危险与可操作性
分析
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(HAZOP)
危险与可操作性分析(Hazard and Operability Study)又称为HAZOP。是英国帝国化学工业公司(ICI)蒙德分部于上世纪60年代发展起来的以引导词(Guide Words)为核心的系统危险分析
方法
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,已经有40年应用历史。
危险与可操作性分析是过程系统(包括流程工业)的危险(安全)分析(PHA,Process Hazard Analysis) 中一种应用最广的评价方法。是一种形式结构化的方法,该方法全面、系统的研究系统中每一个元件,其中重要的参数偏离了指定的设计条件所导致的危险和可操作性问题。主要通过研究工艺管线和仪
表
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图、带控制点的工艺流程图(P&ID)或工厂的仿真模型来确定,应重点分析由管路和每一个设备操作所引发潜在事故的影响,应选择相关的参数,例如:流量、温度、压力和时间,然后检查每一个参数偏离设计条件的影响。采用经过挑选的关键词表,例如“大于”“小于”“部分”…等,来描述每一个潜在的偏离。最终应识别出所有的故障原因,得出当前的安全保护装置和安全措施。所作的评估结论包括非正常原因、不利后果和所要求的安全措施。
HAZOP分析方法特别适合化工、石油化工等生产装置,对处于设计、运行、报废等各阶段的全过程进行危险分析,既适合连续过程也适合间歇过程.
HAZOP分析时系统、详细地对工艺过程和插座进行检查,一确定过程的偏差是否导致不希望的后果。该方法可用于连续或间隙过程,还可以对拟定的插座规程进行分析。
HAZOP的基本过程以关键词为引导,找出工作系统中工艺过程副状态的变化(即偏差),然后继续分析造成偏差的原因、后果以及可以采取的对策。
HAZOP分析需要准确、最新的管道仪表图(P&ID)生产流程图(PFD)、设计意图就参数、过程描述。
HAZOP分析导向词及其意义
导向词
意义
备注
NONE(空白)
完全实现不了设计或操作
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
规定的要求
如没有物料输入(无流量),无压力显示、无催化剂等
MORE(过量/更)
出现设计标准值数量增大或提前到达
如同标准相比数值偏大,如高温、高压、高液位等
LESS(减量/少)
出现设计标准值数量减少或滞后到达
如同标准相比数值偏小,如流量低、温度低等
AS WELL AS (伴随/也/而且)
在完成既定功能的同时,伴随其他多余发生发生
如组分掺入杂质,如配制时混入其他原料等
PART OF (部分)
只完成既定功能的一部分,如组分的比例发生变化
如温度、压力、流量比规定值要小等
REVESE(相逆)
出现和设计要求相反的事件
如反向流动、加热而不是冷却等
OTHER (异常)
出现和设计要求不相同的事和物
如破裂、腐蚀或磨蚀等
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。由于操作工艺复杂(如光气及光气化),对间断性反应的HAYM)P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须的,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1 某厂生产异氰酸酯,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。
(1)工艺示意图如图1所示。
(2)可操作性分析表见表1、表2。
图1 高温光化釜示意图
表2 可操作性研究分析记录(续)
2)凝析油站的HAZOP分析
例2 分析凝析油烷烃压缩的危险性,着眼点针对设备(储罐等)、管道。根据工艺简述,分进料、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。可操作性研究分析记录表见表3~表4
表3 可操作性研究分析记录表
表3 可操作性研究分析记录表(续)
表3 可操作性研究分析记录表(续)
表4 可操作性研究分析记录表
图2为可操作性研究的分析程序:
图2 可操作性研究分析程序图
根据液化气贮运特点,按以下流程进行分析:①管线至液化气储罐;②液化气贮运;③液化气出料。
(1)接收流程:向贮罐发送物料(CNG,LPG)。高挥发性的LPG所要求的输送工艺,与低挥发性石油的常规泵送系统不同。
(2)液化气贮存。
(3)液化石油气罐装。
用泵把贮罐的液化石油气送到槽车,多余的液化气由回流旁路回到贮罐。
表5 可操作性研究分析记录表
表5 可操作性研究分析记录表(续)
小结:用HAZOP分析方法对生产运行和操作进行分析,得出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*者为条件允许的情况下,应考虑增加措施。
HAZOP分析法应用在初步设计阶段,以检查初步设计存在的问题。目前国外石油化工公司(BP公司、菲利浦、壳牌公司等)大力推广HAZOP法,此处举例的HAZOP分析法只起抛砖引玉的作用。
(1)在(LNG,LPG)贮罐上增设高液位报警装置与切断装置自动连锁。
(2)在罐上增设压力超限报警装置。
(3)按《石油企业设计防火
规范
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》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。
(4)定期检查和检测设备、管线、静电及防雷设施。
(5)由于系统较复杂,为防止人员的误操作,应对操作人员进行严格的培训并制订一套完整的操作规程,必须认真遵守、严格执行各种规程,杜绝违章操作。
(6)设N2保护系统,并与贮罐上部相连,以便在上部出现泄漏时补充N2,或停工检修时备用。
(7)罐装站设置消防水幕或蒸汽水幕。
(8)装罐接管处可能散放LPG蒸气,敷设不易产生火花的材料,并备有一定数量的石棉毯、帆布垫、消静电橡胶。
(9)单罐设二次脱水系统,建议采用自动脱水系统。
(10)考虑使用不易破裂的磁性翻板液位计。
(11)考虑增设装瓶自动充装超限切断连锁装置。
(12)罐体下设一部注水口,备高压水泵,以备罐体下部泄漏时补充水。
(13)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(通常关闭),以便紧急状态下排空使用。