化学反应风险管理实践

1、化学反应风险管理实践损失预防损失预防日常运营日常运营卓越运营卓越运营安全安全策略：风险管理策略：风险管理损失损失： 人的伤亡。 财产损失。 环境破坏。 企业声誉。为什么要做安全？ 1 效益8-11质量可靠性安全健康与环境保险费. 包括伤害、疾病和损失未保险的成本 (至少10倍）. 产品和原料损失. 工具和设备损坏. 法律成本. 应急反应的消耗. 现场清理的成本. 生产延误损失. 超时工作和临时人员费用. 事故调查的时间成本. 主管因此花费的额外时间. 罚款. 专业人员或经验的损失 企业声誉 丢失商业机会18-11安全文化解决好 “愿意做愿意做” 的问题管理体系解决好 “如何做如何做” 的问题胜

2、任人员解决好“做做得得好好”的问题安全安全运行运行这三个方面都只是手段， 安全管理的根本目标是“危害的消除与控制”！作业安全（职业安全）Work Safety安全安全运输安全Transportation Safety过程安全（工艺安全）Process Safety产品安全Product Stewardship7储罐V-100破裂的可能性 1/100yr.储罐V-100破裂的可能性 1/10000yr.有效有效有效失效失效事故事故失效初始原因事故到底能不能预防？消除与控制工艺危害的安全措施工程措施行政管理个人防护本质安全【消除、减少、替代与简化】危害工程措施工程措施行政管理个人防护本质安全消除、

3、替代、减少、简化化学反应风险管理实践化学反应风险管理实践内容提要化学反应的主要危害与控制策略1、获取反应的基础数据2、工艺危害分析3、安全措施15某企业反应釜超压爆炸。某企业反应釜超压爆炸。 造成生产车间垮造成生产车间垮塌。塌。2人人死亡死亡，26人受人受伤伤。162017年年11月，月，某某制药制药企企业反业反应应釜加釜加料料后，后，反应失控，压力上升，反应失控，压力上升，泄泄漏引漏引发发火灾。火灾。172017年年11月，月，某某制药制药企企业反业反应应釜发釜发生生爆炸，爆炸， 造成造成1人死亡，人死亡，6人受人受伤伤。反应过程中反应过程中 常见事故情形常见事故情形发生内部燃爆。发生内部燃

4、爆。43反应过程中，空反应过程中，空气进入反应釜，气进入反应釜，2反应失控，剧烈放反应失控，剧烈放 热或产生气体，超热或产生气体，超压，反应釜直接爆压，反应釜直接爆 炸。炸。超压，易燃蒸超压，易燃蒸气气 泄泄1反应温度控制失当，反应温度控制失当，漏至车间，发生蒸漏至车间，发生蒸 气云爆炸。气云爆炸。4反应釜粉料添加反应釜粉料添加 过程中，出现粉过程中，出现粉尘燃爆。尘燃爆。导致事故的因素01不了解反应机理， 缺少适当的温度 和进料的控制或 联锁02易燃液体反 应体系，缺 少适当的惰 性化保护。03投料操作方式 不恰当：敞口 投料，无空气 隔绝措施。04缺少超压保护装 置（泄压装置）， 或它们的

5、设计安 装不合理。运行运行20安装安装研发研发设计设计反应反应 安全安全小试小试工业化工业化存在未确定的安全风险存在未确定的安全风险高高中试中试控制安全与生产风险的必要环控制安全与生产风险的必要环节节工艺危害分析落实安全措施化学反应风险控制22日常运行基础基础危害危害工艺工艺安全安全泄压泄压操作操作机械机械变更变更应急应急数据数据分析分析控制控制联锁联锁释放释放规程规程完整性完整性管理管理计划计划23%20%12%9%一次性加入所有反应物意外的氧化反应6%12%18%其它欧洲化工行业反应事故原因统计Heat Of Reaction Not UnderstoodProduct Mixture D

6、ecomposedUnstable By-Products ProducedAll Reagents Added SimultaneouslyUnintended OxidationReactant Concentration Too HighOther约约60%的事故的事故 是由于对是由于对反应的危害特性反应的危害特性 缺乏了缺乏了解而导致的。解而导致的。对反应放热不了解产物发生分解生成不稳定的副产物反应物浓度过高1、获取反应的基础数据、获取反应的基础数据反应热检测反应热检测 （反应量热）（反应量热） 首次使用的新工艺、新配方。 国外首次引进的新工艺。 现有的工艺路线、工艺参数或 装置能力发

7、生变更。 发生过生产安全事故。化学品热稳定性分析化学品热稳定性分析 蒸馏残留物。 中间体。1、获取反应的基础数据、获取反应的基础数据251、获取反应的基础数据、获取反应的基础数据反应热分析的主要内容1.原料化学品原料化学品的热稳定性。 仪器：差示扫描量热仪。2. 目标反应目标反应的放热 仪器：反应量热仪。3. 反应产物料液反应产物料液的热分解。 仪器：绝热反应量热仪。1、获取反应的基础数据、获取反应的基础数据27实验室的实验室的 全自动反应量热仪全自动反应量热仪 可以测量可以测量10MPa以内的反应以内的反应2、目标反应、目标反应 比放热量（Qr）、 绝热温升、 反应能达到的最高温度3、反应产

8、物料液、反应产物料液 物料的分解起始温度、 绝热放热量、 绝热致爆时间（TMRad）， 及TMRad为24h时的温度 TD24等数据。1、主要原料、主要原料 分解温度4、反应危险度评估、反应危险度评估依据四个温度参数： 工艺现有温度TP MTSR 技术极限温度MTT TD24结果结果1、获取反应的基础数据、获取反应的基础数据T1r 1TSR. Tn24pfv1TT画 画 画 画 画 国rvITSR危险程度级别11:TTfvITSR2h在TSRMTT喧暨毫噩噩噩3J1TT彗 暨雹暨彗暨彗暨暨 暨暨暨 暨411:TT矗噩噩危险程度增加5HAZOP分析分析原料储存原料储存泄压装置计算泄压装置计算操作

9、程序操作程序应急反应指南应急反应指南 培训材料培训材料冷却系统设计冷却系统设计反应温度控制反应温度控制1、获取反应的基础数据、获取反应的基础数据2、工艺危害分析、工艺危害分析1324What-if 提问法HAZOP分析方法保护层分析LOPASIL定级其它分析方法P201A溶剂输送泵PI 201BV101高位槽1m3，SSLI 101PI 201DN80-SSDN50-SSDN25-SSDN80-SSDN80-SS原料 (固体)下一单元冷冻盐水 进入冷却水 进入冷却水 返回冷冻盐水返回TIC201PI 201ADN50-SSP201B反应器出料泵R201反应器至安全地点来自 罐区来自 输送泵M融

10、入保护层概念的 半定量HAZOP分析2、工艺危害分析、工艺危害分析偏离 (负面初始事件)引导词参数后果原因现有安全措施建议项事 故 情 景HAZOP分析过程分析过程2、工艺危害分析、工艺危害分析2、工艺危害分析、工艺危害分析分析所有可能出现、值得关心的情景反应进料比例变化。 加错物料。 混合不充分、搅拌器故障。 加热或冷却装置故障。 停电， 等等。对于每种可能出 现的情形，都有 风险评估和相应 的预防或控制措 施。2、工艺危害分析、工艺危害分析融入保护层概念的半定量HAZOP分析36373、安全措施：温度和进、安全措施：温度和进料料控制控制1根据反应放热 特性，确定合 适的温度控制 范围（关键

11、温 度参数）。2加料量和间隔 时间的控制。 计量、限流 产生气体？（计算）3加料过多或过 快的影响（后 果）及对策。自动控制：BPCS（DCS或PLC）+SIS（安全仪表）3、安全措施：温度和进、安全措施：温度和进料料控制控制3、安全措施：温度和进、安全措施：温度和进料料控制控制S-1S-2S-3S-467一个SIS系统可以包含各个不同SIL等级的SIF回路。逻辑逻辑运算器运算器回路-1： SIL=1 回路-2： SIL=1 回路-3： SIL=2 回路-4： SIL=13、安全措施：温度和进、安全措施：温度和进料料控制控制安全仪表（SIS）设计规格要求（回路设计）SIL验证是否满足风险控 制

12、的要求？服役维护 确保可靠性危害识别风险评估 与SIL定级What-if， HAZOP-LOPA;故障树分析FTA3、安全措施：温度和进、安全措施：温度和进料料控制控制37%惰性化 风险可控TrTj 爆炸极限 反应器清洗后，往反应器内加入甲苯，存在什么危害？1.1% - 7.1%。 饱和蒸气压 3.8KPa25。最低需氧浓度3、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化 反应器清洗后，往反应器内加入甲苯，存在什么危害？TrTj 爆炸极限1.1% - 7.1%。 饱和蒸气压3.8KPa25。引火能浓度3、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化什么情况下需要惰性化？反应器材质不能导静电（搪瓷反应器）反应体系的

13、溶液导电性差（甲苯）能快速形成静电累积（包括：甲醇+金属反应器）3、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化惰性化置换的方式2加压充氮。加压充氮。反应器应能承 压。氮气用量较大。1抽真空，填充抽真空，填充 氮气。氮气。 最节约氮气。3氮气自然流经氮气自然流经反应器。反应器。氮气用量最大。时间长。 可靠性差3、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化最低需氧浓度最低需氧浓度通常通常8%-12%3、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化气体或蒸气气体或蒸气所需氧浓度所需氧浓度（氮气保护）（氮气保护）苯11.4甲苯9.5丙酮11.5二硫化碳 5.0乙醇10.5乙醚10.5氢气5.0硫化氢 7.5甲醇10.0乙酸异丁

14、酯 8.8通常不超过 5%残余的氧气含量（vol%）含氢气或二硫化碳 3%123、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化实施氮气惰性化确保惰性化：能按要求落实吗？设计设计安装安装验证验证程序程序培训培训3、安全措施：惰性化、安全措施：惰性化反应器敞口投料的危害财产损失健康影响环境损坏安全危害3、安全措施：固体投料、安全措施：固体投料打开人孔200秒后，达到爆炸所需要的氧气浓度。3、安全措施：固体投料、安全措施：固体投料13243、安全措施：固体投料、安全措施：固体投料真空投料往容器内加入可燃固体粉料的防爆燃/防爆炸措施（有惰性化）瑞迈咨询瑞迈咨询3、安全措施：固体投料、安全措施：固体投料往容器内加

15、入可燃固体粉料的防爆燃/防爆炸措施（无惰性化）隔离器也是一种选择。不能忽视不能忽视 局部引风局部引风系统的系统的 粉尘爆炸危粉尘爆炸危害！害！3、安全措施：固体投料、安全措施：固体投料3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置泄压装置的释放能力不足，或安装不恰当，不能避免反应器超压甚至破裂。对策对策 充分利用反应量热检测等数据，核算泄压装置的释放能力。根据工艺情况，考虑两相流 释放的情形（如参考DIERS指南）。 正确设计、安装和维护。管道弯头过多，背压增加。3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置爆破片后安装止回阀。3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置爆破片出口管道上有阻火器。3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置泄压管道安装不牢靠。3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置应急收集罐形成背压。3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置3、安全措施、安全措施： 泄压泄爆装置泄压泄爆装置变更管理变更管理事故调查事故调查承包商承包商机械完整性机械完整性培训培训开车前安全审查开车前安全审查工艺安全信息工艺安全信息操作程序操作程序工艺危害分析工艺危害分析符合性审计