8设计说明书

安全系统工程课程设计1第1章事故原因分析本课程设计是对工业中高压法合成甲醇生产过程中的危险性进行系统分析并制定安全措施。定性分析方法是指对引起系统事故的影响因素进行非量化的分析，即只进行可能性的分析或作出事故能否发生的感性判断。主要包括安全检查表、预先危险性分析、故障类型及影响分析、危险性与可操作性研究、鱼刺图法、结果-原因分析。我采用安全检查表和危险性与可操作性研究方法进行定性分析。1.1危险性与可操作性研究1.1.1HAZOP基本概念危险性与可操作性研究（HazardandOperabilityAnalysis,简称HAZOP）是英国帝国化学工业公司于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。HAZOP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。运用危险性与可操作性研究（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。它应用系统的审查方法来查新设计或已有工厂的生产工艺和工程总图，以评价因装置、设备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险，并评价对其工厂的影响，危险性与可操作性研究，尤其适用于类似化学工业系统的安全分析。1.1.2HAZOP分析的特点（1）适用于类似化学工业系统的安全分析。（2）以关键词为引导，结合事故树和故障类型及影响分析两种分析方法，从系统的中间过程入手，找出工艺过程中的参数变化。它是故障类型及影响分析的发展。（3）作为确定事故树“顶上事件”的一种方法。（4）可操作性研究方法，不需要有可靠性工程的专业知识，因而很容易掌控。使用关键词进行分析，既可启发思维，扩大思路，又可避免漫无边际的提出问题。（5）研究的状态参数正是操作人员控制的指标，针对性强，利于提高安全操作能力。（6）研究结果既可以用于设计的评价，又可用于操作评价，既可用来编制完善安全规程，又可作为可操作的安全教育材料。袁浩：高压法合成甲醇过程的安全系统分析21.1.3HAZOP分析术语（1）工艺单元具有确定边界的设备单元，对单元内工艺参数的偏差进行偏差；对位于PID图上的工艺参数进行偏差分析（2）操作步骤间歇过程的不连续动作，或者是由HAZOP分析组成分析的操作步骤；可能是手动、自动或计算机自动控制，间歇过程的每一步使用的偏差可能与连续过程不同（3）工艺指标确定装置如何按照希望的操作而不发生偏差，即工艺过程的正常操作条件；采用一系列的表格，用文字或图表进行说明，如工艺说明、流程图、PID等（4）引导词用于定性或定量设计工艺指标的简单词语，引导识别工艺过程的危险（5）工艺参数与过程有关的物理和化学特性，包括概念性的项目如反应、混合、浓度、pH值及具体项目如温度、压力、流量等（6）偏差分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数进行分析发现的一系列偏离工艺指标的情况；偏差的形式通常用“引导词+工艺参数”（7）原因偏差的原因；一旦找到发生偏差的原因，就意味着找到了对付偏差的方法和手段（8）后果偏差所造成的后果；分析组常常假定发生偏差时，已有安全保护系统失效；不考虑那些细小的与安全无关的后果（9）安全保护指设计的工程系统或调节控制系统，用以避免或减轻偏差时所造成的后果（10）修改措施或建议修改设计、操作规程或者进一步分析研究的建议1.1.4HAZOP的优点及使用范围该方法优点是简便易行，且背景各异的专家在一起工作，在创造性、系统性和风格上互相影响和启发，能够发现和鉴别更多的问题，汇集了集体的智慧，这要比他们单独工作时更为有效。危险性与可操作性研究方法适用于设计阶段和现有的生产装置的评价。起初，英国帝国化学工业公司开发的危险与可操作性研究方法主要在连续的化工生产工艺过程中应用。化工生产工艺过程中管道内物料工艺参数的变化可以反映了各装置、设备的状况，因此，在连续过程中分析的对象应确定为管道，通过管道内物料状态及工艺参数产生偏差的分析，查找出系统存在的危险、有害因素以及可能的事故后果。通过对管道的分析，就能够全面地了解整个系统存在的危险。1.1.5HAZOP操作步骤安全系统工程课程设计3危险与可操作性研究方法的目的主要是调动生产操作人员、安全技术人员、安全管理人员和相关设计人员的想象性思维，使其能够找出设备、装置中的危险、有害因素，为制定安全对策措施提供依据。HAZOP分析可按以下步骤进行：（1）确定任务、研究对象，提出问题、认识问题，是否物料适当，是否人员在岗，是否穿防护服，温度过高会怎样，过低又如何，冷盐水过多会怎样，过少又怎样，只有一部分冷冻盐水，冷冻盐水方向流动，是否有除冷冻盐水以外的其他物质或杂质。（2）划分评价单元，明确功能。将事故树划分为七个单元，分别为没有、过多、过少、多余、部分、相反、其他七个单元，以引导词来划分。（3）调查偏差，说明偏差。在下面表格里体现。（4）分析原因及后果。在下面表格里体现。（5）制定对策。在下面表格里体现。（6）填写汇总表1.1.6危险性与可操作性研究分析表工业上高压法合成甲醇的工艺流程如下图1-1所示：由压缩工段送来的具有31.36MPa压力的新鲜原料气，先进入活性炭吸附器（2），在此与循环压缩机（7）送来的循环气汇合。这两种气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在活性炭吸附器中除去，然后进入催化反应器（3）。CO与H2在塔内于30MPa左右压力和360～420℃温度下，在锌铬催化剂上反应生成甲醇。转化后的气体经换热器(4)，温度降至160℃以下，甲醇含量约为3%。经换热器(4)的气体混合物出来，进入和冷却器（5），出冷却器后混合物气体温度降至30～35℃，再进入粗甲醇分离器（6）。从甲醇分离器出来的液体甲醇减压至0.98～1.568MPa后送入粗甲醇储槽（8）。由粗甲醇分离器出来的气体，压力降至30MPa左右，送循环压缩机以补充压力损失，使气体循环使用。合成气分两路进入合成塔。一路经主线（主阀）由塔顶进入，并沿塔壁与内件之间的环隙流至塔底，再经塔内下部的热交换器预热后，进入分气盒；另一路经过副线（副阀）从塔底进入，不经热交换器而直接进入分气盒。在实际生产中可用副阀来调节催化层的温度，使H2和CO能在催化剂的活性温度范围内合成甲醇。袁浩：高压法合成甲醇过程的安全系统分析4图1-1高压法合成甲醇工艺流程图在此，对该工艺流程做了危险性与可操作性研究分析，分析结果如下表1-1所示：表1-1危险性与可操作性研究分析表引导词偏差可能原因结果修正措施没有反应器中没有原料1.人员操作失误或脱岗2.进料口堵塞3.输送管线破裂4.活性炭吸附器故障5.进气阀未打开无甲醇生成1.提高职工技术水平，严格执行操作规程2.加强劳动纪律，杜绝“三违”3.做好对设备的定期检查工作冷却器中没有冷却剂1.人员操作失误或脱岗2.冷却剂失效无甲醇生成1.做好对设备的定期检查工作2.提高职工技术水平，严格执行操作规程3.加强劳动纪律，安全系统工程课程设计5杜绝“三违”未开启温度检测装置1.人员操作疏忽2.温度控制器失效3.温度检测装置质量不合格1.温度过高，发生爆炸2.温度不够，无甲醇生成1.做好对设备的定期检查工作2.提高职工技术水平，严格执行操作规程3.加强劳动纪律，杜绝“三违”4.确保温度检测装置安全、可靠过多反应器超压1.安全阀失灵2.压力表故障3.压力报警器失灵4.人员操作不当或脱岗造成爆管，反应器爆炸1.安全阀必须做到安全可靠，动作灵敏，定期校检2.压力表必须做到灵敏可靠，定期校检3.严格按操作规程操作，杜绝“三违”反应器超温1.温度调节装置失灵2.温度计故障3.温度报警器失灵4.工作失误、误操作或脱岗造成爆管，反应器爆炸1.确保温度调节装置安全可靠2.确保温度报警器灵敏可靠3.确保温度计灵敏可靠，定期校检4.加强劳动纪律，杜绝“三违”原料加入过多1.工作失误、误操作或脱岗2.流量指示器失灵1.物料浪费2.反应不完全1.确保流量指示器灵敏可靠2.提高职工技术水袁浩：高压法合成甲醇过程的安全系统分析6平，严格执行操作规程3.加强劳动纪律，杜绝“三违”过少原料加入过少1.流量指示器失灵2.工作失误或脱岗甲醇的产量、质量降低1.确保流量指示器灵敏可靠2.添加适当的物料反应器压力不够1.密封阀失效2.压力表故障3.压力报警器失灵4.人员操作不当或脱岗无甲醇生成1.密封阀必须做到安全可靠，定期校检2.压力表必须做到灵敏可靠，定期校检3.严格按操作规程操作，杜绝“三违”反应器中的温度过低1.温度调节装置失灵2.温度计故障3.温度报警器失灵4.工作失误、误操作或脱岗无甲醇生成1.确保温度调节装置安全可靠2.确保温度报警器灵敏可靠3.确保温度计灵敏可靠，定期校检4.加强劳动纪律，杜绝“三违”合成气体泄露1.反应器破裂2.输送管线破裂3.密封阀失效4.反应器焊缝处脱焊1.中毒2.遇明火引发火灾甚至爆炸1.确保生产设备、管线严密不漏2.确保密封阀必须做到安全可靠，定期校检安全系统工程课程设计73.做好对设备的定期检查工作多余反应器中有多余杂质1.活性炭吸附器故障2.密封阀失效3.反应器破裂4.输送管线破裂1.无甲醇生产2.产生其他物质1.做好对设备的定期检查工作2.确保密封阀安全可靠部分噪声1.压缩机运行产生噪声2.蒸汽排放听力损伤1.选用噪声小的设备2.蒸汽排放应设置消声器3.对控制室采用隔离门、双层玻璃窗等隔声措施机械伤害1.设备转动部位的防护罩未安装2.无防护栏伤害职工身体按规定对机械转动设备加罩或防护栏杆高温1.高温气体泄露2.高温设备管线脱漏灼伤、烫伤1.加强管道维护，确保严密不漏，发现泄漏及时处理2.工作人员佩戴防护用品低温1、冷冻介质泄露2、低温设备、管线脱漏冻伤1.加强管道维护，确保严密不漏，发现泄漏及时处理2..工作人员佩戴防护用品相反合成气逆流1.压缩机故障1.中毒1.做好对设备的定袁浩：高压法合成甲醇过程的安全系统分析82.操作失误2.遇明火引发火灾甚至爆炸期检查工作2.提高职工技术水平，严格执行操作规程其他地震、雷电自然灾害危及设备和人身安全1.厂房应依据标准按相应的地震烈度设计2.设置避雷针或避雷带3.控制室防止感应电和雷电侵入1.2安全检查表安全检查表（SafetyCheckList，简记为SCL）是进行安全检查、发现潜在危险、督促各项安全法规、制度、标准实施的一种较为有效的工具。它是安全系统工程中最基本、最初步的一种形式。1.2.1基本概念安全检查的最有效工具是安全检查表。它是为检查某些系统的安全状况而事先制定的问题清单。为了使检查表能全面查出不安全因素，又便于操作，根据安全检查的需要、目的、被检查的对象，可编制多种类型的相对通用的安全检查表，如项目工程设计审查用的安全检查表，项目工程竣工验收用的安全检查表，企业综合安全管理状况的检查表，企业主要危险设备、设施的安全检查表，不同专业类型的检查表，面向车间、工段、岗位不问层次的安全检查表等。制订安全检查表的人员应当熟悉该系统或该专业的安全技术法规。标准和安全操作规程的工程技术人员、作业职工等。按照安全检查表进行安全检查，可提高检查质量，防止漏掉主要的不安全因素（危险因素）。安全检查表的制订、使用、修改、完善的过程，实际是对安全工作的不断总结提高的过程。因此，安全检查表的定义为：运用安全系统工程的方法，发现系统以及设备、机器装置和操作管理、工艺、组织措施中的各种不安全因素，列成表格进行分析。1.2.2安全检查表的特点安全系统工程课程设计9安全检查表对有计划地解决安全问题是很有效的。其主要特点如下：（1）检查表的编制系统全面，可全面查找危险、有害因素，避免了传统安全检查中易遗漏、疏忽的弊端；（2）检查表中体现了法规、标准的要求，使检查工作法规化、规范化；（3）针对不同的检查对象和检查目的，可编制不同的检查表，应用灵活广泛；（4）检查表简明易懂，易于掌握，检查人员按表逐项检查，操作方便可用，能弥补其知识和经验不足的缺陷；（5）编制安全检查表的工作量及难度