故障假设分析法专题培训教材.docx

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故障假设分析法专题培训教材

故障假设分析法专题培训教材

一、方法介绍

1.基本思路

故障假设分析方法是一种对系统工艺过程或操作过程的可能发生的故障或风险进行定性分析的方法。

它一般要求评价人员用“What…If”（“如果……怎么办”）作为开头对有关问题进行考虑，任何与工艺安全有关或间接相关的问题都可提出并加以讨论。

它是在系统设计阶段预先识别系统的危险和有害因素，并提出由此可能产生哪些意外结果（事故、事件），进而根据存在的安全措施等条件提出降低危险性的建议和控制措施的简单实用方法。

2.评价方法介绍

故障假设分析法的实质是一种专家经验型假设判定分析方法，即以经验丰富的专业人员针对评价对象

（系统、设备、工艺过程等）的某些环节、因素、部位、时段等，假设性地提出可能发生哪些故障，以识别危险有害因素可能导致的后果，并建议采取相应的防范对策措施。

评价时，一般采用表格形式进行，评价结果也以表格给出。

表格的主要内容包括：

提出的问题，回答可能的后果、降低或消除危险性的安全措施（具体方法或方案等）。

该方法由三个主要步骤组成，即分析准备、完成分析和编制结果文件。

第一步，分析准备。

又包括以下几个小步骤：

①人员组成，进行该分析应由2～3名专业人员组成小组，要求成员要熟悉生产工艺，有评价危险因素的经验。

②确定分析目标，首先要考虑的是取什么样的结果作为目标，目标又可以进一步加以限定。

③确定分析对象，目标确定后就要确定分析哪些系统，在分析某一系统时应注意与其他系统的相互作用，避免遗漏掉危险因素。

④准备分析资料，针对分析对象，与其工艺过程有关的资料都有可能用到，需要充分收集，若是复杂工艺，可将工艺分成若干部分，分块处理。

第二步，完成分析。

又包括以下2个小步骤：

①了解情况，准备故障假设问题。

分析会议开始应该首先由熟悉整个装置和工艺的人员阐述生产情况和工艺过程，包括原有的安全设备及措施，参加人员还应该说明装置的安全防范、安全设备、卫生控制规程。

分析人员要向现场操作人员提问，然后对所分析的过程提出有关安全方面的问题。

有两种会议方式可以采用，一种是列出所有的安全项目和问题，然后进行分析；另一种是提出一个问题讨论一个问题，即对所提出的某个问题的各个方面进行分析后再对分析组提出的下一个问题（分析对象）进行讨论。

两种方式

都可以，但是通常最好是在分析之前列出所有的问题以免打断分析组的“创造性思维”。

②按照准备好的问题，从工艺进料开始，一直进行到成品产出为止，逐一提出“如果发生哪种情况，操作人员应该怎么办”？

分别得出正确答案。

第三步，编写结果文件。

3．适用范围与优缺点

故障假设分析法适用范围很广，可用于工程、系统、设备设计和操作的各个阶段和任何方面（比如：

建筑物、动力系统、原料、中间体、产品等）。

故障假设分析方法鼓励思考潜在的事故和后果，它弥补了基于经验的安全检查表编制时经验的不足，

相反，检查表可以把故障假设分析方法更系统化。

因此出现了安全检查表分析与故障假设分析在一起使用的分析方法，以便发挥各自的优点，互相取长补短。

故障假设分析法对分析人员掌握分析对象的知识和经验水平要求较高，在某些情况下不易物色到充分了解分析对象的专家。

二、故障假设分析法案例

下面给出一个故障假设分析方法的案例，参考的是美国化学工程师学会（CCPS）《危害评价过程指南》所提供的有关故障假设分析方法的案例。

该案例针对某化工企业的“氯乙烯单体产品的生产”进行安全评价，其故障假设分析法的分析评价过程如下。

1.工艺中风险问题的提出背景

下面是该公司和装置的基本情况，并简单介绍了氯乙烯单体的生产工艺。

（1）公司和装置的基本情况。

某化工有限公司是美国一家大型联合化工企业，生产氯、烧碱、硫酸、盐酸等化学品。

公司享有极高的安全信誉，在过去的59年里，始终保持安全生产，它的许多技术人员都是国际上公认的化工产品生产和加工方面的专家。

基于众多原因，公司决定将氯乙烯单体的生产能力扩大，决定在美国Anyuhere厂新建一条工艺生产状况具有世界先进水平的VCM（氯乙烯单体）生产线。

公司专门成立一个职能部门（筹建处）负责这项带有风险的三年投资计划。

作为公司安全生产管理的一部分，公司业务领导小组决定，必须对氯乙烯单体产品的生产进行安全评价。

该公司将在适当的时间内，组织完成该装置操作的安全评价研究工作，以进一步识别和评价新建项目的安全危险性。

（2）生产工艺简述。

公司的职能部门对涉及氯乙烯单体生产技术的专利和有关参考文献进行了广泛的查询。

通过对这些资料分析比较，决定采纳在高温下二氯乙烯蒸气脱除氯化氢的VCM单体生产工艺，中间体EDC的生产采用乙烯催化氯化法（图1）。

在该装置建成之后，公司还决定扩建聚氯乙烯产品（PVC）。

表1、表2列出了该工艺的主要原料、中间体和产品，以及它们的化学危险特性。

EDC生产：

C2H4+Cl2

摧化剂

C2H4Cl2+Q

VCM生产：

C2H4Cl2+

C2H3Cl+

燃烧气HCl和副产品

乙烯循环

焚烧炉

乙烯

氯气

燃烧气

HCl和副产品

图1VCM单体生产工艺流程图

表1氯乙烯VCM工艺原料

原料

中间体

媒介

产品

烧碱、乙烯、氯气

二氯乙烯（EDC）、氯化氢、氢、

催化剂、天然气、丙烯（冷却剂）、水、氧气

氯乙烯单体（VCM）

氯乙烯VCM生产工艺中需要大量的不同的化学品，应准备和分析以下资料，以识别这些化学品的特性，尤其是它们的危险性：

●化学技术百科全书；

●化学工程手册；

●工业物品的危险特性；

●CHRIS危险化学品手册；

●危险物品消防手册；

●活泼的化学危险性手册；

●危险性化学品反应NEPA手册。

表2氯乙烯VCM工艺原料

注：

1．除致死和中毒浓度数据之外，此表中所有资料都是从下列资料中获得：

美国海岸救难警卫队．CHRIS危险化学品数据．华盛顿：

美国出版局，1984

2．C.C＝闭杯；O.C＝开杯

3．此表中致死和中毒浓度数据从下面资料中获得：

N．lrvingsaxandRichardJ．Lewis，Sr．工业化学品的危险性质．第7版，纽约：

Van．NostrandReinhold，1990

2.安全评价方法的选择

该化学公司的生产过程危险性分析小组（以下简称小组）需推荐一种危险评价技术。

考虑到该项目目前仅在论证阶段，氯乙烯单体项目仍是一个没有明确界定的生产过程。

因此，公司生产过程小组迅速将需要明确界定系统详细图才能进行危险评价的评价技术排除在外，这些技术包括HAZOP分析、FMFA、事件树分析、故障树分析、原因-后果分析、人因素分析等。

通常的评价技术，如安全检查表法也不在考虑范围内。

小组把危险评价技术的选择范围缩小到调查表分析、危险等级排列、初步危险分析和故障假设分析。

由于小组对这一阶段设计上的装置布置、设备类型和尺寸及化学品清单有了一定的想法，所以危险等级排

列和初步危险分析方法被放弃；调查表分析方法对该项目是合适的，但由于没有一个适宜这一项目的好的检查表，小组没有选择这种方法。

由于故障假设分析不需要氯乙烯单体装置设计的详细资料，并且有识别和评价危险的显著活性，所以

小组推荐采用故障假设分析技术。

3．成立评价小组

依据评价对象所涉及的专业技术领域（物料、中间产品、产品，工艺过程、工艺设备设施，生产环境条件等情况），应选取熟悉氯乙烯、氯气特性、生产工艺、工艺设备等方面的专家作为小组组长，以及既比较熟悉相关产品生产的专业知识又能熟练运用故障假设分析法进行评价的安全评价专家。

可先选定该组长和该安全评价专家，再在此两专家参与下完成评价小组的组织。

在此定位下，成立评价小组，由如下专家组成：

化学专家——C先生，被选定为组长，其身份为公司当地氯气装置的安全和紧急情况协调员，是熟悉氯气、盐酸、乙烯、二氯乙烯、氯乙烯等化学品的专家。

安全评价专家——S先生，主持本次故障假设分析，作为氯气专家，是公司氯气装置的研究与开发负

责人，已经主持或参与过多个不同的类似项目的危险评价，包括故障假设分析。

氯气专家——E女士，氯气专家必须有生产氯气方面的经验，她来自公司当地氯气生产过程的装置管理，已有10年的丰富经验，将担任这一职务。

乙烯专家——P先生，乙烯专家应有识别与生产乙烯有关的危险的经验；在这一领域，公司没有经验，S先生通过查询美国化学工程师学会（CCPS）的《化学生产过程安全工作指南》，电话咨询了几家在加工乙烯方面有经验的公司后，选择聘请了碳氢化合物咨询股份有限公司的P先生作为乙烯专家，协助进行此次故障假设分析。

4.评价前的准备

S先生将主持故障假设分析会议。

要做以下工作：

（1）在开会前两周，S先生送给每位成员一份氯乙烯单体生产过程的摘要（大约1页半）和由研究小组收集的有关此项目的资料。

（2）S先生编制了在会议中要使用的故障假设分析检查表（见表3），该表应能让小组成员畅所欲言地表达他们的安全观点。

S先生根据经验已发现，用少数问题作引子，开展“雪球式滚动”提问，是非常有帮助的。

（3）强调评价小组不是把所有的问题都解决，而是有重点地去解决问题。

乙烯送料里有杂质吗？

氯气送料里有杂质吗？

氯化反应太快吗？

出现过熔炉爆炸吗？

乙烯同氯化氢副产品分离了吗？

使用了不适当的原料吗？

有管线破裂吗？

大量的氯气将二氯乙烯携带到下面工序了吗？

流到加热炉中的二氯化乙烯是间断的吗？

氯乙烯单体落到别产品液体中了吗？

副产品被送到氯乙烯单体储罐了吗？

表3S先生编制的故障假设分析检查表

5.分析过程

两周以后，危险评价小组在当地工厂的培训教室集合开会。

C先生（组长）为会议做记录（记录要留存原始记录，一些文件、资料中要附记录或整理后的记录、部分记录）。

首先，S先生要求评价组成员互相介绍自己（介绍专业情况，以便讨论中相互讨教专业性很强的深层次具体问题）。

接着，S先生说明了会议安排，他简单回顾了氯乙烯单体风险项目的基本情况、化学进展和为什么要进行故障假设分析（概略介绍）。

在正式评价之前，S先生还简单叙述了下面的基本工作原则：

①所有小组成员都要平等发言；

②任何一个观点，无论它表现得多么无意义，都是合理的提议；

③所有小组成员都要出一份力；

④由初始故障假设分析产生的疑问和想法在继续前进以前，给予优先权；

⑤不需对疑问或想法进行详细分析和鉴别；

⑥讨论、检查要集中在识别危险上；

此后，开始会议分析讨论。

在会议前期或会议中间，可视需要安排时间到现场进行检查、考察。

下面给出故障假设分析小组会议讨论情况的摘录：

S先生：

让我们从检查生产氯乙烯单体的化学基本原理开始。

哪位有问题可以提问？

（适当地停顿）

如果送到生产过程中的乙烯供料有杂质，怎么办？

E女士：

杂质是什么？

P先生：

在乙烯中主要的杂质是轻油，少数情况有水存在。

C先生：

从最初的实验和文献中我们了解到，油和氯气会激烈地反应，这可能是个问题，提供的原料乙烯含有多少杂质？

P先生：

这显然取决于乙烯的供料方式。

假如乙烯是通过管道供料的，那么在乙烯供料中将可能仅仅只有微量的杂质。

如果你同意，我将就这一问题进行检查。

S先生：

我想我们能做到。

我们要知道，如果杂质存在，会有几种反应？

C先生，你的会议记录能告

诉我们吗？

C先生：

好吧，对于少量的油，我认为在反应器中的大容积的氯气、乙烯和二氯乙烯将有可能抑制油和氯气的反应。

但我将注意核实这一点。

S先生：

有新的疑问吗？

（停顿）

C先生：

如果氯气供料有杂质怎么办？

E女士：

在氯气中的主要杂质是水。

然而，我们了解到如果氯气装置中的氯气有水，那是在氯气供给该生产过程之前就有的