华侨大学化工工艺与本质安全研究所副教授于庆杰先生，于“2023全国石油化学工业数字化转型论坛暨第三届石油化学工业行业”工业互联网+“技术交流大会福建地区危化企业自动化、信息化与安全改造应用技术论坛 ”

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  危险与可操作性(HAZOP)分析是一种用于辨识设计缺陷、潜在工艺过程危险及操作性问题的结构化分析方法。其原理是以引导词（过多、过少、过高、过低等）和工艺参数（温度、压力、流量等）组成的偏差为出发点，寻找偏差产生的原因，以及可能致使的后果，考虑现有安全措施，最后给出相应的建议措施，以消除或减轻系统中的风险。

  缺点：HAZOP 是一种定性风险分析方法, 只能分析潜在风险是不是真的存在, 而不能对风险发生的可能性和事故后果进行精确定量分析。HAZOP分析小组对事故的后果严重等级规划区分更多的是依据专家的经验和知识，受专家思维能力的制约和本身缺乏定量化的依据，轻易造成对装置的安全性和操作性进行设计审查的分析结果失真，无法确保化工装置的安全运行。

  Ahn[18] 引入模糊理论，利用模糊集理论帮助设计人员做出科学决策，克服HAZOP步骤中不确定性。

  Viegas[20]、 Arthur[21]等试图将多种安全评价方法集成，进行了基于多准则决策的新型HAZOP分析，以减少HAZOP的固有不确定性和主观性。

  Chiappetta[22]、 Labovsky[23]、Ramzan[24]、Komulainen[25]等先后研究了将过程模拟与HAZOP结合，模拟不同程度偏差对系统造成的影响，建立了不同偏差与后果的对应关系，实现对偏差的量化分析。

  美国保险协会(AIA)对化学工业的317起火灾、爆炸事故做出详细的调查，把化学工业危险因素归纳为九个类型。

  瑞士再保险公司统计了化学工业和石油工业的102起事故案例，分析了上述九类危险因素所起的作用统计。

  结果表明对加工物质的危险性认识不足和化工工艺问题，在化学工业分别位于第二位和第四位。

  HAZOP分析：对工艺反应装置进行HAZOP分析，辨识有关反应热失控的场景的偏差。

  偏差反应量热实验：以HAZOP分析中导致反应热失控场景的偏差作为量热实验的操作条件，通过实验获取不同偏差条件下的放热数据，对偏差进行量化，并指导修正HAZOP分析结果。

  Aspen模拟与验证：采用Aspen Plus软件进行偏差模拟，获取放热数据，并与量热实验数据来进行对比，确保数据的可靠性，以便更好的对HAZOP分析结果进行校准。

  通过对丙烯酸聚合工段进行HAZOP分析，发现能引起事故的偏差共有32个，偏差产生的原因有44条。重大风险剧情主要发生在聚合釜，涉及的直接原因有引发剂加量过多、滴加步骤过早、搅拌器故障或未开启搅拌、温度控制回路故障等，导致偏离的原因有人员误操作和设备故障，偏离导致的后果主要是聚合反应釜温度、压力升高，反应失控，有火灾爆炸风险。

  根据HAZOP分析的结果，反应温度、滴加时间、引发剂加量是轻易造成聚合反应发生热失控的根本原因，因此对以上三个因素进行偏差量热实验，评估该反应过程的热失控危险性，为偏差量化提供较为可靠的量化数据。

  夹套温度分别控制在75、72.5、70、67.5、65、60℃进行反应量热实验，根据结果得出夹套温度为70℃出现放热量和绝热温升∆Tad最低值，表明反应温度的范围应控制在70℃±2.5 ℃ 。

  温度从60℃-75℃的变化过程中，随着温度上升，绝热温升∆Tad呈现先下降再上升的趋势。在最佳控制温度70℃ 以上，反应温度过高将导致反应速率加快，大量放热，严重时会引发爆聚，导致事故的发生。

  滴加时间的延长，能够更好的降低反应速率，使反应体系更的稳定，危险程度较低。混合溶液滴加时间为从5h到1h的变化过程中，工艺危险度等级从1级升高到3级，如果进一步缩短滴加时间，工艺危险度等级将进一步升高，带来风险。

  引发剂加量增加，由于聚合单体也采用滴加的模式，反应体系中单体始终处于饥饿态，总体放热量趋于稳定。

  HAZOP分析中未辨识出引发剂加量过少存在的危险，因此对HAZOP分析结果进行修正。

  采用Aspen Plus软件对温度偏差进行模拟。为了使Aspen模拟结果更符合工厂实际，参考实验聚合热值，计算出每个温度下的单体生成链段的焓值DHFVK值，拟合出温度与DHFVK值的关系曲线。能够准确的看出，修正后的放热量和实验值具有非常好的吻合性。其次，根据关系曲线，模拟出实验条件下没办法得到的高温条件下的放热量数据，弥补实验的局限性，提高危险化工工艺过程风险评估的准确性，提高化工装置本质安全度。

  根据实验结果，对该企业原有DCS和SIS系统安全连锁系统报警值、联锁值进行了调整。

  以HAZOP分析出来的热失控偏差反应温度、滴加时间、引发剂加量，作为异常工艺条件下反应量热实验的条件，进行偏差量热实验，获取异常操作状态下反应的放热行为，并通过偏差量热实验结果为HAZOP分析进行量化分析。研究根据结果得出偏差量热实验结果可以很好的提高HAZOP分析的深度和准确度，对HAZOP分析过程进行指导，以此改进安全设施设计，完善风险控制措施，避免HAZOP分析结果的失真。

  运用AspenPlus软件模拟了聚合反应温度偏差对反应放热量的影响。研究根据结果得出，结合反应量热实验的结果，AspenPlus模拟放热量和实验值具有非常好的吻合性，并且得到了实验条件下没办法得到的数据。Aspen偏差模拟可以很好的模拟真实工况下反应的危险性，弥补实验的局限性，提高危险化工工艺过程风险评估的准确性，提高化工装置本质安全度。