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华夏新能源科学技术大学安全工程学院毕业综合训练报告（论文）题目HAZOP在液化气深加工装置安全分析中的应用指导教师李小明辅导教师学生姓名于大兵学生学号190226852411010安全工程学院院（部）安全工程专业1班四L年二月及日HAZOP在液化气深加工装置安全分析中的应用摘要：HAZOP分析是由一个不同专业背景的知识丰富的专家组成的小组，采用成熟和系统的方法进行的。通过系统的正式的方法，评估工艺流程及重要的安全设计，从而识别和评估潜在的安全风险和可操作性问题。该文通过对烷烽脱氢装置的危险与可操作性HAZOP分析，论述了HAZOP法的应用步骤。并对分析方法和原则结合实例进行说明。重点介绍了HAZOP分析中节点划分、偏离确定、偏离原因和后果分析、风险评估、安全措施分析，并通过建议措施来提高装置的本质安全水平。关键词：危险与可操作性HAZOP分析，安全措施，偏离，烷正脱氢装置目录1安全评价方法-1-1.1 安全评价介绍-1-1.2 安全评价方法分类-1-1.3 此次研究选用的安全评价方法-1-2危险与可操作性研究-1-2. 2液化气深加工装置工艺特点-1-3. 3目1124. 33133. 234. 3!¾贝IJ43.4HAZOPi己录表一5一4使用HAZOP对液化气深加工装置进行分析-5-4. 1戈J【J55. 2石角zt【JIAj6分源后嘴猾诺Op离离全议析Z偏偏安建分4.34.3.14.3.24.3.34.3.44.3.55.S8.i,R81安全评价方法1.1 安全评价介绍安全评价，是按照科学的程序和方法，对系统中的危险因素、发生事故的可能性及损失与伤害程度进行调查研究与分析论证，并以既定的指数、等级或概率值做出表示，再针对存在的问题，向有关人员提供必需的安全信息。提出安全对策措施，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据的工作。1.2 安全评价方法分类安全评价方法分为检查表法、专家评议法、预先危险分析法、故障分析法、危险与可操作性分析、故障树分析法、事件树分析、安全评价法、危险指数评价法、指标评价法等。1.3 此次研究选用的安全评价方法此次研究选用危险与可操作性研究2危险与可操作性研究2.1方法概述危险与可操作性研究（HazardandOperabilityAnaIySiS,简称HAZOP）是英国帝国化学工业公司（ICI）于1974年开发的，是以系统工程为基础，主要针对化工设备、装置而开发的危险性评价方法。该方法研究的基本过程是以关键词为引导，寻找系统中工艺过程或状态的偏差，然后再进一步分析造成该变化的原因、可能的后果，并有针对的提出必要的预防对策措施。运用危险与可操作性研究（HAZOP）分析方法，可以查处系统中存在的危险、有害因素，并能以危险、有害因素可能导致的事故后果确定设备、装置中的主要危险、有害因素。2.2液化气深加工装置工艺特点某液化气深加工装置主要分为四个岗位，分别为原料精制、萃取分离、丁烯异构化和异丁烯酸化。原料精制单元主要包括脱C5、脱硫、氯和种、脱C3、选择加氢和脱含氧化合物部分；萃取分离单元的目的是将混合C4分离为高纯度的正丁烷、异丁烷和丁烯；丁烯异构化单元是采用美国Lyondellbasell公司的碳四烯燃异构化工艺包，由北京华福工程有限公司设计，以完成提浓后丁烯产品的异构化过程，产出异丁烯；酸化单元则采用混相床一催化蒸储MTBE合成技术路线，产出高纯度MTBE产品。精制单元脱C5部分是将炼厂碳四原料中C5含量降到0.1%(Wt)以下。脱完后的碳四送入脱硫、氯和碎单元。经过精制单元脱硫、氯和神部分后，碳四原料中总硫WlPPm(Wt)；氯WlPPm(Wt)；As30ppb(wt)0净化后的碳四送入下游单元。精制单元脱C3部分是将炼厂碳四原料中C3含量降到0.01%(Wt)以下。脱完后的碳四送入丁二烯选择性加氢部分。精制单元丁二烯加氢部分主要是把丁二烯加氢变成丁烯-1或丁烯2,然后去脱C3单元。精制单元净化部分是利用化学吸附的方法脱除混合碳四中的微量水分、醛类、醇类等杂质。碳四馈分中含有异丁烷、正丁烷、正丁烯、少量的异丁烯和丁二烯。分离单元的目的是将混合C4分离为高纯度的正丁烷、异丁烷和丁烯。对于碳四福分中烯燃和烷烧的分离，由于异丁烷和丁烯-1沸点差较小，采用普通精储(或精密精储)难以得到高纯度的烷燃和烯燃。而采用萃取精储工艺，则可达此目的。其过程是在丁烷和丁烯混合烧中加入合适的溶剂，改变丁烯与丁烷之间的相对挥发度，并结合蒸储来分离四碳烷燃和四碳烯燃。在高温低压固定床反应器中，气相丁烯在催化剂的作用下异构生产异丁烯。副产品主要是烯燃产品。高分子烯燃产品裂解使燃类沉积在催化剂表面上，导致催化剂活性下降，所以催化剂在使用一段时间后必须再生以提高其活性。异构化反应生产过程，一般分为三个部分，即异构化反应部分、脱重组分部分和异构化催化剂再生部分。此次HAZOP分析的范围包括：德宝路股份有限公司液化气深加工装置的主工艺流程。2. 3分析目标此次HAZOP分析将系统地分析工艺装置的危险及可操作性，以辨识液化气深加工装置主工艺流程中可能存在的危险和可操作性问题。此次HAZOP分析是基于液化气深加工装置的P&ID图纸及相关资料进行的。IlAZOP分析的风险管理目标：辨识工艺设计相关的危险及可操作性问题；辨识现有的安全措施，以保证在异常情况下工艺处于安全状态；为了确保装置的本质安全而对设计进行改进；建议应增加的保护措施或提出可降低危险/可操作性问题的建议。3分析方法2.1 概述HAZOP分析是由一个不同专业背景的知识丰富的专家组成的小组，采用成熟和系统的方法进行的。通过系统的正式的方法,评估工艺流程及重要的安全设计，从而识别和评估潜在的安全风险和可操作性问题。HAZOP分析基于HAZOP小组不同专业的小组成员的经验基础上进行的。同时，分析过程中，需要业主方具有操作经验专业人员参与，这样使得分析客观和专业。3. 2方法此次HAZOP分析以经验法为主，结合传统的HAZOP引导词分析法，即将一个系统划分成多个节点，并采用优选的引导词。HAZOP分析主席采用引导词（如无，多，少等等）和关键工艺参数（如流量，液位，压力等等），引导小组通过集体讨论从操作和设计角度准确找出导致偏差的可能原因（如无流量，高液位，低压等每个节点都会以引导词为线索依次分析，找出工艺偏离正常操作条件的原因。此方法要求彻底完全地分析每一个节点，以识别由于工艺偏差而导致的潜在安全问题和可操作性问题。一旦识别了所有原因，就必须确定相应的不良后果，此时不考虑已有的安全措施。需要强调的是只有考虑到最终可能导致的后果,分析小组才能确认现有的安全措施是否足以控制风险。随后，分析小组将进一步评估危险的严重性及现有安全措施的是否足够，必要时，建议增加新的保护措施。分析过程中，识别的危险和可操作性问题将记录在HAZOP记录表中。HAZOP分析按以下步骤进行：节点一选择系统中某个合适的部分；设计意图一界定节点的设计目的及其工艺条件；引导词一结合工艺参数（如流量）产生偏差作为小组分析的提醒；原因一识别导致工艺偏差的所有潜在原因；后果一识别每个偏差导致的最终后果（此时不考虑已有的安全措施）；保护措施一评估已有的安全措施是否足够降低风险：建议措施一如果保护措施不足，建议增加安全措施；重复其他相关的引导词；其他节点的分析按以上步骤进行。HAZOP分析用到的引导词和参数组合成的偏差见表3.2-1：表3.2-1HAZOP使用的偏差序号偏差1无/少流量2多流量3逆流4错流5无/低液位6高液位7低压8高压9低温10高温11物料污染/组分变化12腐蚀/冲蚀13人员安全14无/少公用工程15静电16维修17环境污染18其它3. 3规则本次HAZOP分析过程中采用的规则如下：原因和后果至少有一个必须是在相应的节点里面找；考虑后果时，不考虑己有的安全措施；如果某原因导致多种工艺偏差的出现，则不需要采用不同的引导词进行分析;初始事件原因是安全措施失效，则该安全措施将不予采用；同一系统或设备同时出现两种或以上故障的情况不予以考虑；对于两个或更多相似的系统或设备，只分析其中一个；如果某地方同时有两个截断阀，误操作同时打开两个阀门的情况不予以考虑;如果手动阀指定要求“锁关（LC）”或“锁开（L0）,则误操作开启的情况不予以考虑。3.4HAZOP记录表记录表中记录划分的每个节点的设计意图。危险和可操性问题需记录在HAZOP记录表中。由于已有安全措施不足以保护工艺系统而提出的日后降低危险的措施和建议将记录在HAZOP记录表中。HAZOP记录表各列内容见表3.4-U各列标题内容描述节点节点编号设计意图描述对应节点的设计意图图号P&ID编号引导词/参数用于提醒潜在问题详细偏差产生偏差的详细描述原因识别原因或一些问题后果描述偏差可能导致的后果保护措施描述现有的保护措施建议措施建议的详细描述4、使用HAZoP对液化气深加工装置进行分析HAZOP可应用在系统的整个生命周期，包括概念和定义阶段、设计和开发阶段、制造和安装阶段、操作和保养阶段、停止使用和报废阶段等各个阶段。在此所举的烷烧脱氢装置HAZOP分析应用实例，是在装置的详细工程设计阶段。4.1划分节点为了便于HAZoP分析，我们把液化气深加工装置HAZoP分析项目所涉及生产单元划分成各个节点。本次HAZOP分析共划分了16个节点进行分析。划分的节点见表5.3-1。表4.IT节点描述实例节点描述涉及生产单元1分离混合C4中的C5组份，塔底C5送至罐区，塔顶C4一部分回流，一部分送至后续一精制单元精制单元：脱C5塔系统2脱除C4中的硫、氯、碑、水等杂质，为加氢反应提供合格原料精制单元：一精制系统（碱洗罐、水洗罐、固碱罐、脱硫罐、脱氯罐、脱种罐）3脱除加氢进料中的C3组份，并为加氢反应提供进料缓冲精制单元：C4原料罐、脱C3塔4为加氢反应提供场所，氢气由压缩机提供循环动力精致单元：加氢反应器、氢气压缩机54. 2确定节点偏离对于每一个节点.HAZOP分析组以正常操作运行的工艺参数为标准值，分析运行过程中工艺参数的变动（即偏离），这些偏离通过引导词和工艺参数引出。确定偏离最常用的方法是引导词法，即：偏离二引导词+工艺参数。根据对过程的理解，HAZOP主席依据一些规则过滤了一些偏离。在此HAZoP分析共使用参数19个，偏离30个，如表4.2T所示。序号引导词工艺参数工艺参数的描述1流量过多进入管线或容器的流量过多2流量过少进入管线或容器的流量过少3流量无进入管线或容器的流量少4流量伴随进入管线或容器的流体掺入杂质5流量反向进入管线或容器的流体反向流动6流量部分进入管线或容器的流体缺少成分7流量异常进入管线或容器的流体完全替代8压力过多设备中压力过高9压力过少设备中压力过低.4. 3HAZOP分析4. 3.1偏离原因分析通过寻找节点内所有可能导致偏离出现的影响因素，就可以确定导致偏离发生的具体原因。其原因可能是设备故障、人为失误、控制仪表故障、不可预见的T艺状态（如组分变化）等。应该注意的是，引起偏离的原因不是导致后果的原因.原因应在节点内寻找，还要关注P&ID以外的可能引起偏离的原因。4. 3.2偏离后果分析分析时首先应假设所有保护措施都失效，造成工艺危害事故的后果。工艺单元内偏离一旦出现，偏离的情况不同.对整个工艺系统影响的程度也不同。分析团队应仔细推敲偏离程度，并结合所掌握的工艺和设备、物料介质等相关信息，判断出偏离可能的影响后果。由此，在对偏离进行后果分析时，除了依靠分析团队成员的经验。还要求分析团队从偏离的最严重的后果去考虑。4. 3.3安全措施分析安全措施是指设计的丁程系统、调节控制系统以及管理系统，用以避免或减轻偏离发生时所造成后果的可能性与严重度。安全措施分为防止措施和减缓措施。防止措施是防止一个或更多的严重失事点的发生，如指示、报警、自动调节、联锁、操作规程等。减缓措施的作用是减少一个失事点的后果严重度，是紧跟在失事点后面所做的安全措施，如安全阀、阻火器、泄漏/火灾检测报警仪、防爆墙、紧急响应、围堰、沙袋等。4. 3.4建议措施分析团队通过对目标装置单元进行HAZOP分析，根据剩余风险情况，提出建议措施。目的是提示目标装置内的隐藏风险，同时希望通过落实建议措施的实际行动消除和降低潜在的工艺危害风险。4. 3.5分析结论分析团队对烷燃脱氢装置工艺系统进行了全面、系统的HAZOP分析，划分了20节点，对节点涉及到的偏离、原因、后果、保护措施进行了详尽的分析：提出了45条建议措施，其中包括总体类、设备（包括仪表、管线）相关的措施、DCS及SlS相关措施、确认核实类等。表4.3.5-1给出了1节点的1个偏离的HAZOP分析报告示例。节点序号节点描述设计意图1精制单元：脱C5塔系统分离混合C4中的C5组份，塔底C5送至罐区，塔顶C4一部分回流，一部分送至后续一精制单元图号：IIO7-65Ol-Y-O2-01、1107-6501-Y-02-02会议口期：XXX参会人员：xxxXXX序号参数/引导词详细偏差原因后果保护措施建议措施Ll无/低液位1.1.1脱C5塔6501C-01液位低液位控制回路1.ICA1010长时间会导致脱C56501-C-01液位空，压力窜至下游C5储罐,可能造成C5储罐压力升高，相连法兰等由于C5外送频次较低，操作规程中明确规定，在进行C5外送操作时，操作员至脱C5塔6501-C-01底就地液位计处监控液位，并实时与远传液位指示进行对比，直至送料结束#1.1建议脱C5塔6501C01顶部压力指示PI-10110与底部压力指示PI-10106增设1故障密封部位出现泄漏，存在发生火灾和人员伤害的风险差压指示脱C5塔回流罐6501-D-O1水包液位低切水操作时，切水阀门未及时关闭会导致脱C5塔回流罐6501-D-Ol水包被切空,C4组份泄漏至地井，大量泄漏如遇点火源发生火灾爆炸和人员伤害的风险操作规程明确规定，在进行脱C5塔回流罐6501-D-Ol切水操作时，人员不得离开，时刻监控水包界位，见气后及时关闭切水阀门5结语通过HAZOP分析，识别出系统中可能存在的设计缺陷、设备故障、作业过程中的人员失误等可能带来的各种后果；提出控制或降低风险以及改善工艺系统可操作性的措施，从而防止事故的发生或减小事故可能的后果：对每一个“原因一后果”对偶形成的危险进行了风险评估。为了以后进一步提高HAZOP分析的效果。更好地利用分析结果，建议将HAZoP分析的记录结果应用于后续的操作人员培训中，以使分析团队的经验得以掌握，提高操作人员分析问题和解决问题的能力：建议依据HAZOP分析结果进行操作规程的编写或完善：在安装施工前应该进行一次HAZOP分析回顾.尽可能避免安装施工阶段可能出现的变更；对于HAZOP分析结果中风险较高的事故剧情进行保护层分析LOPA,进一步定量确定安全措施能否使风险降低到企业可接受程度。参考文献：【1】张亦林.HAZoP技术在华工该装置中的应用rj.石油化工自动化，2012,48(5)：33-36.2肖金胜.PRT重整催化剂在沧州的工业化应用.石油化工设计，2014,34(1)：2831.3张英太.危险与可操作性研究(HAZOP)在石化装置风险评估中的应用(D1.北京：北京化工大学，2011.4张长江.催化重整装置的HAZOP应用J.现代职业安全，2013,23(4)：84-85.【5】姜巍巍，赵文芳，李奇，等.环氧乙烷罐区HAZoP风险分析及后果模拟J.工业安全与环保，2007,33(2)：143155.致谢非常感谢各位老师老师在我大学的最后学习阶段一一毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她们给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她们放弃了自己的休息时间，她们的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩,在此我向她们表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师给我的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步,在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才,桃李满天下！