石油化工企业本质安全评价方法

　　石油化学工业是我国国民经济快速发展的重要支柱产业。近年来，我国经济持续、快速发展，工业化进程不断加快，危险化学品产量不断增加，生产规模日益扩大，生产、储存装置日益大型化，高能量，高毒性的危险化学品装置、设施日益增多，构成重大危险源的数量也日益增多。石油化工生产的特点决定了其具有易燃、易爆、有毒、有害、腐蚀性强等许多潜在的危险特性，属于高危险行业。化学安全事故的发生通常会造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染，产生恶劣的社会影响。表中列举了2006—2009年我国化工企业中发生的重特大事故情况。这些重特大事故不仅造成了巨大的人员伤亡和经济损失，而且造成恶劣的社会影响。

    安全评价方法是伴随着化学工业中发生的事故而发展的。一方面，随着石化工业的发展，其带来的风险越来越大，风险种类也越来越多，另一方面，由于科学技术水平的发展和社会的进步，人们的安全意识也日益增强，对风险的可接受程度不断下降，为了解决这一矛盾，相关人员开发了大量的风险分析工具和方法。化学工业中的安全分析和评价方法大致分为三个阶段：20世纪50—60年代的非系统性的技术阶段：20世纪70—80年代的定量风险分析阶段；20世纪90年代至今的过程安全管理阶段。

 

    1  石油化工企业本质安全评价方法

    本质安全是从根源上预先考虑工艺、设备可能潜在的危险，从而在设计过程中予以避免，即主要思想是通过工艺、设备本身的设计消除或减小系统中的危险。本质安全是以系统中物质的物理、化学基本性质、工艺安全操作以及与工艺自身密切联系的有关特性为基础的。这与危险的概念具有本质的对应性。

    本质安全是在传统安全的基础上发展而来的，是传统安全的继承和发展，两者之间既有联系也有区别。传统安全是通过添加在生产设备、工艺之上的安全防护装置或操作程序对危险进行控制，而本质安全是依靠在设计早期阶段改进工艺设备的设计而消除或减小危险，这是本质安全与传统安全的最重要的区别。

    目前人们对工程设计早期的本质安全性已经有了一定的研究。Trevor Kletz提出了本质安全设计原理：Rogers和Hallam提出了一种基于化学物质特性的方法，即通过评价特性如中间产物、试剂、材料兼容性、催化剂、溶剂等来实现系统的本质安全，Rushton等人讨论了本质安全计算机辅助设计；Edwards和Lawrence等人讨论了本质安全和执行的费用问题，还探讨了在设计和运行阶段评价本质安全的指标方法。

    本文对现有的应用于石油化工企业的本质安全评价方法进行了对比分析。

    (一）PIIS本质安全评价法。

    PIIS法是由Edwards和Lawrence于1993年提出的本质安全原型指数法，是世界上第一个专门为评价本质安全而开发的指标评价方法。本质安全原型指数主要分为两部分，一部分是化学物质指数，主要是存储量、易燃性、爆炸性和毒性，另一部分是工艺过程指数，主要包括温度、压力和产率。PIIS本质安全评价方法依据在设计的早期阶段消除或减少危险从而实现本质安全利益最大化，为选择更加安全的化学工艺线路提供了科学依据，为解决本质安全评价问题开启了思路。但该方法是基于反应步骤的一种评估方法，没有充分考虑化工过程的其他要素，也未直接考虑反应过程中的危险，而是通过中间参数如温度、压力、产率和物理特性等来进行衡量，存在一定的片面性，从而使该方法的准确性下降。此外，该方法还存在以下缺点，如评价指标的划分和赋值计算过于简单，未考虑各个指标的权重因素，缺少对存储量的正确评价，温度范围太大，对于高温的过程来讲赋值过大。

    (2)ISI本质安全评价方法。

    ISI法是由Heikkila提出的一种指数评价法，该方法选取的次级指标数目较多，较好地覆盖了更多的要素，提高了评价的准确性。同时，该方法需要的输入信息较少，适合于项目设计的前期阶段。但该方法的指标赋值和权重的确定取决于评价人员主观经验和知识，不同的评价人员使用该方法会得到不同的评价结果，具有很强的主观性，为评价结果的比较带来了困难。同时，该方法在评价过程中数学计算量大，花费时间较长，但结果比较单一，无法反映项目本身的复杂性。

    (3)INSET工具箱法。

    INSET工具箱法代表了众多企业和研究机构对本质安全共同的认识和经验，它将安全、健康和环境三方面综合在一套工具箱内进行考虑，充分考虑了各方面的风险因素，但该方法中本质安全评价指标的赋值各自独立存在，没有以一个总的评价分值的形式出现，因此，对结果进行比较存在一定的困难。同时，该方法在早期阶段项目的评价中投资费用较大，花费时间较多。

    (4)I2SI本质安全评价法。

    I2SI本质安全评价法是在美国化工协会第37届损失预防年会上提出的。该方法需要输入的数据信息比较容易获取，计算指标具有比较系统的结构，且该方法的次级指标分值对评价结果具有很好的解释性，能够快速地辨识危险和本质安全应用的可能性，帮助项目评价人员进行指标设计决策，因此，该方法在工艺设计的早期阶段具有很好的适用性。但该方法在应用过程中，某些次级指标的评价也需要依靠评价人员的专业知识和经验，因此，具有一定的主观性。

    (5)i-Safe本质安全评价法。

    该方法是由Palaniappan在2002年提出的一种指数评价方法。该方法运用本质安全指标对各种工艺路线进行排序，协助设计人员在设计的各个不同阶段辨识安全问题和各个设计方案。但该方法中有一些涉及反应的次级指标定位于反应步骤，没有考虑中间产物、催化剂、副产物等因素造成的安全问题。此外，由于该方法需要计算热量等值，要比PIIS法要花费更多的时间，其计算结果也没有PIIS法准确。

    (6)SHE评价法。

    SHE评价法主要是辨识和评价化工工艺的安全、健康和环境问题，能用于项目过程开发的早期阶段，方法结构灵活，能将最有用的实践应用于风险和环境评价，能对来自不同来源的信息进行评价，具有高度的自动化，能简单快速地进行评价。但该方法没有将SHE合并成一个单独的数值作为结果，也没有考虑与设备及其结构有关的危险和工艺的复杂性。

    除以上评价方法外，道化学指数评价法和蒙德指数评价法也可用来评价现有工厂或在工厂详细设计阶段的本质安全性。Cave和Edwards在1997年开发了一个环境危险指标(Environmental  Hazard Index)，它使用了和本质安全指标(ISI)相似的方法，其目的是选择具有最低环境危险性的工艺路线。但该工具只适用于方案设计阶段，并且需要很多假设条件，因此在使用过程中受诸多因素限制。

    2  结论

    从以上内容可以发现现有本质安全评价方法为进一步改进和开发新的本质安全评价方法提供了借鉴。在本质安全定量化评价方法以后的研究过程中还有如下问题亟待解决。

    (1)现有本质安全评价方法自身的一些特性决定了该方法的局限性。从本文的分析可以知道，本质安全原理应用的最佳阶段是过程设计的早期阶段。但是在这个阶段缺少很多详细的必要的技术信息，这势必为定量化评价带来困难，容易出现定量方法过于简单化或评价结果主观性太强；容易忽略或体现不了化工过程本质安全的复杂性。机器设备和工艺是由大量的不同组件和部分组成的，它们之间的联系复杂(包括技术、人、环境、经济因素等)，现有本质安全评价方法忽略了各个因素相互作用而产生的危险性和复杂性，导致评价结果失真。

    (2)本质安全评价方法所用数学方法本身具有的局限性。现有本质安全评价方法一般遵循指标评价法将评价范围分成若干个小区间并进行赋值的做法。然而，这种小区间划分法会产生低敏感性问题。

    (3)本质安全评价方法中的有些类别，在某些条件下主要是基于辨识和评价最严重的危险源，而没有考虑其他更为普遍的危险性。有的类别要求主观判断，但又无法对个人评价的效果进行评价。目前已有的本质安全评价方法虽然在一定程度上解决了设计早期阶段信息缺乏问题，但在定量方面还存在着不足之处，其中突出问题是评价中还需要一定的主观判断，具有一定的主观性。

    (4)现有指标评价方法基本是基于经典统计分析数学方法，分析统计方法虽然很严格，但其采集的数据并不准确，甚至有猜测成分，究其原因是因为有些事件很少发生，满足要求的有意义的信息很难收集到。

    综上所述，研究本质安全评价方法对我国石油化工企业安全生产工作具有十分重要的理论意义和现实意义。如果能够解决本质安全评价方法在石化企业中实施的难点与瓶颈问题，对改善企业的安全生产绩效，具有一定的经济效益和社会效益。