Материалы анализа HZAOP

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем leo_0088 9 августа 2015 года в 10:17. Категория: анализ рисков. Номер документа: HAZOP2013.01.01. Компания Jiangsu XX Biochemical Products Co., Ltd. планирует увеличить производственные мощности: до 40 000 тонн в год (дополнительно 8 000 тонн в год) продуктов на основе дивинилэфира, 6 000 тонн в год продуктов на основе диацетила, 2 000 тонн в год этилакетата, а также 18 000 тонн в год сорбиновой кислоты (калиевой). В рамках проекта технического обновления предусмотрены модификации в процессе производства дивинилэфира – в частности, в блоках разложения. Также предусмотрены изменения в процессе производства сорбиновой кислоты – в блоках разложения и полимеризации. Анализ HAZOP проводится компанией XX Chemical Engineering Design Institute Co., Ltd. в январе 2013 года. I. Описание метода HAZOP. Метод анализа HAZOP, то есть анализ опасностей и факторов, влияющих на безопасность эксплуатации, представляет собой структурированный метод для выявления недостатков в проектировании, опасностей, связанных с производственными процессами, а также проблем, связанных с эксплуатацией оборудования. Суть этого метода заключается в анализе технологических чертежей и инструкций по эксплуатации с помощью ряда собраний. Основное внимание уделяется различным конкретным значениям, связанным с технологическими процессами или этапами их выполнения. Основной процесс заключается в анализе возможных изменений (отклонений) параметров технологического процесса с использованием определенных ключевых слов, что позволяет выявить потенциальные опасности. Одной из основных целей вспомогательных слов является возможность оценить все соответствующие отклонения параметров процесса. Метод HAZOP может применяться как к проектам строительства, так и к действующим установкам. Обычная форма отклонения — «маркер + параметры технологии». 1. Основные материалы, необходимые для анализа HAZOP: (1) Схема технологического процесса с учетом точек управления PIDS; (2) План расположения оборудования; (3) Технические спецификации процесса; (4) Схемы управления приборами; (5) Условия работы оборудования; (6) Информация о наличии средств безопасности. 2. Этапы анализа: (1) Создание группы для проведения анализа HAZOP и определение объекта анализа ； (2) Подготовка к анализу: сбор соответствующих чертежей, документации и правил ； (3) Разделить на несколько технологических единиц или операций; для каждого аналитического узла провести анализ с использованием соответствующих ключевых слов, в результате чего будет получен ряд аналитических данных ； (4) Проводить собрания для обмена анализом, вносить дополнения и исправления, а также составлять отчет. II. Определение объектов анализа
Согласно «Уведомлению о публикации списка первой группы опасных химических процессов, находящихся под строгим контролем» (Аньжань Зонггуань Сань (2009) № 116), на предприятии Jiangsu xx Biochemical Products Co., Ltd. существуют участки, связанные с разложением дивинилбензола мощностью 40 000 т/год (с дополнительной мощностью 8 000 т/год), а также участки, связанные с производством сорбатов калия мощностью 18 000 т/год. Эти участки являются относительно опасными с точки зрения безопасности: при нарушении регулирования процесса может произойти взрыв, пожар или отравление. Поэтому в качестве объектов анализа по методу HAZOP были выбраны именно эти участки. III. Анализ: планируется создать группу для проведения анализа HAZOP, в которую войдут технические специалисты компании Jiangsu Tiancheng Biochemical Products Co., Ltd., специалисты по оценке безопасности из компании Jiangsu Antai Safety Technology Co., Ltd., а также сотрудники Даляньского института химического проектирования. Конкретное распределение обязанностей следующее: сотрудники технического отдела компании Jiangsu XX Co., Ltd. отвечают за сбор участников группы и проведение регулярных аналитических собраний. В бизнесе основное внимание уделяется участию в анализе опасностей на производстве. Специалисты компании Jiangsu XX Co., Ltd. отвечают за сбор технологических инструкций и технической документации для анализируемых узлов. Специалист по оценке безопасности в компании Jiangsu XX Safety Technology Co., Ltd., специализирующийся на анализе с точки зрения мер контроля, защиты и предотвращения рисков. Инженер проектного института, ответственный за сбор регламентов эксплуатации и анализ причин отклонений, а также за систематизацию всех результатов анализа с целью подготовки итогового отчета. IV. Анализ HAZOP для устройств агрегации и кристаллизации 1. Процесс кристаллизации в производстве диэтилена и сорбиновой кислоты, а также меры по обеспечению безопасности (1) Механизм реакции: file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif Побочные реакции: file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif (2) Описание процесса кристаллизации: Уксус нагревается в испарителе под действием пара до температуры 120°C при давлении 0,01–0,03 МПа. Затем он поступает в зону предварительного нагрева, где его температура повышается до 500°C. После этого уксус попадает в помощительный смеситель, где смешивается с водным раствором диаммониевой фосфатной кислоты – катализатора. Смесь затем поступает в печь для кристаллизации, где происходит кристаллизация при температуре 750°C и давлении -0,075 МПа. (3) Для автоматического управления элементами используется система автоматической блокировки. Меры контроля за процессом крахления: контроль над процессом крахления осуществляется с использованием системы взаимосвязи между количеством газа и температурой на выходе из трубок крахления; при этом обеспечивается контроль за температурой, а также установлены сигналы тревоги при её превышении. Установить систему взаимного управления мотором вентилятора и клапаном отключения газа (при отключении питания мотора автоматически прекращается подача газа, что приводит к остановке реакции). Также в секции разложения реактора установлена система контроля температуры и сигнализации о её превышении. Таким образом можно эффективно предотвратить возникновение аварий и повысить уровень инхерентной безопасности всей системы оборудования. 2. Процесс производства сорбиновой кислоты: этапы полимеризации и меры безопасности
(1) Механизм полимеризационной реакции: file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif. Полиэстер сорбиновой кислоты: file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif.
(2) Описание процесса полимеризации: В реактор для полимеризации добавляются бутиральдегид, толуол, катализатор – ацетопропилцинк. Затем в реактор подается этилен. С помощью циркуляционного насоса раствор подается в абсорбционную колонну, где происходит обратная абсорбция. Температуру реакции поддерживают на уровне 50–60°C при давлении -0,094 МПа с помощью воды из щитового охлаждения. Через 3 часа получается полиэстер, соответствующий требуемым стандартам. (3) Для мер автоматического управления модулем используется система управления DCS. Меры контроля процесса полимеризации: контроль процесса полимеризации осуществляется путем регулирования температуры реакции, а также с помощью автоматического управления клапанами подачи воды в охлаждающую систему и клапанами подачи этилена. Также предусмотрен механизм оповещения при превышении допустимой температуры. Установить систему сброса давления с предохранительным клапаном. 3. Выбор молекулярных единиц; блок разложения состоит из испарителя уксусной кислоты и реактора разложения ； В блоке разложения, с учетом реальных условий работы производственного оборудования, для анализа HAZOP был выбран процесс разложения уксусной кислоты; в блоке полимеризации, также с учетом реальных условий работы оборудования, для анализа HAZOP был выбран процесс полимеризации. 4. Результаты анализа по методу HAZOP после обсуждения в группе аналитиков и дальнейшего анализа привели к формированию следующих отчетов об анализе. Устройство для процесса кристаллизации: Таблица 1-2. Записи анализа рисков и факторов, влияющих на работоспособность устройства для кристаллизации. Результаты анализа HAZOP. Исследование факторов, влияющих на работоспособность: цех/устройство: цех кристаллизации №1, №2; цех производства диэтилена; цех производства сорбиновой кислоты. Система: реактор для кристаллизации. Задача: процесс производства путем кристаллизации. Дата: 25.12.2012. Проектирование: специалисты компании Tiancheng. Ключевые параметры: возможные причины отклонений, последствия, необходимые меры предосторожности. Ключевые слова: материалы: уксусная кислота. Нет данных. Внутри труб реактора нет уксусной кислоты. 1. Забыли добавить сырье, в резервуаре с уксусной кислотой нет материала. 2. Неисправен насос для перекачки сырья. 3. Клапан для подачи сырья не открыт. 4. Неисправна система нагрева паром в ревербераторе уксусной кислоты или клапан не открыт. 1. Это может привести к повышению температуры трубок предварительного нагревателя, что может повредить эти трубки, вызвать утечку сырья и, в результате, образование взрывоопасных газов. 1. Строгая проверка операций. 1. Для резервуара с уксусной кислотой установлено оповещение при низком уровне жидкости. 2. Для насоса перекачки материала предусмотрен резервный насос. 3. Необходимо тщательно проверять процедуры эксплуатации. 4. В системе парового нагрева установлен байпас; также необходимо тщательно проверять процедуры эксплуатации. Поток уксусной кислоты в реакторе слишком низкий. 1. Уровень операционного трафика низкий. 2. Клапан подачи сырья не полностью открыт. 4. Поток пара для нагрева в реэвапораторе слишком низкий. 1. Это может привести к повышению температуры реакции, что создает риск потери контроля над температурой. 1. Необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и тщательно проверять процесс управления. 2. Следует установить систему блокировки для стабилизации давления при испарении, а также устройства сигнализации о давлении; на входе в трубопровод пара необходимо установить манометры для контроля давления. 3. Установка системы интерлокирования для стабилизации расхода и сигнализации о температуре. В нескольких реакторах расход уксусной кислоты слишком велик: 1. Расход реагента слишком высок; 2. Расход пара для нагрева слишком велик. Это приводит к снижению температуры реакции ； Влияет на выход продукта. 1. Строго соблюдать правила эксплуатации и тщательно проверять процесс выполнения операций. 2. Установить систему блокировки при нестабильном расходе жидкости и устройства сигнализации о повышении температуры. 3. Установить систему взаимосвязи для стабилизации давления испарения и сигнализацию о повышении давления; на входе в паропровод установить манометр для контроля давления. Помимо этого, уксусная кислота или этилен также могут попадать в трубы крекинговой установки через поврежденные трубы. Это может привести к образованию взрывоопасных газов внутри установки, что в свою очередь может вызвать взрыв. Регулярно проводятся испытания на герметичность системы процессов, включая крекинговую установку, путем создания вакуума. Ключевое слово B: Температура реакции. Низкая температура: 1. Неисправность индикатора температуры; 2. Неисправность клапанов подачи газа. Последствия: снижение объема продукции, возможны аварии из-за резкого повышения температуры. Меры предосторожности: проверить состояние подачи сырья, отрегулировать показания термометра, проверить клапаны подачи газа, установить систему блокировки, связанную с температурой. Высокая температура: 1. Неисправность индикатора температуры; 2. Неисправность клапанов подачи газа. Последствия: ускорение реакции, повышенный риск аварий. Меры предосторожности: проверить состояние подачи сырья, отрегулировать показания термометра, проверить клапаны подачи газа, установить систему блокировки, связанную с температурой. Другие причины: значительные колебания температуры. Последствия: нестабильность процесса производства, повышенный риск аварий. Ключевое слово C: Устройства безопасности и системы сброса давления. Противоположная ситуация: электромагнитные клапаны не работают. Причины: неисправности в электрической цепи или повреждение катушек, низкая чувствительность датчиков, засорение электромагнитных клапанов. Последствия: потеря функции безопасности, повышенный риск аварий. Меры предосторожности: проверить электрические цепи, отремонтировать электромагнитные клапаны, проверить датчики и сигнальные линии. В случае аварии система сброса давления не работает. Причины: слишком выское давление разрыва или засорение элементов системы сброса давления. Последствия: потеря функции автоматического сброса давления, значительно повышенный риск аварий. Меры предосторожности: соблюдать правила эксплуатации, выбирать подходящее давление разрыва в зависимости от условий производства, заменять элементы системы сброса давления. Ключевое слово D: Топливо: водогаз. Низкий расход водогаза: уменьшена ширина открытия клапанов, что влияет на объем производства. Необходимо установить клапаны регулировки подачи водогаза и связать их с температурой выходного продукта. При высоком содержании воды в водяно-угольном газе угол открытия клапанов остается слишком большим, что создает риск повышения температуры. В трубопроводах для передачи водяно-угольного газа устанавливаются регулирующие клапаны, которые связаны с датчиками температуры на выходе. Помимо прочего, для предотвращения остановки работы оборудования из-за неисправностей в системах водогаза, а также для избежания сбоев в производственном процессе или даже взрывов, на трубопроводах водогаза устанавливаются аварийные клапаны. На этих клапанах также располагаются датчики давления; при падении давления ниже установленного значения аварийный клапан закрывается. Ключевые слова: материалы: воздух для сгорания. Меньше — больше — другое. Отсутствие неисправностей вентиляторов. Водород и углекислый газ накапливаются в котле для кристаллизации, образуя с воздухом внутри котла взрывоопасную смесь, что может привести к взрыву. 1. Установить взаимосвязанное управление двигателем вентилятора и подачей водяно-угольного газа: при отсутствии воздуха в котел для кракинга необходимо немедленно прервать подачу водяно-угольного газа ； Разработать руководство по действиям в чрезвычайных ситуациях, в котором будут описаны шаги для принятия мер в случае отсутствия углеводородного газа или воздуха для горения в котле для кристаллизации. 2. Необходимо обеспечить наличие резервного вентилятора. Ключевые показатели: условия реакции; состояние пламени – Менее – Больше – Другое. При погасании пламени в котле для кристаллизации происходит смешивание углеводородного газа и воздуха, в результате чего образуется взрывоопасная смесь. Если при повторном зажигании не провести процедуру прочистки, это может привести к взрыву. Установить взаимосвязь между состоянием пламени и подачей водорода и газа. При обнаружении погашения пламени должна осуществляться немедленная отключение подачи водорода и газа (необходимо предусмотреть две независимые системы управления, каждая из которых отключает подачу газа при погашении пламени для повышения надежности), а также должна запускаться процедура экстренной промывки. Ключевые слова: утечка водородо-углеродного газа. Меньше — мало; больше — много; другое. Причины утечки водородо-углеродного газа: 1) несчастные случаи; 2) неисправности вентиляторов. Газ утекает из входа для подачи воздуха в крекинговую установку в рабочую зону, что может привести к отравлению людей или даже их смерти. Необходимо установить детекторы угарного газа на месте происшествия; порог сигнализации должен соответствовать значениям, характерным для отравления угарным газом. Также необходима система местной сигнализации. 2. Установка резервного вентилятора. Основные опасности, выявленные в ходе анализа HAZOP для единицы разложения, и соответствующие меры безопасности: · При отсутствии потока жидкости от испарителя уксусной кислоты через предварительный нагреватель до смесителя, трубки предварительного нагревателя могут быть повреждены, что серьезно повлияет на производство. Применяйте следующие меры безопасности: 1) строгая проверка операций. 2) Установка сигнализации о низком уровне жидкости в резервуаре с уксусной кислотой ； 3) Для насоса перекачки материала предусмотрен резервный насос ； 4) В системе парового нагрева предусмотрен байпас. С точки зрения оптимизации технологического процесса, для обеспечения стабильности расхода сырья вводятся система интерлокирования между давлением испарения и паром, а также устройства сигнализации о давлении. На входе в трубопровод пара устанавливаются манометры для контроля давления ； Установите систему стабилизации трафика. Регулярно проводятся испытания на герметичность системы процессов, включая крекинговую установку, путем создания вакуума. ·Повреждение подземных трубопроводов для транспортировки водяно-углеродистого газа (в результате внешних факторов) может привести к остановке работы оборудования, нарушению производственного процесса, а также к взрыву ； Предусмотрено установление аварийных клапанов перекрытия на трубопроводах для передачи воды и угольного газа. На этих клапанах также установлены датчики давления; при падении давления ниже установленного значения аварийные клапаны перекрываются. ·3. Если в котел для кристаллизации не поступает воздух для горения (например, из-за неисправности вентилятора), котел выходит из строя. Водород и углекислый газ накапливаются в котле, образуя с воздухом внутри котла взрывоопасную смесь, что может привести к взрыву. Дизайн (1): предусмотрена взаимосвязанная система управления мотором вентилятора и подачей водяно-угольного газа; при отсутствии воздуха в котел для кракинга подача водяно-угольного газа немедленно прекращается ； (2) Разработать руководство по действиям в чрезвычайных ситуациях, в котором будут описаны шаги, необходимые для действий в случае отсутствия у газовой печи водяного пара или воздуха для горения. (3) Установить резервный вентилятор. ·Пламя в 4-м котле фракционирования гаснет; водород и угарный газ смешиваются внутри котла с воздухом, образуя взрывоопасную смесь. При повторном зажигании, если не провести прочистку, это может привести к взрыву. В конструкции предусмотрена взаимосвязь между состоянием пламени и подачей водородно-углеродного газа. При обнаружении погасания пламени должна происходить немедленная отключение подачи водородно-углеродного газа (желательно использовать две независимые системы управления, каждая из которых отключает подачу газа при погасании пламени, что повышает надежность), а также должна запускаться процедура экстренной промывки. ·В водяном углеродистом газе содержится монооксид углерода. Он может проникнуть в рабочую зону через вход для воздуха в котел для крахления, что может привести к отравлению людей или даже их смерти. На месте установлены детекторы монооксида углерода; порог сигнализации устанавливается в соответствии с предельными значениями, характерными для отравления монооксидом углерода. Также предусмотрена возможность местной сигнализации. Единица полимеризации: Таблица 1-2. Записи анализа рисков и факторов, влияющих на работоспособность единицы полимеризации. Результаты анализа HAZOP. Исследование факторов, влияющих на работоспособность: цех по производству сорбиновой кислоты. Система: реактор для полимеризации. Задача: процесс полимеризации. Дата: 25.12.2012. Проектирование: специалисты компании Tiancheng. Ключевые показатели: возможные причины отклонений, последствия, необходимые меры. Подсказки: материалы. Нет. В реакторе отсутствуют материалы для полимеризации. 1. Забыли добавить сырье. 1. Это влияет на производство. 2. Происходит утечка этилена, что создает опасность пожара и взрыва. 1. Необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и тщательно проверять процесс работы. Уровень жидкости в реакторе слишком низкий. Уровень рабочей жидкости слишком низкий. 1. Влияние на производство. 2. Утечка этилена, риск пожара и взрыва. 1. Строго соблюдать правила эксплуатации, тщательно проверять процесс выполнения операций. 2. Открыть клапан подачи сырья, проверить уровень жидкости в реакторе; после подтверждения корректности уровня начать добавление сырья для реакции ； 3. В реакторе установлены механизмы блокировки при изменении уровня жидкости и сигнализация о низком уровне жидкости. Слишком большое количество материала в реакторе. 1. Неправильная эксплуатация. 1. Чрезмерное количество жидкого материала приводит к увеличению сопротивления газовой фазы, что влияет на производительность ； 1. Строго соблюдать правила эксплуатации и тщательно проверять процесс выполнения операций. 2. Открыть клапан подачи материала и через перископ проверить, что уровень жидкости в резервуаре находится на нормальном уровне ； 3. В реакторе установлены механизмы блокировки при достижении определенного уровня жидкости, а также сигнализация о высоком уровне жидкости. Помимо ошибочного добавления материалов в реактор — ключевое слово B: температура в реакторе. Температура слишком низкая: 1) меньше добавлено этилена; 2) неисправен датчик температуры; 3) слишком высокий расход охлаждающей воды. 1) Снижается объем продукции. 1) Проверить процесс подачи сырья; 2) Проверить показания термометра; 3) Проверить клапаны охлаждающей воды; 4) Установить взаимосвязь между температурой полимеризации и клапанами охлаждающей воды. При слишком высокой температуре: 1. Чрезмерное количество добавляемого этилена; 2. Неисправность датчика температуры; 3. Слишком малый расход охлаждающей воды. 2. Ускоряется реакция, что может привести к опасностям, аналогично пунктам 1, 2 и 3. 4. Информация о температуре передается в систему DCS для автоматического управления; необходимо настроить автоматическое управление температурой полимеризации и клапанами подачи охлаждающей воды. Кроме того: 4. Значительные колебания других температур; 5. Колебания в количестве добавляемого этилена; 3. Нестабильность процесса производства, что может привести к опасностям; 5. Необходимо проверить систему охлаждающей воды; 6. Необходимо ввести механизм взаимного управления температурой полимеризации и клапанами подачи воды в юбку охлаждения. 7. Установить блокировку между количеством добавляемого этилена и контролем температуры. Ключевые термины: устройства безопасности, устройства сброса давления. Обратная регулирующая клапана не работает. 1. Нарушения в электрической цепи или повреждение катушек. 2. Низкая чувствительность датчиков. 3. Заклинивание электромагнитных клапанов. 1. Потеря функции безопасности; возрастает риск. 1. Проверить электрические цепи. 2. Отремонтировать электромагнитные клапаны. 3. Проверить датчики и сигнальные линии. В случае аварии устройства сброса давления не работают. 4. Слишком высокое давление разрыва пробки или её заклинивание. 2. Потеря функции автоматического сброса давления; риск значительно возрастает. 4. Соблюдать правила эксплуатации. 5. Выбирать подходящее давление разрыва в зависимости от условий производства. 6. Заменить пробку. Кроме того, во время нормальной работы может срабатывать сигнализация. 5. Нарушения в сигнализации или её линиях. 6. Нарушения в системе DCS. То же самое, что и в пунктах 1 и 3. 3. Также может происходить ложное срабатывание сигнализации. То же самое, что и в пунктах 1, 3, 4. 7. Проверить сигнализацию или её линии. 8. Проверить систему DCS. Основные опасности, выявленные в ходе анализа HAZOP для установок полимеризации, и соответствующие меры безопасности: ·1. Слишком низкий уровень жидкости в реакторе полимеризации приводит к нарушению процесса поглощения этилена и газов, что создает риск взрыва на последующих этапах производства. Поэтому необходимо контролировать уровень жидкости в реакторе для стабилизации процесса поглощения. ·2. Если поток вводимого этиленового газа не контролироваться, это приведет к значительному выделению тепла в процессе поглощения, что вызовет выход реакции из-под контроля и может привести к взрыву. Следовательно, используется (1) установка контрольных клапанов для подачи этилена и газа с взаимосвязью с температурой реакции ； (2) Установить взаимосвязанное управление температурой агрегации и клапаном подачи холодной воды в щитовку. (3) В реакторе установлены предохранительные пластины для предотвращения несчастных случаев из-за взрыва. V. Некоторые выводы, сделанные в ходе анализа HAZOP После проведения более систематического анализа методом HAZOP на участках производства дивинилбензола в компании Jiangsu xx Biochemical Products Co., Ltd., а также на участках полимеризации и кристаллизации сорбата (калия) в рамках проектов по техническому обновлению, были сделаны следующие выводы: 1. Причины возникновения аварий часто бывают неожиданными, имеется элемент случайности. Благодаря анализу HAZOP мы поняли, что причины большинства аварий можно выявить. Это свидетельствует о том, что возникновение аварий является неизбежным, однако мы должны быть уверены в том, что их можно предотвратить. 2. Глубина и объем анализа HAZOP зависят от профессионального уровня сотрудников, занимающихся анализом, а также от взаимодействия, взаимодополняемости и сотрудничества специалистов в области химической технологии, машиностроения, безопасности и других смежных областей. В ходе последующего производства необходимо обобщать опыт и постоянно совершенствовать содержание анализа. 3. Результаты анализа имеют важное значение для проектирования средств безопасности на объекте; они помогают выявить некоторые упущения, что позволяет проводить более полный и глубокий анализ неисправностей и проектировать средства безопасности более эффективно. 4. В результате анализа мы выявили: (1) часть «отклонений» удается устранить путем строгого соблюдения сотрудниками правил безопасной работы и усиления контроля на рабочем месте ； (2) Регулярное техническое обслуживание и проверка электрического и механического оборудования, устройств управления и средств безопасности имеют огромное значение; это также основная мера для предотвращения аварий ； (3) Усилить обучение сотрудников правилам безопасности и профессиональным навыкам, строго контролировать их работу, создавая благоприятную атмосферу «стандартизированных процедур и безопасного производства». Группа по анализу HAZOP, апрель 2013 года