工艺危害分析方法的比较

目录1 工艺安全管理系统 .11.1 工艺安全 .11.2 工艺安全管理 .12 工艺危害分析 .32.1 工艺危害分析的目的 .32.2 工艺危害分析的特点 .42.3 工艺危害分析应用 .42.4 主要内容 .42.5 工艺危害分析过程 .42.5.1 工艺危害分析的计划和准备 .42.5.2 危害辨识 .52.5.3 工艺危害评审 .62.5.4 人为因素分析 .62.5.5 本质安全工艺分析 .72.5.6 建议的制定和管理 .72.5.7 文件管理 .83 工艺危害分析方法的比较 .83.1 故障假设/检查表（WHAT IF/CHECKLIST） .93.2 故障类型及影响分析（FMEA） .103.3 事故树分析（FTA） .123.4 危险性和可操作性研究（HAZOP） .143.4.1 介绍 .143.4.2HAZOP 方法的背景 .143.4.3HAZOP 分析方法的特点 .153.4.4HAZOP 的目标 .153.4.5 分析步骤 .153.4.6HAZOP 的应用 .153.4.7HAZOP 的优缺点 .173.4.8HAZOP 的适用范围 .173.5 保护层分析（LOPA） .173.5.1 介绍 .173.5.2 保护层 .193.5.3 LOPA 分析步骤 .213.5.4 LOPA 分析的优缺点 .233.6 小结 .244 工艺危害分析的应用阶段 .281工艺危害分析方法的比较1 工艺安全管理系统1.1 工艺安全定义：能够避免任何处理、使用、制造及储存危险化学物质场所，产生重大意外事故的营运方式，须考虑技术、物料、人员与设备等动态因素，其核心是一个化工过程得以安全操作和维护，并长期维持其安全性。基本出发点：预防工艺物料泄漏。目的：设计、建造、操作和维修工厂工艺设备和设施过程中，运用工程知识、原料与经验，消除和减少与工艺过程相关的危害。侧重点：工艺系统或设施本身。工艺安全与传统安全的区别：传统的安全主要指使用各类个人防护用品和建立相应的规章制度来保护作业人员，防止发生人员伤害事故。工艺安全强调采用系统的方法对工艺危害进行辨识，根据工厂不同生命周期或阶段（研发、设计、投产前和生产过程中）的特点，采取不同的方式辨别存在的危害、评估危害可能导致的事故的频率及后果，并以此为基础，设法消除危害以避免事故，或减轻危害可能导致的事故后果。工艺安全重视应用以往设计的经验教训，强调严格执行相关的设计标准和规范。1.2 工艺安全管理工艺安全管理是利用管理的原则和系统以辨识、掌握和控制化工过程的危害，确保设备和人员的安全。主要目的：预防危险化学品（或能量）的意外泄漏，特别是防止它们泄漏到员工或其他人员活动的区域，使相关人员遭受伤害。长期以来，重大工业事故的发生是促进工艺安全技术发展与应用的催化剂。在国外，一些重大事故的发生，一方面：引起欧美等国家政府部门的高度重视，2相继颁布了有关的法规用于预防和遏制重大事故的发生。如：美国职业安全健康局（OSHA 29 CFR 1910.119）针对危险性化学物质运作所颁布的工艺安全管理法规（PSM） 。另一方面：表明了单纯的工艺技术的应用，无法有效杜绝意外事故的发生，必须依靠完整的管理制度的配合，以弥补安全制度应用的不足。美国石油协会（API）针对 OSHA 的 PSM 法规制定的标准 API RP750 工艺危险管理，这一工业标准的颁布把 PSM 理念推向了石油及石油化工界。在 API RP750 中有 14 个要素与 PSM 完全对应。美国化学工程师协会（ALChE）的过程安全中心（ CCPS）在总结了 PSM实施经验的基础上出版了“化工过程安全管理指南” ，使 PSM 管理理念更好的应用到全世界化工与石油化工工业生产中。 “指南”中针对过程设计、建造、试车、操作、维修变更及停车等 7 个不同阶段制定了 12 类管理制度、68 项要素。工艺安全工作的重点就是通过技术、设施及员工建立完备的“保护层”并维持其完整性和有效性。技术首先要考虑的是只要可行就必须选择危害性最小或本质安全的技术，并从技术上保证设备本体的安全。设施硬件上的安全考虑应包括：安全控制系统、安全泄放系统、安全隔离系统、备用电力供应等。员工最后的保护措施是员工适当的训练，提高其卓越操作的能力。美国职业安全健康局（OSHA）为工艺安全管理系统 PSM 规定了十四个关键要素：工艺安全信息、工艺危害分析、变更管理、投产前安全检查、操作程序、培训、机械完整性、热工作业许可、承包商、应急预案与应急反应、事故调查、商业机密、符合性审计、员工参与。并作为法规的形式存在，不仅具有权威性，也说明工艺安全管理具有必要性和适用性。为满足 OSHA 的 PSM 要求，杜邦、陶氏化学等国际化工企业也相继建立了自己的 PSM 系统。目前，发达国家的大型化工和石化公司都建立了完善的工艺安全管理系统，制定了相关法规及配套实施指南，并在工厂的各个时期落实执行。国内的部分研究单位和企业对工艺安全管理系统进行了消化吸收，对关键要素正在进行深入的研究和推广。3杜邦公司的安全体系由 12 个行为安全要素及 14 个工艺安全要素构成。这12 个行为安全要素包括：管理层承诺；综合性的安全组织；安全目标；直线管理层责任；激励机制；培训；有效的检查；专业安全人员；事故调查；高标准的安全规定和程序等。14 个工艺安全要素包括：工艺安全信息；工艺危害分析；操作程序和安全惯例；技术变更管理；质量保证；启动前安全评价；机械完整性；设备变更管理；培训及表现；承包商；事故调查；人员变更管理；应急计划和响应；审核。可以看出杜邦的工艺要素与 OSHA PSM 的 14 个要素是相匹配的，其中工艺危害分析是工艺安全管理系统的核心要素。图 1 为杜邦工艺安全与风险管理系统。图 1 杜邦工艺安全与风险管理系统2 工艺危害分析2.1 工艺危害分析的目的工艺危害分析是工艺安全管理系统的一个核心要素，用于系统地识别、评估和研究控制重大工艺危险的方法。一个工艺危害分析由两部分组成：后果分析和工艺危害评审。项目生命周期各阶段开展工艺危害分析应从理论和实践两个角度，深入、系统地检查工艺对人员、财产和环境的影响。其重点应放在生产过程的潜在危险因素上，如：反应限值、杂质对工艺流程的影响、防火和防4爆控制装置的适宜性、联锁和控制、设备设计、建造材料、可靠性检查结果、人员因素、操作程序和安全管理制度等，以及这些因素之间的相互影响等。完成的工艺危害分析报告经批准后，相关方应对报告中所提出的建议进行跟踪处理，且该报告可作为沟通培训之用。2.2 工艺危害分析的特点1）在工艺寿命周期内识别、评估和控制危险的有效工具。2）使用有组织的、系统的研究方法。3）在危险控制方面，寻求实现多学科的一致性。4）供今后使用的文件。2.3 工艺危害分析应用1）新设施（新建装置） 。2）现有的工艺（在役装置） 。3）技术和设施的变更（装置改造）停机和/或拆卸（装置退役） 。4）定期分析所有包含危险化学品的工艺单元（按 OSHA 要求每五年至少一次） 。2.4 主要内容主要内容包括：危险识别、后果分析、危险评估、人为因素和设施选址的评估、固有较安全工艺的评估、建议的提出。2.5 工艺危害分析过程2.5.1 工艺危害分析的计划和准备2.5.1.1 章程的制定直线领导必须制定章程，规定工作组职责、任务和目标。2.5.1.2 工作组成员的选择必须根据研究对象所需要的专业技能来选择工作组成员，工作组成员应包括具有以下技能的个人：51）了解与工艺和设备操作有关的基础科学和技术，以及设备设计依据；2）工艺或系统的实际操作经验；3）工艺或系统的实际维修经验；4）接受过在选择和使用危害评估 方法方面的资格培训，或对所使用的专门方法有丰富的经验；5）为完成分析所需要的其它相关知识或专业技术（如机械完整性、自动化等） 。工艺危害工作组实际参加的人数可以根据工艺危害分析的需要和目的来确定的。工作组内全程参加人数一般以 5-6 人为宜。2.5.1.3 工作组成员的培训1）工作组的工艺危害技术核心人员或组长在选择和应用工艺危害分析方法方面必须经过资格培训，并有参加工艺安全分析的经验；2）工作组成员必须接受有关工艺危害分析步骤以及研究所要用到的工艺危害分析方法的培训。2.5.1.4 工作组的准备工作组组长应组织工作组成员一起研讨工作组的章程，研讨应当包括分析工作的范围、要求完成的时间、章程中包括的特殊工作、工作组已有何种资源、向何处求助、以及如何解决优先的矛盾等。工作组必须制定工艺安全分析的工作计划，包括工作组成员任务、完成计划的总体时间表。2.5.1.5 工艺技术资料的准备直线领导应负责提供最新的和准确的工艺技术资料包，工艺技术资料包包括但不限于以下内容：1）物料的危害；2）工艺设计依据；3）设备设计依据；4）操作程序；5）标准操作条件以及安全操作极限；6）自上次工艺危害分析以来的变更管理文件；67）自上次工艺危害分析以来的严重事故的调查报告；8）上几次工艺危害分析报告。2.5.2 危害辨识在工艺安全分析的起始阶段必须对工艺危害进行辨识并列出清单。2.5.2.1 危害辨识方法1）审阅待分析的工艺和类似装置的严重事故调查报告；2）审阅变更管理文件；3）审阅待分析的工艺和类似装置以往的工艺危害分析报告；4）通用危害辨识检查表；5）化学品相互反应矩阵；6）经验，如：专家顾问。2.5.2.2 现场查看工艺危害分析工作组必须对所分析的装置进行现场察看，确定工艺图纸的准确性，并识别危害，补充完善危害清单。2.5.3 工艺危害评审2.5.3.1 工艺危害分析工作组对工艺进行系统的、综合的研究和分析，工作内容包括：1）辨识每个危害事件可能出现的所有方式；2）辨识针对这些事件现有的重要防护措施；3）评估每个重要防护措施的完好性。2.5.3.2 工艺危害分析方法的选择工艺危害分析工作组应根据项目的不同阶段、研究对象的性质、危险性的大小、复杂程度和所能获得的资料数据情况等，选用合适的工艺危害分析方法。方法如下：1）故障假设/检查表（WHAT IF/CHECKLIST） ；2）故障类型及影响分析（FMEA） ；3）危险和可操作性研究（HAZOP） ；4）事故树分析（FTA） ；75）事件树分析（ETA ） ；6）保护层分析（LOPA）2.5.4 人为因素分析在工艺危害分析过程中必须对人为因素进行分析。人为因素分析主要分析人员与其工作环境中的设备、系统和信息之间的关系，辨识和避免人为失误可能发生的情况。工艺危害分析工作组可以运用人为因素检查表辨识和评估人为因素，或者使用“故障假设/检查表”作为人为因素分析的方法。2.5.5 本质安全工艺分析在工艺危害分析过程中必须进行本质安全工艺分析。本质安全工艺分析的原则如下：1）仅用少量危害物质（或最小化） ；2）采用低危害物料替代高危害物料（取代/消除） ；3）采用低危害性工艺条件（如低压）或低危害性物料形态（缓和/减弱） ；4）装置的设计将危害物料释放量或能量的影响降至最小；5）装置的设计使发生操作失误的可能性减低到最小，或增加对操作失误的容忍度。2.5.6 建议的制定和管理2.5.6.1 风险评估工艺危害分析工作组必须评估辨识出的危害事件的风险，并根据风险的大小确定是否应当提出建议。2.5.6.2 工艺危害分析建议的提出在提出工艺危害分析建议时应考虑以下的关键因素：1）建议内容应与工艺危害和危害事件直接相关；2）风险水平；3）建议应合理可行。2.5.6.3 直接领导对建议的回复工艺危害分析建议必须经直线领导审核。直线领导有权接受建议，并以书8面形式回复。1）建议所依据的分析是建立在确实有错误的资料上；2）建议对于保护员工或承包商的安全和健康不是必需的；3）另有可供选择的方法能提供足够的保护；4）建议是不可行的。2.5.6.4 建议的关闭和追踪1）建议的关闭当直线领导对建议作出回复后，建议即关闭。2）建议的追踪直线领导必须对建议落实情况进行追踪，制定建议措施实施计划。对于运行设施的工艺危害分析建议，至少应当每季度发布报告列出尚未完成的建议。如果项目管理单位或设施拥有单位不能保证实施计划所需资源，由直线领导向上级主管部门申请支持。2.5.7 文件管理2.5.7.1 工艺危害分析报告工艺危害分析报告原件必须在基层单位永久存档。2.5.7.2 分发直线领导负责将工艺危害分析报告分发给：1）所分析装置的领导；2）工艺危害分析工作组成员；3）档案馆。2.5.7.3 工艺危害分析结果的沟通直线领导应就所有工艺危害分析的结果，包括所采取的行动，与所有在装置内工作以及任何受影响的人员进行沟通。3 工艺危害分析方法的比较工艺危害分析方法较多，它们各有其优缺点。OSHA 在它颁布的 PSM 中规定了一些危害分析方法，即：1） “如果会怎么样？”提问法（what-if ） ；92）安全检查清单（checklist） ；3） “如果会怎么样？”提问法/安全检查清单（ what-if/checklist） ；4）危险与可操作性研究（HAZOP） ；5）故障类型及