有效性和可追溯性。

三、化工工艺危害分析的手法

目前，国内主要采用危害与可操作性分析（HAZOP）进行化学工艺危害评估。完成HAZOP后，进入风险评估阶段，主要采用LOPA（保护层分析）。若残留风险的概率未达到预期，会追加SIF（安全仪表功能）并对SIL（安全完整性等级）进行验证，以确认风险是否降至预期。GB/T21109-2017《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》标准定义了功能安全的全生命周期管理，PHA分析也与之匹配。

3.1 HAZOP分析

HAZOP分析是一种系统性的、分步骤的工艺危害分析方法，由小组长主导分析过程，它通过对工艺系统的各个组成部分进行详细的分析，以识别潜在的危害和并评价风险。HAZOP分析的主要步骤包括：划分节点、描述、分析、评定和制定措施。在划分节点和描述阶段，需要对工艺系统进行详细的描述，以便于所有相关人员了解和掌握分析的对象。在分析阶段，HAZOP分析团队会对工艺系统的各个组成部分进行深入的分析，识别可能存在的危害和并评价风险。在评定阶段，会对识别出的危害和风险进行定性评估，探寻导致偏差的原因及其后果，以确定其严重性和优先级。最后，在制定措施阶段，根据分析结果制定相应的预防和应对措施，以降低危害和风险的发生概率或者严重度。

3.2 LOPA分析

LOPA（保护层分析）是风险评估阶段常用的一种方法。是在HAZOP分析的基础上对所有场景或者部分高风险场景涉及的工艺系统已有的保护层进行评估，以确定各保护层对降低风险的作用效果。它是一种半定量的分析方法。在保护层确定阶段，需要对工艺系统中的各个安全防护措施进行识别和分类。在评估失效概率阶段，要分析各个保护层在特定条件下失效的概率。在评估后果阶段，需要对保护层失效后可能导致的后果进行详细分析。在确定风险接受标准阶段，需要根据国家和行业的相关标准，或公司内部标准，确定可接受的风险水平。在评估剩余风险阶段，要分析剩余风险是否在可接受范围内，若超出可接受范围，则需要进一步采取措施降低风险。

3.3 SIL验算

在完成HAZOP和LOPA分析后，若风险评估结果显示残留风险的概率未达到预期，需要进行SIL（安全完整性等级）验证以确保风险降至预期。SIL验证是对安全仪表功能的安全性能进行评估，以确定其是否能满足预定的安全要求。这一过程主要包括以下几个步骤：确定SIL等级；安全仪表功能设计；安全仪表性能验证；制定SIL验证计划；实施SIL验证；编写SIL验证报告；审核与批准。通过SIL验证，可以确保安全仪表在危险场景发生时能够有效地降低风险，保障工艺过程的安全运行。同时，SIL验证也有助于发现潜在的安全隐患，为化工企业提供更为可靠的安全保障。

四、化工工艺危害分析的发展趋势

目前在国内市场上主流的PHA分析软件有3款，分别为：PHA-Pro、 exSILentia 和 RiskCloud。未来，随着信息技术的不断发展和应用，PHA分析及管理将朝着一体化和平台化的方向发展，将不同的PHA分析方法、工具和数据集成到一个统一的平台上，实现数据的共享和协同工作，不同的化工企业都能加入该平台，借鉴其他企业的生产经验和教训，改善自身的化工生产方式。平台化的PHA分析软件将更加强调数据的整合和分析功能，结合机器学习和人工智能等技术，实现对大数据的综合分析和预测能力，将大大提高PHA分析的效率和准确性，还能更好地支持决策和管理。同时，通过与其他管理系统（如安全管理系统、环境管理系统等）的无缝对接，实现危害分析与企业管理的紧密结合。目前，诸如HIMA、Honeywell和歌略等厂家已经开始致力于一体化安全管理平台的研发工作。随着时间的推移，这种平台有望得到进一步的普及，从而为化工工艺安全风险管理提供更加规范化和可执行的管理手段。

五、结语

总之，化工工艺危害分析是化工企业确保生产安全的重要手段。随着科技的进步，化工工艺危害分析（PHA）方法也将不断创新和发展，未来的发展趋势将更加注重一体化和平台化，运用大数据、机器学习和人工智能等技术，提高分析的效率和准确性。同时，化工企业也应不断关注环境因素、法律法规的要求、相关标准和规范等因素，以全面提高化工工艺安全管理水平。

参考文献：

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