對石油化工設計本質安全管理工作的再認識

對石油化工設計本質安全管理工作的再認識胡敏 (中石化廣州工程有限公司，廣東省廣州市510620)摘要：石油化工是高風險行業(yè)，其項目屬于國家重點監(jiān)管(監(jiān)管工藝及監(jiān)管危險化學品)類別，危險化學品又是重大危險源，即“兩重點一重大”項目。倡導基于風險控制的科學合理、性能可靠的本質安全化設計，加強設計本質安全管理，針對項目不同階段開展風險識別活動，明確各階段的風險識別和風險評價的程序、方法和工具，將風險識別和風險評價貫穿于設計、投料試車全過程非常重要。工藝安全是本質安全化設計的核心，從源頭提升設計本質安全水平，可有效降低事故發(fā)生的概率。要在危險與可操作性分析(HAZOP)的基礎上，通過保護層分析(LOPA)進一步確定安全儀表功能(SIF)及其相應的功能安全要求或安全完整性的等級(SIL)。關鍵詞：石油化工設計本質安全管理安全專題評審HAZOP分析LOPA分析SIL分級石油化工是一個高風險的行業(yè)，安全事故通常表現(xiàn)為火災、爆炸、物料泄漏、污染環(huán)境等形式石油化工是一個高風險的行業(yè)，安全事故通常表現(xiàn)為火災、爆炸、物料泄漏、污染環(huán)境等形式，重大安全事故時有發(fā)生，如何保證安全生產是一個重大研究課題。在項目設計階段，應當優(yōu)先采用本質安全化工藝，從源頭控制工藝危害。在項目不同階段，應充分考慮本質安全化設計內容并不斷深化，將本質安全管理從事后被動應急轉向事前主動預防，降低安全事故的發(fā)生概率。1石油化工項目特點1．1石油化工生產過程石油化工生產過程以原油為主要原料，煉油汽油、航空煤油、柴油等清潔燃料及《關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》(安監(jiān)總管三[2013]76號)中，明確了“兩重點一重大”是指重點監(jiān)管危險化工工藝、重點監(jiān)管危險化學品和危險化學品重大危險源(見表1)。石油化工項目涉及重點監(jiān)管的危險化工工新型煤化工工藝，一旦出現(xiàn)反應失控或危險化學嚴重時導致人員傷亡、財產損失、污染環(huán)境及惡劣的社會影響。石油化工工藝過程和儲運系統(tǒng)涉及危險化學汽油)、石腦油、苯(含粗苯)、甲苯以及氨、硫化主要生產高密度聚乙烯、線性低石油化工生產過程要經過一系列的物理變化，工藝過程復雜，有些還伴隨氧化、裂常反應過程在反應器中進行，分離過程在塔器或容器(罐)中進行，工藝介質通過管道密旦操作條件大幅度波動，或因人為原因在的危險就會發(fā)展成為火災、爆炸、物料泄漏、污染環(huán)境等事故。因此石油化工行業(yè)與其他行業(yè)相比更具有危險性。管的危險化學品。隨著石油化工行業(yè)快速發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷擴大，儲存和使用易燃易爆等危險化學品的數(shù)量越來越多，遠遠高于危險化學品重大危險源的臨界量，構成了重大危險源。作者簡介：胡敏，教授級高級工程師，主要從事項目設計管理、技術管理和QHSE管理工作，現(xiàn)任該公司技術委員會副主任、公司高級專家(技術總監(jiān))兼設計管理部副主任。聯(lián)系術語名稱術語釋義備注重點監(jiān)管的危險化工工藝指生產過程中易導致火災、爆炸、中毒的化工工藝一級危險化工工藝①二級危險化工工藝②重點監(jiān)管的危險化學品環(huán)境具有危害的劇毒化學品和其他化學品一般火災危險特性③火災危險性、健康危害性和毒物危害程度④危險化學品屬重大危險源指長期或臨時生產、加工、搬運、使用或貯存危險物質，且危險物質的數(shù)量等于或超過臨界量的裝置(系統(tǒng)、單元)①一級危險化工工藝裝置是指涉及國家重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的生產裝置(18種)，常見的有裂解(裂化)、聚合、加氫、烷基化工藝以及新型煤化工工藝；PXMTBE丁二烯抽提等；GB康危害性是指工作場所有害物質最高允許濃度，見《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》(GBZ1—2002)，急性毒性(LC50或LD50)及發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級，見《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》(GBZ230—2010)。2本質安全化設計理念2．1倡導基于風險控制的本質安全化設計理念2本質安全化設計理念2．1倡導基于風險控制的本質安全化設計理念于保護財產安全向基于保護人身安全轉變，做到制的科學合理、性能可靠的本質安全化設計，重點突出“以人為本、生命至上”以及預防和減少生產 (5)實現(xiàn)安全啟動、停車和事故處理。2．3強化設計安全責任意識2．2強調工藝安全是本質安全化設計的核心工程設計質量和安全可靠性對工程施工建設和生產運維管理的安全起著至關重要的作用，在項目全生命周期內，都是管理工作的重點。工藝設計是工程設計的源頭，加強并重視工藝安全設2．2強調工藝安全是本質安全化設計的核心工程設計質量和安全可靠性對工程施工建設和生產運維管理的安全起著至關重要的作用，在項目全生命周期內，都是管理工作的重點。工藝設計是工程設計的源頭，加強并重視工藝安全設頭提升設計本質安全水平，才能有效降低的概率，創(chuàng)造安全、健康、和諧的工作生產環(huán)境[1]。過硬。2．4強化全過程風險識別和風險評價設計單位要明確各設計階段的風險識別和風序、方法和工具，在建設單位沒有特殊要求的前提下，建議石油化工項目統(tǒng)一使用2018年版的中國石化安全風險矩陣(見表2)，將風險工藝設計必須嚴格執(zhí)行國家法律法規(guī)以及國家、行業(yè)和地方的標準規(guī)范，實現(xiàn)工藝本質安全目標： (1)滿足工藝包的設計要求，滿足基礎設計以及各設計專篇審查批復意見要求，滿足安全、環(huán)境保護、職業(yè)衛(wèi)生等專項評價報告及其批復意見要求； (2)采用基于風險的策略，開展本質安全化安全可靠、經濟適用的基礎上，優(yōu)先選擇先進的工藝(技術)和設備； (3)具備完善的自動調節(jié)控制和報警、安全聯(lián)鎖功能，在設計條件下實現(xiàn)安全平穩(wěn)運行；識別和風險評價貫穿于設計全過程，風險管理應當滿足規(guī)定的“各級風險的最低安全要求”。在投料試車前風險控制措施應當落實到位，避免存在不可接受的風險。3本質安全化設計管理要求石油化工設計本質安全基本管理要求： (1)滿足現(xiàn)行國家法律法規(guī)以及國家、行業(yè)和地方的標準規(guī)范要求； (2)采用基于風險控制策略的本質安全化設計理念；中國石化安全風險矩陣(2018年版)a注：(1)風險指數(shù)值表征了每一個風險等級的相對大??； (2)每一個具體數(shù)字代表該風險的風險指數(shù)值，非絕對風險值，最小為1，最大為200。 (7)改建、擴建項目按新標準增設、改進相關 (7)改建、擴建項目按新標準增設、改進相關系統(tǒng)或設施； (8)吸取同類裝置安全事故教訓，提高設計安全可靠性。安全可靠性。國務院、安全生產監(jiān)督管理總局(原)和中國石油化工集團公司相繼出臺了一系列關于“兩重點一重大”的管理條例、管理規(guī)定和指導意見等 油化工項目對安全設計管理的最基本要求。中國石化安全風險矩陣(2018年版)；中國石化系統(tǒng)外部客戶(業(yè)主)推薦采用中國石化安全風險矩陣(2018年版)，或采用客戶(業(yè)主)認可的其他安全風險矩陣； (5)堅持“以人為本、生命至上”的人身保護 (6)“兩重點一重大”項目嚴格執(zhí)行國家有關要求；表3中國政府級“兩重點一重大”項目的法規(guī)要求文件編號文件名稱發(fā)布單位發(fā)布日期中華人民共和國主席令(第十三號)中華人民共和國安全生產法中華人民共和國第十二屆全國人民代表大會常務委員會2014－08－31(修訂)安監(jiān)總管三[2009]116號關于公布首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的通知國家安全生產監(jiān)督管理總局(原) (原)令第36號建設項目安全設施“三同時”監(jiān)督管理辦法國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)591號)危險化學品安全管理條例中華人民共和國國務院安監(jiān)總管三[2011]95號關于公布首批重點監(jiān)管的危險化學品名錄的通知國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)續(xù)表3文件編文件編號文件名稱發(fā)布單位發(fā)布日期安監(jiān)總廳管三[2011]142號關于印發(fā)首批重點監(jiān)管的危險化學品安全措施和應急處置原則的通知國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)辦公廳 (原)令40號危險化學品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)安監(jiān)總管三[2013]12號關于公布第二批重點監(jiān)管危險化學品名錄的通知國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)安監(jiān)總管三[2013]76號關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)住房和城鄉(xiāng)建設部安監(jiān)總管三[2013]88號關于加強化工過程安全管理的指導意見國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)安監(jiān)總管三[2014]116號關于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見國家安全生產監(jiān)督管理總局(原) (原)等10部委公告(2015年第5號)危險化學品名錄(2015版)國家安全生產監(jiān)督管理總局等10部委(原)安監(jiān)總廳管三[2016]110號關于開展危險化學品重大危險源在線監(jiān)控及事故預警系統(tǒng)建設試點工作的通知國家安全生產監(jiān)督管理總局辦公廳(原)表4中國石化行業(yè)對“兩重點一重大”項目的基本要求文件編號文件名稱發(fā)布單位發(fā)布日期中國石化安[2017]48號關于印發(fā)《中國石化變更安全管理規(guī)定》的通知中國石油化工集團公司中國石化安[2018]67號關于印發(fā)《中國石化建設項目設計安全管理辦法》的通知中國石油化工集團公司中國石化安[2018]150號關于印發(fā)《中國石化安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估管理辦法(試行)》的通知中國石油化工集團公司中國石化安[2018]192號關于印發(fā)《中國石化危險化學品及危險化工工藝安全管中國石油化工集團公司中國石化安[2018]268號關于印發(fā)《中國石化生產安全風險和隱患排查治理雙重預防機制管理規(guī)定》的通知中國石油化工集團公司國際項目風險分析識別與評估工作比較深全研究和安全管理活動，從源頭上提高工藝過程本質安全化水平。4石油化工項目安全設計管理 (IPF)、健康風險分析(HRA)、火災及氣體檢測審查、爆炸危險區(qū)域劃分(HAC)審查、火災安全評FSANOISE、人機工程學研究報告(HFE)等。目前海外項目已經按照國際慣例開展更加嚴格的安全設計，石油化工項目安全設計管理內容涉及面很廣，隨著精細化管理要求的進一步提高，對安全設計管理要求也隨之提高，國內項目也逐國內項目風險分析識別與評估正在起步階點立足于國內項目，從項目管理角度分析對設計本質安全的管理要求。石油化工項目包含工藝包、項目前期(項目建議書或預可行性研究、可行性研究)、總體設計、基礎設計、詳細設車和竣工圖等階段，各階段的安全設計管理要求重點各不相同，表5列出了部分主要安全設計管理要求，需要根據項目不同階段具備的步與國際接軌。4．1危險化學品重大危險源辨識《危險化學品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(國家安全生產監(jiān)督管理總局令第40號)緊緊圍繞危險化學品重大危險源的規(guī)范管理，明確提出了危險化學品重大危險源辨識、分級、評估、登記建檔、監(jiān)測監(jiān)控體系和安全監(jiān)督檢查等要求。表5不同項目階段的主要安全設計管理要求項項目階段安全設計管理要求責任主體工藝包應包括工藝危害分析、反應失控風險評價與量化分級、物質危險特性、安全操作條件、安全泄放、應急處置、儲運安全等內容(1)專利商項目前期 (1)開展初步的危險源辨識 (2)開展工藝危害分析(對可能導致的泄漏、火災爆炸和人員中毒風險) (3)開展安全可靠性論證(對于國內首次使用的生產工藝) (4)開展定量風險評價(QRA) (5)可行性研究報告應包括安全設施設計、職業(yè)病防護設施設計和消防等章節(jié)內容 (6)編制安全(預)評價報告設計單位建設單位建設單位建設單位或第三方設計單位第三方總體設計 (1)編制“兩重點一重大”風險清單① (2)對工廠總平面布置組織開展定量風險評價 (3)落實安全(預)評價報告及評審意見設計單位建設單位或第三方設計單位基礎設計 (1)編制“兩重點一重大”風險清單① (3)落實安全條件審查意見書 (4)編制安全設施設計、職業(yè)病防護設施設計和消防等專篇 (5)組織設計專篇內部審查 (6)重點開展下列安全專題評審1)總平面布置圖2)裝置設備布置圖3)爆炸危險區(qū)域劃分圖4)工藝管道和儀表流程圖(P＆ID)5)安全聯(lián)鎖、緊急停車系統(tǒng)及安全儀表系統(tǒng)6)可燃及有毒物料泄漏檢測系統(tǒng)7)火炬和安全泄放系統(tǒng)8)應急系統(tǒng)和設施設計單位第三方或設計單位設計單位設計單位單位、建設單位設計單位詳細設計 (1)落實基礎設計審查意見 (2)落實安全評價報告及評審意見 (3)落實HAZOP分析報告建議措施 (4)落實SIL定級報告建議措施 (5)有人值守建筑物風險評價設計單位設計單位單位、建設單位單位、建設單位建設單位或第三方投料試車 (1)對施工現(xiàn)場安全設施進行核查 (2)對設計變更開展安全評估 (3)對工藝流程變更部分開展HAZOP分析、SIL定級 (4)核實HAZOP分析報告建議措施的落實情況 (5)核實SIL定級報告建議措施的落實情況 (6)落實最新要求的法律法規(guī)、標準和規(guī)范建設單位設計單位第三方或設計單位建設單位建設單位設計單位竣工圖設計單位②首次工業(yè)化設計(或設計單位首次承擔設計)項目。按照《危險化學品重大危險源辨識》全可靠性。 (GB18218 (GB18218—2014)開展重大危險源辨識，并按照《危險化學品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(國家安全監(jiān)管總局令第40號)劃分重大危險源等級。在項目前期論證或可行性研究階段，設計單位應開展初步的危險源辨識，認真分析擬建項目存在的工藝危險有害因素、當?shù)刈匀坏乩項l件、自然災害和周邊設施對擬建項目的影響，以及一旦發(fā)生泄漏、火災、爆炸等事故時對周邊安全可能產生的影響。建設單位、設計單位應當吸取同類裝置已發(fā)生的安全事故教訓，了解裝置(單元)開車及生產運行中暴露出的安全問題和現(xiàn)場對原設計的修改情況，增設相關控制措施，不斷提高設計安2013年，國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)發(fā)布的行業(yè)標準《化工企業(yè)定量風險評價導則》 (AQ／T3046—2013)為開展化工行業(yè)的定量風險評價工作提供了參考和理論依據。中國石油化工集團公司“關于印發(fā)《中國石化生產安全風險和隱患排查治理雙重預防機制管理規(guī)定》的通知”(中國石化安[2018]268號)中，進一步明確并統(tǒng)一了后果嚴重性分級表、發(fā)生的表、各級風險的最低安全要求，可以此作為石油化工項目定量分析的計算基準和基礎數(shù)據。對涉及有毒或易燃氣體重大危險源和爆炸物的危險化學品生產、儲存裝置(設施)建設項目，建設單位應當采用定量風險評價法(QRA)或事故后果法確定外部安全防護距離?！蛾P于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》(安監(jiān)總管三[2013]76號)中，明確要求建設單位在建設項目設計合同中應主動要求設計單位對其開展HAZOP對涉及有毒或易燃氣體重大危險源和爆炸物的危險化學品生產、儲存裝置(設施)建設項目，建設單位應當采用定量風險評價法(QRA)或事故后果法確定外部安全防護距離?！蛾P于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》(安監(jiān)總管三[2013]76號)中，明確要求建設單位在建設項目設計合同中應主動要求設計單位對其開展HAZOP分析。涉及“兩重點一重大”和首次工業(yè)化設計(或設計單位首次承擔設計)的建設項目，必須在基礎設計階段2013年，國家安全生產監(jiān)督管理總局(原)發(fā)布的行業(yè)標準《危險與可操作性分析(HAZOP分程電子安全相關系統(tǒng)的功能安全第5部分：確定安全完整性等級的方法示例》(GB／T20438．5—2017)和《過程工業(yè)領域安全儀表系統(tǒng)的功能安全第3部分：確定要求的安全完整性等級的指南》 GBT標準的要求。SIL驗證內容應當包括安全儀表功能(SIF)結構約束和要求時的平均失效概率(PFDavg)，并符合安全設計其他技術要求和規(guī)范。HAZOP分析的記錄樣式和分析報告。改造項目可參照在役裝置采用“全面分析-重點審查”的原則，對不涉及改造內容的相關部分，如果運行良好且滿足規(guī)定的安全條件，HAZOP分析可只對改造部分相關內容進行重點分析。HAZOP分析實行閉環(huán)管理，確認的建議整改作為“三查四定”、投料試車前安全審全驗收等重要檢查內容，所有整改措施關閉后方可組織投料試車。對HAZOP分析報告不能及時關閉的風險，建設單位應制定和落實風險管控措施。重大設計變更是指工程建設過程中，工程的、重要機電金屬結構設備、重大技術問題的處理措施、施工組織設計等方面發(fā)生變化，響的設計變更。重大設計變更，應當征得原可行性研究報告或基礎設計批復部門的同意。重大設計變更報告一般應由原基礎設計單位完成；設計變更報告的深度應當滿足基礎設計階段的有關規(guī)程、規(guī)范要求，有條件的可按詳細設計階段的設計文件深度要求進行編制。4．44．4安全完整性等級(SIL定級與驗證)安全儀表系統(tǒng)是石油化工安全生產的重要保護屏障和有效措施。《關于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見》(安監(jiān)總管三[2014]116號)“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統(tǒng)；其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統(tǒng)從2020年1月1日起應執(zhí)行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。SIL定級是使用LOPA分析這種半定量的分析方法來確定每一個安全儀表功能(SIF)的SIL等級，可以與HAZOP分析同步進行，主要依靠中國石油化工集團公司“關于印發(fā)《中國石化安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估管理辦法設計本質安全化理念應體現(xiàn)在石油化工項目設計的全過程，要從多角度考慮，通過多種風險管控方法實現(xiàn)本質安全的目的。不同項目設計階段，其本質安全化設計管理重點不同，項目設計實施計劃中應包括本質安全化設計管理工作內容，從項目前期開始就應該重視設計本質安全管理工作。 (1)本質安全化程度是相對的，不同的技術經濟條件達到的本質安全化水平不同。由于經濟事故發(fā)生的可能性并未徹底消除，只是安全事故損失控制在可接受程度。實現(xiàn)本質安制，將事故潛在的危險徹底排除，從源頭杜絕事故，才能把事故降低到最低甚至實現(xiàn)零事故。 (2)設計本質安全化涉及的內容和范圍很廣，設計本質安全化管理應由建設單位和設計單工合作，在不同項目設計階段共同做好本質安全化設計管理工作。①項目前期階段，建設單位應重點組織做好工藝危害分析(PHA)、安全可靠性論證、定量風險評價(QRA)和安全(預)評價等工作，設計單位應做好可行性研究報告(含安全設施設計、職業(yè)病防護設施設計和消防等章節(jié))的編制和內部評全驗收的重要檢查內容，所有措施整改關閉后方可開車。③詳細設計階段，設計單位應重點落實基礎項報告及其審查(批復)意見。④投料試車前，建設單位應重點組織開車前的安全審查，組織核查施工現(xiàn)場安全設施的實施情況，組織核實HAZOP情況，組織核實HAZOP分析報告、SIL定級報告建議措施的實施情況。設計單位重點對設計變更開展安全評估，對工藝流程變更部分開展HAZOP分析、SIL定級。建設單位應委托設計單位對法律法規(guī)、標準規(guī)范變化進行合規(guī)性和有效性復查，落實最新要求的法律法規(guī)、標準規(guī)范。 (3)建設單位、設計單位應當吸取同類裝置已發(fā)生的安全事故教訓，了解裝置(單元)開車及生產運行中暴露出的安全問題和現(xiàn)場對原設計的相關控制措施，不斷提高設計安全可靠性。參考文獻 [1]胡晨．工藝安全設計—石化工程本質安全化設計的核心 (編輯漆萍)的技術論證與評審工作，落實專項評價報告及其制“兩重點一重大”風險清單。②基礎設計階段，設計單位應重點落實設計實安全條件審查意見書，組織編制安全設施設計、職業(yè)病防護設施設計和消防等專篇和內部審查，重點開展《關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》(安監(jiān)總管三[2013]76號)中規(guī)定的安全專題評審。設計單位(或第三方)應當按照規(guī)定對建設項目開展LOPA分析進一步確定安全儀表功能及其相應的功能安全要求或安全完整性的等級。建設單位應當組織有HAZOP審查資質的人員對分析報告進行審