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1、危险与可操作性分析(HAZOP),2,工艺安全分析,危险识别(Hazid)： 识别项目整体风险，作为设计输入；,危险和可操作性分析(HAZOP)：针对P&ID，识别工艺、控制等风险；,SIS安全等级评估(SIL)：识别工艺和SIS系统可靠性。,HAZOP历史,3,时间：20世纪60年代； 提出： ICI公司Trevor Kletz； 发表：杂志“Chemical Engineer” 目的： 解决除草剂装置工艺隐患,采用引导词，分析化工系统潜在事故的原因，后果，控制措施，并探讨改进意见的一种设计审核,方法,HAZOP在中国,4,90年代末期进入中国； 兴盛于2000年后； 通过南海石化等外资项目
2、,国家安全监管总局工业和信息化部关于危险化学品企业贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知的实施意见 - 安监总管三2010-186号； AQT3033-2011安全设计导则。,中石化已经普遍推广使用 中石油正在推广； 外企普遍使用。,法规,现 状,进 入,HAZOP的意义,5,渤海漏油事故,优 点,系统、详细地检查设计里存在的遗漏和错误； 优化工艺和提高系统可靠性； 多专业汇聚； 头脑风暴； 定性分析强。,6,HAZOP 分析的局限性,仅“检查”图纸，不能事先“策划”全厂性的问题； - 必须与其他安全分析组合。,局限性,7,HAZOP 分析的局限性,局 限 性,仅考虑一种“失效”工
3、况； 耗时长，对项目进度有影响； 侧重技术，易忽视人为失误； 容易忽略“可能性低但后果严重”的隐患； 定量分析不足。,波帕尔毒气事故,MIC储罐安全起跳的时候 夜班换班后,交接混乱； 储罐冷冻系统不动作； 光气洗涤系统不动作； 光气火炬焚烧系统熄火；,什么是HAZOP?,8,危险和可操作性分析,9,偏差（事故状态）,指一个工艺系统里，工艺参数偏离正常值的波动范围。 例如：过高或过低的流量/温度/压力/液位/组分等。,定 义,偏差 = 引导词 + 工艺参数,什么是HAZOP？,10,右图闪蒸罐闪蒸后，气体从顶部送火炬，液体从下部进入下游工艺系统。 液位调节回路控制液位； 罐内压力过高将报警和SI
4、S切断进料。 请对此系统进行HAZOP分析,HAZOP 举 例,11,小练习,高流量 低流量 高液位 低液位 维护等,偏差,那些原因会引起下列偏差？ 每个原因会有那些后果？ 如何通过避免事故的发生？,问题,请对低流量、低液位进行分析,12,更多的偏差,偏差 = 引导词 + 工艺参数,工艺参数,13,是针对设计PID图纸和设计资料，召集工艺/生产/安全等各专业的工程师，在组长引导下，识别每一个工艺系统可能出现潜在事故，并分析产生这些事故的原因、后果、控制措施，并提出改进意见的审核会议。,什么是HAZOP?,HAZOP 定 义,14,HAZOP,HAZOP 组长； 技术秘书； 业主代表（工艺/ 生
5、产/ 安全/ 仪表/ 设备等）； 设计院代表（一般为工艺） 专利商代表（一般为工艺）； 其他兼职专业工程师（来自HAZOP进行地点所在单位）； 取决于项目实际情况（现役装置，或设计阶段装置等）,HAZOP 参 加 人 员,HAZOP分析流程,15,假设控制措施不存在； 识别潜在偏差和原因； 识别潜在后果（假设没有措施）； 风险分析（发生可能性，和后果严重性）； 识别出现有控制措施； 进行残余风险分析； 评估现有措施是否足够，是否需要改进意见。,Slide 16,HAZOP记录格式,备 注,HAZOP记录可采用EXCEL，并有各公司定义格式； 可采用国际通用软件，DYADEM公司的 PHA Pr
6、o8。,HAZOP 练习1,17,HAZOP 练习1,18,压力为3.0MPaG，温度为45oC的甲醇溶液，进入罐A闪蒸。闪蒸后的驰放气送往下游压缩机系统，进行回收。 闪蒸后的甲醇溶液，通过液位控制回路调节，进入下游压力为0.2MPaG的甲醇收集罐B。罐A和罐B的距离约为500米。甲醇从罐A送往罐B的管路上，与另外一股并联系统过来的甲醇混合，同时进入罐B进行收集。 罐A和罐B容器的顶部，均安装有按照最坏泄放工况设计的安全阀。当罐A的液位“高高”时，独立的联锁信号LSHH将会报警，并联锁停下驰放气下游的压缩机。 试对此系统进行HAZOP分析。,HAZOP分析的注意问题,19,硬件上： 设备，管道
7、，仪表，设计，施工，材料； 软件上： 程序，工作指令，技术参数； 人为失误：领导，操作工，维护工； 外部因素：公用工程，自然灾害，故意破坏等。,出现偏差 的 潜在原因,HAZOP分析的注意问题,20,自由讨论：避免人身攻击，或自我防卫； 时间控制：严重性和发生可能性低的后果，避免浪费时间； 风险分析：通过发生的可能性和后果严重性，确定现有控制措施是否足够,后果 和 控制措施,HAZOP分析的注意问题,21,DCS 系 统,改进意见,控制系统： 串级、比值、分程、选择、均匀、前馈、反馈； 变送器冗余和设定值： 最大、最少、平均、中间值等； 变送器 类型、精度、量程、补偿、直管、压降、设定值； 调
8、节阀 安全失效位置、压力等级、类型、扭矩、材料、泄漏、流量特性、噪音/振动、手轮、Cv值等；,HAZOP分析的注意问题,22,SIS 系 统,改进意见,冗余：生产连续性和安全性； SIS和DCS分开、共享要求； SIL等级和SIS设计； SIS增加和删除； HIPS和火炬设计； 破管保护； SIS安全技术参数：设定值，动作时间，安全失效状态等； 仪表（变送器、阀门等）技术要求。,风险很难降低到零； 风险越低，投资将越大； 人们的“可接受风险”，与事故后果的“严重性”相关。,ALARP 最低 合理 可行 原则,高于10-3 小于10-6 10-3 10-6,HAZOP分析的注意问题,风 险,发生
9、频率,不可接受 可以忽略 ALARP,HAZOP分析的注意问题,风险分析,25,每一个后果，进行两次风险评估； 残余风险落在不可接受区域的，必须考虑改进意见； “措施”和“意见”，分析是降低“可能性”还是“严重性”。,采用控制措施后，风险落在可接受区域，可以不用改进意见,采用控制措施后，风险没有落在可接受区域，必须改进,HAZOP分析的注意问题,风险分析,26,改进系统设计降低危险发生可能性、后果严重性； 培训、程序、行政措施消除认为错误； 不能解决的严重问题，建议会后专门研究。 避免HAZOP变成设计会议：HAZOP只提出问题，不解决问题,HAZOP分析的注意问题,改进意见 和 行动,HAZ
10、OP节点划分,27,HAZOP分析的节点划分,问 题,右图可分为几个节点？,划分原因,HAZOP是非常耗时和具体的“检查” 工作； 必须把装置分解成更小系统进行HAZOP。,划分流派,按照管线和设备划分； 按照工艺系统划分。,29,HAZOP分析的节点划分,按照管线和设备划分,把每一根管线作为节点； 把每一个设备作为一个节点。,优点：,HAZOP研究非常详细,缺点：,节点多，HAZOP报告可读性差 原因/后果/措施/建议等问题讨论，经常在节点外。,30,HAZOP分析的节点划分,按照工艺系统划分,把一个工艺系统作为节点； 如蒸馏，压缩机，吸收，合成等系统,优点：,HAZOP都在一个工艺系统内探
11、讨问题。 节点少，报告可读性强。,缺点：,HAZOP组员需要对该系统工艺很熟悉。 易遗漏一部分重要性低的管线。,蒸馏系统,HAZOP分析的节点划分,把其中一个工艺系统作为节点，进行HAZOP分析； 完成一个工艺系统后，在考虑几个系统并联后，可能产生的问题。,并联 工艺系统,HAZOP分析的节点划分,管道/设备/仪表工程师，把节点看成一根根管线、一个个设备、和一个个仪表回路； 只有工艺工程师，把HAZOP节点看成一个工艺系统。 节点的一个偏差讨论完后，再进行另一个偏差；,HAZOP 节点 一般问题,HAZOP分析的节点划分,对其他系统造成后果的，应在该系统的节点讨论； 详细设计的小变更，和系统界
12、面之间HAZOP，节点可考虑按管线划分； 如工艺系统非常复杂，组员对工艺不熟悉，可把工艺系统划成更细的工艺系统。,HAZOP 节点 一般问题,34,如下LPG混合气制备系统，可以分成多少个节点？,HAZOP分析的节点划分,35,HAZOP分析的节点划分,HAZOP策略,36,37,HAZOP分析对象和时间,现役装置 改、扩建项目 新建项目初步设计 新建项目详细设计,分 析 对 象,现役装置改动很困难 工艺包阶段资料不全 初步设计商对工艺不了解 详细设计会延误进度,时 间 难 点,38,HAZOP 对象和时间,P&ID定稿后。 或基础设计审查前。,新系统、成套设备、变更、界面等资料具备时。 或批
13、准作为施工前。,随时进行。 由变更管理程序，确定HAZOP。,初步 设计 阶段,详细 设计 阶段,现役 装置,39,HAZOP 对象和时间,1. HAZOP策略难点：承包商和正确时间点的选择,专利商和 初步设计承包 商为不同公司,专利商和 初步设计承包 商为同一公司,原始设计,现役装置,工艺包 设计阶段,初步设计 阶段,初步设计 阶段,生产阶段,资料潜在不全,承包商潜在抵制,专利商参与，但设计潜在混乱,改动困难，无专利商，容易忽略原设计意图,40,HAZOP 需要的资料,资 料,41,组建HAZOP队伍 2.HAZOP准备工作,HAZOP 程序,进行HAZOP分析 记录 完成HAZOP报告 6
14、.跟踪,42,HAZOP 程序,1.1运营装置HAZOP - 组长； - 技术秘书； - 工艺工程师； - 生产/维护工程师； - 工艺安全工程师； - 仪表工程师； - 其他专业兼职工程师。,1.2设计装置HAZOP - 组长； - 技术秘书； - 业主代表（生产、安全、维护等）； - 设计院代表（工艺、仪表等）； - 专利商代表（工艺）； - 其他专业兼职工程师。,现役装置、工艺包、BED、DED等不同阶段，将影响HAZOP队伍组成； 不同的项目架构，也将影响HAZOP队伍组成。,1. 组建 HAZOP 队伍,43,2.HAZOP准备工作,HAZOP 程序,2.1硬件方面 - 工艺说明；
15、- 工艺流程图PFD - 带控制点管道仪表图P&IDs； - 因果图； - 设备/仪表/安全阀等数据表； - 工厂/设备布局图； - 会议室； - 投影仪、钢笔、色笔、黑板等。,44,2.HAZOP准备工作,HAZOP 程序,2.2软件方面 - 工艺设计意图； - 节点分布； - 装置上下游界面条件/工艺； - 全厂性的工艺/公用工程考虑； - 专利商/设计承包商的特殊考虑。,如图，603IC1124，603LI1161，回流等的设计有何特殊考虑？,45,HAZOP 程序,进行HAZOP分析,46,HAZOP 程序,4. 记录,描述节点的工艺，图纸，设备，参加人员等 标出HAZOP讨论的所有“
16、设备/仪表/管线”的位号 偏差的每个原因单独列出 后果要对应到具体的原因 标明每个行动负责人 HAZOP组长每天审核记录 每个节点的记录交组员审核,47,HAZOP 程序,5. 编制 报告,封面 目录 简写 人员介绍 项目简介 HAZOP方法 HAZOP记录 主要的问题和建议 附件：标识的P图纸，因果图等,6. 行动 跟踪,确立跟踪负责人 制定行动计划 领导月度会议跟踪,48,HAZOP 记录,49,HAZOP 组长,注意问题 人 机 界 面,确保会议室宽敞明亮； 确保一套A1或A2的PID和PFD图纸，挂在墙壁上； 位于主席台附近的一张黑板/白板； 投影仪位置正确，显示清晰； 技术秘书有完整
17、的电子版设计图纸和设计资料；,50,HAZOP 组长,注意问题 人 机 界 面,确保人手一册A3图纸和资料； 每人一张桌子； 人手一套色笔、铅笔、钢笔； 关闭手机； 不准吸烟； 专兼职人员有足够的空间。,51,HAZOP 组长,注意问题 第 一 天 会 议,是否有领导要对HAZOP做讲话； 介绍自己； 让每个组员介绍自己(职位、专业、经验等)； 确保每个组员知道如下重要事项； 建筑撤退路线； 厕所和茶水厅位置； 休息时间和午餐安排等,52,HAZOP 组长,注意问题 第 一 天 会 议,介绍每天HAZOP开始和结束时间； 请业主工程师介绍整个项目情况； 请工艺工程师详细介绍第一个HAZOP的节
18、点； 控制会议进度，使每个组员进入状态。,53,HAZOP 组长,注意问题 个 人 技 巧,采用正确版本的图纸； 采用引导词前，确保组员完全了解节点的工艺； 考虑“偏离设计意图”的偏差； 确保偏差的危险是可信的； 不考虑“两个或以上的偏差”，除非“非常可能”；,54,HAZOP 组长,注意问题 个 人 技 巧,阻止加快HAZOP速度，以加快进度压力； 鼓励组员参与讨论； 阻止部分组员开小会； 把讨论的话题控制在节点内。,55,HAZOP 组长,注意问题 改 进 意 见,消除隐患的预防措施为主，降低后果严重性的减缓措施为辅； 复杂的仪表系统，可能导致频繁的误停车，并招致大量维护和调试的成本； 过
19、度设计的系统，如果缺乏维护的调试，可能比原有设计更不可靠；,56,HAZOP 组长,注意问题 改 进 意 见,多考虑具有生产经验的组员的意见； 繁杂的设计，可能会在生产实际中被丢弃不用，或甚至产生额外的危险。,57,其他偏差,维护： 人孔； 止回阀； 水冷器； SIS仪表； 安全阀； 压力管道/容器； 管线设备腐蚀。,如果设备、仪表、或管线被赋予一个安全功能 那么它必须要进行定期的维护、检查、和校验,罐区设计： 严格遵循IEC51611分层保护原则,事故原因： 缺乏维护、调校，层层失效,其他偏差,60,其他偏差,开停车： 置换； 升压； 升温； 放空； 中间罐/产品罐/仓库； 开停车顺序； 紧
20、急停车的逻辑； 泄压/排放/降温等。,61,全厂性的问题,安全隔离； 火炬系统； 过压保护； DCS系统； SIS系统； 雨水消防水系统； 废液收集系统； 生产污水系统； 地下水污染；,焚烧系统； 平面布置； 压缩机空气系统； 氮气系统（安全系统） 蒸汽系统； 水、电、汽、气中断； 工艺装置界面； 作业许可证； 应急管理程序等。,排水系统,雨水系统,消防废水,生产污水,雨水收集池,污水处理系统,初期雨水 提升泵,其他装置雨水,清净雨水系统,消防污水池 16800立方米,城市污水处理系统,HAZOP练习,63,64,HAZOP练习2,LPG混合气制备系统,65,HAZOP练习2,如图所示，压力5
21、.3MPaG，温度25oC的LPG，进入LPG蒸发器加热到约150oC，进行气化（超临界）后，在混合器与加热到约140oC的高压氮气（约5.3MPaG）进行混合以降低LPG气体热值。混合后的气体：氮气76%，LPG24%，温度105oC，压力5.1MPaG。混合LPG气体进入缓冲罐后，分成5路送往五台煤气化炉，与纯氧燃烧作煤气化炉点火升温用途。 混合气体里LPG含量过高，将会导致热值过高烧毁煤气化炉烧嘴； 过低，将会导致煤气化炉过氧。； PG加热后，将处于超临界状态； 缓冲罐的混合LPG，静置时间过长，将可能分层或析出； 乙二醇蒸发器由1.0MPaG，180oC低压蒸汽加热气话后，在LPG蒸发
22、器加热和气化LPG。注意LPG流量将根据工艺要求和气化炉数目不同，在1005,000kg/h之间波动。 试对此工艺装置进行HAZOP分析。,LPG混合气制备系统,66,HAZOP 练习3,原油段塞流捕集器系统,67,HAZOP 练习3,上图所示，从另外一个平台过来的原油，通过一根长约10公里的、设计压力为3.0MPaG的6英寸海底管线，经压力回路PIC9022减压后，进入段塞流捕集器V-2412的油水气三相分离池进行油水气分离。气体通过压力调节回路PIC2405，送往火炬系统焚烧。水从底部的管线，经油水界面仪调节回路LIC2401控制，把水从底部排往废水处理系统。油从顶部溢流进入集油池，并经液
23、位调节回路LIC2402控制，进入下游进一步进行油水分离。 段塞流捕集器正常操作压力为0.9MPaG，设计压力1.3MPaG。该系统在运行过程中出现的主要问题，是PV2401A过大，一打开就开度过大，造成原油管线的气体出现严重的段塞流，对段塞流捕集器造成严重冲击，并造成火炬系统出现火雨，及下游的废水处理系统和油水分离系统的瞬时处理量超过设计负荷。同时，油水界位仪LI2401由于设计错误，导致长期搁置而造成油水分离系统工艺混乱。 请针对上述实际问题，进行HAZOP并提出改进意见,原油段塞流捕集器系统,68,HAZOP 练习,如图所示为某天然气制乙炔装置的合成气乙炔洗涤系统，合成气的组分为乙炔10%，一氧化碳30%，氢气60%。 压力为1.0MPaa，温度为摄氏40度的合成气，进入乙炔洗涤塔03T340。洗涤塔上部通过NMP溶液对合成气的乙炔进行洗涤，并从塔底送往下游解吸出纯乙炔。 分离出乙炔的合成气，送往下游压缩机压缩到8.0MPaa后，送往甲醇合成塔。合成塔温度约300度。,合成气乙炔洗涤系统,69,练习4：合成气乙炔洗涤系统,