HAZOP分析方法培训课件

1、HAZOP分析方法介绍中国石油集团安全环保技术研究院二一二年三月第1页，共80页。交流内容HAZOP分析方法简介 罐区HAZOP分析 罐区HAZOP分析典型实例 123HAZOP分析常见问题处理 4HAZOP分析方法的局限性 5第2页，共80页。1. HAZOP分析方法简介 方法简介 事故案例 什么是HAZOP？ 为什么做HAZOP？ 什么时候做HAZOP？ 谁来做HAZOP？ HAZOP分析的准备？ 如何做HAZOP？ HAZOP分析的优势？ 第3页，共80页。 随着社会需求的不断增加,石油及石化行业各类生产装置工艺系统越来越复杂，操作条件愈加苛刻，导致一系列重大工艺安全事故的发生，为我们带

2、来深刻的教训。东方化工厂“6.27”特大事故1. HAZOP分析方法简介 1.1 事故案例 印度博帕尔 泄漏事故第4页，共80页。 案例1：东方化工厂“6.27”特大事故1997年6月27日21:26，北京通县东方化工厂石脑油储罐满罐，泄漏的油气与空气形成的爆炸气体遇明火发生空间爆炸。卸油泵房、油水分离泵站被引爆，罐区油品和可燃气体的泄漏部位多处着火。爆炸导致乙烯球罐和相连管线乙烯外泄，乙烯罐区燃起大火。乙烯球罐发生高温塑性破裂。21：40，乙烯球罐塌倒又推倒相邻球罐，并打坏乙烯进出口管线和管网油气管线，造成更大范围的火灾和破坏。事故后果 燃烧区域6万多平方米，大火烧毁储罐17个，储料1925

3、7吨，卸油泵房被炸毁，1000 m3乙烯球罐爆炸起火，造成死亡9人，伤37人，直接经济损失1.17亿人民币。1. HAZOP分析方法简介第5页，共80页。柴油储罐石脑油储罐液位99.64%爆炸应开却关应关却开开启状态1. HAZOP分析方法简介第6页，共80页。 1. HAZOP分析方法简介原因分析：轻质柴油和石脑油共用一根输油管线，建立了轻柴油可能进入石脑油储罐的物理性流程。可能因培训、规程、现场标识等原因，造成人为操作失误，错误打开了进石脑油储罐的手阀。石脑油储罐原本就是装满的，所以液位本身处于高报警状态，无法提供发生满罐溢流的报警。石脑油储罐区现场设置的52台可燃气体检测报警仪，仅有1台

4、发出声光报警信号。石脑油储罐区围堤的排雨水阀门，应该为锁关状态，但是却处于开启状态。第7页，共80页。 1984年12月2日，美国联合碳化物公司印度有限公司博帕尔工厂第二班负责人安排异氰酸甲酯（MIC）装置的操作工用水清洗管道。2日晚23时30分操作工发现MIC和污水从MIC储槽的下游管道流出，一座储存45吨MIC的储槽压力上升；3日0时15分左右储槽压力达到379.21kPa，即最高极限；当操作工走近储槽时，感受到储槽的热辐射，启动了尾气洗涤系统。3日0时56分，MIC以气态溢出，并迅速向四周扩散。 事故后果 至1984年底，该地区有2万多人死亡，20万人不同程度的接触了有毒气体，附近的30

5、00头牲畜也未能幸免。在侥幸逃生的受害者中，有11000人落下残疾，另有6万余人需要长期接受治疗。1. HAZOP分析方法简介案例2：印度博帕尔泄漏事故第8页，共80页。1. HAZOP分析方法简介事态发展： 1989年，美国联合碳化物公司向印度政府支付了4.7亿美元的赔偿金,该公司在1999年被陶氏化学收购。 2010年，印度法院认定8名“博帕尔”毒气泄漏事故直接责任人有罪，并判处了相应的有期徒刑。 该起事故被认为是史上最严重的工业灾难之一。第9页，共80页。1. HAZOP分析方法简介 整个城市的慌乱景象就象是一场科幻小说中的梦魇，许多人被毒气弄瞎了眼睛，许多人在逃命的途中即倒在路旁死去，

6、尸体成堆。第10页，共80页。1. HAZOP分析方法简介第11页，共80页。1. HAZOP分析方法简介喷射器第12页，共80页。1. HAZOP分析方法简介火炬 第13页，共80页。1. HAZOP分析方法简介原因分析：负责人安排异氰酸甲酯装置的操作工用水清洗管道，在操作前未用盲板进行隔离，为冲洗水进入储槽创造了条件。冷冻系统发生工艺变更，未进行工艺危害分析，在事故发生时未能为储槽及时降温，控制急剧产生的大量MIC气体。储槽漏出的大量MIC进入尾气洗涤塔，因该洗涤塔最大设计处理能力远低于泄漏量，不可能将MIC全部中和。装置维修时关闭了排气管出口处的火炬装置，事故发生时火炬未起作用。第14页

7、，共80页。事故启示1. HAZOP分析方法简介石油、化工装置中的物质多为易燃易爆有毒危险化学品，一旦发生火灾爆炸事故，会导致严重的人员伤亡和财产损失，且会给企业的声誉带来严重的负面影响。石油、化工装置是一个危险物料和能量的生产处理系统，我们必须要应用工艺过程安全管理的方法和技术来预防生产事故。开展工艺危害分析可以有效发现工艺装置的潜在风险隐患，提高装置的安全水平，HAZOP分析是工艺危害分析的重要方法之一。第15页，共80页。1. HAZOP分析方法简介 1.2 什么是HAZOP？ Hazard and Operability Analysis(危险与可操作性分析)是20世纪60年代ICI（

8、英国帝国化学工业公司）开发的，1977年英国化学工业协会(CIA) 对外发布。 HAZOP分析方法是工艺安全管理体系(PSMS)中，工艺危害分析工作所使用的方法之一，适用于装置从设计至退役的工艺危害分析工作。第16页，共80页。1. HAZOP分析方法简介HAZOP之父T. 克莱兹Trevor Kletz（1922-至今）现为美国德克萨斯州A&M大学资深教授HAZOP的起源第17页，共80页。1. HAZOP分析方法简介1999198519881993第18页，共80页。1. HAZOP分析方法简介HAZOP分析方法诞生在英国，由化学工程师T.克莱兹在41岁时发明；1963年，首次在帝国蒙德化

9、学公司（ICI）新建苯酚工厂应用，在公司内部摸索和应用了10年之后才在英国普及推广；开始不叫HAZOP，其在ICI公司应用经历了三个阶段：早期： “关键审查” （Critical Examination）；中期： “可操作性分析” （Operability Analysis）；后期： “危险性分析” （Hazard Analysis）。第19页，共80页。1. HAZOP分析方法简介1974年6月1日，英国Flixborough（弗利克斯伯勒 ） Nypro化工有限公司己内酰胺工厂发生泄漏爆炸事故，事故造成28人死亡，36人重伤，多间房屋和商铺受损；该起事故推动了HAZOP培训和技术完善；事故

10、得出21条教训，其中包括需要聘请有经验的人员对工艺流程进行危害分析。这次事故直接推动了HAZOP方法在英国和世界油气化工产业的应用和开展。己内酰胺工厂爆炸后几乎变成废墟第20页，共80页。1. HAZOP分析方法简介1974年，英国化学工程师协会（IChemE）举办过多次“可操作性研究和危险分析”技术的培训和推广。1977年，英国化学工业协会（CIA）首次发布“可操作性研究和危险分析实施技术指南”。1983年，T. 克莱兹在英国化学工程师协会（IChemE）培训课上首次命名为“HAZOP”（危险与可操作性分析）。1983年之后，HAZOP是英国化学工程专业学位的必修课之一。第21页，共80页。

11、1. HAZOP分析方法简介国外相关文献危险识别技术选择英国健康安全管理局（HSE ）2000年危险与可操作性分析指南 英国化学工业协会（CIA）1993年危险识别方法 欧洲工艺安全协会（EPSC）2003年危险与可操作性分析-最佳实践指南 欧洲化学工程师协会（IChemE）2000年危险评估程序指南-第三版 美国化学工程师协会化工工艺安全中心（CCPS）2008年危险与可操作性分析-应用指南 IEC61882-2001国际电工委员会 (International Electrotechnical Commission） 第22页，共80页。1. HAZOP分析方法简介国内相关文献 国家安全生

12、产监督管理总局正在进行HAZOP分析方法技术标准的制定工作。拟等同采用危害与可操作性分析-应用指南（ IEC 61882 ）标准。第23页，共80页。1. HAZOP分析方法简介中国石油相关标准中国石油天然气集团公司危险与可操作性分析管理办法中国石油天然气集团公司危险与可操作性分析技术指南第24页，共80页。1. HAZOP分析方法简介转”审核质量保证启动前安全检查设备微小变更工艺安全信息工艺危害分析操作程序和标准工艺技术变更应急计划和响应人员变更事故事件调查承包商管理安全培训机械完整性管理阶层的承诺与领导术员人备设经由良好的操作追求“卓越的运转”技纪律HAZOP分析是工艺安全管理系统中，工艺

13、危害分析(PHA)工作所使用的方法之一。第25页，共80页。HAZOP分析方法使用的对象具有流程性特征的连续生产装置。如：油气处理、炼油化工、储运等装置。HAZOP分析方法使用的条件 由于HAZOP分析是对生产过程中具体的工艺危险进行分析研究,因此，开展分析的必须条件是：装置的具体工艺过程已经形成。1. HAZOP分析方法简介第26页，共80页。1. HAZOP分析方法简介 1.3 为什么做HAZOP？ 为什么会发生工艺事故？设备故障运行条件错误危害控制失效设计缺陷不可预见的运行条件人为失误第27页，共80页。1. HAZOP分析方法简介工业安全历史第28页，共80页。1. HAZOP分析方法

14、简介事实证明:化工设计所采用的安全手段还远远不能满足要求灾难性事故高度一体化设计人员知识和经验标准和规范滞后与落实全球许多企业采用HAZOP方法,被认为是预防重大生产安全事故的有效手段。国外很多国家和地区法律规定需要做HAZOP分析。第29页，共80页。1. HAZOP分析方法简介美国 美国法规明确要求保护人和环境的安全，重大危害设施要控制风险并实行PSM管理体系，各级政府强化安全监管的角色；行业协会提供完善的技术标准体系支持。重大危害设施在项目和运行改扩建阶段都要开展HAZOP工作，多项安全论证同时进行，包括QRA/LOPA-SIL/CFD-FEA等。国外HAZOP分析的作法欧盟 欧盟法规要

15、求保护人和环境的安全，行业协会提供技术标准支持，海上和陆上油气设施在项目建设和运行改扩建阶段都要开展HAZOP分析，多项安全专题论证工作同时开展，包括QRA/SIL/EERA等。 1. HAZOP分析方法简介第30页，共80页。1. HAZOP分析方法简介经验对比第31页，共80页。 1. HAZOP分析方法简介 1.4 什么时候做HAZOP？ 立项可研基本设计详细设计建设施工试车及开车试生产生产运行改建扩建废弃处理HAZOP第32页，共80页。HAZOP分析方法基础1. HAZOP分析方法简介 1.5 谁来做HAZOP？ 多个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析小组一起工作会比他们独自一

16、人单独工作更具有创造性与系统性，能够识别出更多的问题。 即所谓的头脑风暴第33页，共80页。建立HAZOP分析小组主持人/记录员：应具备工业安全背景、具有HAZOP分析经验的资深 工程师担任；设计工程师：熟悉基本设计；工艺工程师：熟悉生产线、工艺控制流程图、基本设计规范；操作技师： 熟悉标准操作步骤及标准；仪表工程师：具备设备及控制系统选择经验及知识；HSE工程师： 了解安全标准、法规、安全管理等；设备工程师: 熟悉设备原理、设备安全管理。其他人员1. HAZOP分析方法简介第34页，共80页。HAZOP分析的工作形式1. HAZOP分析方法简介第35页，共80页。 准备HAZOP分析资料管道

17、和仪表控制流程图（P&ID）；工艺原则流程图(PFD)；物料数据表或物料平衡图；装置及设备平面布置图；工艺说明及操作规程、控制及停车原理说明；管道数据表、设备数据表；危险化学品安全技术说明书；联锁因果关系图、安全泄压系统方案；其它相关资料。1. HAZOP分析方法简介 1.6 HAZOP分析的准备 第36页，共80页。 明确风险标准风险：事故发生概率和事故后果严重程度的组合。达到可接受风险要求即为安全，反之即为不安全；风险标准是用于衡量企业安全状态好坏的准绳；风险标准决定了企业安全投入的力度和对风险降低的要求；用风险矩阵的形式来表达企业的风险标准。1. HAZOP分析方法简介第37页，共80页

18、。“最大可容忍”标准 “一般可接受”标准1. HAZOP分析方法简介第38页，共80页。1. HAZOP分析方法简介事故发生概率等级5I 5III10IV15IV20IV254I4II8III12IV16IV203I3II6II9III12IV152I2I4II6II8III101I1I2I3I4II5风险 矩阵12345事故后果严重程度等级第39页，共80页。 1. HAZOP分析方法简介 1.7 如何做HAZOP？ 工艺参数偏差偏差原因偏差后果风险评估矩阵后果严重程度原因发生可能性设计已有控制措施风险大小程度已有措施是否足够提出新的建议HAZOP分析方法思路第40页，共80页。 HAZOP

19、分析步骤第1步 划分节点；第2步 解释节点设计意图；第3步 用引导词和参数构建偏差矩阵第4步 选择参数第5步 选择偏差；第6步 分析偏差原因第7步 确定危害后果第8步 列出当前现有的用来防止偏差、原因和后果的安全保护措施第9步 评估风险的接受性并确定可行的改进措施。第10步 填写会议记录1. HAZOP分析方法简介 循环上述步骤，直至分析完全部节点。第41页，共80页。1. HAZOP分析方法简介 1.8 HAZOP分析的优点 集体智慧引导词激发创新优点所在通过审查会议的方法实现集体智慧；相关的多种专业具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性，能识

20、别更多的问题。引导词是打开创新思维的钥匙，偏离是故障传播的推动力，在确定引导词和偏差后，通过双向分析查找事故的完整传播路径。遍历过程所有部分（部件），用尽所有可行的引导词。 “HAZOP是一种技术，它提供给人们机会，使他们的想象力能自由地发挥，以便考虑所有的危险或可操作问题。由于已经通过系统化的方法对每一个管线以及每一个危险源都依次考虑过了，从而减少了某事物出错的机会。” T. 克莱兹 （1999）系统化审查第42页，共80页。 1. HAZOP分析方法简介贯穿于整个装置生命周期 深入挖掘潜在工艺安全问题 制定具体的安全防范技术措施 提供故障分析决策支持 开展HAZOP分析有助于提高装置本质安

21、全水平，降低重大事故发生可能性开展HAZOP分析的益处第43页，共80页。 1. HAZOP分析方法简介依据工艺现状，采取具体措施 确保安全措施投入水平的合理 安全投入及时被纳入项目建设概算 将工艺危害消灭在设计阶段 开展HAZOP分析有助于合理进行工艺风险控制，科学的投入和落实安全措施开展HAZOP分析的益处第44页，共80页。 1. HAZOP分析方法简介设计和操作人员充分理解工程设计 设计人员合理设计操作过程 完善操作规程和应急预案 员工培训，提高整体安全管理水平 开展HAZOP分析，有助于技术人员理解和掌握工艺过程，有助于员工培训，提高技术素质开展HAZOP分析的益处第45页，共80页

22、。交流内容罐区HAZOP分析 HAZOP分析方法简介 罐区HAZOP分析典型实例 213HAZOP分析常见问题处理 4HAZOP分析方法的局限性 5第46页，共80页。 2. 罐区HAZOP分析 1234确定分析对象组建分析小组准备分析资料其他准备工作 准备工作 2.1 罐区开展HAZOP分析的准备 第47页，共80页。 开展罐区装置的HAZOP分析工作，在开始前必须明确分析的对象。 介 质 类 型 其他条件 型 式 罐区 新建罐区在役罐区内浮顶罐外浮顶罐拱顶罐球罐，等等 罐的容积罐的数量罐的分布罐的边界条件 等等 柴油汽油液化气MTBE，等等 2. 罐区HAZOP分析 确定分析对象第48页，

23、共80页。 记录 设计 安全 仪表与控制分析小组人数一般由57人组成组长工艺 设备 操作 2. 罐区HAZOP分析 组建分析小组第49页，共80页。 2. 罐区HAZOP分析 来源 优点 缺点 主持人 记录员 来自企业本身分析不受时间限制，成本低企业员工参与分析，不涉及第三方机构，有利于保密有可能由于思维定式而影响分析结果的质量来自技术机构分析时间紧凑，成本相对较高分析内容保密要通过合同约定可以把别人好的做法和经验传授给企业第50页，共80页。罐区装置组建HAZOP分析团队时，应确定小组成员来自所要分析的罐区，且人员结构应尽可能包括各个专业，应确保参与分析人员有足够的时间全程参与。由于某些在役

24、罐区装置年代久远，并历经多次变更，很难要求原设计人员参与HAZOP分析过程，那么就需要由现场经验丰富的技术管理和操作人员参与分析，并对一些流程的设计意图及工艺变更进行解释。 2. 罐区HAZOP分析 第51页，共80页。 罐区工艺变更后的最新PID图纸；罐区装置历次风险分析评价报告；相关的技改技措记录和检维修记录；历次事故（事件）记录及事故调查报告；罐区的最新版操作规程和为保证安全生产制定的规章制度等文档资料；罐区设备检验报告；其它相关资料。 2. 罐区HAZOP分析 准备分析资料 在役罐区装置的HAZOP分析图纸往往与现场实际情况存在一定的出入，建议业主方确认资料与现场的一致性，待资料完善之

25、后再开展HAZOP分析。 针对在役罐区开展HAZOP分析工作，还需要业主方准备一些其他的技术资料。第52页，共80页。开展HAZOP工作的地点确定应根据各阶段的工作需要决定 在役罐区HAZOP分析工作的地点建议选择在项目装置所在地，以方便获取设计变更资料，且便于技术人员参加新建罐区HAZOP分析工作地点建议选择在项目装置的设计单位所在地，以方便获取设计资料文件和便于设计人员参加 开展工作的场所应能满足10-15人开会和中间休息的要求，环境安静舒适，且有必要的多媒体设备、白扳等 TitleABCD 2. 罐区HAZOP分析 其他准备工作会议场地 第53页，共80页。 业主方应提供适用于本企业的安

26、全风险标准，供HAZOP分析小组确定风险使用。 在开展罐区装置HAZOP分析工作过程中，可以使用工作记录软件。我院开发的HASILT软件平台已在中国石油HSE信息系统上线投用，目前已有9家地区公司开通了软件的使用权限。 2. 罐区HAZOP分析 风险标准 分析软件第54页，共80页。 工艺描述： 经管道混合器混合后的石脑油储存在混合石脑油罐（425-T-002A/B/C）中，并由设在罐区的混合石脑油泵（425-P-002A/B/C）经外管网送至乙烯装置。 2. 罐区HAZOP分析 2.2 罐区HAZOP分析示例 第55页，共80页。1.划分节点 将混合石脑油的进料流程和外送流程划为节点一。 2

27、. 罐区HAZOP分析 节点一第56页，共80页。2.解释设计意图 节点一： 经管道混合器混合后的石脑油储存在混合石脑油罐（425-T-002A/B/C）中，并由设在罐区的混合石脑油泵（425-P-002A/B/C）经外管网送至乙烯装置。 2. 罐区HAZOP分析 节点一第57页，共80页。Guidewords 引导词Flow 流量NO, NOT or NONE无No Flow 无流量MORE OF过多More Flow过多流量LESS OF过少Less Flow过少流量AS WELL AS以及/伴随Contamination污染PART OF一部分Composition成份减少REVERSE

28、逆向Reverse Flow逆向流OTHER THAN除此之外Temperature温度More Temp过高温度Less Temp过低温度Pressure压力More Press过高压力Less Press过低压力Level液位More Level过高液位Less Level过低液位Relief泄压原始引导词 + 参数 = 基本引导词（偏差）3.用引导词和参数构建偏差矩阵 2. 罐区HAZOP分析 第58页，共80页。4.选择参数 分析节点一 选择工艺参数液位 2. 罐区HAZOP分析 节点一第59页，共80页。5.确定偏差 分析节点一 选择引导词过高形成偏差 液位高 2. 罐区HAZOP分

29、析 节点一第60页，共80页。6.分析偏差原因节点一液位高的原因：1）LIA00202测量故障，假指示低； 2） 2. 罐区HAZOP分析 节点一第61页，共80页。7.确定偏差后果1）混合石脑油储罐425-T-002B内液位升高，严重时储罐满罐溢流，如遇点火源将发生燃烧、爆炸。2） 2. 罐区HAZOP分析 节点一第62页，共80页。8.已有保护措施 1）I00202，混合石脑油罐设置有高高液位开关，并与储罐进口管道的阀门联锁。当罐内液位达到高高液位时将切断进料阀。 2. 罐区HAZOP分析 节点一第63页，共80页。9.评估风险的接受性并提出可行的建议措施。 按照风险标准，混合石脑油储罐偏

30、差“液位高”的风险等级为级，属于高风险。由于该混合石脑油储罐设有独立的液位高高联锁，可将风险降至可接受水平。 2. 罐区HAZOP分析 节点一第64页，共80页。节点参数偏差原因后果SLR安全保护建议1液位液位高LIA00202测量故障，假指示低；混合石脑油储罐425-T-002B内液位升高，严重时储罐满罐溢流，如遇点火源将发生燃烧、爆炸。 34 I00202；10.填写会议记录 2. 罐区HAZOP分析 第65页，共80页。11.分析下一个偏差12.分析下一个参数13.分析下一个节点14.分析完成装置全部P&ID图15. 完成装置HAZOP研究报告 2. 罐区HAZOP分析 第66页，共80

31、页。交流内容罐区HAZOP分析典型实例 HAZOP分析方法简介 罐区HAZOP分析312HAZOP分析常见问题处理 4HAZOP分析方法的局限性 5第67页，共80页。典型问题示例一 盲板隔离失效界区处安全阀不能保证盲板安全隔离。 3. 罐区HAZOP分析典型实例 第68页，共80页。典型问题示例二 压力罐区的气相平衡线考虑紧急状况下，如何切断各罐之间的气相平衡线？ 3. 罐区HAZOP分析典型实例 第69页，共80页。工艺、设备设施的设计和布置考虑不够全面。工艺控制、报警、联锁的设置存在不足。基本工艺控制系统（BPCS）与SIS系统存在共因失效问题。设备超压保护考虑不全面。HAZOP分析发现

32、的典型问题 3. 罐区HAZOP分析典型实例 第70页，共80页。有毒有害介质的排放没有采取保护措施。管道压力等级划分不准确。在役罐区工艺安全信息完整性和准确性存在不足。在役罐区由于经过多次变更、改造、扩建等，造成工艺系统流程复杂，易导致操作人员发生人为操作失误。HAZOP分析发现的典型问题 3. 罐区HAZOP分析典型实例 第71页，共80页。交流内容HAZOP分析常见问题处理 HAZOP分析方法简介 罐区HAZOP分析 412罐区HAZOP分析典型实例 3HAZOP分析方法的局限性 5第72页，共80页。企业认知 4. HAZOP分析常见问题处理 很多企业领导对装置HAZOP分析认识不足，认为装置运行正常，也做过安全评价，没有必要做HAZOP分析。应加强对各级领导工艺安全管理及HAZOP方法的培训，主要是认识方面的培