علی كسایی

1-  تاریخچه هزاپ¹

صنایع فرآیندی مواد شیمیایی² بدلیل خطرات عمده وجدی برای پرسنل، افراد جامعه، محیط‌زیست و نیز هزینه‌های قابل ملاحظه ناشی از وقفه در تولید و هدر رفتن محصول، در توسعه و آنالیز ایمنی فرآیند، پیشقدم بوده‌اند. حوادثی نظیر نشت و آزاد شدن متیل ایزوسیانات از كارخانه بوپال در هند با 3800 نفر كشته،حادثه فلیكس‌بورو در انگلیس در سال 1974 در اثر انفجار ناشی از آزادشدن پنجاه تن سیكلوهگزان با 28 نفر كشته و 36 نفر زخمی،از جمله حوادثی بودند كه زنگ‌های خطر را برای صنایع فرآیندی به صدا در آوردند. بروز چنین حوادث فاجعه باری باعث بوجود آمدن این عقیده در بین مجامع قانونگزار شد كه با انجام تحلیل ایمنی  به‌ویژه برای صنایع شیمیایی می‌توان از بروز چنین وقایعی جلوگیری نمود یا شدت پیامدهای حاصل از آن را به حداقل ممكن كاهش داد. در اوایل دهه 1970 میلادی،روشی كه هزاپ نامیده شد، ابداع گردید تا نیازهای ویژه طراحی و شناسایی خطرات و همچنین تجزیه و تحلیل پیامدهای احتمالی ناشی از حوادث در سیستم‌های فرآیندی را پاسخگو باشد. این روش یكی از روش‌های مرسوم تحلیل ایمنی می‌باشد كه در سطح وسیعی از صنایع فرآیندی استفاده می‌شود. این روش در اوایل ابداع آن به طور گسترده در صنایع شیمیایی و در چندین كشور از جمله انگلیس، ایالات متحده و نروژبه كار گرفته شد. صنایع شیمیایی انگلیس سهم عمده‌ای درتوسعه روش هزاپ داشته اند.به‌طوری‌كه پروفسور كلتز و همكارانش در انگلیس را می‌توان پیشقدم در امر ابداع و پیشرفت روش هزاپ دانست. مطالعات انجام شده در صنایع فرآیندی نشان می‌دهد كه با انجام هزاپ در مرحله طراحی واحدهای عملیاتی ویا حتی در مرحله پالایش و فرآوری می‌توان از بروز حوادث جلوگیری نمود.

2- آشنایی با هزاپ

هزاپ یا مطالعه خطر و قابلیت عملکرد سیستم بر این فرضیه استوار است كه تا وقتی تمامی پارامترهای فرآیندی در حالت عادی یا مقادیر طراحی در محدوده قابل قبول باشند، سیستم در حالت ایمن فعالیت می‌كند. در انجام این روش اصولا انحراف‌های3 بحرانی  در واحدهای اصلی فرآیند نظیر تانك‌های ذخیرهمواد، خطوط لوله، راكتورها و مبدل‌های حرارتی با استفاده از یك سری كلمات كلیدی بررسی و شناسایی می‌شوند. پارامترهای مورد بررسی، مواردی مانند شدت جریان مواد، درجه حرارت، فشار ولزجت می‌باشند. به‌عبارت دیگر در این روش كلیه نقص‌های احتمالی فرآیند و خطرات ناشی از آن به‌عنوان تغییرات ممكن در فرآیند بررسی می‌شوند. این روش توسط تیمی متشكل از افراد با تخصص‌های مختلف انجام می‌شود. در انجام آن كلیه دیاگرام‌های فرآیند و ابزار دقیق4 ، نقشه‌های فرآیند و خطوط جریان تك به تك بررسی شده و انحراف احتمالی پارامترهای مختلف شناسایی و نهایتا پیامدهای هر انحراف و روش‌هایی برای كنترل یا به حداقل رساندن ریسك هر انحراف ارایه می‌گردد. همانطور كه بیان شد در انجام این روش كلیه پارامترهای موجود در یك فرآیند بررسی و نقاط انحراف مشخص می‌شوند. برخی از این پارامترها در جدول 1 ارایه شده‌اند.  

جدول 1 : پارامترهای فرآیند

3- آماده سازی شرایط جهت مطالعه هزاپ

قبل از شروع مطالعه لازم است که اطلاعات موردنیاز گردآوری شده و در اختیار اعضای تیم هزاپ قرار داده شود. تیم هزاپ باید از چهار تا پنج نفر كه آشنایی كامل با سیستم مورد مطالعه دارند و نیز فردی كه در زمینه هزاپ تجربه كافی دارد (به‌عنوان رییس جلسات هزاپ)، تشكیل شود. تیم هزاپ معمولا شامل یك مهندس فرآیند، یك مهندس ابزار دقیق، یك مهندس طراح یا مهندس پروژه، یك مهندس تعمیرات و نگهداری و یك نفر رییس جلسه می‌باشد. اطلاعات موردنیاز جهت انجام مطالعه عبارتند از: نقشه كارخانه و تاسیسات،شرح عملیات سیستم،فلوچارت‌ها،دیاگرام‌های فرآیند و ابزار دقیق،مشخصات فنی اجزاء،

 شرایط محیطی تجهیزات،روش‌های عملیاتی و آموزش‌ها،

 برگه‌های اطلاعاتی ایمنی مواد،دستورالعمل‌های نحوه انجام ایمن کار، گزارش حوادث و گزارش مطالعات هزاپ انجام شده در سایر قسمت‌های سیستم یا كارخانه.

توصیه می‌شودقبل از شروع مطالعه هزاپ یک دوره تخصصی آموزش هزاپ جهت اعضای تیم برگزار شود تا افراد تیم با نحوه انجام مطالعه آشنا شوند.

در این دوره، موارد ذیل جهت آشنایی افراد تیم  پشنهاد می‌شود: مدیریت ایمنی فرآیند

-  حوادث مهم فرآیندی در جهان -  آشنایی با هزاپ

-  متدولوژی هزاپ -  

نحوه ثبت نتایج و ارایه توصیه‌ها -  

گزارش نهایی هزاپ.

4- نحوه انجام مطالعه هزاپ

قبل از تشكیل تیم هزاپ و شروع مطالعه هزاپ لازم است كلیه داده‌های فرآیند نظیر چگالی، میزان سمیت و اطلاعات مورد نیاز شامل دیاگرام‌های جریان فرآیند، دستورالعمل‌های عملیاتی، نقشه فرآیند و تجهیزات و غیره فراهم شوند. سرپرست گروه مسوول هماهنگی تمامی موارد اعم از زمان و محل تشكیل جلسات، فراخواندن افراد گروه برای شركت در جلسه، ثبت تصمیمات اتخاذ شده در جلسات، طرح سوالات و غیره می‌باشد. پس از تشكیل جلسات افراد با مرور دیاگرام‌های جریان فرآیند، مخزن به مخزن و خط به خط تمامی نقاطی كه مشكوك به بروز مشكل می‌باشد را بررسی می‌نمایند و با پركردن فرم مخصوص هزاپ ( یك نمونه از این فرم‌ها در جدول 2 نشان داده شده است) تصمیمات مناسبی را اتخاذ می‌نمایند. هر قسمت از دیاگرام‌های فرآیند و ابزار دقیق كه به‌صورت مجزا بررسی می‌شود گره⁵نام دارد. میزان احتمال بروز خطر و موارد از كار افتادگی سیستم با به‌كارگیری رویه‌ای شامل بررسی منظم و مدون كلیه عوامل موجود در طراحی فرآیندی، انجام می‌گیرد. بدین ترتیب با به‌كارگیری پاره‌ای از كلمات  كلیدی و بررسی مسایل ممكن در یك سیستم فرآیندی، از ایمن بودن نسبی یك سیستم اطمینان حاصل می‌شود. به‌علاوه وجود هرگونه اشكال در طراحی اولیه سیستم شناسایی و متعاقبا راهكارهای مقتضی ارایه می‌گردد. انجام این مطالعه معمولا شامل شش مرحله می‌باشد:

1ـ بیان حوزه فعالیت مطالعه و اهداف  2ـ انتخاب اعضای تیم3ـ اجرای یك برنامه آموزشی در خصوص نحوه مطالعه4ـ آماده‌سازی شرایط جهت انجام هزاپ5ـ انجام مطالعه6ـ گزارش نمودن نتایج حاصل از مطالعه.

در برخی موارد بررسی خط به خط، به بررسی مخزن به مخزن ترجیح داده می‌شود. تجربه نشان داده كه تلفیقی از این دو مناسبتر است؛ چرا كه بررسی خط به خط باعث از نظر دور ماندن برخی مشكلات می‌شود و بررسی مخزن به مخزن نیز سریع تمام می‌شود.به عنوان مثال از مجموعه سوالاتی كه تیم می‌تواند برای وضعیت عدم جریان مطرح كند، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• آیا ممكن است هیچ جریانی در سیستم وجود نداشته باشد؟ اگر جواب مثبت باشد این انحراف چگونه رخ می‌دهد؟ آیا علت انحراف از كار افتادن پمپ‌ها، مسدودشدن خطوط انتقال و یا بسته شدن شیرها است؟
• پیامدهای عدم جریان در فرآیند چه می‌تواند باشد؟ آیا این امر بر روی قطعات سیستم اثرات سویی خواهد داشت؟
• آیا پیامدها خطرناك هستند؟
• در صورتیكه پیامدها خطرناك باشند، آیا می‌توان برای جلوگیری از بروز حالت عدم جریان، تغییراتی در سیستم ایجاد كرد؟

جدول 2 – نمونه فرم هزاپ

5- اهداف مطالعه هزاپ

اهداف كلی مطالعه هزاپ عبارتند از:

• شناسایی خطرات در نحوه طراحی واحد و كسب درك عمیق تر از رفتار سیستم در موقعیت‌های مختلف
• پی بردن به علت‌های ریشه‌ای حوادث احتمالی و پیشنهاد توصیه‌های لازم برای كاهش این خطرات

• شناسایی پیامدهای حوادث بالقوه و برنامه ریزی جهت كنترل و كاهش اثرات این پیامدها

• تعیین مبنایی برای اولویت بندی خطرات احتمالی جهت پیاده نمودن برنامه مدیریت ریسك.

همانطور كه بیان شد با انجام مطالعه هزاپ در مرحله طراحی واحدهای عملیاتی می توان هرگونه انحرافات احتمالی فرآیند (نظیر نشت سیال در طول مسیر، بروز انسداد در طول مسیر، وجود جریان كم در مبدل حرارتی، كمبود جریانات خنك كننده دستگاه‌ها، نقص در باز و بسته شدن شیر به‌علت خرابی دیافراگم آن، وجود دبی بیش از حد در پمپاژ كردن) كه ممكن است باعث نقص فرآیند یا سیستم شوند، توام با پیامدهای احتمالی آنها را پیش‌بینی نمود و نهایتا اقدامات كنترلی مناسب را به‌كار بست. دوحادثه‌ای كه در زیر مطرح شده‌اند، با انجام مطالعه هزاپ قابل پیشگیری بودند.

مطالعه موردی 1

 مخزنی كه در شكل 1 نشان داده شده است، در حال پرشدن بوسیله یك خط تغذیه⁶ از قسمت دیگری  از واحد عملیاتی بود. پمپی كه جهت خالی كردن این مخزن استفاده می‌گردید، خارج از سیستم بود، ولی خط‌برگشتی⁷  باز بود. هنگامی كه مخزن تقریبا پر شد، پیغام افزایش سطح مواد باعث بسته شدن شیرخودكار گردید. جریان معكوس  فرآیند از طریق خط برگشتی باعث افزایش فشار در نشانگر  پمپ به‌میزان psi 300 گردید و نهایتا پمپ منفجر شد. ظرفیت نهایی تحمل فشار در نشانگر  پمپ psi 45 بود. در این واحد عملیاتی مطالعه هزاپ انجام شده بود ولی این قسمت از واحد عملیاتی به‌دلیل سادگی طراحی ( وجود یك مخزن، یك پمپ و تعدادی شیر ) مورد مطالعه قرار نگرفته بود. این در حالیست كه با بررسی "جریان معكوس" در مطالعه هزاپ از طریق خط برگشتی این امكان وجود داشت كه از بروز این حادثه جلوگیری شود.

شكل 1 – بسته شدن شیر خودكار و تحت فشار قرار گرفتن پمپ مخزن

 مطالعه موردی 2

مخزنی كه در شكل 2 نشان داده شده است، حاوی پساب مایعات نفتی بود. قرار بود عملیات جوشكاری در مجاورت این مخزن انجام شود ، بنابراین مخزن موردنظر تخلیه شده و سپس با آب شستشو و پرشد. پس از شروع كار جوشكاری، هنگامی كه جرقه ای بداخل این مخزن افتاد، ناگهان انفجار و آتش سوزی رخ داد. بروز این حادثه باعث تعجب افراد شد، چرا كه همانطور كه گفته شد، مخزن عاری از هرگونه مواد نفتی بود ضمن این كه با آب شستشو داده شده بود. بازدید از مخزن پس از حادثه نشان داد كه مواد نفتی در قسمت U شكل تانك باقی مانده بود و از نظر پرسنل دور مانده بود. با انجام مطالعه هزاپ برروی این قسمت از واحد عملیاتی این امكان وجود داشت كه الزامات ایمنی مورد نیاز این مخزن جهت انجام تعمیرات و نگهداری و خطرات احتمالی آن،  شناسایی شوند.

شكل 2 – تجمع مواد نفتی در قسمت U شكل مخزن

مراجع:

1- J.Suokas and V.Rouhiainen, “Quality management of safety and risk analysis”, Elsevier (USA), New York, 1993.

2- T.A.Kletz. “HAZOP & HAZAN”, Notes on the identification and assessment of hazards. Rugby(England) London, The Institution of Chemical Engineers, 1986.

3- Faisal I. Khan, S.A.Abbasi, Techniques & methodologies for risk analysis in chemical process industries, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 11: 261-277, 1998.

1- Hazard & operability study ( HAZOP )

2- Chemical process industries ( CPI )

3- Deviations

4- Process & Instrumentation Diagrams (P&ID)

5- Node

6- Feed line

7- Kick-back line