危险和可操作性研究

危险和可操作性研究（HAZOP） 7．1 目的 HAZOP 研究的侧重点是工艺部分或操作步骤各种具体值，它的基本过程就是以引导词为引导，对过程中工 艺状态的变化（偏差）加以确定，找出装置及过程中存在的危害。引导词的主要目的之一是能够使所有相关偏 差的工艺参数得到评价。 建设项目及在役装置均可以使用 HAZOP 方法。对于新建项目，当工艺设计要求很严格时，使用 HAZOP 方法 最为有效。一般需要提供带控制点的工艺流程图 P&IDS，以便评价小组能够对 HAZOP 要求中提出的问题给以系统 的有效的回答。同样，它可以在主要费用变动不大的情况下对设计进行变动，在工艺操作的初期阶段使用 HAZOP， 只要有适当的工艺和操作规程方面的资料，评价人员可以依据它进行分析。但 HAZOP 的分析并不能完全替代设 计审查。 7．2 评价方法介绍 1）常见术语及关键词 确定需要评价的工艺过程，则每个引导词都是与相关工艺参数结合在一起的，并应用于每一点上（研究节 点、工艺部分（阶段）或操作步骤）。下面就是用引导词和工艺参数结合成“偏差”的例子。 引导词 参数 偏差 NONE（空白） ＋FLOW（流量） ＝（无流量）NONE FLOW MORE 高（多）＋PRESSURE（ 压力） ＝（压力过高）HIHGH PRESSURE AS WELL AS（伴随） ＋PHASE（单相） ＝（两相） TWO PHASE OTHER THAN（异常） ＋OPERATION （操作运行）＝（维修）MAINTENCE 表 7-1 HAZOP 分析引导词和含意 引导词 含意 NONE 空白 设计或操作要求的指标和事件完全不发生；如无流量。 LESS 低（少） 同值相比，数值偏大，如：温度、压力。 MORE 高（多） 同标准值相比，数值偏小；如温度、压力值偏低 PART OF 部分 在完成既定的功能的同时，伴随多余时间发生； AS WELL AS 伴随 只完成既定功能的一部分，如组分的比例发生变化。无某些组分 REVERSE 相逆 出现和设计要求完全相反的事或物，如流体反向流动 OTHER THAN 异常 出现和设计要求不相同的事或物。 表 7-2 通常的 HAZOP 分析工艺参数 流量 时间 次数 混合 压力 组分 粘度 副产（副反应） 温度 PH 值 电压 分离 液位 速率 数据 反应 表 7-3 常用的 HAZOP 分析术语 项目 定 义 工艺单元（或研究节点） 具有规定界限之内的设备（如两个容器之间的管道）单元，研究设备内可能发 生偏差的参数。对流程图 P&IDS 上标明的参数分析偏差（如反应器） 操作步骤 在间断性工艺中（或由 HAZOP分析组分析）的操作步骤。可能是手动的、自动 的或计算机控制的操作。间歇过程每一步使用的偏差与连续过程不同。 目的 确定在偏差情况下如何进行操作，采用一系列形式，或用说明书或用图形表示 （例：工艺说明、流程图、管道流程图、P&IDS)用简单的词定性或定量设计意 图，去指导和启发发现工艺中危险性。 工艺参数 与工艺过程有关的物理或化学特性，一般包括 反应性、混合性、浓度、PH 值 和具体参数如压力、温度、相、流量。 偏差 使用关键词系统地对每个节点的工艺参数进行研究发生一系列偏离工艺指标 的情况；偏差的通常形式为“引导词+工艺参数” 原因 偏差为什么发生的原因，一旦偏差表示具有可信的原因， 就意味着找到偏差 处理方法，这些原因可能是硬件故障，人为失误，未预料到的工艺状态（例： 组分的改变），内部干扰（例：动力损耗）等。 后果 偏差的结果（如毒物泄漏）。一般都假定因防护系统故障动作而引起。不考虑 那些细小的与安全无关的后果。 安全保护 为防止各种偏差产生或由偏差造成后果而设计的工程系统和控制系统。（例： 工艺报警、联锁、程序） 对策（或建议措施） 设计变更、工艺规程变更或进一步研究方面的建议（例：增加冗余的压力报警 仪或修正两个操作步骤的顺序） 表 7-4 常用的 HAZOP 分析工艺参数、偏差及可能原因 工艺参数 偏差 可能原因 工艺参数 偏 差 可 能 原 因 流量 过 量 （MORE） ·泵的能力增加 ·进口压力增加 ·输送压头降低 ·换热器管程泄漏 ·未安装流量限制孔 板 ·系统互串 ·控制故障 ·控制阀进行调整 ·启动了多台泵 流量 空 白 （NONE） ·输送线路错误 ·堵塞 ·滑板不对 ·单向阀装反了 ·管道或容器破裂 ·大量泄漏 ·设备失效 ·错误隔离 ·压差不对 ·气缚 减 量 （LESS） ·障碍 ·输送线路错误 ·过滤器堵塞 ·泵损坏 ·容器、阀门、孔板 堵塞 ·密度、粘度发生变 化 ·气蚀 ·排污管泄漏 ·阀门未全开 相 逆 （ REVERSE ） ·单向阀装反了 ·虹吸现象 ·压力差不对 ·双向流动 ·紧急放空 ·误操作 ·内嵌备用设备 ·泵的故障 ·泵反转 工艺参数 偏差 可能原因 工艺参数 偏差 可能原因 液位 过 量 （MORE） ·出口被封死或堵塞 ·因控制故障引起进 口流量大于出口流 量 ·液位测量器故障 ·液泛 ·压力湍动 ·腐蚀 ·污泥 液位 减 量 （LESS） 相当于低 ·无进入流体 ·泄漏 ·出口流量大于 进口流量 ·控制故障 ·液位测量故障 ··液泛 ·压力湍动 ·腐蚀 ·污泥 压力 过 量 （MORE） 相 当 于 高 ·堵塞问题 ·连接到高压设备 ·气体进入 ·放空容积不当 ·设置的放空压力不 对 ·安全阀被封死 ·因加热而超压 ·控制阀因故障打开 ·沸腾 ·冻结 ·化学击穿 ·结构 ·发泡 ·冷凝 ·沉淀 ·气体释放 ·起爆 ·爆炸 ·爆聚 ·外部起火 ·天气条件 ·锤击 ·粘度或密度发生变 化 ·无进入流体 ·泄漏 ·出口流量大于进口流量 ·控制故障 ·液位测量故障 ··液泛 ·压力湍动 ·腐蚀 · · · · · · · · 减量 （LESS） 相 当 于 低 ·结构 ·起泡 ·气体释放 ·起爆 ·爆炸 ·爆聚 ·着火条件 ·天气条件 ·粘度或密度发生变 化 工艺参数 偏差 可能原因 工艺参数 偏差 可能原因 温度 过量 （MORE） ·环境条件 ·换热器列管淤塞或 缺陷 ·着火情况 温度 物质不对 ·原料不对或不符合要求 ·操作错误 ·提供的物质不对· ·冷却水出现故障 ·控制阀失效 ·加热器控制失效 ·内部着火 ·反应控制失效 ·加热介质泄入工艺 中 ·仪表和控制故障 浓度不对 ·隔离阀泄漏 ·换喏器裂管漏 ·原料规格不对 ·过程控制波动 ·反应生成副产品 ·来自高压系统的水、蒸气、燃料、 润滑油、腐蚀性产品进入 ·气体进入 减 量 （LESS） ·环境条件 ·压力降低 ·换喏器列管淤塞或 故障 ·无加热 ·液化气吸热使压力 降低 · · · 杂质 ·换热器列管泄漏 ·隔离阀泄漏 ·系统操作失误 ·系统互串 ·开停车时空气进入，海拔高度系统 的水、蒸气、燃料气、润滑油、腐蚀 性物质进入。 ·气体进入 ·进料物流不纯 工艺参数 偏差 可能原因 工艺参数 偏差 可能原因 粘度 过量 ·物质或组成不对 ·温度不对 ·固体含量高 ·浆料沉降 公用工程 ·高压水 ·电力 ·供水 ·通讯 ·PLC 或 DCS ·防火 减量 相 当 于 低 ·物质组成不对 ·温度不对 ·加入溶剂 非 正 常 操 作 ·置换 ·冲洗 ·开车 ·正常开车 ·紧急停车 ·紧急操作 ·运行机器的检查 ·机器保养 安 全 释 放 系统 ·释放原理 ·释放装置的类型和 可靠性 ·释放阀放空位置 ·是否会成为污染源 ·两相流动 ·能力低（进口和出 口） 腐 蚀 或 磨 蚀 ·装有阴极保护（内 部和外部） ·采用涂层 ·腐蚀监测方法和频 率 ·材料规格 ·镀锌 ·腐蚀应力破裂 ·流体流速 维修规程 ·隔离 ·排污 ·置换 ·清洗 ·干燥 ·进入 ·救援 ·酸性介质 ·溅射范围扩大 维修规程 ·训练 ·压力检测 ·工作条件 ·条件监视 ·升举和手工处理 公 用 系 统 故障 ·仪表空气 ·蒸气 ·氮气 ·冷却水 静电 ·以接地 ·容器隔离 工艺参数 偏 差 可能原因 工艺参数 偏 差 可能原因 静电 ·低导电流体 ·容器溅射充数 ·过滤器和阀元件隔 离 ·产生尘 ·处理固体 ·电力分类 ·火焰捕获器 ·热工作场所 ·热的表面 ·自动产生火花或自 动燃烧 行动 ·不完全 ·违反规定 ·错误行动 资料 ·迷惑 ·不恰当 ·遗漏 ·只有一部分 ·资料错误 ·数量不够 顺序 ·操作太早 ·操作太迟 ·脱岗 ·向相反方向操作 ·有多余动作 ·操作未完成 ·操作中动作错误 备用设备 ·已安装或未安装 ·可得到备用设备 ·贮存备用 ·备用设备分类 取样规程 ·取样规程 ·分析结果的时间 ·自动取样器的校验 ·结果诊断 安全系统 ·火灾和气体检测与报警 ·紧急停车系统 ·灭火预案 ·应对紧急情况训练 ·工艺物料阈限值 ·急救或医疗设施 ·蒸气和流出物的扩散 ·安全设备的检测 ·与国家标准吻合· 时间 ·太长 ·太短 ·错误 行动 ·过多 ·低估 ·过多 ·低估 ·无 ·相反 地理环境 ·设备布置 ·气象条件 人为因素 暴露的相临设备 引导词用于两类工艺参数 ： 1、概念性的参数（例：反应、混合）， 2、另一类比较具体的参数（例：压力、温度）。 对于概念性的参数，由引导词合成偏差，有时容易发生歧义 。例：“反应过快”可能指的是反应速率过快， 或是有大量的产物生成。另一方面，有些引导词和参数 在一起将组合出不合理的偏差（例：“ 伴随”+“压力”）。 对于具体参数而言， 有必要对引导词进行某种改动， 此外，评价时常常发现组合出的某些“偏差”是不 切题的。例如，如果是考虑温度，则只有“多（高）”或“少（低）”这两个引导词可用。（将其它引导词与“温 度”进行组合，得出的东西毫无意义。） 下面是用于替代引导词的一些常用的代替词： ·对于“ 伴随”－－当考虑时间时，可用“立刻”、“后来”等代替之； ·对于“伴随”－－当考虑的是位置、源头、地点时，可用“哪里”（何处）代替。 ·对于“多”和“少”－－当考虑的是液位、温度 7．3 、 所需的资料 基本的资料应有： 带控制点工艺流程图 PIDS； 现有流程图 PFD、装置布置图； 操作规程； 仪表控制图、逻辑图、计算机程序 工厂操作规程 设备制造手册。 通常进行 HAZOP 评价研究，资料情况大体如此，考虑到 HAZOP 研究中的工艺过程不同，所需资料不同，进 行 HAZOP 分析必须要有工艺过程流程图及工艺过程详细资料，正常情况下，只有在设计的最后阶段才能提供上 述资料，因此在 HAZOP 分析之前对过程固有危险的主要风险做全面的评价。 表 7-5 一般工艺过程（间歇、连续化）的 HAZOP 分析所需资料 常规间歇反应过程 PLC 等控制的间歇反应过程 连续反应过程 基础数据 √ √ √ 工艺 √ × × 操作规程 √ √ √ 计算机程序、 逻辑图 × √ √ 流程图 √ √ √ 配管图、设备图 √ √ √ 过程控制模拟 × √ √ 注：“×”不需要，“√”需要 7．4 HAZOP 分析步骤及技术关键 HAZOP 分析方法可按如下步骤进行： 1)分析的准备； 2)完成分析； 3)编制分析结果报告。 图 7-1 所示为 HAZOP 分析的整个过程。值得注意的是，分析步骤可交替进行，如分析组在完成某个分析 节点后（不是全部），可将结果提交给设计人员，让设计人员着手对原设计进行修改。 分析的准备： 准备工作在 HAZOP 分析中非常重要 （1）确定分析的目的、对象和范围 分析的目的、对象和范围必须尽可能的明确。分析对象通常是由装置或项目的负责人确定的，并得到 HAZOP 分析组的组织者的帮助。应当按照正确的方向和既定目标开展分析的工作，而且要确定应当考虑到哪些 危险后果。例如，如果要求 HAZOP 分析确定装置建在什么地方才能使对公众安全的影响减到最小，这种情况 下，HAZOP 分析应着重分析偏差所造成的后果对装置界区外部的影响。 2）评价组的组成 评价组人员中应大多具有 HAZOP 研究经验,HAZOP 分析组最少由 4 人组成，包括组织者、记录员、两名熟 悉过程设计和操作的人员。 一般 5~7 人 是比较理想的。如果评价组的规模太小， 由于参加人员的知识和经 验的限制 ，评价的水平不会太高。 （3）获得必要的资料 资料清单参见表 7-5 （4）将资料变成适当的表格并拟定分析顺序 此阶段所需时间与过程的类型有关。对连续过程，工作量 相对较小。 对照图纸（如果对设计进行过修 改）确定分析节点， 并制定详细的计划。 （5）安排会议次数和时间 一旦有关数据和图纸收集整理完毕，组织者开始着手制定会议计划。首先需要确定分析会议所需时间， 一般来说每个分析节点平均需 20~30min，若某容器有两个进口，两个出口，一个放空点，则需要 3 小时左右； 另外一种方法是每个设备分配 2~3 小时。 最好把装置划分成几个相对独立的区域，每个区域讨论完毕后，会议组作适当修整，再进行下一区域的 分析讨论。 图 7-1 HAZOP 分析全过程 对于大型装置或工艺过程，可能需要评价人员花费的时间相对较多。 2 完成分析 HAZOP 分析需要将工艺图或操作程序划分为分析节点或操作步骤，然后用引导词找出过程的危险。图 7-2 是 HAZOP 分析流程图。 选择节点或操作步骤 解释工艺指标或操作步骤 解释工艺指标或操作步骤 选择某工艺参数或任务 下一个工艺参数 使用引导词于工艺参数或 任务建立有意义的偏差 下一个引导词 分析偏差后果 （假设所有保护失效） 提出措施 准备 态度 会议组织 知识/经验 HAZOP 分析经验 分析资料 (PID,PFD) 分析组进行 HAZOP 分析 分析结果文件 分析结果处理/实施 表格 偏差 原因 后果 安全保护 建议措施 图 7-2 HAZOP 分析流程图 分析组对每个节点或操作步骤使用引导词进行分析，得到一系列的结果：①偏差的原因、后果、保护装 置、建议措施；②需要更多的资料才能对偏差进行进一步的分析。 ·每个偏差的分析及建议措施完成之后，再进行下一偏差的分析； ·在考虑采取某种措施以提高安全性之前，应对与分析节点有关的所有危险进行分析。 对一个装置可以按如下步骤： （1）为了便于分析，根据设计和操作规程将装置分成若干“单元操作 AI 例如：反应器、蒸馏塔、热交换器、 粉碎机、贮槽等。 （2）每个“单元操作”又被划为若干辅助单元（如：热交换器、接管、公用工程等） （3）明确规定每一个单元操作以及辅助单元的设计参数及操作规程（例 A11 的功能是将物料 P 以 D 的速率输 送到反应器 A1 ） （4）根据设计说明和操作规程的要求，仔细查找第一个单元和辅助单元的可能的偏差。并用引导词逐一检查。 （5）将已分析到的单元操作和设备在流程图上划出，然后对没有分析到的单元逐步分析，直至装置全部被检查 到。 （6）识别的危险列入表中，并根据风险的到小，采取安全对策，降低风险到安全水平。 HAZOP 评价时涉及过程的各个方面，包括工艺、设备、仪表、控制、环境等，考虑到评价人员的水平往 往与实际有出入，因此，对某些具体问题可听取专家的意见，必要时对某些部分的 分析可延期进行，在获得更 多的资料后再进行分析。 4） 编制 HAZOP 评价表 HAZOP 评价表 以表格形式记录 表 7-6 HAZOP 可操作性研究分析记录 安全评价组 可操作性研究 车间/工段：××车间/××工段 系统： 任务： 日期： 代号： 页码： 设计者： 审核者： 关键词 偏差 可能的原因 后果 必要的对策 7．5 其他形式的 HAZOP 分析方法(参考) 基于引导词的 HAZOP 分析方法最初是由 ICI 建立的。经过不断完善修改,提出了许多改进意见，部分改 进意见已在实际分析过程中得到应用，这些不同形式的 HAZOP 分析方法可能非常适用于某一特定的分析对象。 以下简要介绍其他形式的 HAZOP 分析方法。(供参考) 对基于引导词的 HAZOP 分析方法有两种基本的变化： 1）分析组识别偏差的方式不同； 2）编制 HAZOP 分析结果文件的方式不同。 偏差的识别 使用引导词能识别出每个分析节点或操作步骤的所有偏差。简单地将所有的引导词与工艺参数组合将产 生许多的偏差供分析组进行分析，引导词有 7 个，假如有 5 个工艺参数，则共产生 7×5=35 个偏差，一般说来 这仅是一个设备的偏差数量，假如只考虑 20 个主要设备，则偏差总数为 35×20=700 个，要对这些偏差（有些 可能是无意义的）进行分析，如果每个偏差用 10min，则需要 7000min，即约 120 小时，需 15 天（每天 8 小时） 才能完成。这种方法的优点是对于缺乏 HAZOP 分析经验的评价组能保证考虑到过程中所有可能发生的不正常 情况，缺点是对有经验的 HAZOP 分析组来说那些无意义的偏差就是一种负担。 根据后果、原因及 保护估计风险 计风险 列出偏差的可能原因 识别已有避免偏差的保护装置 实践中出现了两种有效的方法， ① “基于库的方法” ②.“基于知识的方法” 两种方法都是为了提高评价的效率，尽量减少分析那些明显不产生什么影响的偏差的原因、后果以及安 全保护。 基于偏差库的方法非常类似于基于引导词的方法。在 HAZOP 分析会议之前，HAZOP 组织者或记录员应 该对标准偏差库进行调查，以确定每个节点或操作步骤的偏差是恰当的。每个节点或操作步骤是设备的关键部 分，根据设备的类型（如反应器、塔、泵、贮槽、热交换器），有些偏差是不恰当的，例如，对装一般液体的贮 槽来说“高液位”并不产生什么大的危险，不用对此进行分析。 此外，不取决于评价人员划分分析节点的熟练程度，如果分析人员确信某些偏差在节点的上游或下游可 以分析它们的影响，则在该节点不分析这些偏差。例如，某反应器有一条进料管线，一套备用离心泵，一条出 料管线。在分析离心泵这个节点时，就没有必要考虑“高流量”和类似的偏差，因为“高流量”的影响点是在 反应器，而且“高流量”在泵这个节点找不到可靠的原因和后果，因此在某个节点的上游或下游已经分析过的 节点在该节点就不再考虑。 表 是一偏差库的例子（请读者注意，这个偏差库仅作为一个例子，如要用于实际过程，要考虑其可靠性 和完整性），HAZOP 的组织者和记录员可使用偏差库选取合适的偏差。使用这种方法可节约 20%~50%的时间， 当然这与过程的复杂程度、设备的类型有关。然而，这种方法可能会遗漏某些偏差。 基于知识的方法是一种特殊的基于引导词的 HAZOP 分析，但所使用的引导词部分或全部来自分析组的 知识和特殊的检查表。这种知识库用来对当前设计与根据以往装置经验建立的并形成文件的基本设计实践相比 较， 评价人员对标准应非常熟悉，这种方法的优点是过去的经验转化为实践，而且在装置的设计和建设过程的 各个阶段都可使用。 将设计与规范的比较将产生另外一些问题，这些问题不同于基于引导词的 HAZOP 分析偏差。例如，可 能的问题： ·“设计不应该像„„吧？” ·“建议对设计进行修改控制危险，而过程的操作风险不会增加？” 举例来说， 考虑离心泵的出料，基于引导词的 HAZOP 分析将使用引导词“相逆”去确定是否需要单向 阀，而基于知识的 HAZOP 分析方法也要确定是否需要单向阀，因为碰到的实际问题就有逆流流动，而且在离 心泵出口安装单向阀已作为一种标准。 表 7-7 根据节点类型建立的偏差库例 偏差 节点类型① 塔 贮槽/容器 管线 热交换器② 泵② 高流量 √ 低/无流量 √ 高液位 √ √ 低液位 √ √ 高界面 √ 低界面 √ 高压力 √ √ √ 低压力 √ √ √ 高温度 √ √ √ 低温度 √ √ √ 高浓度 √ √ √ 低浓度 √ √ √ 逆/反向流动 √ 管道泄漏 √ 管道破裂 √ 泄漏 √ √ √ √ √ 破裂 √ √ √ √ √ ①该偏差库是为某特定节点而建立的，读者应注意不要盲目使用该偏差库或其他偏差库，使用前必须分 析其可靠性和完整。 ②该偏差库假定其他偏差（如低流量、高温度）在分析这些设备的下游管线时考虑。 注：√表示对该偏差进行分析。 应当注意，当设备技术方案进行了较大的变动或包含新的化学过程时， 基于经验的检查表与基于引导词 的 HAZOP 两种方法没有大的区别。 综上所述，基于引导词的 HAZOP 分析方法是其他形式的 HAZOP 分析方法的基础，而且无论对什么样的 分析对象都是适用的。 下面是几种常见的方法。 （1）偏差到偏差的 HAZOP 表 在偏差到偏差（DBD）方法中，所有的原因、后果、保护装置及建议措施都与一个特定的偏差联系在一 起，但该偏差下单个的原因、后果、保护装置之间没有关系，因此，对某个偏差所列出的所有原因并不一定产 生所列出的所有后果，换句话说某偏差的原因/后果/保护设施/之间没有对应关系。例如，蒸汽流量高和外部着 火均能导致温度升高，但喷淋系统只对着火起安全保护用。用 DBD 方法得到的 HAZOP 分析文件表需要读者自 己推断原因、后果、保护设施及建议措施之间的关系。DBD 方法应用较多，主要是因为所需时间少而且长度与 其他方法相比也少得多。 （2）原因到原因的 HAZOP 分析表 在原因到原因（CBC）方法中，表中原因、后果、保护设施及建议措施之间有准确的对应关系。分析组 可以找出某一偏差的各种原因，每个原因单独对应着某个（或几个）后果以及保护设施。例如对偏差“泵泄漏”， 每一个原因是由于密封故障，表中将列出所有与密封故障有关的后果、安全设施及建议措施，然后再分析其他 原因，可能是泵壳法兰故障。因此，CBC 处理的数据比 DBD 准确得多，而且 CBC 能减少歧义。例如，液位控 制器失效可能导致高液位，但是同一个液位控制器也许就是对付高流量引发高液位的安全保护装置，按照 DBD 的方式，同一项目既是原因又是安全保护装置将引起混淆。因此，为准确起见，最好使有 CBC 方式。 （3）只有异常情况的 HAZOP 分析表 在这种方法中，表中只包含那些分析组认为原因可靠、后果严重的偏差，这种方法的优点是分析时间和 表格长度大大缩短；但缺点也是明显的，最大的缺点是这样的分析几乎不可能完整，如果这份报告是提交给有 关机构的话显然是不行的。这种方法可与 CBC 和 DBD 一起使用。 （4）只有建议措施的 HAZOP 分析表 这种方法被认为能最大地减少 HAZOP 分析文件的长度，这种方法只记录节省大量时间，但无法显示分 析的质量。 7．6 HAZOP 分析示例 1）间歇反应的 HAZOP 分析 对于间断性工艺，通常准备工作比较繁琐。首先由于操作工艺过程更复杂（例：光气及光气化），对间断性 反应的 HAZOP 研究的大部分是分析过程。在某些情况下（当两种或更多物料间歇投料时），在工艺的每个步骤每 个容器的状态显示也是必需的，如果操作者身体活动包含在工艺中（例：投料而不是控制工艺），在流程图中应 反映他们的活动。 例：某厂生产异晴酸酯，光气和多胺反应生产 PAPI（多亚甲基多苯基多异氰酸酯）为一典型的间歇操作过程， 光气和多胺氯苯溶液先在低温光化釜反应后，在用 N2压至高温光化釜，高温光化釜通蒸气加热进行高温光化反 应。 图 7-3 高温光化釜示意图 表 7-8 可操作性研究分析记录 安全评价组 可操作性研究 车间/工段：××车间/××工段 系统：高温光化釜 任务：投料过程 日期： 代号： 页码： 设计者： 审核者： 关键词 偏差 可能的原因 后果 必要的对策 None 空白 釜内无 物料 1. 低温光化釜内无物料 2. V1 阀门关闭或打不开 3. 进料管堵塞 4. 输送管线破裂 5. 放空阀 V2 打不开或未打开 6. 光化釜破裂，物料泄漏 7. 物料压错，进入其它釜 8. 输送物料 V2 压力低 a.反应缺原料 b.釜内压力大，视 镜易破裂喷出物 料 c.物料泄漏，易产 生火灾，引起人员 中毒、伤亡 d.串釜，容易造成 事故 1. 巡回检查管线、阀门 2. 检查压力表保证完好无损 3. 安装低液位报警仪 4. 安装二套不同型号的液位 计，定期检查或更换 5. 取消视镜 6. 采用液下泵输送物料 7. 对物料泄漏作进一步故障 树分析 M 来自低温光化釜 Vt N 2 P V 1 去冷凝 放空 V 2 Less 少 物料量 过少 9. 阀门开度不够 10. 管线、阀门泄漏 11. V2 放空阀不畅 12. 视镜不清，易产生误差 13. N2 压力低 14. 底温釜料量不足 e.反应缺原料，质 量、产量下降 同 1、3、4、5 8. 定期更换管线、阀门 More 多 物料量 过多 15. 视镜不清，易产生误差 16. 串釜 g.物料过多，大量 光气跑至尾气破 坏系统，造成尾气 排放超标 同 1、4、5 9. 安装高液位报警仪 压力 较高 17. 放空阀 V2 未打开 18. N2 压力高 h.视镜破裂 同 2、5 表 7-9 可操作性研究分析记录 安全评价组 可操作性研究 车间/工段：××车间/××工段 系统：高温光化釜 任务：投料过程 日期： 代号： 页码：1 设计者： 审核者： 关键词 偏差 可能的原因 后果 必要的对策 None 空白 Less 少 温度过 低 1. 蒸汽压力不足 2. 冷却水夹套，釜壁结渣，传热不好 3. 温度指示失灵 a. 生成产品质量 下降 1. 安装温度低限报警仪 保温阶 段保温 时间不 足 4. 工人误操作 b. 多胺未完全反 应 2. 采取措施，保证工人按规程 操作 More 多 物料过 多 5. 加料完毕后，忘记关闭阀门或关闭 不严，引起物料串釜 c. 高温光化釜易 满釜，容易造成事 故 3. 巡回检查管线、阀门，用有 开关标志的阀门 4. 对满釜情况进行分析其后 果 保温阶 段温度 高 6. 蒸汽压力控制不好，压力大 7. 温度指标失灵，蒸汽阀门泄漏 d. 多胺得不到充 分反应 e. 大量光气距至 尾气破坏，造成尾 气排放超标 同 1、2 压力 较高 8. 蒸汽加热关闭不及时 9. 温度指示失灵 10. 搅拌效果差 11. 冷凝器泄漏 12. 夹套泄漏 f. 同 e g. 物料发泡、分 解，局部温度过 高，压力上升，易 使视镜破裂，喷出 物料 h. 副反应发生，有 高聚物生成 5. 改冷凝介质为不与光气起 化学反应的有机介质 6. 每年对光化釜进行一次探 伤 7. 安装温度超限报警仪 8. 取消视镜 升温速 率过快 13. 阀门有故障 14. 蒸汽加热过快 15. 违反操作规程 i. 受热不均，反应 失控，压力大，物 料到冷凝器中 j. 大量光气跑至 尾气破坏，造成尾 气破坏负担过重， 尾气排放超标 同 2、3 同 8 9. 安装温度控制仪 More 多 高温反 应时间 长 16. 违反操作规程 k. 产生副反应，有 高聚物生成 10. 同 2 压力过 高 17. 放空阀 N2 不畅 18. 冷凝器泄漏，水进入光化釜 19. 光化釜夹套泄漏 20. 温度过高 21. 升温速率过快 同 e,g l. 搅拌轴密封失 效或釜内压力大， 视镜破裂，光气外 泄 11. 同 3、5、7 赶气阶 段赶气 急 22. N2 压力高 23. 工人误操作 m. 大量光气跑至 尾气破坏，造成尾 气破坏负担重，尾 气排放超标 12. 同 3 伴随 as well as 光化釜 内物料 有水 24. 冷凝器泄漏 25. 蒸汽夹套阀门泄漏 26. 物料中有水 n. 物料发泡，影响 产品质量 13. 改冷冻介质为不与光气反 应的有机介质 14. 巡回检查管线、阀门 15. 光化前，氯苯必须进行脱 水处理 光化釜 内有高 聚物生 成 27. 温度高 o. 产品质量受影 响 同 9 2） 凝析油站的 HAZOP 分析： 凝析油烷烃压缩情况，对其进行危险分析，着眼点针对设备（储罐等）、管道。根据工艺简述，分成三个阶 段即进料、储存、出料三个阶段加以分析。同时对这三个阶段不仅要按照“引导词”来确定储运工艺状态参数 可能产生的偏差，还要考虑操作顺序等项的因素可能出现的偏差。 可操作性研究的分析程序： 与烷烃（CNG、LPG）工艺状 态的偏差 需要采取的安全对 策及整改措施 故障树的顶上事件 引导词 导致工艺发生偏差的原 因 发生偏差 , 导致 LPG 站产生潜在 的危害性的严重 后果 根据液化气贮运特点， 按以下流程进行分析： 管线至液化气储罐 液化气贮运 液化气出料 （1）、接收流程 工艺流程，向贮罐发送物料（CNG、LPG）。在这里高挥发性的 LPG 所要求的输送工艺，与用于低挥发性石油 的常规泵送系统不同。 液化气贮存 液化石油气罐装 工艺简介，用泵把贮罐的液化石油气送到槽车，多余的由回流旁路回到贮罐。 表 7-10 可操作性研究分析记录表 可操作性研究 车间/工段：贮存罐区 系统： 出口管线至液化石油气储罐 任务：输送液化气 日期： 代号： 设计者： 审核人： 引导词 偏差 可能原因 可能后果 安全措施 必要的对策 None 空白 无 物 料 流 动 无物料 管道破裂 输送管道堵 塞 受槽内压力 高 V1 未开，V2 开，误流入其 他贮罐 V1 开，V3， V4 为开。 LPG 外泄，易产生火灾、爆 炸及中毒伤人。 切换到另一贮罐，引起过 满，流溢，LPG 泄漏引 起火灾、爆炸。 操作人员有可能会被LPG沾 染，引起冻伤。 受槽力高压 ，导致物料逆 流的可能。 紧急切断阀 在气相、液相管线上均装 有压力表 贮罐上装有压力表，防止 产生负压 LPG 浓度报警检测仪 液化气液相出口设置止 回阀 定期检查维护阀 门管线 LPG 贮罐考虑增设 液位高低线报警 仪 严格按操作规程 操作 增设一部专用电 话 两个安全阀并联 使用，可单个不停 车检验 LESS 少 物 料 流 量 不足 液相流量计 故障指示偏 低 双色板式液 位计破裂、产 生泄漏 V1、V3、V4 阀门开度不 够 错开了 V2 阀 门，有一部分 流入其他贮 罐 压缩机功率 不足 管道、法兰腐 蚀严重，引起 部分物料外 漏 液位计玻璃 破碎 流量计失灵，产生偏差。 输入时间过长。 误入其他贮槽，使其他贮槽 过满、溢流 LPG 外泄，浓度超限，可能 导致火灾、爆炸及中毒 等事故。 同上 1-4 同上 6．定期校验流量 计 7．考虑使用不易 破碎的磁性翻板 液位计。 输送物料不 足 压 力 过低 1．抽压过低 1． 同上 1,4,5. 8.压力越限报警 仪 9.设 N2系统,并与 储罐上部相连,以 便上部泄漏时补 N2及开停检修用。 续前表 引导词 偏差 可能原因 可能后果 安全措施 必要对策 More 多 流 量 过 大 或 物 料 过 多 液位计、流量 计 故 障 指示 流程执行有 误 物料流速过高，对管线造成 冲击，有可能造成管线的破 裂 流速过高，易造成静电积 累，引起火灾爆炸的可能 造成 LPG 贮罐过满，压力 增加，安全阀起跳，LPG 泄 露 贮罐液位计，但未有高限 报警。 压力表 液相出口和气相出口。设 置紧急切断阀 设备、管线接地 同以上 1，2，3，4， 8。 10．考虑连锁喷 淋系统，降低贮罐 压力 11．定期巡回检查 静电接地设施 压 力 过大 物料来量多， 贮罐满。 温度过高。冷 喷 淋 未 开 或 强 度不够 进料管线阀 们 未 打 开，造成 管 线 压 力过高。 贮罐上安全阀起跳。泄露 LPG 有引起火灾爆炸的可能 管道破裂，造成 LPG 泄露 贮罐上没有喷淋装置。 液相出口和气相出入口， 设置紧急切断阀 设有多台水泵，其中一台 备用。 同 2 PART OF 部分 物 料 只 输 送 一 部分 贮罐区输物 料突然停止 压缩机故障 或停电错误 切换到另外 储罐 贮罐未装满 容易造成其他贮罐过满，有 可能导致爆炸火灾危险。 压缩机上止回阀 备用电源（柴油发机） 有两个压缩机，其中一个 备用 同 2 Other than 其他 异 常 运转 误操作 电力系统故 障停电 供水系统故 障。 喷淋不能及时保正，受热压 力升高 火灾时，水源无保障 备用电源 备用水泵 ．定期检查备用 电源，保证处于良 好状态 ．供水系统应保 持循环，异常时应 保持数小时 ．提高人员操作 水平。 管 道 泄 漏 破裂 阻塞 腐蚀 焊接质量有 缺陷 高压 高流量 高温度 潜在的主要设备损坏。 LPG 泄漏可能产生火灾爆炸 危险。 16．培训操作人员 应急处理能力，并 制订罐区事故处 理和紧急防灾预 案。 17．在运行前，对 设备、管道压力检 测和 X 光探伤。 18．定期对设备进 行检验和检查。 19．管子配合焊接 部位采用标准件。 表 7-11 可操作性研究分析记录表 可操作性研究 车间/工段：贮存罐区 系统：液化石油气 任务： 日期： 代号： 审核人： 引导词 偏差 可能原因 可能后果 安全措施 必要对策 None 空白 贮 罐 内 无 物料 液位指示有 误 无物料 输送管线破 裂 进料管线堵 塞或阀门 关闭 储罐破裂 物料送错，跑 入 其 它 罐。 储罐内无物料。 串罐，造成事故 物料泄露，可能引起火灾、 爆炸危险。 罐周围应有水幕系 统 通过对讲机与码头 联系 液位计高低限报警 巡回检查管线 检查压力表是否完好 操作人员严格训练，正 确操作 罐体下部易设注水口， 并有高压水泵，以 备下部泄露时垫 水 系统应按规范单设火 炬，最好设 N2 系 统并与上部相连， 以便泄露和停工 检修时补用 LESS 少 物料 过少 阀门开度不 够 流量计指示 故障 压送物料压 力不足 送料量不足 管道、阀门泄 露 串罐 贮罐破裂。 同上 同上 同上 More 多 物料 量过 多 液位计指示 故障，指示偏 低，操作人员 失误，并未关 闭阀门，切换 串罐，其它储 罐物料或发 送错误 贮罐物料造成物料溢出引 起压力升高，安全阀起跳， 物料外泄 引 起 压 力 和 温 度 升 高 。 2 同上 液相出口设有紧急 切断阀 水喷淋设施 两个安全阀并联使 用。 同上 6 考虑安装一套远传显 示液位计。并带有安 装液位高低限报警 仪。 远距离切换阀与液位 高位自动联锁 压 力 较高 压力表失灵 超量罐装。 同上。 同上。 同上。 表 7-12 可操作性研究分析记录表 可操作性研究 车间/工段：贮存罐区 系统：液化气 任务：出料 日期：2000。3 代号： 审核人：王如君 引导词 偏差 可能的原因 可能后果 现有安全措施 必要对策 None 空白 无 物 料 泵未启动 贮罐内无物料 S1、S2 阀门未开 泵进料阀门未打开或 罐瓶阀门未 打开 开错泵 管道堵塞 泄露。 未有液化气泵空 转，易造成电机损 坏， 物 料 泄 露 会 造 成 事 故 。 液化石油气 管线设 置安全阀，以保证压 力平稳及防止迫压 LPG 气体检测仪。 贮罐增设液位高低限 报警仪 定期巡回检查阀门、管 道 系统应按规范单设火 炬，最好设 N2 系 统并与上部相连， 以便泄露和停工 检修时补用 LESS 少 物 料 过少 S1、S2 阀门未开或开 度不够 泵的功率损耗 贮罐物料过少 错开其它阀或泵 管道破裂。 影响罐装时间 有可能串到其他 贮罐，造成外泄、 形成事故。 同上 同上 More 多 物 料 过多 出料过满 为及时关闭阀门 阀门开度过大 来料过多。 出料过多，易造成 超量充装 泄 露 ， 易 引 起 1．罐装阀设置的安 全回流阀，可防止超 压及压力不平稳。 4．考虑罐 增设自动充 装超限切断联锁装置 5．罐装站设水喷淋。 事 故 。 Other than 其它 运 转 异常 泵、电机故障或停电 误操作 停水 影响罐装 易发生异常事故。 备用电源 备用水源。 定期检查备用电源，以 保持完好的运行 状态。 LPG 槽 车 内 空 气 含 量高 1．新钢瓶和检修后的 钢瓶应抽真空，或真空 不够。 钢瓶内空气含量 （ O2）不得大于 4%，否则罐瓶形成 爆炸气体，易发生 事故。 1．建立钢瓶抽真空 的规程，并贴上检验 日期。 未经抽空检验的钢瓶， 严禁使用。 残 液 过多 钢瓶残液积存 过多 LPG 质量较差。 1．钢瓶 LPG 质量 不合格。 钢瓶残液检查 对外来的液化气LPG质 量进行分析 严格保证钢瓶 LPG 罐 装质量。 通过使用 HAZOP 研究，对生产运行和操作进行了分析研究，认为在正常的生产运行情况下，现有的安全 措施，如止回阀、紧急切断阀、并联安全阀、备用电源、备用水泵等，对事故的发生起到一定阻止和减缓作用。 基本上能满足生产需要。但尚存部分事故隐患，考虑到 LNG、LPG 的灾难性后果，需要增加一些整改措施，以保 证 LPG 储配的安全运行。注*者为应该增加的措施，无*者为条件允许下，考虑应加措施。 HAZOP 研究应在初步设计初期进行，以检查初步设计存在的问题，目前国外安全评价机构大力推广（BP 公 司、菲力浦、壳牌公司等 ），本项目可研报告未有明确的工艺流程图，因此本报告的 HAZOP 研究只起抛砖引玉 的作用。 *⑴在（LNG、LPG）贮罐上增设液位高位报警装置与切断装置自动联锁。 *⑵ 在罐上增设压力超限报警装置。 *⑷ 按《石油企业设计防火规范》及《爆炸和火灾危险场所电力装置设计布置》通讯器材应选用本安型或 防爆型。 *⑸ 定期检查和检测设备、管线、静电及防雷设施。 ⑺ 由于系统较为复杂，为防止人员的误操作，应对操作人员进行严格的培训，并建立制定一套完整的操 作规程，必须认真遵守规程，严格执行各种规程，杜绝违章操作。 *⑻ 设 N2保护系统，并与贮罐上部相连，以便在上部出现泄露时补 N2稀释，或停工检修用。 *⑼罐装站设设施消防水幕或蒸汽水幕。 *⑽装罐接管间等可能散放 LPG 蒸气云处，采用不易产生火花材料敷设，并备有一定数量的石棉毯、帆 布垫、消静电橡胶。 *⑾单罐设二次脱水系统，建议采用自动脱水系统。 ⑿考虑使用不易破裂的磁性翻板液位计。 ⒀考虑增设装瓶自动充装超限切断连锁装置。 ⒁罐体下设一部注水口，备高压水泵，以备罐体下部泄露时垫水。 ⒂最好设一火炬系统，LPG 罐体上部安全阀设一副线，设紧急切断阀（常关），以便紧急 状态下排空使用。