3-设计源文档大连理工大学the Chosen Youth队3-HAZOP分析说明书

HAZOP分析说明书2018年“东华科技-陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计竞赛京博石化年产6万吨高纯MMA项目HAZOP分析报告团队名称：the Chosen Youth指导老师：周颖、关珺、何德民团队成员：刘伟旭、王悦琳、郑雨芩、覃渫兰、林佳豪HAZOP分析说明书目录1HAZOP分析介绍11.1HAZOP分析概况11.2HAZOP分析原理21.3HAZOP分析的节点与划分21.4HAZOP分析的结果报告31.5HAZOP分析的优缺点41.6HAZOP分析与工艺装置开车的关系41.7HAZOP 在本项目中的应用42HAZOP分析结果61 HAZOP分析介绍1.1 HAZOP分析概况图1 项目HAZOP分析风险矩阵危险与可操作性分析HAZOP是一种能系统地识别运行过程中潜在的安全问题的技术，它检查系统运行过程中所有设备项目可能的运行偏差，分析每种偏差对系统运行的影响并确定偏差后果，在此基础上进行分析，找出系统设计以及运行中潜在的薄弱环节，提出可能采取的预防改进措施，以提高系统运行的安全水平。20世纪60年代末，英国帝国化学工业公司（ICI）开发了可操作性研究，后发展成为危险与操作性研究，在许多化工厂实践后取得了明显效果，目前已广泛应用于各类工艺过程和项目的风险评估中。目前主要有 Process HAZOP、Human HAZOP、Procedure HAZOP、Software HAZOP。HAZOP 分析方法具有的特点：（1）可以探明所分析系统装置和工艺过程存在的潜在危险，并根据危险判断相应的后果；（2）辨识系统的主要危险源，有针对性的进行安全指导；（3）为后续进一步的定量分析做准备；（4）既适用于设计阶段，又可用于已有的系统装置；（5）对连续过程和间歇过程都比较适用；（6）适用于在新技术开发中危险的辨识。1.2 HAZOP分析原理HAZOP分析通过小组会议的形式完成，通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。通过HAZOP分析，能够发现装置中存在的危险，根据危险带来的后果明确系统中的主要危害，对于在装置的工艺过程及设备中存在的危险及应采用的措施有更加透彻的认识。在所有分析工作之前，分析小组建立系统的描述模型（如每一工段的P&ID图和PFD图），将系统分解成基本逻辑单元，选择一个或多个逻辑单元的组合作为分析的基本单元节点。每一个节点中的设备项目有相关的设计要求，存在一个或多个有关的参数，每个参数对应着各自若干个引导词。在分析会议中，分析人员选定一个设备项目，对“引导词+工艺参数”（即偏差）进行检验。引导词是指用于定性或定量设计工艺指标的简单词语，引导识别工艺过程的危险。偏差是指分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数（如流量、压力等）进行分析发现的系列偏离工艺指标的情况。偏差为引导词与工艺参数的组合，一般表示如下：偏差=引导词+工艺参数1.3 HAZOP分析的节点与划分分析节点或称工艺单元，指具有确定边界的设备（如量容器之间的管线）单元，对单元内工艺参数的偏差进行分析。对于连续工艺过程，分析节点划分的基本原则如下：（1）一般按照工艺流程进行，从进入的PID管线开始，继续直至设计意图的改变，或继续直至工艺条件的改变，或继续直至下一个设备。（2）上述状况的改变作为一个节点的结束，另一个节点的开始。（3）在应用导则中“分析节点”即是“部分”，是指当前分析的对象，该对象是系统的一部分。（4）对于连续的工艺操作过程，HAZOP分析节点为工艺单元。对于间歇的工艺操作过程，HAZOP分析节点为设备项目。对于连续的工艺操作过程，HAZOP分析节点为工艺单元。常见的工艺单元节点类型见表编号。表1-1 常见的工艺单元节点类型序号节点类型序号节点类型1管线8熔炉、炉子2分批反应器9热交换器3连续反应器10软管4罐/槽/容器11公用工程与服务设施5塔12其他6压缩机13以上基本节点的合理组合7鼓风机本组利用豪鹏科技出品的HAZOPkit软件进行分析，划分节点如下表编号所示：表1-2 HAZOP节点划分 序号节点类型1反应器2管道3泵设备4塔设备5换热器1.4 HAZOP分析的结果报告HAZOP研究可分为四种方法：（1）原因到原因分析法；（2）偏差到偏差分析法；（3）只用异常情况的HAZOP分析表；（4）只有建议措施的HAZOP分析表。HAZOP研究过程的信息汇总，见表编号所示。表1-3 HAZOP分析信息汇总表HAZOP所需信息和资料研究范围时间安排小组成员需求设计规定/工艺描述/设计基础；工艺工程物料流程图PFD/UFD；物料及能量平衡表/工艺数据表；公用工程消耗表/工艺危险性分析；化学物料安全资料及特性表；管道和仪表流程图PID/UID工艺管线一览表；仪表数据表/工艺因果图；ESD或SIS紧急停车方案；SIL安全整体水平评估/PSV安全阀；设备一览表/设备规格表；管线界区一览表/平面布置图对管道和仪表路程图PID进行全HAZOP审核在项目详细设计所需的工艺流程图定义阶段进行或在工艺流程图的全面审核、价值工程、成本降低工作完成之后开展HAZOP项目工程师工艺工程师仪表/电气工程师机械工程师HSE工程师专利商工艺专家操作专家设备专家1.5 HAZOP分析的优缺点HAZOP分析的优点是利用引导词对工艺参数逐一分析可能的偏差，因此能够完整的识别危险，为设计改进运行控制提供很好的依据。HAZOP分析的缺点是过程繁琐、费时费力；尤其是复杂工艺装置的HAZOP研究和分析，在时间和人员安排上与正常工程设计有一定的冲突。1.6 HAZOP分析与工艺装置开车的关系将化工、石油、石化的易燃易爆物料引入工艺生产装置之前，必须进行开车安全预审；审核的一部分就是确认HAZOP安全建议的内容和汇总情况。如果安全建议未能落实，在永久性措施实施之前应采取临时措施；必须对未完成的安全性建议进行仔细审查以确认和记录在建议措施未落实的情况下工艺的开车安全和操作安全不会受到影响。1.7 HAZOP 在本项目中的应用本项目是京博石化年产6万吨高纯MMA项目。为确保装置建成后能顺利投产，达到国际一流的操作水平，本组成员划分表编号所述节点，此处选取几项典型节点为例进行HAZOP分析。对于反应器的HAZOP分析，共对反应器的温度、压力、流量进行了多种偏差的原因、后果、保护措施分析，给出了风险等级及建议，详细分析见表编号。本项目团队利用HAZOPkit软件及小组谈论方式进行本项目的危险性HAZOP分析，此处仅节选反应器为例说明，不再一一赘述HAZOP分析后果，详细见附录HAZOP分析说明书一书。2 HAZOP分析结果表2-1 第一工段节点一序号参数偏差原因后果现有措施建议1气体进料流量气体进料流量C0101入口流量过大C0101的进料调节阀故障开启或全开导致鼓风机C0101压缩出口超压，管线损坏在鼓风机的进料管道上有流量计和高流量报警，操作人员可以及时发现，并调整阀门开度或终止反应过程，如果敏感的反应，需要设置声光报警，确保报警后10钟内操作人员可以采取措施，并且不会导致事故后果为鼓风机增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）2C0101入口没有流量管道堵塞，进料段反应物泄露反应系统进料比例失当，反应失控；产品质量下降C0101入口所在的控制回路已经纳入工厂预防性维修计划，定期维护测试在C0101进料管上增加低流量报警（声光报警），要求操作人员听到报警后，及时停反应器。3C0101入口流量过少管道过滤器堵塞。反应系统进料比例失当，反应失控，反应系统超压甚至破裂，易燃蒸气泄漏至大气，与空气混合，形成爆炸性混合物，遇到着火源，发生着火或蒸气云爆炸，1-2人甚至多人伤亡。管道上的过滤器有在线排污和反冲洗，并有进出口压差指示，并且有备用过滤器。操作人员可以在过滤器压差较大时切换至备用的过滤器。为C0101鼓风机增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）。表2-2 第一工段节点二1气体进料流量R0101入口流量过大R0101的进料调节阀故障开启或全开导致R0101超压，易造成设备损坏 在R0101的进料管道上有流量计和高流量报警，操作人员可以及时发现，并调整阀门开度或终止反应过程，如果敏感的反应，需要设置声光报警，确保报警后10钟内操作人员可以采取措施，并且不会导致事故后果为R0101增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）2R0101入口流量过小管道过滤器堵塞。反应系统进料比例失当，反应失控，反应系统超压甚至破裂，易燃蒸气泄漏至大气，与空气混合，形成爆炸性混合物，遇到着火源，发生着火或蒸气云爆炸，1-2人甚至多人伤亡。管道上的过滤器有在线排污和反冲洗，并有进出口压差指示，并且有备用过滤器。操作人员可以在过滤器压差较大时切换至备用的过滤器。为R0101鼓风机增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）。3反应器温度过高浆态床反应器中加热介质流量过大温度过高，造成反应器压力过大，设备安全隐患增大。温度过高，使反应远离最佳反应温度，生产效率下降。反应器有联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）。在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应。续表3反应器压力过高入口管道上的压力调节阀故障并开启，高压物料进入储罐或设备内设备或管道内压力升高，甚至超压破裂，有毒化学品泄漏，人员暴露调节阀下游设备压力高联锁，当其中压力过高时，自动关闭入口管道上的开关阀在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应4过低鼓风机设备故障；或进料压力下降反应器中压力下降，不能满足反应工艺要求进出口设置压力传感器，进行压力检测定期进行设备检查，减小故障几率表2-3 第二工段节点一序号参数偏差原因后果现有措施建议1气体进料流量进入吸收塔的工艺软水过多系统的手动进料阀门（如截止阀）开度过大，人操作失误管道进料量过大，大量放热甚至失控（进料比例失调也可能导致反应失控），管道系统压力升高（如果产生气体，压力升得更快），甚至超压破裂，有毒化学品泄漏至车间，人员暴露中毒管道系统有高流量报警（声光报警），操作人员听到报警后，能及时关闭阀门，如果操作人员在听到报警10分钟内，不能采取行动，就会出现事故后果管道上设置流量计和高流量报警，要求操作人员接到报警后，及时调整进料阀门开度或终止反应过程2进入吸收塔的工艺软水过多过少出口管道上的调节阀故障并关闭，故障开的调节阀也存在故障关闭的情形反应系统进料比例失当，吸收MAL效果变差；造成后续工段无有效进料，严重影响产品质量调节阀所在的控制回路已经纳入工厂预防性维修计划，定期维护测试在设备或管道入口侧，增加压力或液位变送器和开关阀（XV阀门），当设备或管道内压力或液位达到设定值时，自动关闭上述开关阀续表3管道压力过高入口管道上的压力调节阀故障并开启，高压物料进入储罐或设备内要考虑此事故情形设备或管道内压力升高，甚至超压破裂，有毒化学品泄漏，人员暴露，导致1人或多人中毒伤亡调节阀下游设备压力高联锁，当其中压力过高时，自动关闭入口管道上的开关阀，按照IEC的要求，必须与失效的调节阀是完全独立的回路将调节阀设置成故障关闭模式（备注：如果控制回路中其它组件如变送器出现故障，仍然能打开阀门，并不能完全消除此危害，在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应4精馏塔温度塔底温度过高通入加热介质的管道控制阀损坏，加热介质通入量过大管道加热介质流量过大，大量放热甚至失控（进料比例失调也可能导致反应失控），管道系统压力升高（如果产生气体，压力升得更快），甚至超压破裂，有毒化学品泄漏至车间，人员暴露中毒管道系统有高流量报警（声光报警），操作人员听到报警后，能及时关闭阀门，如果操作人员在听到报警10分钟内，不能采取行动，就会出现事故后果管道上设置流量计和高流量报警，要求操作人员接到报警后，及时调整进料阀门开度或终止反应过程5塔顶温度过高通入的工艺软水过热进料温度失调可能导致吸收过程失控管道系统有温度控制操作人员听到报警后，能及时关闭阀门，如果操作人员在听到报警10分钟内，不能采取行动，就会出现事故后果要求操作人员接到报警后，及时调整进料阀门开度或终止反应过程表2-4 第二工段节点二序号参数偏差原因后果现有措施建议1塔设备温度过高塔釜再沸器进口加热介质流量过大。仪表指示错误，夏季温度过高，火灾状态共沸塔中产品损失较多，导致产品收率降低。再沸器加热剂管道上有流量计和高流量报警，操作人员可以及时发现，关闭管道上的其它阀门，切断物料供应。为精馏塔增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停共沸塔再沸器，切断其它进料）。2过低再沸器负荷降低，进料液过冷进料液流量过大塔顶冷剂量过大，仪表指示错误，冬季温度低传质效率降低，产品纯度降低塔釜中轻组分浓度增加，塔顶产物减少，塔板压降增加，再沸器负荷增加，塔釜液位增加加大再沸器蒸汽流量减小进料流量温度连锁，减少塔顶冷剂量仪表检修，根据季节修改温度标准3塔设备压力过高仪表指示错误，塔内气体流量过大，进料量增大，塔顶采出管线堵塞塔顶，冷凝剂过小，管路设计压力问题塔顶产物减小，塔釜产物纯度降低，组分间的相对挥发度降低，分离效率下降，塔的处理量增大，再沸器负荷增加，紧急停车甚至爆炸设备、仪表及时检修、更换，加大塔顶冷凝器剂量，减小再沸器蒸汽流量 减小进料流量，更改管路设计，加强压力连锁4液位过低塔顶采出量增大，进料量减小，塔釜采取量过大，仪表指示错误，腐蚀导致穿孔泄露重组分被带到塔顶，塔顶产品纯度不够，塔釜产物减少，塔顶馏分增加，塔处理量下降，发生泄露危险。减小控制塔顶采出流量，减小控制塔顶冷凝剂流量，增大进料量，减小塔釜采出液流量，增大再沸器蒸汽流量仪表及时检修、更换，加强压力连锁续表5釜液过高塔釜采出量减少，进料量增大，回流比增大进料中重组分增加，仪表指示错误影响塔的传热效果，分离效果下降再沸器负荷增加，塔内压降增加，塔内温度升高增大塔釜出料流量，减小进料流量，减小再沸器蒸汽流量，液位报警， 设备、仪表及时检修、更换，设置高液位报警釜液过低进料流量减少，釜采出量增大，进料中轻组分增加，指示错误。效果下降，产品纯度不合格，器负荷降低，处理量下降减小塔釜出料流量增大进料流量设备、仪表及时检修、更换，设置低液位报警6管道压力过高入口管道上的压力调节阀故障并开启，高压物料进入储罐或设备内要考虑此事故情形设备或管道内压力升高，甚至超压破裂，有毒化学品泄漏，人员暴露，导致1人或多人中毒伤亡调节阀下游设备压力高联锁，当其中压力过高时，自动关闭入口管道上的开关阀，按照IEC的要求，必须与失效的调节阀是完全独立的回路将调节阀设置成故障关闭模式（备注：如果控制回路中其它组件如变送器出现故障，仍然能打开阀门，并不能完全消除此危害，在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应表2-5 第三工段节点一序号参数偏差原因后果现有措施建议1气体进料流量气体进料流量C0301入口流量过大C0301的进料调节阀故障开启或全开导致压缩机C0301压缩出口超压，管线损坏在鼓风机的进料管道上有流量计和高流量报警，操作人员可以及时发现，并调整阀门开度或终止反应过程，如果敏感的反应，需要设置声光报警，确保报警后10钟内操作人员可以采取措施，并且不会导致事故后果为压缩机增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）2C0301入口没有流量管道堵塞，进料段反应物泄露反应系统进料比例失当，反应失控；产品质量下降C0301入口所在的控制回路已经纳入工厂预防性维修计划，定期维护测试在C0301进料管上增加低流量报警（声光报警），要求操作人员听到报警后，及时停反应器。3C0301入口流量过少管道过滤器堵塞。反应系统进料比例失当，反应失控，反应系统超压甚至破裂，易燃蒸气泄漏至大气，与空气混合，形成爆炸性混合物，遇到着火源，发生着火或蒸气云爆炸，1-2人甚至多人伤亡。管道上的过滤器有在线排污和反冲洗，并有进出口压差指示，并且有备用过滤器。操作人员可以在过滤器压差较大时切换至备用的过滤器。为C0301压缩机增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）。表2-6 第三工段节点二1气体进料流量R0301入口流量过大R0301的进料调节阀故障开启或全开导致R0301超压，易造成设备损坏 在R0101的进料管道上有流量计和高流量报警，操作人员可以及时发现，并调整阀门开度或终止反应过程，如果敏感的反应，需要设置声光报警，确保报警后10钟内操作人员可以采取措施，并且不会导致事故后果为R0101增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）2R0301入口流量过小管道过滤器堵塞。反应系统进料比例失当，反应失控，反应系统超压甚至破裂，易燃蒸气泄漏至大气，与空气混合，形成爆炸性混合物，遇到着火源，发生着火或蒸气云爆炸，1-2人甚至多人伤亡。管道上的过滤器有在线排污和反冲洗，并有进出口压差指示，并且有备用过滤器。操作人员可以在过滤器压差较大时切换至备用的过滤器。为R0101鼓风机增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）。3反应器温度过高浆态床反应器中加热介质流量过大温度过高，造成反应器压力过大，设备安全隐患增大。温度过高，使反应远离最佳反应温度，生产效率下降。反应器有联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停反应器，切断其它进料）。在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应。续表3反应器压力过高入口管道上的压力调节阀故障并开启，高压物料进入储罐或设备内设备或管道内压力升高，甚至超压破裂，有毒化学品泄漏，人员暴露调节阀下游设备压力高联锁，当其中压力过高时，自动关闭入口管道上的开关阀在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应4过低压缩机设备故障；或进料压力下降反应器中压力下降，不能满足反应工艺要求进出口设置压力传感器，进行压力检测定期进行设备检查，减小故障几率表2-7 第四工段节点一序号参数偏差原因后果现有措施建议1气体进料流量进入共沸塔的正己烷过多系统的手动进料阀门（如截止阀）开度过大，人操作失误管道进料量过大，进料比例失调也可能导致反应失控，管道系统压力升高（如果产生气体，压力升得更快），甚至超压破裂，有毒化学品泄漏至车间，人员暴露中毒管道系统有高流量报警（声光报警），操作人员听到报警后，能及时关闭阀门，如果操作人员在听到报警10分钟内，不能采取行动，就会出现事故后果管道上设置流量计和高流量报警，要求操作人员接到报警后，及时调整进料阀门开度或终止反应过程2进入共沸塔的工艺软水过多过少出口管道上的调节阀故障并关闭，故障开的调节阀也存在故障关闭的情形反应系统进料比例失当，脱出甲醇效果变差，严重影响产品质量调节阀所在的控制回路已经纳入工厂预防性维修计划，定期维护测试在设备或管道入口侧，增加压力或液位变送器和开关阀（XV阀门），当设备或管道内压力或液位达到设定值时，自动关闭上述开关阀续表3管道压力过高入口管道上的压力调节阀故障并开启，高压物料进入储罐或设备内要考虑此事故情形设备或管道内压力升高，甚至超压破裂，有毒化学品泄漏，人员暴露，导致1人或多人中毒伤亡调节阀下游设备压力高联锁，当其中压力过高时，自动关闭入口管道上的开关阀，按照IEC的要求，必须与失效的调节阀是完全独立的回路将调节阀设置成故障关闭模式（备注：如果控制回路中其它组件如变送器出现故障，仍然能打开阀门，并不能完全消除此危害，在管道上增加流量计和高流量报警，在操作程序中，要求操作人员接到报警后，及时关闭管道上的其它阀门，切断工艺物料的供应4精馏塔温度塔底温度过高通入加热介质的管道控制阀损坏，加热介质通入量过大管道加热介质流量过大，大量放热甚至失控（进料比例失调也可能导致反应失控），管道系统压力升高（如果产生气体，压力升得更快），甚至超压破裂，有毒化学品泄漏至车间，人员暴露中毒管道系统有高流量报警（声光报警），操作人员听到报警后，能及时关闭阀门，如果操作人员在听到报警10分钟内，不能采取行动，就会出现事故后果管道上设置流量计和高流量报警，要求操作人员接到报警后，及时调整进料阀门开度或终止反应过程5塔顶温度过高通入的正己烷过热进料温度失调可能导致吸收过程失控管道系统有温度控制操作人员听到报警后，能及时关闭阀门，如果操作人员在听到报警10分钟内，不能采取行动，就会出现事故后果要求操作人员接到报警后，及时调整进料阀门开度或终止反应过程表2-8 第四工段节点二序号参数偏差原因后果现有措施建议1塔设备温度过高塔釜再沸器进口加热介质流量过大。仪表指示错误，夏季温度过高，火灾状态甲醇回收塔中大量水进入塔顶，回收的甲醇纯度过低，无法循环，造成后续生产中断再沸器加热剂管道上有流量计和高流量报警，操作人员可以及时发现，关闭管道上的其它阀门，切断物料供应。为精馏塔增加联锁停车（工艺状态异常时,如反应温度过高或压力过高时，停甲醇回收塔再沸器，切断其它进料）。2过低再沸器负荷降低，进料液过冷进料液流量过大塔顶冷剂量过大，仪表指示错误，冬季温度低传质效率降低，产品纯度降低塔釜中轻组分浓度增加，塔顶产物减少，塔板压降增加，再沸器负荷增加，塔釜液位增加加大再沸器蒸汽流量减小进料流量温度连锁，减少塔顶冷剂量仪表检修，根据季节修改温度标准3塔设备压力过高仪表指示错误，塔内气体流量过大，进料量增大，塔顶采出管线堵塞塔顶，冷凝剂过小，管路设计压力问题塔顶产物减小，塔釜产物纯度降低，组分间的相对挥发度降低，分离效率下降，塔的处理量增大，再沸器负荷增加，紧急停车甚至爆炸设备、仪表及时检修、更换，加大塔顶冷凝器剂量，减小再沸器蒸汽流量 减小进料流量，更改管路设计，加强压力连锁4液位过低塔顶采出量增大，进料量减小，塔釜采取量过大，仪表指示错误，腐蚀导致穿孔泄露重组分被带到塔顶，塔顶产品纯度不够，塔釜产物减少，塔顶馏分增加，塔处理量下降，发生泄露危险。减小控制塔顶采出流量，减小控制塔顶冷凝剂流量，增大进料量，减小塔釜采出液流量，增大再沸器蒸汽流量仪表及时检修、更换，加强压力连锁续表5釜液过高塔釜采出量减少，进料量增大，