工艺安全资料.docx

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工艺安全资料

工艺安全资料

工艺安全分析

ProcessHazardsAnalysis（PHA）

一、工艺安全管理概述

1.1资产产出率的第0定律

任何设施遇到以下情况，其产出率立即降为零：

·炸毁

·烧毁

·影响周围社区

·因违反法律法规而被强令关闭

2/3的人员死亡（特别是群死群伤）发生在工艺事故中

1.2工艺安全管理与业务经营

工艺安全管理的工作重点：

灾难性事故。

这些事故会严重威胁企业的生存，造成：

·群死群伤

·严重破坏环境和健康

·重大财产损失

·中断生产经营

·生产许可证被吊销

·重大的财务损失等后果

1.3工艺安全管理

工艺安全管理就是：

对生产工艺综合应用管理体系和管理控制（制度、程序、审核、评估），使得工艺危害得到识别、理解和控制，从而达到预防工艺事故和伤害发生的目的。

这需要全公司从高层领导到基层的各层管理人员长期不懈的努力。

1.4工艺安全与工艺危害

工艺安全的定义：

在运行任何处理、使用或储存危险物品的设施的过程中实现无偶然和灾难性事故。

工艺危害的定义：

杜邦——有可能出现危险物品泄漏或接触危险物品，而导致重大的人员伤亡、财产损失或对环境破坏的状况。

工艺安全管理适用范围：

任何长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品（且有一定数量规模）的单元。

1.5杜邦公司工艺安全管理的发展历史

编年表：

·早期的黑火药工厂和爆炸危险—1802年开始

·工艺评审—19世纪50年代

·路易斯维尔事故—1965年8月

·工艺危害评审——1965-1979年

·公司经验—1978年

·全面综合的工艺危害管理指南—1979年

·不断更新的工艺安全和风险管理指南—1986,1992,1997,1998，2008，2009年。

1.6相关法律法规的发展过程

欧洲

·塞维索（Seveso）事故，意大利1976年

·重大事故危害法案——1982年

·重大工业事故危害法规1984——英国1984年

美国

·印度博拜（Bhopal）事故，印度1984年

·州政府立法——20世纪80年代

·联邦政府——1990洁净空气法案

·高危险化学品的工艺安全管理，OSHA1992年

·风险管理方案，EPA1996年

1.7工艺安全管理的意义

解决大规模、深刻和快速的技术发展带来的影响：

·危害规模倍增

·控制难度倍增

·无法再“摸着石子过河”

采取前置性的策略，保证生产过程从运行的第一刻开始就是安全的

为生产经营和企业发展带来效益。

1.8工艺安全管理的特点

多专业

·综合工艺设计、设备管理、生产受控等多方面

·工艺、机械、电气、仪表、安全、操作、维护等多专业

以风险管理为基础

·后果严重小概率事件

·以风险评估为工具，以风险值为决策依据。

整个生命周期的全程管理

·从设计、建设、生产运行到最终废弃拆除

·采取前置性的策略，保证生产过程从运行的第一刻开始就是安全的

1.9杜邦工艺安全管理模型

14个要素的方法论

这14个要素涵盖了在生产型组织结构中进行高危害管理所需要处理的所有关键内容，这些内容的核心是管理层的承诺和领导力

运用14要素的方法，杜邦已在世界范围内的多种生产领域包括化学品、聚合物、电子产品、矿产、生物化学、薄膜和纤维等行业成功的管理好工艺安全。

实施遵循这些要素的管理系统达到或超过法律法规及行业通行标准要求。

二、PHA概述

2.1PSM轮模型：

14个要素

要素#2：

PHA

工艺技术范畴四个要素之一

2.2PHA定义

PHA综合了科学、技巧以及判断，以：

系统地识别、评估并制定措施来控制工艺过程中重大的危害，完整的PHA报告用于跟踪已经接受的建议，并用于和所有受影响的人员进行沟通。

2.3PHA定义：

重要性

·识别已知与未知的危险事件

·识别危害性物料与危险的工艺过程

·为理解危险事件及如何对其作出响应提供背景框架

·识别、消除或减少危险源的风险水平

·识别危害事件的后果及对其他PSM要素的影响

·在危险控制方面，寻求实现多学科的一致性

·将分析结果文件化归档，供今后使用

2.4什么时候需要进行PHA？

新的工艺和设施（在开发建设的不同阶段进行若干次不同的评审）

·筛选性分析——开发建设的早期阶段

·设计评审分析——设计完成时

·最终项目安全报告——开车之前

·PHA基准分析——在任何开车试运行变更之后

现有设施：

·定期循环分析——依据危害程度确定频率

·至少每五年重新评审一次

·工艺变更

事故调查：

工艺设施的封存或者拆除。

PHA定义：

推荐的PHA评审频率

案例：

英国石油公司，德克萨斯市，德州

事件：

2005年3月23日

设施类型：

石油精炼厂

表面原因：

液位计失效

根本原因：

包括违背安全操作方法、未能从过往的经验吸取教训等多重原因

人员损失：

15人死亡，超过170人受伤

财产损失：

≥30亿美元

英国石油公司（BP），德克萨斯市：

主要发现

首要的发现就是BP管理层没有将工作场所安全（如，滑倒-摔跤-跌落，驾驶安全，等）与工艺安全（如：

安全的设计，危害分析，原材料确认，设备维护，工艺波动的报告，等）区分开来。

节选自贝克调查团报告：

防范工艺事故需要的是坚持不懈的警觉性。

以往无事故的记录并不能代表安全已全面受控，长期无事故反而可能滋生出日益增长而又极端危险的松懈麻痹情绪。

一旦人们忘记他们的安全系统应该怎样运行，安全系统和控制措施就会形同虚设，教训会被遗忘，而危险源和偏离安全操作规程的行为则会被容忍接受；员工和主管会愈来愈依赖习惯做法，却忘记作业方法理应建立在可靠的工程学原理等控制手段的基础上。

人们是会忘记害怕的。

三、PHA的实施步骤

1.计划与准备

2.危害识别

3.工艺危害评估

·故障假设/检查表（Whatif/Checklist）

·故障类型与影响（FMEA）

·危险与可操作性研究（HAZOP）

·故障树分析（FTA）

4.后果分析

5.其他需要考虑的因素

·人员因素

·设施分布

·本质更安全工艺

6.风险评估

7.建议措施与报告

8.记录归档

9.管理层审核

1第一步计划与准备

1.选择工艺单元/区块

将整个设施分解为不同的单元或区块，各单元或区块应能在4个月或更短时间内分析完。

根据危害程度，将单元或区块进行优先排序。

根据单元或区块中危害的程度，确定工艺安全分析的频率。

2.选择与培训小组成员

组长加上3到6名全职成员

组长的能力要求：

良好的组织能力和聆听能力，在工艺安全分析方法方面，受过专门培训并有经验。

小组成员的能力要求：

工艺所涉及各专业的组合，在工艺的操作和维护方面有实际经验；熟悉以下各方面技能的人员（操作/生产、维护/机械、工程/技术、操作过该工艺的人员、对工艺安全分析方法熟悉的人员）

3.小组成员的职责

组长：

组织整个分析活动\指导分析工作\保持分析的完整性与一致性\引导分析达到深入透彻\保证分析工作的进度\与管理层沟通进展\发表会议记录\依计划完成最终报告

成员:

积极参与分析\优先完成PHA工作\定期巡查设备\识别主要危害\给出明确的建议措施\如果工艺流程经研究确认可安全地操作，形成结论并存档

4.举行启动会议

·讨论章程——管理层或PHA管理小组编写一份章程，明确分析的范围，时间安排，以及期望

·向组员描述PHA的过程

·确定分析进度安排

·分配职责，如：

书记员

·收集最新版的工艺安全信息，并在进行PHA之前分发给小组成员

5.最新版的工艺安全信息

·物料的危害性

·工艺的设计基础

·设备的设计基础

·P&IDs

·操作程序

·标准操作条件

·变更管理的记录

·相关事故调查报告

·该工艺以前的PHA报告

·类似工艺的PHA报告

2第二步危害识别

1.危害识别方法

·审阅危害清单

·建立化学反应矩阵

·建立化学危害分类

·回顾重大/未遂事故报告

·审阅之前的工艺安全分析及报告

·识别并罗列工艺潜在能量

·召开“故障假设”讨论会（头脑风暴）

2.危害识别所用的信息

分析对象的相关资料：

重大工艺事故的报告、以往的PHA、变更管理记录、MSDS及化学反应矩阵、有经验的顾问。

对分析对象进行现场考察：

识别潜在的危害。

3.现场考察的作用

对分析对象进行考察，识别或评估：

·最严重事故情形（内部或外部的）

·设施布置问题

·相关的人员因素

与相关的直线管理者、操作工、机械工、电工、工程师等进行交流，收集他们关注的问题和有用信息。

各自独立将所有发现项写成报告。

与其他组员讨论发现项。

确定PHA分析所要用到的最严重事故情形

4.危险源

4.1化学性

·聚合反应——反应压力失控

·震动敏感类——浓缩相爆炸

·重排能力——不受控的重排反应（环氧乙烷）

·热不稳定性——自我放热导致爆炸或者生成火花

·易燃性——闪火，聚集起火，引起破裂的自燃

·可燃性——粉尘爆炸，散装原料起火，热蒸汽爆炸

·过氧化物的反应性——氧化或者活跃过氧化物的分解反应

·与水反应——与水或者湿气的反应

·氧化/变形——与有机材料的反应

·腐蚀/酸——反应或泄漏

·毒性——泄漏后与人接触

·意外的混合——反应，爆炸，有毒物泄漏

4.2热力性

·热——表面，物料泄漏，蒸汽，热膨胀

·冷——低温物料泄漏，冻堵，材料脆化

4.3压力/体积性

·高压下的可压缩流体——爆裂，泄露，或喷溅

·高压液体——BLEVE

·真空下的可压缩流体——储罐破裂或瘪塌

4.4势能/位置性

·工艺原料的提升——容器掉落或液体溅落

·粒状储存管的更换

·装满液体的容器内的液体涌动

4.5动力性

·移动的物料——水击效应，冲击或侵蚀损坏

·气动传送——固体撞击，粉尘泄露，爆炸

一种化学品与物料不兼容性矩阵，可以预见性地识别不同材料之间意外混合所会产生出的危害影响。

矩阵内的资料，定性或半定量的描述了有意或意外的化学反应所带来的化学反应危害。

化学相互作用矩阵——练习\建立化学相互作用矩阵——练习

囊括所有的原料，包括已知的杂质，稳定的中间体，副产品，以及设备材质。

问：

X与Y的反应是否可能形成危害？

（X为列，Y为行）

·回答是，否，或？

（不知道）

·对于每个答案为“是”的，确定反应的类型与必要的条件

描述健康危害：

毒性，急性，慢性等；是否易燃？

是否稳定？

（自反应的程度？

）

3第三步工艺危害评估

工艺危害评估是针对工艺上可能发生的危害事件进行的系统而全面的分析，由多种专业人员组成的小组完成。

小组成员运用特定的方法，评估每个危害事件可能造成的有害影响，判断系统中现有的控制是否足够，是否需要增加防护措施。

就需要增加的防护措施给出建议。

方法：

包括定性与定量。

根据每个PHA的情况，可单独使用或组合使用，可能需要专家顾问或分析师。

定性方法

·故障假设/检查表（WhatIf）

·故障类型与影响（FMEA）

·危险与可操作性研究（HAZOP）

定量方法

·保护层分析（LOPA）

·故障树分析（FTA）

各种方法的主要特征

WhatIf–使用“如果…会怎样…”的问题来评估发生某些情况后对人或物的影响

FMEA–识别设备的故障类型，并进行风险评估以便对后续措施进行优先排序

HAZOP–由引导词主导的分析

LOPA–识别针对某个危害的保护层并评估他们的有效性

FTA–一种量化的图形式方法，用于确定”顶上事件”的可能性

方法的适用性

95%到97%的危害性事件能够通过WhatIf或HAZOP识别出来，3%到5%要用FMEA或LOPA，大概1%要用故障树分析（FTA）。

各类方法的分析逻辑

·故障假设/检查表法可以在因果关系中的任意一点切入

·FMEA从寻找原因（控制阀故障）开始，逐步分析直到确定后果（容器破裂）

·HAZOP从偏差（压力升高）入手,确定导致的后果（容器破裂）,然后识别造成偏差的可能原因（控制阀故障）

·FTA从后果（容器破裂）入手,反过来分析到原因（控制阀故障）

·该种分析逻辑分类对LOPA方法不适用

故障假设/检查表法

故障假设法/“WhatIf”

公认为一个基本方法，因为：

检验设计、识别工艺之外的一些情况对工艺的影响。

团队成员通过使用头脑风暴的方法不断地提出故障假设的问题，建议是来自对故障假设问题的回答、对现有保护装置与程序的评估。

具有结构组织性不强、基于成员的经验、思路不受限制、开放性的特点。

检查表法

也被公认为一个基本方法，因为：

检验设计、评估工艺之外情况对工艺的影响。

有结构有条理的方法、基于经验、没有通用的检查表——针对各种情况找到合适的检查表。

故障假设/检查表法的优势与局限

优势

覆盖的危险范围广

无需很多先期培训，并且相对容易应用

作为学习工具十分有效

对设计提出挑战

可辨识相邻工艺的影响

可将工艺与之前的实践进行对比

局限

“抄捷径”易导致分析不充分

分析的深度有限

仅在提出正确的问题时才起作用

故障假设/检查表步骤

从流程起始入手，顺着工艺过程一步一步地分析，形成故障假设的问题：

记录下每个问题

鼓励头脑风暴，此时不要回答问题

头脑风暴结束后，确认每个人的故障假设问题都被正确地记录下来

运用“检查表”，补充头脑风暴时未提到的问题。

将提出的问题分配给每个成员，进行书面分析回复：

书面分析回复提交给小组组长，组长负责将所有回复汇总后分发给小组成员

PHA小组开会讨论所收集的信息，并决定：

完全认可所递交的分析回复

讨论分析回复，在修改后认可

推迟认可，进行进一步的调查分析

故障类型与影响分析

对FMEA的描述，运用一定方法识别：

设备部件的故障类型

故障的后果

对每个可能导致危害后果的工艺部件，询问：

此部件会出现怎样的故障？

它的故障会怎样影响工艺其他部分以及整个系统？

给出每个故障的后果危害等级，并预测其发生的几率

用于评估相对风险，区分行动的优先次序

风险=后果的严重程度X后果发生的可能性

FMEA的优势和局限

优势

分析故障及其影响的系统性的方法

把不寻常的工艺过程分成各片段，进行重点分析

经过合适的培训，易于使用和归档

局限

专注于“运行与不运行”的二元情况（仪器与设备）

不质疑设计基础

要求有准确的资料或图纸

FMEA典型步骤

1.确定系统

2.描述此系统

3.将各元件编号和描述列表

4.列出第一个元件的故障或者出错的模式

5.罗列故障对整个系统的安全影响

6.确定后果危害等级（H）

7.确定可能性（P）

8.计算关键度（C=H+P）

9.列出现有的保护措施

10.对于高危害的（H>1或C>-3），考虑保护措施的改进

下一个元件从第四步开始重复进行

后果危害等级

可能性表

FMEA记录表

危险与可操性研究

HAZOP，是非常系统的分析方法。

由引导词驱动，对工艺的各个部分进行分析，以发现：

偏离设计意图的工艺情况是如何发生的

这样的偏离会导致什么后果

注重于考察有哪些保护措施就位及这些措施的有效性，分析会出现重复，但分析十分彻底完全。

HAZOP法的引导词

None/无

Moreof/多于

Lessof/少于

Reverse/反向

Partof/部分的

Aswellas/以及

Otherthan/此外

HAZOP的优势与局限性

优势

系统地分析所有超出最初设计意图范围的偏差

非常适合新技术和工艺

易于归档

针对化工工艺而设计，但可适用于其他工艺类型

局限性

假定设计对于正常工况是正确的

要求有准确的资料或图纸

分析易跑题

选择参数和引导词

建立偏差矩阵

偏差矩阵——流量

偏差矩阵——温度与压力

偏差矩阵——时间

HAZOP记录表

故障树分析法

故障树分析法

图形式的定量的分析方法，用于确定“顶上事件”发生的可能性，图形化展示故障事件的顺序，对能导致顶上事件的不同子事件的组合进行量化分析，较复杂，通常需要专家协助。

故障树分析

目标：

降低一个既定的不良事件发生的可能性，如，反应器飞温

通过改变故障事件发生的可能性，评估工艺改进的机会

通过计算出一个可与其他风险活动相比较的可能性数值，便于确定风险的可接受性

换句话说：

“这里的风险水平是和坐民航飞机一样还是和跳伞一样？

”

FTA优势与局限

优势

确定造成顶上事件的各种途径

量化顶上事件发生的可能性

提供客观的数据，用于管理决策

分析各事件的相关性

分析人为失误

局限

不容易解读

需要专家的意见

可能需要投入大量的精力与费用，有时候故障树可能过于庞大无法操作

FTA过程

1.确定顶上事件

2.确定造成顶上事件的所有途径

3.确定故障率/可能性

4.计算平均故障间隔时间（Mean-Time-Between-Failure）

5.辨认最可能的事件途径

6.提出改进，以改善平均故障间隔时间

故障树“或”门：

每个子事件单独就会引起顶上事件。

故障树“与”门:

子事件各自彼此独立，但必须所有子事件共同作用才可引起顶上事件。

例子：

故障树

减少顶上事件频率的方法

1.增加安全装置：

爆破片、阀门、联锁

2.改进设计：

故障安全设计或增加冗余，提高可靠性

3.增加测试频次：

仪器仪表，机械装置

4.增加报警装置：

警报，仪器仪表

5.改进操作流程、培训、人机工程学

我该选择哪种方法？

各类方法的分析逻辑

故障假设/检查表法可以在因果关系中的任意一点切入；FMEA从寻找原因（控制阀故障）开始，逐步分析直到确定后果（容器破裂）；HAZOP从偏差（压力升高）入手,确定导致的后果（容器破裂）,然后识别造成偏差的可能原因（控制阀故障）；FTA从后果（容器破裂）入手,反过来分析到原因（控制阀故障）；该种分析逻辑分类不适用于LOPA。

从整体应用情况来看：

约95%至97%的危害事件可以用故障假设/检查表法和/或HAZOP法进行识别分析，约3%至5%的危害事件需要运用到FMEA和/或LOPA，大约1%的情况需要用到故障树方法。

我应该选择哪种方法？

4第四步后果分析（CA）

后果分析，为确定事故的直接后果而进行的分析，并分析这些直接后果对现场人员、厂外社区和环境所能造成的影响（包括可能的商业影响），有时可以为多个分析单元进行一个独立后果分析，分析结果可以作为多个PHA报告的一部分。

AIChE-CCPS对后果分析用途的建议：

应急预案与响应、法律法规符合性、设计方案比较、选址方案的确定、制定PHA建议。

后果分析对于PHA分析小组的作用

进行后果分析的目的，是帮助PHA分析小组理解厂区内和厂区外可能产生的：

人员伤害情况（类型、严重程度以及伤害人数）、财产损失情况、以及严重的环境影响情况。

后果分析不能：

估计一个事故或泄漏事件发生的可能性

确定需要怎样的预防或控制措施

在风险水平方面给出结论或建议

后果分析能做什么？

从危害到损失影响

在PHA中进行后果分析:

分析步序

首先进行定性分析

运用故障假设/HAZOP分析，识别分析对象存在的危害

针对识别出的危害，确定可能的意外情况和具体的可能发生的事故情景

针对确定的事故情景，估计主要的后果，如：

起火后的热辐射

针对估计的后果，确定影响范围及损失

根据估计的损失影响程度，小组应作出以下结论之一：

在现有措施条件下，情况可以接受；仍需进一步了解具体情况。

如果结论是后者，启动定量分析。

建模分析的主要数据：

工艺/泄漏参数、气象/气候参数、地面地形粗糙程度、拥挤程度法律法规的要求（如：

对最小泄漏时间的规定）。

为建模定义泄漏情景，假设所有工程和管理措施都失效，确定可能的泄漏情景：

可能的最严重情况？

较可能的情况？

小型、中型、大型、灾难性？

对每个泄漏情况进行不同程度的情景的分析

定义事故情景变量

作为输入条件，需要对事故情景的变量进行确定，如：

泵密封失效

容器泄漏：

小型、中型、大型、灾难型

管道泄漏：

小型、中型、大型、完全断裂

排放口排放：

是否有排风扇；空气稀释作用

压力释放装置排放

例子：

事故情景与后果类型

从整体应用情况来看，后果分析的结果不能单独成立，运用时必须结合：

公司关于后果分析的指导标准，PHA小组的专业判断。

在综合考虑后果分析、公司指导标准以及专业判断的基础上，可对以下方面有所帮助：

PHA建议措施、应急计划和准备、设施布置定位（永久或暂时）、法律法规所要求进行的分析评估。

后果分析是一个系统工作中的一部分：

详细的后果分析是需要专家进行的专门工作

后果不是一个独立的分析，它是PHA的组成部分；而PHA则又是一个更大的系统工作的一部分

后果分析往往是作为最终的定量风险分析的一个步骤完成的。

后果分析有助于帮助技术以及管理领导建立对危害的直观理解和危险意识。

进行后果分析的步骤

定义最严重事故情况

定义事故情景

计算泄漏速率

查找中毒浓度水平（特定后果水平）

确定计算或模拟工具（公式、软件），并确定影响范围

定义后果分析事故情景的步骤

确定牵涉物料是否有毒或易燃,作为最严重事故情况，确定最大容量的容器或管道内的物料量。

确定哪些应急措施能降低泄漏量，并收集相关资料（以便在分析较可能事故情况时用）

确定物料是以何种形式存在在设施内：

气体、液体或冷冻液化气等

对于有毒液体，确定日最高温（使用三年平均气温数据或工艺温度二者中高者）

对于有毒物质，确定：

其扩散行为表现为高密度气体还是中性漂浮气体，现场的地形特征---田野或城镇。

定义一个事故情景，确定泄漏/蒸发速率，及中毒浓度水平的范围

5第五步其他需要考虑的因素

其他因素

人员因素—在工作环境中，人员与设备、系统以及资料讯息的交互关系是怎样的？

设施布置定位—建筑物和工作区域是否设计合理，是否布置在一个发生危害事故时，能保护内部工作人员或保护安置在其内的关键工艺功能完好的位置？

本质较安全工艺—能否通过改变所有或部分工艺达到消除或消减危害的目的？

人员因素（HF）

在日常或紧急情况下，人员与其周围的工作环境如何交互影响的各方面。

容易导致人员失误的例子包括：

不完善的规程、不遵守规程；

不合适、无法操作或误导性的仪器仪表；

不合理的控制盘布局和设计；

不合理的任务设计；

沟通有问题；

任务优先性出现冲突。

考虑人员因素，整个PHA过程，人员因素都得到了考虑：

现场观察过程中

危害评估过程中

进行保护措施讨论时