基于成本约束的石油化工系统风险分析方法研究

基于成本约束的石油化工系统风险分析方法研究

胡水1 王钦明2

中国石油辽阳石油化纤有限公司建修公司，辽宁 辽阳 111003

2中国石油辽阳石化公司公司，辽宁 辽阳 111003

摘要：石油化工系统是一种复杂的工程系统，其运行过程中存在着多种不确定性因素，如原料价格波动、市场需求变化、设备故障、人为操作失误等，这些因素都会对系统的安全性、可靠性和经济性产生影响，从而导致系统风险的增加。因此，对石油化工系统进行风险分析和优化是保证系统正常运行和提高系统效益的重要手段。如何在有限的成本条件下，有效地进行石油化工系统的风险分析和优化，是一个亟待解决的问题。本文中笔者阐述了基于成本约束的石油化工系统风险分析优化的意义和价值，并提出具体策略，为相关人员提供参考。

关键词：成本约束；石油化工；系统风险；分析

1 基于成本约束的石油化工系统风险分析优化的意义和价值

基于成本约束的石油化工系统风险分析优化具有重要的意义和价值，主要体现在以下几个方面：

提高系统安全性：通过对系统进行风险分析，可以及时发现和消除系统中存在的潜在危险，预防和减少事故的发生，保障系统的安全运行。

提高系统经济性：通过对系统进行风险分析优化，可以在保证系统安全性的前提下，选择最合理和最有效的风险控制方案，避免过度或不足的投入，节约成本，提高效益[1]。

促进系统管理：通过对系统进行风险分析优化，可以为系统管理者提供科学和客观的决策依据，帮助他们制定和实施合理的安全政策、规范和标准，提高管理水平。

增强社会责任：通过对系统进行风险分析优化，可以减少系统对人员、设备、环境等造成的不利影响，保护公共利益，增强社会责任。

为说明基于成本约束的石油化工系统风险分析优化的具体应用，本文将以某石油化工企业为例，介绍其在进行乙烯装置风险分析优化时所采用的方法和步骤。

乙烯装置是石油化工企业的核心装置之一，它将原料乙烷或乙烯裂解为乙烯和其他副产物。乙烯装置涉及到高温、高压、易燃、易爆等多种危险因素，因此，对其进行风险分析优化是非常必要的。

该企业在进行乙烯装置风险分析优化时，主要采用了以下方法和步骤：

首先，运用故障树分析法（FTA），建立了乙烯装置失效或事故发生的逻辑模型，并根据历史数据和专家判断，确定了各个基本事件（如设备故障、操作失误等）发生的概率。然后，运用布尔代数运算，计算了乙烯装置失效或事故发生的概率，并将其作为系统风险水平的指标。

其次，根据乙烯装置的投资成本和运行成本等信息，确定了可用于实施风险控制措施的预算或上限。该企业规定，在保证乙烯装置失效或事故发生概率低于0.01%（即每年不超过一次）的前提下，可用于实施风险控制措施的预算不得超过1000万元。

再次，根据故障树分析结果，设计和选择了适合于乙烯装置特点和条件的风险控制措施。这些措施包括增加设备冗余、改进设备设计、加强设备维护、提高操作人员培训等。并根据相关资料和经验，估计了这些措施对乙烯装置失效或事故发生概率和风险控制措施的成本的影响。

最后，运用整数规划模型和遗传算法，对乙烯装置进行风险分析优化。即在给定的成本约束下，比较不同风险控制措施组合对乙烯装置失效或事故发生概率的影响，并寻找最优或最优近似的风险控制方案。

经过风险分析优化，该企业最终确定了一套最优的风险控制方案，该方案包括增加两台备用的裂解炉、改进裂解炉的温度控制系统、加强裂解炉的定期检查和维修、提高操作人员的培训频率和质量等措施。该方案能够将乙烯装置失效或事故发生概率降低到0.005%，即每年不超过0.5次，同时，该方案的总成本为980万元，低于成本约束的上限。

2 基于成本约束的石油化工系统风险分析优化的具体策略

2.1 确定合理的成本约束

成本约束是指在进行石油化工系统风险分析和优化时，需要考虑的预算限制或成本目标。成本约束的确定应该基于对石油化工系统的整体评估，包括系统的规模、结构、功能、性能、运行状态等因素。同时，还应该考虑到市场环境、竞争对手、客户需求等外部因素。成本约束应该既能反映石油化工企业的经济能力和发展目标，又能保证石油化工系统的安全性和可靠性。

例如，某石油化工企业拥有一个年产10万吨乙烯的裂解装置，该装置由反应器、压缩机、换热器等多个单元组成，每个单元都存在着不同程度的风险。该企业在进行风险分析和优化时，首先需要对装置进行全面的评估，确定装置的关键单元和关键参数，以及装置的运行效率和利润水平。然后，根据市场情况和竞争策略，制定合理的成本约束，如每年投入不超过1000万元用于风险分析和优化。

2.2 采用有效的风险分析方法

风险分析是指对石油化工系统可能发生的事故或故障进行识别、评估和控制的过程。风险分析方法有很多种，如故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）、层次分析法（AHP）、模糊综合评价法（FCE）等。不同的方法有不同的适用范围和优缺点，在选择风险分析方法时，应该根据石油化工系统的特点和成本约束进行比较和选择。

在有限的成本条件下，应该优先选择那些简单易行、数据需求少、计算速度快、结果可靠的方法。同时，还应该考虑到方法之间的互补性和协同性，通过组合使用多种方法，提高风险分析的效率和精度。

例如，对于上述的乙烯裂解装置，可以采用故障树分析法和事件树分析法相结合的方法，对装置的关键单元进行风险分析。故障树分析法可以从顶层事件（如装置停工）出发，逐层分解出导致该事件发生的基本事件（如设备故障、操作失误等），并计算出各个基本事件的发生概率和顶层事件的发生概率。事件树分析法可以从初始事件（如设备故障）出发，逐步展开出可能发生的后续事件（如报警、紧急停车、泄漏、爆炸等），并计算出各个后续事件的发生概率和最终后果。通过这两种方法的结合，可以得到装置的风险水平和风险分布，为风险优化提供依据[2]。

2.3 实施有效的风险优化措施

风险优化是指在风险分析的基础上，采取一定的措施，使石油化工系统的风险水平降低到可接受的范围内，或使系统的风险收益比达到最优。风险优化措施有很多种，如改进设计、增加冗余、加强维护、提高培训、完善管理等。在选择和实施风险优化措施时，应该根据石油化工系统的实际情况和成本约束进行权衡和决策。在有限的成本条件下，应该优先选择那些成本效益比高、可行性强、效果显著的措施。

例如，对于上述的乙烯裂解装置，可以根据风险分析结果，针对不同单元和不同事件，制定相应的风险优化措施。如对于反应器单元，可以改进反应器的设计，增加温度和压力的监测和控制装置，以防止反应器过热或过压导致事故；对于压缩机单元，可以增加压缩机的冗余数量和容量，以提高压缩机的可靠性和稳定性；对于换热器单元，可以加强换热器的维护和检修，以减少换热器的污垢和腐蚀导致的泄漏；对于操作人员，可以提高操作人员的培训和考核水平，以提高操作人员的技能和责任感；对于管理人员，可以完善管理制度和流程，以提高管理人员的决策能力和协调能力。通过这些措施的实施，可以有效地降低装置的风险水平，并提高装置的运行效率和利润水平。

3 结束语

综上所述，基于成本约束的石油化工系统风险分析优化是一项重要的工程技术，能够有效地提高系统的安全性和经济性，降低事故的发生概率和损失。相关技术人员应当加大对这一领域的研究，推动石油化工系统风险的分析水平和质量。

参考文献：

[1]徐唯唯,吴娉.信息化建设在石油化工行业安全生产管理中存在的问题及对策[J].化工管理,2022(33):58-61.

[2]杨志勇.基于某石油化工企业的储运系统串压风险对策研究[J].化工管理,2019(32):83-84.