HZAOP分析資料

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この投稿は最終的にleo_0088によって2015年8月9日10時17分に編集されました。カテゴリ：リスク分析　番号：HAZOP2013.01.01　江蘇XX生化製品有限公司の40,000トン/年（8,000トン/年増加）のジエチレントランス、6,000トン/年のジアセチル化製品、2,000トン/年のアセチルアセトアセテート、18,000トン/年のサリチル酸（カリウム）の生産能力拡大プロジェクトに関するものです。ジエチレントランスの生産工程における分解ユニット、サリチル酸の生産工程における分解・重合ユニットに対するHAZOP分析です。XX市化工設計院有限公司、2013年1月。一、HAZOP手法の紹介：HAZOP分析とは、危険性と操作上の問題を特定するための構造化された分析手法であり、設計上の欠陥やプロセス上の危険性、操作上の問題を見つけ出すために用いられます。その方法の本質は、一連の会議を通じて工程図面や作業手順を分析することであり、研究の焦点は工程部分や作業手順におけるさまざまな具体的な数値に置かれている。その基本的なプロセスとは、ガイドワードをもとに、工程中の工程状態（パラメータ）に生じうる変化（偏差）を分析し、それが引き起こしうる危険を特定することである。ガイドワードの主な目的の一つは、関連するすべてのバリアンスを持つ工程パラメータを評価できるようにすることです。建設プロジェクトおよび稼働中の装置のいずれにもHAZOP手法を適用できる。偏差の通常の形式は「誘導語＋工程パラメータ」です。1、HAZOP分析に必要な主な資料
（1）制御ポイント付きプロセスフロー図PIDS
（2）装置配置図
（3）プロセス技術規程
（4）計装制御図
（5）設備の運転状況
（6）安全設備の配置状況

2、分析手順
（1）HAZOP分析チームを編成し、分析対象を決定する；（2）分析の準備、関連する図面、資料、規程の収集；（3）いくつかの工程単位または操作ステップに分け、各分析ノードに対してガイドワードを用いて順次分析し、一連の分析結果を得る；（4）会議を開いて分析を行い、補足や修正を加えて報告書を作成する。二、分析対象の決定
「第一批重点監管の危険化学工芸目録の公表に関する通知」（安監総管三（2009）116号）に基づき、江蘇xx生化製品有限公司の40,000トン/年（新たに8,000トン/年増加）のジエチレン同系物の分解工程、および18,000トン/年のサリチル酸（カリウム）の技術改良プロジェクトにおける重合工程・分解工程は、比較的危険な操作ユニットであり、工程が制御不能となった場合に爆発や火災、中毒の危険が生じるため、今回のHAZOP分析の対象として分解工程および重合工程を選定した。三、分析の準備として、HAZOP分析チームを設立する。このチームは、江蘇天成生化製品有限公司の技術者、江蘇安泰安全技術有限公司の安全評価士、および大連市化工設計院有限公司のスタッフで構成される。具体的な分担は以下の通りです。江蘇XX有限公司の技術者が、メンバーを集めたり、分析会議を主宰したりします。業務上は、プロセスの危険性分析への参加に重点を置いています。江蘇XX有限公司の技術者は、分析対象となるユニットの工程規程や技術資料の収集を担当している。江蘇XX安全技術有限公司の安全評価士で、安全制御、保護、予防措置の観点から分析を行うことに専念している。設計院のエンジニアで、作業手順の収集や偏差の原因分析を担当し、すべての分析記録を整理して最終的に分析報告書を作成する。 四、重合・分解ユニットのHAZOP分析
1．ジエチレン同製造工程およびサリチル酸製造工程における分解ユニットの工程と安全管理措置
（1）反応機構
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副反応：
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（2）分解工程の説明
酢酸を蒸気で加熱された酢酸蒸発器に投入し、加熱して気化させる（120℃、0.01～0.03Mpa）。その後予熱段階に入り500℃まで予熱され、補助混合器に送られる。そこで触媒であるリン酸二アンモニウム水溶液と混合された後、分解炉に送られる。分解炉のコイル内で750℃、-0.075Mpaの条件で分解が行われる。（3）ユニットの自己制御措置としては、自動連鎖制御システムが採用されている。 分解制御措置：分解工程の制御には、燃料ガス量と分解管出口温度の連動制御方式を採用し、過熱を抑制するとともに過熱警報を設置している。誘引ファンモーターとガス遮断弁の連動制御システムを設置する（モーターが停電すると自動的にガス供給を遮断し、反応を停止させる）。また、反応器の分解セクションには温度検出および過熱警報システムを設置する。これにより、事故の発生を効果的に防ぎ、装置システム全体の本質的安全性を向上させる。2、サリチル酸製造工程における重合ユニット工程及び安全管理措置
（1）重合反応のメカニズム
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif サリチル酸ポリエステル
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif
（2）重合工程の説明
重合タンクにブチルアルデヒド、トルエン、触媒であるアセチルプロピオニル亜鉛を投入し、その後エチレンガスを導入する。循環ポンプを用いて吸収液をタンク上の吸収塔内で逆方向に吸収させ、ジャケットからの冷却水によって反応温度を50～60℃前後（-0.094MPa）に保ちながら重合反応を行う。3時間後に要求仕様を満たすポリエステルが生成される。（3）ユニットの自動制御にはDCS制御システムが採用されている。聚合制御措置：聚合工程の制御には、反応温度およびジャケット冷却水の入口バルブ、さらにエチレンとの同時供給を連動制御する方式が採用され、過温度を制御し、過温度警報を発する。破片弁による圧力解放システムを設置する。3、分子単位の選択分解ユニットは酢酸蒸発器と分解反応器で構成される；分解ユニットは製造設備の運転状況を踏まえ、酢酸分解反応プロセスを選択してHAZOP分析を行う。重合ユニットは製造設備の運転状況を踏まえ、重合反応プロセスを選択してHAZOP分析を行う。4、HAZOP分析結果は分析チームによる討議・分析を経て、最終的に以下の分析記録が作成された。 分解反応ユニット：表1-2 分解ユニットの危険性および操作性に関する研究分析記録 HAZOP分析 操作性研究 工場/ユニット：1#2#分解工場\ジエチレン同工場\サリチル酸工場 システム：分解反応器 任務：分解生産プロセス 日付：2012.12.25 設計：天成会社の技術者 キーワード 偏差 可能な原因 結果 必要な対策 Aガイドワード：材料：酢酸 なし 空白 反応器の炉管内に酢酸材料は存在しない。1、添加物の投入を忘れ、酢酸タンクに材料がない。
2、移送ポンプが故障した。
3、供給バルブが開いていない。
4、酢酸再沸器の蒸気加熱システムが故障しているか、バルブが開いていない。
1、予熱器の炉管の温度が上昇しすぎ、炉管が損傷したり、材料が漏れ出たりして、爆発性ガスが発生する可能性がある。 1、厳格な操作確認。酢酸タンクには低液位警報を設置する。2、転送ポンプには予備ポンプを設置する。3、操作を厳格に確認する。4、蒸気加熱システムにはバイパスを設置し、操作を厳格に確認する。Less　反応器内の酢酸流量が低い。1、操作流量が低い。 2、給料バルブが完全に開いていない 4、再沸器の蒸気加熱流量が低い 1、反応温度が上昇しやすく、温度制御不能の危険がある 1、操作規程を厳守し、操作内容を厳格に確認する 2、蒸発圧力安定用の連動システムおよび圧力警報装置を設置し、蒸気配管の入口に圧力計を設けて圧力を監視する。 3、流量安定連鎖システムおよび温度警報の設定　More　複数の反応器内で酢酸の流量が過大　1、操作流量が過大　2、再沸器の蒸気加熱流量が高め　1、その結果反応温度が低くなる；製品の収率に影響を与える。1、作業手順を厳格に実施し、作業の確認を徹底する。2、流量安定化用の連動システムおよび温度警報装置を設置する。 3、蒸発圧力の安定化ための連動制御システムおよび圧力警報装置を設置し、蒸気配管の入口部に圧力計を設けて圧力を監視する。 その他の酢酸やエチレンも同様に炉管から裂解炉に入り、炉管が破損すると、炉内で爆発性のガスが発生し、爆発が起こる可能性がある。分解炉を含むプロセスシステムの真空引きについて、定期的に気密性試験を行う。 B　誘導語：反応温度
少ない　温度が低すぎる
1. 温度表示が正常に動作しない
2. 燃気供給用バルブが正常に動作しない
1. 生産量が減少し、急に温度が上昇すると材料の逆流や爆発事故が起きやすく、危険を招く
1. 入料状況を確認する
2. 温度計を校正する
3. 燃気供給用バルブを点検する
4. 燃気・温度連動制御システムを設置する

多い　温度が高すぎる
1. 温度表示が正常に動作しない
2. 燃気供給用バルブが正常に動作しない
2. 反応が加速し、危険を招きやすくなる
1. 入料状況を確認する
2. 温度計を校正する
3. 燃気供給用バルブを点検する
4. 燃気・温度連動制御システムを設置する

その他　その他
温度の変動が大きい　上記2と同じ
3. 生産が不安定で、危険を招きやすい　上記と同じ

C　誘導語：安全連動装置、圧力解放装置
逆　逆の状態
電磁弁が動作しない
1. 電気回路の故障またはコイルの損傷
2. センサーの感度が悪い
3. 電磁弁が固着している
1. 安全連動機能が失われ、危険性が高まる
1. 電気回路を点検する
2. 電磁弁を修理する
3. センサーや信号回路を点検する
事故時に圧力解放装置が動作しない
4. ブレーキプレートの作動圧力が高すぎるか、錆びている
2. 自動的な圧力解放機能が失われ、危険性が急激に高まる
4. 操作手順を守る
5. 製造工程に応じて適切なブレーキ圧力を選択する
6. ブレーキプレートを交換する

また　通常の生産中に警報器が作動する
5. 警報器や回路に故障がある
6. DCSシステムに故障がある　上記1と同じ
3. 誤作動する可能性もある　上記1、3、4と同じ
7. 警報器や回路を点検する
8. DCSシステムを点検する

D　誘導語：燃料：水素ガス
少ない　水素ガスの流量が少ない
バルブの開度が小さく、生産量に影響する
水素ガス配管には入料調整バルブを設置し、出料温度と連動させる。 多水ガスの場合、ガス圧が高くなりやすく、バルブの開度も大きくなりがちで、温度が上昇する危険があります。そのため、水素ガス管路には給料調整弁を設置し、出口温度と連動させています。 その他、水素ガス・石炭ガスシステムの故障による停止や生産への影響、さらには爆発を引き起こすことがないよう、水素ガス・石炭ガス管路上に緊急遮断弁を設置している。また、遮断弁には圧力測定ポイントが設けられており、圧力が設定値を下回った場合には緊急遮断弁が閉じる。 Eガイドワード：材料：燃焼用空気　Less＝少ない―More＝多い―Other than＝その他　燃焼用空気にファンの故障はなく、水素と一酸化炭素がクラッキング炉内に蓄積し、炉内の空気と混ざって爆発性の混合物となり、爆発が起こる可能性がある。1、ファンモーターと水素ガス供給装置をインターロック制御で接続し、クラッキング炉に空気が供給されない場合は、速やかに水素ガスの供給を遮断する； 緊急時の操作手順を作成し、水素ガスまたは燃焼用空気が供給されない場合の対応手順を示す。2、予備ファンを設置する。FDの誘導語：反応条件：炎の状態　Less＝少ない――More＝多い――Other than＝その他。裂化炉の炎が消える原因：1、ガス供給システムの故障　2、ファンの故障。裂化炉の炎が消えると、水素ガスと空気が炉内で混ざり合い、爆発性の混合物が生成される。再点火時に十分な排気処理を行わないと、爆発が起こる可能性がある。火炎の状態と水素ガスの供給を連動させる。火炎が消えたことが検出された場合、水素ガスの供給を緊急に遮断できるようにする（信頼性を高めるため、火炎が消えた際にそれぞれ水素ガスの供給を遮断する2つの独立した制御回路を設ける）。そして、すぐに緊急ブロー処理に移行する。 Gガイドワード：水素ガス漏れ　Less＝少ない──More＝多い──Other than＝その他
水素ガス漏れの原因：1. 事故、2. 風機の故障。クラッキング炉の空気入口から作業エリアに漏れ出し、人々が中毒や死亡することもある。対策として、現場に一酸化炭素検知器を設置し、警報濃度は一酸化炭素中毒の許容限界に合わせて設定する。また、即時警報機能も備える。 2、予備ファンの設置　分解ユニットのHAZOP分析によって特定された主な危険性とそれに対する安全対策：・酢酸蒸発器から予熱器を経て混合器までの流れがない場合、予熱器の炉管が損傷し、生産に重大な影響を与える可能性がある。以下の安全対策を講じます：1）厳格な操作確認。2）酢酸タンクに低液位警報を設置；3）転料ポンプには予備ポンプを設置する；4）蒸気加熱システムにバイパスを設置する。工程最適化の観点から、供給流量を安定させるために、蒸発圧力と加熱用蒸気のインターロックシステムおよび圧力警報装置を設置し、蒸気配管の入口部に圧力計を取り付けて圧力を監視する；流量安定システムを設置する。分解炉を含むプロセスシステムの真空引きについて、定期的に気密性試験を行う。 ·2　水素ガスの地下パイプラインが破損すると（外部からの衝撃などによって）、製造プロセスが停止したり、生産に支障が出たり、最悪の場合は爆発を引き起こす可能性もあります；水素・ガス管ラインに緊急遮断弁を設置するように設計されており、また遮断弁には圧力測定ポイントが設けられている。圧力が設定値を下回った場合、緊急遮断弁が閉じる。·3 燃焼用空気がクラッキング炉に供給されない場合（例えばファンの故障など）、クラッキング炉は消火してしまう。その結果、水素ガスがクラッキング炉内に滞留し、炉内の空気と混ざって爆発性の混合物を形成し、爆発が起こる可能性がある。設計(1)：ファンモーターと水素ガスの供給を連動制御し、クラッキング炉に空気が供給されない場合は、速やかに水素ガスの供給を遮断する；(2) 裂解炉に水分を含まない水素ガスまたは燃焼用空気が供給されない場合の緊急対応手順を示した緊急操作マニュアルを作成する。(3)予備ファンを設置する。·4段階の分解炉の炎が消えると、水素ガスと空気が分解炉内で混ざり合い、爆発性のある混合気体が形成される。再点火時にブロー処理を行わないと、爆発が起こる可能性がある。設計上、炎の状態と水素・ガスの供給を連動させる。炎が消えたことが検出された場合、水素・ガスの供給を緊急に遮断できるようにする必要がある（信頼性を高めるため、それぞれが炎の消滅時に水素・ガスの供給を遮断する2つの独立した制御回路を設けるのが望ましい）。そして、すぐに緊急ブロー処理に移行する。·5 水素ガスには一酸化炭素が含まれており、クラッキング炉の空気入口から作業エリアに漏れ出し、人々が中毒や死亡する事故を引き起こす可能性がある。そのため、現場には一酸化炭素検知器を設置し、警報濃度は一酸化炭素中毒の許容限界に合わせて設定され、即時警報も行われる。 重合反応ユニット：表1-2 重合ユニットの危険性および操作性に関する研究分析記録 HAZOP分析　操作性研究　工場/ユニット：サリチル酸工場　システム：重合釜　タスク：重合生産工程　日付：2012.12.25　設計：天成会社の技術者　キーワード　偏差　考えられる原因　結果　必要な対策　A誘導語：材料　なし　空白　反応釜内にポリエステル材料はない。1、添加物の追加を忘れる 1、生産に影響 2、エチレンが漏れ出し、火災や爆発の危険あり 1、作業手順を厳格に守り、作業内容を厳重に確認する。反応釜内の液面が低すぎる。操作液位が低い。1、生産に影響を与える 2、エチレンが漏れ出し、火災や爆発の危険がある
1、操作手順を厳格に守り、操作内容を徹底的に確認する
2、供給弁を開き、タンク内の液面を確認し、正しいことを確認してから原料を投入して反応させる； 3、反応釜には液面連動制御および低液面警報を設置する。 多：反応釜内の物質量が過多 1、操作ミス 1、液体物質が過剰で気相の抵抗が増大し、生産効率に影響を与える；1、作業手順を厳格に守り、作業内容を徹底的に確認する。2、給料弁を開き、視鏡を通してタンク内の液面が正常な範囲にあるかを確認する； 3、反応釜には液面連動制御および高液面警報を設置する。 その他の反応釜内の材料が間違って投入されたこと以外に——Bの誘導語：釜内温度が低い。温度が1、エチレンの添加量が少ない。2、温度計の機能不全。3、冷却水の流量が過大。1、生産量が減少する。1、投入状況を確認する。2、温度計を校正する。3、冷却水用バルブを点検する。4、重合温度とジャケット冷却水の入口バルブを連動制御するように設定する。 その他：温度が過度に高くなる原因としては、1.エチレンの添加量が多すぎること、2.温度計の故障、3.冷却水の流量が少なすぎることがある。また、反応が加速し、激しくなることで危険が生じることもあり、これも1、2、3と同じ理由に該当する。4.温度情報をDCSに送り、連動制御を行い、重合温度やジャケット冷却水の入口バルブを連動して制御する必要がある。 その他、温度の変動が大きいこと4、エチレンの添加量の変動5、冷却水流量の変動3、生産が不安定で危険を招きやすいこと5、冷却水システムの点検6、重合温度とジャケット冷却水の入口バルブを連動制御する仕組みの設置。 7、エチレンの添加量と温度制御を連動させる。 Cガイドワード：安全連動装置、減圧設備 Reverse 反対方向調整弁が作動しない 1. 電気回路の故障またはコイルの損傷 2. センサーの感度が低い 3. 電磁弁が固着する 1. 安全連動機能を失い、危険性が高まる 1. 電気回路を点検する 2. 電磁弁を修理する 3. センサーおよび信号回路を点検する 事故時に減圧装置が作動しない 4. ブレーキプレートの作動圧力が高すぎるか錆びついている 2. 自動減圧機能を失い、危険性が急激に高まる 4. 操作規程を遵守する 5. 製造工程に応じて適切なブレーキ圧力を選定する 6. ブレーキプレートを交換する また、通常の生産時に警報器が作動する 5. 警報器または回路の故障 6. DCSシステムの故障（1と同じ） 3. 誤報の可能性もある（1、3、4と同じ） 7. 警報器または回路を点検する 8. DCSシステムを点検する 聚合ユニットのHAZOP分析で特定された主な危険性とそれに対する安全対策：・1. 聚合タンク内の液面が低すぎると、エチレンやガスの吸収に影響を与え、後工程で爆発の危険が生じる。そのため、聚合タンクの液面制御を設けて、吸収プロセスを安定させる。·2 エチレンと同じガスの供給量が制御されなければ、大量の吸熱反応が起こり、反応が制御不能となって爆発を引き起こす。したがって、（1）エチレンとガスの供給に制御バルブを設け、反応温度と連動させる；（2）凝集温度とジャケット冷却水の入口バルブを連動制御する。（3）反応釜には破片弁を設置し、偶発的な爆発を防ぐ。 五、HAZOP分析からのいくつかの気づき
江蘇xx生化製品有限公司のジエチレン同系物の分解工程、およびサリチル酸（カリウム）の技術改良プロジェクトにおける重合工程・分解工程に対して、比較的体系的なHAZOP分析を行った結果、主に以下のような気づきが得られた。1、事故が発生する原因はしばしば予想外のものであり、「偶発性」を持つ。HAZOP分析を通じて、事故の原因の大部分は分析可能であることがわかりました。これは、事故の発生には必然性があることを示しており、事故は予防可能であると確信すべきです。2、HAZOP分析の深さと幅は、分析チームのメンバーの専門性に加えて、化学プロセス、機械、安全など、さまざまな分野の専門家たちの交流、補完、協力によって決まります。今後の生産プロセスにおいては、経験をまとめながら分析内容を継続的に改善していくべきである。3、分析結果はプロジェクトの安全設備の設計に強い指導的意義を持ち、見過ごされがちな要素を発見するのに役立ち、故障分析と安全設備の設計をより包括的かつ深いものにする。4、分析を通じて、私たちは以下のことを明らかにしました：（1）一部の「偏差」は、作業員が安全作業規程を厳守し、現場管理を強化することによって解消される；（2）電気・機械設備、制御装置、安全設備の日常的なメンテナンスや点検は非常に重要であり、事故を未然に防ぐための最も基本的な作業でもある；（3）現場作業員の安全教育と技能訓練を強化し、厳格な評価を行うことで、「規範的な操作、安全な生産」という良い風土を築く。 HAZOP分析チーム 2013年4月