安全工程碩士論文-氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的危險辨識與風(fēng)險控制研究

氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的危險辨識與風(fēng)險控制研究摘要氯氣具有高毒性、強(qiáng)氧化性、強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，在氯氣生產(chǎn)過程中每年安全事故不斷，一旦發(fā)生氯氣泄漏，將給職工及附近居民的身體健康、生命安全帶來嚴(yán)重威脅，對社會和環(huán)境造成極大危害。因此，確保氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。采用科學(xué)的方法對氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行危險辨識，并在此基礎(chǔ)上提出針對性風(fēng)險控制的措施，是確保系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效途徑。本文以齊魯石化氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)為例，對氯氣生產(chǎn)過程的危險辨識與風(fēng)險控制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在分析氯氣生產(chǎn)過程及常用風(fēng)險辨識方法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用危險度評價法，對系統(tǒng)各單元危險度進(jìn)行定量評價；選用重氣泄漏擴(kuò)散模型和毒物傷害模型，對氯氣瞬時泄漏后的擴(kuò)散和危害后果進(jìn)行數(shù)值模擬；對危險性大的單元，采用危險與可操作性研究（HAZOP）和RBI技術(shù)方法分別對液氯單元的工藝過程和設(shè)備進(jìn)行了危險性分析與風(fēng)險評估；找出存在的薄弱環(huán)節(jié)，從工藝和設(shè)備兩個方面提出切實(shí)有效的安全措施和建議，確保氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的安全可靠性。關(guān)鍵詞:氯氣；危險辨識；HAZOP；RBI；風(fēng)險控制

TheResearchofIdentificationandControlofRiskofChlorineSystemAbstractChlorineproductionsystemshavehightoxicity,strongoxidizingandstrongcorrosivecharacteristicsandsoon.Everyyear,anumberofsafetyincidentshappened.Oncethechlorineleaks,itwillposeaseriousthreattosafetyoftheworkersandnearbyresidents,anditwillcausegreatsocialandenvironmentalhazards.Therefore,howtoensurethatsafeandstableoperationofthechlorineproductionsystemsisanurgentneedtoaddressthecurrentproblems.Usingscientificmethodtodeterminethesafetyofchlorineproductionsystems,proposingriskcontrolmeasuresisthemosteffectivewaytoensuretheoperationsafetyofthesystem.Inthispaper,takingthechlorineproductionsystemsofQiluPetrochemicalCorporationweconductacomprehensivestudyaboutriskidentificationandcontrolinchlorineproductionprocess.Afteranalyzingthechlorineproductionprocessandthecharacteristicsofcommonlyusedmethodsofriskidentification,weuseriskassessmentmethodtoevaluatethesystemunit;weusethemodelofheavygasleakageandpoisondamageforthenumericalsimulationofproliferationofinstantaneousleakageofchlorinegasandtheconsequencesofdamage.Tothehigh-riskunits,wecarriedoutariskanalysisonthechlorineprocessunitandequipment,byhazardandoperabilitystudy(HAZOP),andtheRBItechniques;identifiedtheweaklinks;proposedeffectivemeasuresandrecommendationswhichhasimportantguidingsignificancetoensurethesafetyofchlorineproductionsystems.Keywords:chlorine;riskidentification;HAZOP;RBI;riskcontrol

目錄TOC\o"1-4"\u第1章緒論 111.1氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)簡介 11.1.1工藝流程簡述 11.1.2氯氣生產(chǎn)原理 21.1.3氯氣生產(chǎn)過程存在的主要危險危害性 31.2研究背景與目的意義 671.2.1研究背景 671.2.2研究的目的意義 891.3研究現(xiàn)狀 91.4研究的主要內(nèi)容 11第2章危險辨識方法的選擇及簡介 12132.1危險辨識 12132.2危險辨識方法概述 12132.3危險辨識方法的選擇及簡介 14162.3.1危險辨識方法的選擇 14162.3.2危險辨識方法簡介 1516第3章氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)危險性評估及后果模擬 28293.1氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)危險度評估 28293.1.1危險單元的劃分 28293.1.2評價結(jié)果 28293.2后果模擬 29303.2.1泄漏事故情況及氣象條件 29303.2.2計算后果 30313.3小結(jié) 3132第4章工藝過程風(fēng)險控制的研究 32334.1HAZOP分析過程 32334.1.1確定分析目的、對象和范圍 32334.1.2分析工作的準(zhǔn)備 32334.2HAZOP分析結(jié)果 33344.3安全措施與建議 38414.3.1現(xiàn)有安全措施的不足及存在的問題 38414.3.2需要補(bǔ)充的安全措施 39424.4小結(jié) 4144第5章設(shè)備風(fēng)險評估與控制的研究 42455.1采用ORBIT軟件進(jìn)行風(fēng)險計算 42455.2計算結(jié)果分析 47515.3安全措施及其建議分析 47525.3.1目前采取的措施分析 48525.3.2補(bǔ)充的對策措施與及建議 48535.4小結(jié) 4954第6章結(jié)論與展望 51556.1結(jié)論 51556.2展望 5256參考文獻(xiàn) 5357致謝 5559第1章緒論1.1氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)簡介1.1.1工藝流程簡述[1原鹽溶解為粗鹽水后，經(jīng)過精制、澄清、過濾、升溫和PH調(diào)節(jié)后進(jìn)入電解槽，進(jìn)行電解。由電解槽來的濕氯氣經(jīng)氯氣洗滌塔冷卻，除去夾帶的鹽霧和90%左右的水分，然后經(jīng)過濕氯氣鼓風(fēng)機(jī)送往氯氣冷卻塔，75%左右的水分被冷卻而除去。這樣得到的氯氣用硫酸做干燥劑進(jìn)行干燥，經(jīng)干燥后的氯氣水分下降到0.1mg/l。除酸霧后，氯氣被壓縮機(jī)加壓到0.40Mpa，冷卻后的氯氣大部分送往氯乙烯裝置和環(huán)氧氯丙烷裝置使用，其余進(jìn)行液化、包裝。氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)置事故氯氣吸收單元，目的是把電解、氯氣處理、液化三個工序在開停車、緊急工況與維修時送來的氯氣用NaOH溶液吸收而使其無害化。氯氣液化工序由氯氣液化、不凝氣分離、液氯貯存、氣化和包裝五部分組成。分別由氯氣液化器、氟里昂壓縮機(jī)、油回收器、氟里昂冷凝器、清凈氣分離器、液氯受槽、液氯貯罐、液氯精制器、氯氣蒸發(fā)器、泵、鋼瓶等設(shè)備、管道和附件等組成。其中，氯氣液化器為列管式，干氯氣走管程，冷凍劑液態(tài)氟里昂（R-22）走殼程，通過間接換熱，干氯氣放熱冷凝為液態(tài)氯，冷卻溫度在﹣6~+2范圍內(nèi)，液態(tài)R-22吸收熱量，一部分汽化，這樣就會使R-22液面上方的飽和蒸汽壓上升，從而阻止了液態(tài)R-22的繼續(xù)吸熱汽化。為保持正常的連續(xù)生產(chǎn)，必須使一部分氣態(tài)R-22排出。R-22的蒸發(fā)壓力由壓縮機(jī)來調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)氯氣的液化溫度、冷凍機(jī)的負(fù)荷、液化效率表示已被液化的氯氣與原料氯氣中氯氣的量之比，是液氯生產(chǎn)中一個重要的控制指標(biāo)。干氯氣中含有H2、N2、CO2、O2等不凝性雜質(zhì)氣體并不液化，當(dāng)氫氣的濃度高到一定程度時與氯氣構(gòu)成爆炸性混和氣體（爆炸極限為5~87.5%）。因此，在液氯生產(chǎn)中，氯氣液化后剩余氣體中氫含量不超過4%來限制氯氣液化率，此條件下排出的剩余氣體（即液化尾氣）去事故氯吸收工序。液氯與不凝氣體在清凈氣分離器進(jìn)行分離，不凝氣體經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)后送出廠界。液氯從液氯受槽泵至液氯貯槽中，液氯貯槽共五臺，每一臺能貯存100噸液氯。正常運(yùn)行時確保一臺液氯貯槽是空的，以確保事故狀態(tài)下的倒罐。部分液氯從液氯貯槽泵到液氯精制器中，在此部分液氯被氣化，提純了液氯；提純后的液氯送往液氯蒸發(fā)器，使液氯全部被氣化后送環(huán)氧氯丙烷裝置使用。液氯在包裝前先測定鋼瓶里殘存氯的壓力必須滿足要求，充裝時用磅秤邊稱量鋼瓶重量邊向瓶內(nèi)充液氯。正常生產(chǎn)中，不需要進(jìn)行液氯包裝。只有在氯乙烯或環(huán)氧氯丙烷裝置異常時，為了平衡生產(chǎn)，才進(jìn)行液氯包裝。1.1.2氯氣生產(chǎn)原理由電解槽產(chǎn)生的濕氯氣對鋼鐵及大多數(shù)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用。只有某些金屬或非金屬材料在一定條件下能抗?jié)衤葰獾母g。但干燥氯氣對鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常情況下是較小的，所以將濕氯氣除水的干燥操作是氯氣生產(chǎn)過程中必須的環(huán)節(jié)。從電解槽出來的濕氯氣一般溫度在90℃左右，水蒸氣含量見表1.1。氯氣蒸發(fā)壓力與溫度的關(guān)系見表1.2表1.1不同溫度下飽和濕氯氣中水蒸氣含量、水蒸氣分壓Table1.1watervaporcontentandwatervaporpressureinsaturatedwetchlorinegasatdifferenttemperatures溫度，℃水蒸氣分壓，mmHg水蒸氣含量，g/kg濕氯氣溫度，℃水蒸氣分壓，mmHg水蒸氣含量，g/kg濕氯氣109.23.155118.046.21512.84.360149.461.62017.55.965187.582.52523.88.170233.71123031.810.875289.11153542.214.780355.12194055.019.885433.63384571.926.290525.85715092.534.995633.91278表1.2氯氣的蒸發(fā)壓力與溫度的關(guān)系Table1.2Relationbetweenthepressureandtemperatureofchlorineevaporation溫度℃蒸氣壓溫度℃蒸氣壓溫度℃蒸氣壓-102.60大氣壓308.60大氣壓7021.58大氣壓-53.08大氣壓359.84大氣壓7523.84大氣壓03.64大氣壓4011.14大氣壓8026.24大氣壓54.25大氣壓4512.52大氣壓8528.84大氣壓104.96大氣壓5014.14大氣壓9031.54大氣壓155.69大氣壓5515.34大氣壓9534.49大氣壓206.57大氣壓6017.59大氣壓10037.46大氣壓257.49大氣壓6519.49大氣壓從表1.1中可以看出，飽和濕氯氣水蒸氣含量與溫度的關(guān)系：溫度下降10℃，濕氯氣含水蒸氣量降低近一半。因此，濕氯氣需要冷卻除去濕氯氣中99.5%生產(chǎn)過程中濕氯氣溫度控制在12-15℃。因?yàn)樵?.6℃時，濕氯氣中的水蒸氣會與氯氣生成Cl2·8H2O結(jié)晶，造成設(shè)備、管道的堵塞，并損失氯氣。濕氯氣冷卻后，冷凝下來的水除氯氣干燥可以采用無水氯化鈣或濃硫酸做干燥劑。但目前大多數(shù)企業(yè)還是沿用濃硫酸作為干燥劑，因?yàn)闈饬蛩峋哂休^高的脫水效率、不與氯氣反應(yīng)、氯氣在硫酸中的溶解度低、對鋼鐵設(shè)備和管道腐蝕小、稀硫酸可回收利用，以及硫酸具有價廉易得等優(yōu)點(diǎn)。在氯氣干燥過程中，硫酸吸水被不斷稀釋，當(dāng)溫度過低時將有固體水合物析出，會堵塞氯氣干燥通道，影響正常操作。從表1.3可看出濃度在85%，溫度為7.9℃時會生成結(jié)晶，故操作中應(yīng)注意避免上述結(jié)晶條件的出現(xiàn)。一般硫酸冷卻溫度不能低于10表1.3硫酸水溶液的結(jié)晶溫度Table1.3Crystallizationtemperatureofsulfuricacidaqueoussolution硫酸濃度%(wt)結(jié)晶溫度℃固相硫酸濃度%(wt)結(jié)晶溫度℃固相5-1.75冰68-43.0H2SO4·4H2O10-5.5冰68.3-45.5H2SO4·4H2O+H2SO4·2H2O15-11.25冰69-44.0H2SO4·2H2O20-19.0冰70-42.0H2SO4·2H2O25-28.8冰74-40.0H2SO4·2H2O30-40.2冰75-41.0H2SO4·2H2O+H2SO4·H2O35-58.5冰76-28.1H2SO4·2H2O+H2SO4·H2O37-68.5冰80-3.0H2SO4·2H2O+H2SO4·H2O38-74.5冰+H2SO4·4H2O85+7.9H2SO4·2H2O+H2SO4·H2O39-696H2SO4·4H2O90-10.2H2SO4·H2O40-65.2H2SO4·4H2O93-35.05H2SO4·H2O45-46.8H2SO4·4H2O93.3-37.85H2SO4·H2O+H2SO4·H2O50-34.2H2SO4·4H2O94-30.8H2SO455-27.5H2SO4·4H2O95-21.8H2SO460-26.8H2SO4·4H2O98+0.1H2SO465-35.3H2SO4·4H2O100+10.45H2SO41.1.3氯氣生產(chǎn)過程存在的主要危險危害性[3][4][5][（1）氯氣是黃綠色有刺激性氣味的劇毒氣體（按照《危險化學(xué)品名錄》（2002年）），相對空氣的密度2.48，泄漏后易發(fā)生中毒、窒息事故。氯氣是呼吸系統(tǒng)的刺激物?？諝庵凶罡呷菰S濃度為1mg/m3，屬于Ⅱ級職業(yè)性接觸毒物。氯氣在濃度很低的情況下，例如0.2-0.4ppm—即其“氣味閾值”，就可以明顯聞到類似于家用漂白粉的氣味，氯氣的濃度高于5ppm就會對鼻子、喉嚨和眼睛有刺激性。在濃度為1-3ppm時，氯氣在幾小時之后會引起眼睛和呼吸道的溫和刺激；1000ppm時在幾分鐘內(nèi)即可致命。氯在空氣中的濃度值及接觸反應(yīng)見表1.4。表1.4氯在空氣中的濃度值及接觸反應(yīng)Table1.4Theconcentrationofchlorineintheairanditscontactresponse氯在空氣中的濃度反應(yīng)mg/m31×10-630001000深吸少許可能危及生命300100可能造成致命性損害120-18040-60接觸30-60min可能引起嚴(yán)重?fù)p害9030引起咳嗽186刺激咽喉3-91-3有明顯氣味，刺激眼、鼻0.060.02嗅覺閾濃度因此在氯氣生產(chǎn)過程中若設(shè)備、管道、閥門等密封不良，氯氣泄漏出來很容易造成人員中毒，嚴(yán)重時導(dǎo)致死亡，甚至引起災(zāi)難性后果。（2）氯氣具有強(qiáng)氧化性，與有機(jī)物質(zhì)、氫氧化鈉、油脂、氫、金屬、碳酸鈉等很多物質(zhì)接觸會發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，從而引起火災(zāi)、爆炸等事故，因此若在氯氣系統(tǒng)混進(jìn)這些雜質(zhì)將會造成嚴(yán)重后果。（3）氯氣具有強(qiáng)腐蝕性[7]。不同的材料在同一環(huán)境中有著不同的腐蝕規(guī)律，相同的材料在不同的環(huán)境中也有不同的腐蝕過程。碳鋼在干燥氯氣中是穩(wěn)定的，但遇濕氯氣則被腐蝕；鈦在濕氯氣中很耐腐蝕，而在無水的干燥氯氣中則會腐蝕燃燒。橡膠對于濕氯和氯水有著較好的耐蝕性，但在干燥的氯氣中則被腐蝕成粉末。氯中水含量<0.015%時，碳鋼的腐蝕速率小于0.04mm/a，即干燥的氯氣對碳鋼基本不腐蝕。在Cl-含量高于0.015%時，不銹鋼也會發(fā)生腐蝕，Cl-會破壞不銹鋼表面的氧化膜而產(chǎn)生孔蝕或應(yīng)力腐蝕。有些材料可能與濕氯和干氯都相容，也可能與二者都不容，或者與濕氯相容但與干氯不相容，或者相反。常溫干燥的氯對大多數(shù)金屬的腐蝕都很輕，但當(dāng)溫度升高時腐蝕則加劇。由于干燥的氯與鋁、鐵、鉭、銅等金屬作用所生成的金屬氯化物具有很高的蒸氣壓或較易熔化，因此，這些金屬在一定的溫度下與氯作用是很穩(wěn)定的，但只要金屬表面上的溫度超過一定的范圍就會迅速發(fā)生放熱反應(yīng)，溫度驟增，并強(qiáng)烈地腐蝕金屬，如碳鋼達(dá)到285℃、鑄鐵達(dá)到240在許多情況下，溫度較高時水蒸汽能阻止氯對碳鋼、不銹鋼等的腐蝕，因?yàn)樵谶@些金屬的表面上生成了氧化物保護(hù)膜。這些保護(hù)膜的蒸汽壓小，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都較高，與金屬相比要在更高的溫度下才能氯化。當(dāng)水蒸汽的含量降低時，氯對上述的金屬腐蝕增強(qiáng)，同時金屬在氯中放熱的初時溫度也下降，但是因潮濕的氯具有強(qiáng)烈的氧化作用，所以金屬在150℃的濕氯氣中呈現(xiàn)出不同的化學(xué)穩(wěn)定性，此時一般不銹鋼和鎳的腐蝕并不顯著，碳鋼和鑄鐵則嚴(yán)重被腐蝕。在不超過120℃時，由于冷凝的緣故，表1.5列出了部分材料在干燥氯氣中連續(xù)使用時的最高推薦溫度。表1.5材料在干燥氯氣中連續(xù)使用時的最高溫度Table1.5Themaximumtemperaturewhenthematerialsarecontinuoususedindrychlorinegas材料最高使用溫度℃鎳540鎳鉻合金600540碳鋼200鑄鐵18018-8不銹鋼310銅200常溫下氯中水分與碳鋼的腐蝕速度關(guān)系見表1.6。表1.6氯中水分與碳鋼的腐蝕速度關(guān)系Table1.6Therelationshipbetweenthecorrosionrateofcarbonsteelandthemoisturecontentinthechlorinegas氯中水分含量，%碳鋼的腐蝕速率，mm/a0.005670.01070.016700.04570.020600.05100.028300.06100.087000.11400.144000.15000.330000.3800可見，氯對金屬的腐蝕作用與含水量和溫度有著密切關(guān)系，許多金屬在氯中含水量不同的條件下大致使用的溫度極限如表1.7。在濕氯中的溫度下限時，金屬受到電化學(xué)的腐蝕反應(yīng)；超過溫度上限時，金屬則受到腐蝕速度大于1mm/a的氣體腐蝕。表1.7金屬在不同含水量的氯中允許使用的溫度極限(℃)Table1.7Thetemperatureextremeswherethemetalisallowedtouseindifferentwatercontentofchlorinegas金屬氯中含水量，%0.00070.040.4436銅100--不穩(wěn)定不穩(wěn)定鎳55020-55050-550100-500150-500碳鋼150100-550130-300180-400170-550氯在壓縮條件下對金屬的腐蝕速度見表1.8。表1.8金屬在氯壓縮條件下的腐蝕速度Table1.8corrosionspeedofmetalsundertheconditionofchlorinecompression金屬氯中含水量g/m3溫度℃壓力kpa試驗(yàn)延續(xù)時間h腐蝕速度mm/a鎳2.180354.65280.016碳鋼0.640-5097.256720.100由于氯氣具有這些腐蝕性特點(diǎn)，生產(chǎn)過程中若設(shè)備、管道的材料選擇不當(dāng)、氯中的水分及使用氯氣的溫度等因素控制不當(dāng)很容易對設(shè)備、管道造成腐蝕，嚴(yán)重時會導(dǎo)致破裂，致使大量氯氣泄漏。液氯單元使用鈦材質(zhì)，還可能發(fā)生火災(zāi)。（4）氯氣系統(tǒng)的電解單元是將鹽水電解生成氫氧化鈉、氯氣、氫氣。氫氣為易燃易爆氣體，氯氣為強(qiáng)氧化劑，電解過程中如果隔膜破裂導(dǎo)致氯氣竄到氫氣中或氫氣竄到氯氣中，有可能發(fā)生激烈氧化還原反應(yīng)而爆炸。若兩者都發(fā)生泄漏，在空氣中有可能形成爆炸性混合物，遇點(diǎn)火源有發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險。氫氧化鈉具有強(qiáng)腐蝕性，對設(shè)備和人員有腐蝕和灼傷的可能。電解過程若人員直接與導(dǎo)電銅排接觸、與絕緣損壞的電氣設(shè)備接觸或者與帶電體的距離小于安全距離等均會發(fā)生觸電，造成觸電傷害；電解槽溫度90多度，若近距離接觸電解槽有燙傷的危險。（5）電解鹽水中可能會含有微量的氨，在電解槽酸性環(huán)境中，易與氯氣生成易爆的三氯化氮，三氯化氮密度較液氯高、沸點(diǎn)高，極易在貯罐和設(shè)備死角積聚，若不能按規(guī)定排污，三氯化氮積聚到一定濃度，在振動、受熱等條件下便會發(fā)生爆炸。（6）氯氣干燥系統(tǒng)使用的硫酸具有強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)氧化性，若發(fā)生泄漏，人員、材料接觸易發(fā)生灼傷、腐蝕等事故；液氯屬低溫液化氣體，泄漏后若人員未穿戴個體防護(hù)用品即接觸，容易使人凍傷。（7）氯氣系統(tǒng)使用鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)等動設(shè)備，功率大，產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)，操作人員到現(xiàn)場若沒有規(guī)范佩戴個體防護(hù)用具，會對人的健康造成危害。（8）如果氯氣液化效率過高，易造成尾氣含氫超標(biāo)，當(dāng)氯氣中氫氣達(dá)到一定濃度時有發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險。（9）使用的設(shè)備、管道均為壓力容器和壓力管道，若沒有按照規(guī)范定期檢驗(yàn)，機(jī)械強(qiáng)度下降，有發(fā)生爆炸的危險；液氯貯罐安全附件（壓力表、安全閥、液位計等）若出現(xiàn)故障，可導(dǎo)致貯罐超裝、超壓，有發(fā)生容器破裂爆炸的危險。（10）液氯鋼瓶屬有縫低壓鋼瓶，充裝壓力不得超過1.1MPa，一旦出現(xiàn)超壓，存在發(fā)生液氯鋼瓶爆炸的危險。若液氯鋼瓶充裝磅秤計量不準(zhǔn)、誤差大，操作失誤、磅秤損壞等原因都有可能使鋼瓶充裝過量而超壓。鋼瓶充裝前未檢驗(yàn)或檢驗(yàn)失誤，無余壓，混入其它物料或鋼瓶安全附件不全，質(zhì)量不合格等，也有造成液氯鋼瓶爆炸的危險。（11）液氯包裝單元使用特種設(shè)備行吊等，如果在起吊過程中由于操作不當(dāng)、指揮失誤容易造成機(jī)械傷害和起重傷害事故等等。1.2研究背景與目的意義1.2.1研究背景目前，隨著涉氯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和安全生產(chǎn)矛盾的加劇，氯氣生產(chǎn)或使用過程中因泄漏造成的事故頻繁發(fā)生，且事故發(fā)生后往往會造成嚴(yán)重的破壞后果。氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)每年安全事故不斷，主觀上不能否認(rèn)在安全生產(chǎn)管理上存在缺陷，但客觀上與系統(tǒng)生產(chǎn)工藝、設(shè)備固有的和潛在的高度危險性也有很大關(guān)系。如果對其危險、有害因素的辨識不足，風(fēng)險評價不夠，風(fēng)險控制措施不完善，安全技術(shù)和管理措施不到位，發(fā)生事故幾率就非常大。一旦發(fā)生氯氣大量泄漏，將給職工的身體健康、生命安全帶來嚴(yán)重威脅，也可能對附近居民和環(huán)境造成極大危害，嚴(yán)重的泄氯事件往往給不幸家庭造成嚴(yán)重傷害和蒙受巨大損失，在社會上造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。根據(jù)2005年我國化學(xué)品事故統(tǒng)計，氯氣泄漏導(dǎo)致的事故占事故總量的22%，其中生產(chǎn)事故占17%，使用氯氣事故占29%，道路交通事故占31%[8][9][10]。分布圖見圖1.1。圖1.12005年氯氣泄漏事故分布Fig.1.1thedistributionofchlorineleakaccidentin20052004年4月16日，重慶天原化工總廠液氯工序，氯冷凝器腐蝕氯氣泄漏，處置過程中發(fā)生爆炸，事故造成9人死亡，3人重傷，污染區(qū)15萬群眾被組織疏散。事故的原因是液氯生產(chǎn)設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致大量含氨的冷凍鹽水直接進(jìn)入液氯系統(tǒng)，氨與氯生成了極具危險性的NCl3爆炸物，NCl3富集達(dá)到爆炸濃度，啟動事故氯處理裝置時振動引爆了NCl3。1992年9月29日，齊魯石化公司氯堿廠液氯單元，在大修后第一次進(jìn)行液氯試包裝準(zhǔn)備工作中，發(fā)生了一起液氯輸送泵出口分配閥燃燒爆炸事故。幸虧處理及時，沒有造成人員傷亡及嚴(yán)重的中毒事故。事故的原因是，車間技術(shù)人員錯將鈦材閥門安裝在液氯管道上，使鈦在干燥氯氣中發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，生成四氯化鈦，再分解成二氯化鈦，腐蝕燃燒，導(dǎo)致爆炸。1997年7月24日零點(diǎn)40分，山東省青島某化工廠液氯貯罐上方突然破裂，氯氣外泄，造成該廠西北方向2～3km之內(nèi)的某石油化工廠和附近村民共1900多人吸入氯氣，到醫(yī)院檢查治療，其中診斷為輕度和中度中毒的共24人。事故原因是，該化工廠共有6個液氯貯罐，泄漏發(fā)生在4#貯罐。該貯罐與1#、2#、3#貯罐均為1987年安裝，1988年使用。罐體長6.844m，直徑1.2m，材料為16MnR，厚度12mm，設(shè)計壓力18kgf/cm2（1.77MPa），使用壓力10kgf/cm2（0.98MPa）。從現(xiàn)場的情況看，事故與下列因素有關(guān)：a.腐蝕。該罐雖有保溫防腐，但在事故后打開保溫層看，罐體外部銹蝕嚴(yán)重。其中，上部一走臺（鐵板）邊緣和罐體接觸部分，有一道明顯銹蝕的痕跡，破口正是在此處撕開的。又由于氯氣干燥不好，貯罐內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，事故后最薄處只剩5～6mm。b.平衡管閥門被關(guān)死。本應(yīng)采用常開罐體上的氣相平衡管的辦法，以防止罐內(nèi)超壓，因?yàn)闅庀嗥胶夤芰硪欢私釉诼葰庖夯魃?，可保證各罐不會超壓。但事故前罐體上5根連接管上的閥門全處于關(guān)閉狀態(tài)，罐內(nèi)壓力升高后無法泄壓，液氯貯罐未安裝安全泄壓裝置。c.液位計誤差。該罐用的液位計是一細(xì)管聯(lián)接罐體上、下部，靠罐內(nèi)液面在管外部結(jié)霜來觀測液位，有滯后現(xiàn)象。加上該廠充液氯時以控制充裝時間來控制充氯量，難以保證充裝要求。d.充裝誤差。該罐底部無排污閥，罐內(nèi)存有污物，而人工操作時并未考慮這個因素，每次充裝計量不準(zhǔn)確，易造成超裝。e.檢測。該罐1988年投入使用后，1993年進(jìn)行了檢測，按規(guī)定每年需進(jìn)行一次外觀檢查，但罐體外有保溫層，因而對罐體外部的銹蝕也就無法通過外觀檢查發(fā)現(xiàn)。1996年1月21日凌晨2點(diǎn)10分左右，西班牙一家生產(chǎn)氯化甲烷的工廠發(fā)生液氯泄漏，整個液氯貯罐內(nèi)的5-6t液氯在3.5min內(nèi)全部漏完。液氯泄漏形成的有毒云團(tuán)隨風(fēng)擴(kuò)散到位于下風(fēng)向1km處的小鎮(zhèn)上，鎮(zhèn)上共有居民5000余人。這次泄漏事故沒有造成大的危害，僅有12人需要藥物治療，其中2人被送往醫(yī)院。事故的經(jīng)過如下：凌晨2:07，氯化反應(yīng)器進(jìn)口流量過低，系統(tǒng)發(fā)出報警，緊急停車系統(tǒng)動作。大約2min后，用來輸送液氯的泵與管道連接處發(fā)生破裂。凌晨2:18，工廠內(nèi)部的應(yīng)急方案啟動，同時通知了城市救援中心和廠外消防隊(duì)，外界應(yīng)急救援計劃啟動，應(yīng)急程度為3(最高)。凌晨2:29，工廠內(nèi)部的消防人員集合完畢，在佩帶上相應(yīng)的防護(hù)設(shè)備后，隨同工廠的技術(shù)人員進(jìn)入泄漏地點(diǎn)。凌晨2:40，泄漏的液氯所形成的云團(tuán)開始離開泄漏地點(diǎn)，緩慢向下風(fēng)向移動。凌晨3:30，幾名受傷人員在工廠內(nèi)的醫(yī)療點(diǎn)進(jìn)行治療，其中包括2名西班牙鐵路工人(泄漏發(fā)生時，這2名鐵路工人所在的貨車正好途經(jīng)工廠附近)，還有2名受傷害較為嚴(yán)重的人員被送往附近醫(yī)院進(jìn)行救治，24h后出院。凌晨4:30，工廠及附近區(qū)域恢復(fù)正常。凌晨5:45，緊急狀態(tài)解除[9]。液氯儲槽、鋼瓶、液化器或氣化器等由于設(shè)備老化、工人誤操作、設(shè)備故障等原因?qū)е缕茡p泄漏后，液氯迅速氣化并隨風(fēng)擴(kuò)散，會造成大面積人員中毒或死亡事故；另外，長期使用的壓力容器、壓力管道等特種設(shè)備因超期未檢、腐蝕嚴(yán)重、安全附件失效等也能造成后果嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，一旦發(fā)生大面積氯氣泄漏，將會造成大面積的群死群傷事故。氯氣生產(chǎn)過程由于腐蝕性很強(qiáng)，一般是“一年一大修”。后來因?yàn)榭刂茩z修費(fèi)用等各種原因，逐步發(fā)展到現(xiàn)在的“三年一修”、“四年一修”，甚至更長的運(yùn)行周期，設(shè)備服役運(yùn)行，因此系統(tǒng)潛存的隱患很多，事故苗頭頻繁出現(xiàn)，并且各類大大小小的事故也是不斷發(fā)生。目前，企業(yè)也采取了多種危害識別和危險源控制的手段和方法。但由于受人員素質(zhì)和知識層面的限制，對危害識別方法掌握的深度不夠，應(yīng)用不夠熟練，對氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的危險性分析還很不充分，一些影響生產(chǎn)的危險因素沒有從深層次上得到認(rèn)識和解決。因此，氯氣生產(chǎn)過程中的事故不斷發(fā)生，給人民的生命財產(chǎn)帶來很大損失，甚至造成災(zāi)難性后果。如何進(jìn)行氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的危害識別和風(fēng)險控制，尤其是本論文研究的氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)已運(yùn)行20余年，采用的是70年代初國外先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，設(shè)備原有的一些安全附件、安全設(shè)施在數(shù)量、質(zhì)量或選型上不能滿足現(xiàn)有安全生產(chǎn)的需要，對這些系統(tǒng)進(jìn)一步采用定性、定量的科學(xué)方法辨識系統(tǒng)存在的危險，詳細(xì)查找系統(tǒng)存在的隱患，提出針對性的預(yù)防措施，保證系統(tǒng)的平穩(wěn)生產(chǎn)是非常必要的。1.2.2研究的目的意義本課題的研究目的在于查找、分析和預(yù)測氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)存在的危險、有害因素及可能導(dǎo)致的危險、危害后果和程度，針對事故和事故隱患發(fā)生的各種可能原因事件和條件，找出系統(tǒng)存在的缺陷和不足，分析系統(tǒng)存在的危險源、分布部位、事故的概率、事故嚴(yán)重度，對照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，找出不足，以實(shí)現(xiàn)安全技術(shù)和安全管理的標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化，提出合理可行的安全對策措施，指導(dǎo)危險源監(jiān)控和事故預(yù)防，以達(dá)到最低事故率、最少損失和最優(yōu)的安全投資效益。氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)危險辨識與風(fēng)險控制研究的意義在于可有效地預(yù)防事故發(fā)生，減少財產(chǎn)損失和人員傷害。使企業(yè)了解系統(tǒng)可能存在的危險性，明確改進(jìn)安全生產(chǎn)狀況的措施，為安全監(jiān)督管理部門實(shí)施宏觀控制提供基礎(chǔ)資料；通過對系統(tǒng)進(jìn)行危險辨識，可以合理地選擇控制、消除事故發(fā)生的措施，確定安全措施投資的多少，使安全投入和可能減少的負(fù)效益達(dá)到合理的平衡。從技術(shù)帶來的負(fù)效應(yīng)出發(fā)，分析論證和評估由此產(chǎn)生的損失和傷害的可能性、影響范圍、嚴(yán)重程度及應(yīng)采取的對策措施等，有助于生產(chǎn)經(jīng)營單位提高經(jīng)濟(jì)效益。1.3研究現(xiàn)狀由于氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)存在著很大的危險危害性，生產(chǎn)過程中容易引發(fā)事故，一般發(fā)生事故往往造成嚴(yán)重后果。因此，對氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的危險性辨識和安全控制的研究受到國內(nèi)外的關(guān)注。目前國內(nèi)外有不少單位和專家對氯氣生產(chǎn)過程的危險性辨識進(jìn)行過研究，如美國陶氏化學(xué)公司采用What-if分析、安全檢查表（Checklist）、What-if和安全檢查表（Checklist）、危險和可操作性研究（HAZOP）、事故模型和影響分析（FMEA）、故障樹分析法及預(yù)先危險性分析等方法，分別對廠址選擇、廠區(qū)周邊環(huán)境、氯氣系統(tǒng)過程危險性、以前發(fā)生的事故、人員在疲勞和操作時精力不集中、壓力容器和壓力管道及其附件的完整性、釋放和排放系統(tǒng)的安全性、設(shè)備設(shè)施操作的平穩(wěn)性、緊急停車系統(tǒng)的操作可靠性、監(jiān)視器和傳感器、報警器和內(nèi)部聯(lián)鎖等控制的可靠性、泵的完好性等方面都做過研究。國內(nèi)如青島安全工程研究院，采用安全檢查表的方法，在氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的裝置總體布置、工藝生產(chǎn)過程、設(shè)備、儀表、電氣、消防、安全生產(chǎn)管理等方面，對氯氣生產(chǎn)、儲存和使用過程中存在的問題進(jìn)行檢查，共發(fā)現(xiàn)7項(xiàng)安全隱患，針對隱患進(jìn)行了分析和評價，提出了整改對策措施，對企業(yè)的安全管理起到了一定的指導(dǎo)作用。上個世紀(jì)九十年代初期，歐美二十余家石化企業(yè)集團(tuán)為了在安全的前提下降低設(shè)備的運(yùn)行成本，共同發(fā)起資助美國石油學(xué)會(API)開展RBI在石化企業(yè)的應(yīng)用研究工作。1996年API公布了RBI基本資源文件APIBRD581的草案，2000年5月又公布API581正式文件。2002年5月正式頒布了RBI標(biāo)準(zhǔn)APIRP580。十多年來，西方發(fā)達(dá)國家甚至亞洲的韓國、新加坡等國家和地區(qū)的石化煉油廠廣泛應(yīng)用了RBI方法進(jìn)行成套裝置中的承壓設(shè)備的檢驗(yàn)與維修，使得風(fēng)險和檢驗(yàn)維修費(fèi)用都大幅度下降。自上世紀(jì)末期中國有關(guān)高校與研究機(jī)構(gòu)引入RBI概念，近年來，國家科技部及中石油、中石化也設(shè)立多項(xiàng)科研項(xiàng)目支持這項(xiàng)工作。合肥通用機(jī)械研究所壓力容器檢驗(yàn)站等單位已成功地將該技術(shù)應(yīng)用到我國石化裝置承壓設(shè)備的風(fēng)險評估中，并于2003年開始陸續(xù)在茂名石化、大連西太平洋石化、大慶石化、撫順石化、大連石化、獨(dú)山子石化、齊魯石化、揚(yáng)子石化、福建煉化等石化企業(yè)進(jìn)行了五十余套石化裝置風(fēng)險評估工作。目前中石油、中石化有二十余家企業(yè)正在開展此項(xiàng)工作。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：適用性廣泛，不僅適用于整套裝置還適用于單個設(shè)備的風(fēng)險評估。利用RBI可以有針對性地制定檢驗(yàn)計劃，優(yōu)化檢驗(yàn)周期。雖然延長生產(chǎn)周期存在風(fēng)險，但通過科學(xué)有效的管理，風(fēng)險是可以降低甚至規(guī)避的。一般認(rèn)為，實(shí)施RBI可以為承壓設(shè)備使用單位節(jié)約可觀的維修費(fèi)用，西方發(fā)達(dá)國家的事實(shí)也的確如此[11]。國外發(fā)達(dá)國家的石化企業(yè)由于實(shí)施了RBI，不僅降低了檢測與維修的直接費(fèi)用，而且更重要的是由于保障了長周期安全運(yùn)行而減少了停產(chǎn)損失及事故引發(fā)的間接損失。但目前RBI方法用于氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的研究還沒有查到相應(yīng)的資料。為預(yù)測重氣泄漏后可能引起的火災(zāi)、爆炸、中毒后果，從而制定安全防范措施、重大突發(fā)污染事故的應(yīng)急救援預(yù)案及現(xiàn)場救護(hù)，近年來國外在重氣泄漏擴(kuò)散及傷害后果方面數(shù)值模擬作了很多研究并開發(fā)了多種模擬的模型。在模擬重氣泄漏擴(kuò)散使用較多的有唯象模型、箱模型及相似模型、三維傳遞模型和淺層模型等幾種。我國在數(shù)值模擬方面研究開展的較晚，近幾年在一些高校和科研單位做了一定的工作。如南京工業(yè)大學(xué)的蔣軍成、潘旭海等利用一維模型對常溫容器內(nèi)部超壓、瞬間粉碎性破裂、低填充程度下加壓（冷凍）液化氣氣相空間大孔等氯氣瞬時泄漏以及容器壁上的微小裂紋、腐蝕孔洞、腐蝕或疲勞裂紋、碰撞或撞擊造成容器或管線斷裂的連續(xù)泄漏情形，分別做了不同程度的研究；中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院的杜建科，利用盒子模型和平板模型，分別對氯氣儲罐、鋼瓶、槽車大孔爆炸等瞬時泄漏和冷凍液氯儲罐下孔及管道、閥門的連續(xù)泄漏進(jìn)行了擴(kuò)散及傷害區(qū)域模擬研究等等。這些研究都從不同側(cè)面分析了氯氣泄漏擴(kuò)散和傷害的嚴(yán)重性，對企業(yè)安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持和應(yīng)急救援起到了一定的指導(dǎo)作用。南京工業(yè)大學(xué)的蔣軍成、潘旭海（2002）[12]在箱模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛點(diǎn)源模型，建立了一種新型的描述重氣泄漏擴(kuò)散過程的模型lta-hgdm(HeavyGasDis-persionModelinLaminarandTurbulentAtomsphere，層流及湍流大氣環(huán)境中的重氣泄漏擴(kuò)散模型)，因?yàn)槟Ｐ秃喕髁嗽S多假設(shè)，且模型參數(shù)的選取方面也存在不確定性。2003年[13]潘旭海、蔣軍成從控制重氣云團(tuán)擴(kuò)散行為的微分方程入手，根據(jù)箱模型及其它一些重氣擴(kuò)散模型，對重氣云團(tuán)瞬時泄漏擴(kuò)散作了數(shù)值模擬研究，并以氯氣為例模擬計算得出了重氣云團(tuán)外形尺吋（R和H）和空氣卷吸量對時間的變化關(guān)系，下風(fēng)向固定點(diǎn)處地面的最大濃度；并應(yīng)用事故后果模擬分析，針對1996年1月21日在西班牙發(fā)生的一起液氯泄漏事故的后果進(jìn)行了模擬分析，這種方法對于潛在的危險源預(yù)測及其可能造成的后果，具有一定的應(yīng)用前景，但事故過程的復(fù)雜性、隨機(jī)性、不確定性使模擬或仿真結(jié)果與實(shí)際有很大差異。東北大學(xué)肖國清,溫麗敏等利用計算機(jī)仿真系統(tǒng)(PCIMS)[14]，按照事故傷害范圍可劃成致死區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)和吸入反應(yīng)區(qū)[15]，求出有毒物質(zhì)濃度的時空分布，然后對氯氣泄漏后的疏散空間疏散路線的可通行性進(jìn)行了研究，從而確定出將災(zāi)區(qū)人員從受災(zāi)地點(diǎn)轉(zhuǎn)移到達(dá)安全地帶的最佳疏散路線，即模型中所說的“當(dāng)量長度”，應(yīng)是最安全的路線等等。由于重氣泄漏擴(kuò)散及傷害后果的計算過程非常復(fù)雜，工作量很大，國內(nèi)外都開發(fā)了多種計算機(jī)軟件，利用計算機(jī)強(qiáng)大的計算功能可方便計算出所需要的結(jié)果。例如目前國內(nèi)用的比較多的有挪威船級社（DNV）公司開發(fā)的SAFETI軟件，可以對假定的泄漏事故，在確定的氣象條件下定量計算出許多種氣體、液體泄漏擴(kuò)散行為、范圍以及造成各種傷害后果的影響范圍；世界銀行研究開發(fā)的危險化學(xué)品事故分析軟件包也可以計算泄漏事故各種后果。我國也有不少單位開展了計算機(jī)模擬軟件的研究，如早在1996年化工部勞動保護(hù)研究所開發(fā)的HLY模型及模型計算機(jī)仿真[16]可以用于氯氣泄漏研究，該模型提出了化學(xué)毒物泄漏擴(kuò)散規(guī)律和傷害規(guī)律，建立了適于不同存在狀態(tài)的多種毒物多種泄漏形式的泄漏擴(kuò)散模型體系“HLY”及監(jiān)控預(yù)警和應(yīng)急救援安全技術(shù)規(guī)范，在各個領(lǐng)域具有很好的適應(yīng)性，且適合于預(yù)測各種形式、多種物質(zhì)泄漏事故處理后果。綜上所述，目前國內(nèi)外對氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)危險性辨識和控制的研究已經(jīng)作了不少工作，但是專門針對工藝和設(shè)備尤其是用RBI方法對氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險評估還未見到。本文利用HAZOP和RBI兩種方法分別對氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝過程、設(shè)備及管道風(fēng)險評估進(jìn)行探討。1.4研究的主要內(nèi)容本論文主要通過一些科學(xué)方法從工藝和設(shè)備兩個方面詳細(xì)查找氯氣生產(chǎn)過程中存在的危險、有害因素，并針對這些事故隱患提出整改措施，以提高裝置在運(yùn)行中的安全可靠性。具體研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面：（1）在充分收集資料、調(diào)研分析氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用危險度評價法，按照裝置已有的幾個工藝單元，分別進(jìn)行危險度評價，確定出各單元的危險性大小；選擇1個典型泄漏事故應(yīng)用數(shù)值模擬法模擬計算泄漏擴(kuò)散過程及可能造成的后果。（2）對危險性大的單元采用危險與可操作性研究（HAZOP）對其工藝過程（工藝參數(shù)）危險性進(jìn)行識別，分析危險產(chǎn)生的原因、可能造成的后果，在總結(jié)現(xiàn)有安全措施基礎(chǔ)上提出有針對性、切實(shí)有效的工藝安全控制措施和建議。（3）采用基于風(fēng)險的檢驗(yàn)(RBI)法，對液氯生產(chǎn)系統(tǒng)的部分靜設(shè)備、管道進(jìn)行半定量分析，確定各管道、設(shè)備的風(fēng)險度，找出薄弱環(huán)節(jié)，并針對這些薄弱環(huán)節(jié)提出預(yù)防或控制設(shè)備發(fā)生事故的有效措施。

第2章氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)危險性辨識方法的選擇及簡介[22][23]2.1危險辨識[24]危險是可能導(dǎo)致意外事故的現(xiàn)有或潛在的狀況。危險是風(fēng)險的前提。風(fēng)險的定義由兩部分組成，用公式表示為：風(fēng)險=危險（事故）發(fā)生的可能性×危險（事故）可能產(chǎn)生的后果危險是客觀存在、無法改變的，而風(fēng)險卻在很大程度上隨著人們的意志而改變，也就是說，按照人們的意志可以改變危險發(fā)生的概率，和一旦出現(xiàn)危險，可以采取防范或?qū)嵤┮?guī)避危險的策略，從而可以改變損失的程度，即降低風(fēng)險。危險辨識是利用系統(tǒng)工程辨識的方法，對系統(tǒng)可能存在的危險性及其可能產(chǎn)生的后果進(jìn)行綜合評價和預(yù)測，并根據(jù)風(fēng)險大小和可容忍程度，提出相應(yīng)的安全對策措施，以達(dá)到系統(tǒng)安全的過程。2.2危險辨識方法概述目前，危險辨識方法有很多種，例如安全檢查表、危險和可操作性研究（HAZOP）、危險度評價法、事故樹分析、事件樹分析、道化學(xué)公司法及事故后果模擬、風(fēng)險概率法、基于風(fēng)險的檢驗(yàn)（RBI）等方法。這些方法有定性的、也有定量的。每種方法都有其適用范圍和應(yīng)用條件，需要根據(jù)研究對象和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，選擇適用的危險辨識方法。下面列出了幾種風(fēng)險辨識方法，并進(jìn)行比較說明。（1）安全檢查表法為了查找工程、系統(tǒng)中各種設(shè)備設(shè)施、物料、工件、操作、管理和組織措施中的危險、有害因素，事先把檢查對象加以分解，將大系統(tǒng)分割成若干小的子系統(tǒng)，以提問或打分的形式，將檢查項(xiàng)目列表逐項(xiàng)檢查，避免遺漏的方法。（2）危險和可操作性研究（HAZOP）它是一種定性的風(fēng)險辨識方法，其基本過程是以關(guān)鍵詞為引導(dǎo)，找出過程中工藝狀態(tài)的變化（即偏差），然后分析偏差的原因、后果及可采取的對策。（3）危險度評價法危險度評價法是借鑒日本勞動省“六階段”的定量評價表，結(jié)合我國國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工防火設(shè)計規(guī)范》(GB50160—1992，1999修訂版)、《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險度評價分類》(HG20660—1991)等技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，編制了“危險度評價取值表”。它是一種半定量的危險辨識方法，規(guī)定了危險度是由物質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作等5個項(xiàng)目共同確定，其危險度分別按A＝10點(diǎn)，B=5點(diǎn)，C=2點(diǎn)，D=0點(diǎn)賦值，由累計點(diǎn)數(shù)值確定單元危險度。（4）概率風(fēng)險評價法概率風(fēng)險評價法是根據(jù)事故的基本致因因素的事故發(fā)生概率，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計中的概率分析方法，求取事故基本致因因素的關(guān)聯(lián)度（或重要度）或整個評價系統(tǒng)的事故發(fā)生概率，結(jié)合事故的后果計算系統(tǒng)的風(fēng)險率。故障類型及影響分析、事故樹分析等都可以由基本致因因素的事故發(fā)生概率計算整個評價系統(tǒng)的事故發(fā)生概率。（5）事故后果模擬法事故后果模擬是指采用一些數(shù)學(xué)模型模擬計算發(fā)生泄漏事故可能造成火災(zāi)、爆炸、中毒的后果及影響范圍。（6）RBI方法對設(shè)備基于風(fēng)險的檢測(RBI)是一種追求系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的理念與方法，它是在對系統(tǒng)中固有的或潛在的危險發(fā)生的可能性與后果進(jìn)行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，給出風(fēng)險排序，找出薄弱環(huán)節(jié)，以確保本質(zhì)安全和減少運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)，優(yōu)化檢驗(yàn)策略的一種管理方式。RBI是設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)、失效分析技術(shù)、材料損傷機(jī)理研究、設(shè)備安全評定和計算機(jī)等技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新的在役設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)。各種危險辨識方法的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍及使用條件見表2.1。表2.1幾種常用危險辨識方法比較[25][26]Table2.1Comparisonofcommonmethodsforhazardassessment評價方法評價目標(biāo)類別方法特點(diǎn)適用范圍應(yīng)用條件優(yōu)缺點(diǎn)安全檢查表分析危險有害因素，也可確定安全等級定性定量按事先編制的有標(biāo)準(zhǔn)要求的檢查表逐項(xiàng)檢查，并可按規(guī)定賦分標(biāo)準(zhǔn)賦分，評定安全等級各類系統(tǒng)的設(shè)計、驗(yàn)收、運(yùn)行、管理等各個環(huán)節(jié)有事先編制的各類檢查表有賦分、評級標(biāo)準(zhǔn)簡便、易于掌握、危險辨識較全面，編制檢查表難度及工作量大危險度評價法危險性等級半定量根據(jù)單元的物質(zhì)、容量、溫度、壓力、操作進(jìn)行評價易燃、易爆、有毒生產(chǎn)、儲存等系統(tǒng)熟悉生產(chǎn)、儲存系統(tǒng)簡便、易于掌握，考慮影響安全的因子比較粗略事件樹（ETA）分析事故原因，計算事故概率定性定量歸納法，由初始事件開始推斷系統(tǒng)發(fā)生事故原因，由各事件概率計算系統(tǒng)事故概率各類局部工藝、生產(chǎn)設(shè)備、裝置事故分析、預(yù)測熟悉系統(tǒng)、元素間的因果關(guān)系、有各事件發(fā)生概率數(shù)據(jù)簡便、易行、受分析評價人員主觀因素影響事故樹(FTA)事故原因分析，事故概率計算定性定量演繹法，由事故邏輯推斷事故原因，由基本事件概率計算事故概率各類系統(tǒng)工藝、設(shè)備等裝置事故分析、預(yù)測熟練掌握方法要點(diǎn)，系統(tǒng)、元素間的因果關(guān)系，有各事件發(fā)生概率數(shù)據(jù)復(fù)雜、工作量大、精確。故障樹編制有誤其分析結(jié)果易失真危險性與可操作性研究(HAZOP)工藝參數(shù)、操作步驟發(fā)生偏離的原因、后果及控制措施定性通過討論，可詳細(xì)找出工藝或操作出現(xiàn)的偏差、偏離原因、偏離后果及對整個系統(tǒng)的影響化工系統(tǒng)、熱力、水力等系統(tǒng)的工藝安全分析分析人熟悉系統(tǒng)、有豐富的知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對工藝過程危險因素的識別很全面，對提高裝置生產(chǎn)運(yùn)行過程中安全性很有幫助。但費(fèi)人費(fèi)時DOW化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法火災(zāi)、爆炸危險等級，事故損失定量根據(jù)物質(zhì)、工藝危險性及采取的措施計算單元潛在的和實(shí)際存在的火爆炸危險性。按照指數(shù)或經(jīng)濟(jì)損失確定危險等級具有火災(zāi)、爆炸危險的生產(chǎn)裝置、儲存設(shè)施等熟練掌握方法，熟悉系統(tǒng)，有豐富知識和良好判斷能力。按經(jīng)濟(jì)損失分級須有評價系統(tǒng)價值和經(jīng)濟(jì)損失目標(biāo)值大量使用圖表、間接明了，只適用于具有火災(zāi)、爆炸危險性系統(tǒng)的分析評價RBI方法基于風(fēng)險的檢測定性、半定量、定量對設(shè)備、管道中固有的或潛在的危險發(fā)生的可能性與后果進(jìn)行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，給出風(fēng)險排序，找出薄弱環(huán)節(jié)，以確保本質(zhì)安全和減少運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)，優(yōu)化檢驗(yàn)策略的一種管理方式化工廠設(shè)備、管道必須對大量資料進(jìn)行搜集、整理和分析利用RBI制定的檢驗(yàn)計劃非常有針對性。優(yōu)化檢驗(yàn)周期。從長遠(yuǎn)來看，經(jīng)濟(jì)效益顯著。但耗費(fèi)大量的人力物力，必須擁有詳細(xì)的原始資料及生產(chǎn)過程中積累的數(shù)據(jù)才能計算準(zhǔn)確；定量分析數(shù)據(jù)庫中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的差異對風(fēng)險有較大影響。數(shù)值模擬法基于數(shù)學(xué)公式的計算定量根據(jù)數(shù)學(xué)模型和傷害準(zhǔn)則，通過計算確定事故可能造成火災(zāi)、爆炸、中毒的影響范圍發(fā)生泄漏，引起火災(zāi)、爆炸、中毒等系統(tǒng)必須熟識數(shù)學(xué)模型，了解其適用范圍，選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型可定量計算事故造成的后果；缺點(diǎn)是計算量大，復(fù)雜，最好有可支撐的計算機(jī)軟件由表2.1可見，各種評價方法均有其特點(diǎn)及適用范圍。由于危險辨識與風(fēng)險評價的系統(tǒng)有多種多樣，同一個系統(tǒng)不同場所危險性也不完全相同，因此不能只用一種方法去完成不同內(nèi)容的危險辨識工作，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)、危險特性、評估的目的等來分析比較，合理選擇危險辨識的方法。2.3危險辨識方法的選擇及簡介2.3.1危險辨識綜合分析上述危險辨識的方法特點(diǎn)及適用范圍，結(jié)合氯氣生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)際，本文采用危險度評價法分析、確定各單元的危險度?？紤]到氯氣屬于高毒性重氣，一旦發(fā)生大量泄漏，會迅速向下風(fēng)向擴(kuò)散，對周圍的人員、環(huán)境等造成巨大損失，為了解發(fā)生氯氣泄漏的危害后果，可能影響的范圍，以便及時采取措施控制及應(yīng)急救援，本論文選用具有概念清晰、計算量小、強(qiáng)健性等優(yōu)點(diǎn)的箱模型來模擬重氣泄漏擴(kuò)散。有害物質(zhì)瞬時泄漏后在下方向不同距離的最大濃度采用高斯煙團(tuán)模型進(jìn)行計算；傷害后果采用有毒物質(zhì)的傷害模型模擬。為充分識別工藝過程危險性，本文選用HAZOP對危險性大的單元進(jìn)行工藝過程危險性辨識；選用RBI方法的半定量分析法對液氯生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備、管道的危險性進(jìn)行分析，在分析基礎(chǔ)上找出工藝和設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)，制定切實(shí)有效的預(yù)防或整改措施。2.3.2（1）危險度評價法[19]危險度評價法是借鑒日本勞動省“六階段”的定量評價階段，結(jié)合我國國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工防火設(shè)計規(guī)范》(GB50160—1992，1999修訂版)、《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險度評價分類》(HG20660—1991)等技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編制而成。該法采用系統(tǒng)分割的方法，首先將系統(tǒng)劃分為若干個單元，規(guī)定了單元的危險度由物質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作5個方面因素共同確定，其危險度分別按A＝10點(diǎn)，B=5點(diǎn)，C=2點(diǎn)，D=0點(diǎn)賦值，由累計點(diǎn)數(shù)值確定單元危險度。危險度分級圖如圖2.1所示，分級表見表2.2。16點(diǎn)以上為1級，屬高度危險；11～15點(diǎn)為2級，需同周圍情況用其他設(shè)備聯(lián)系起來進(jìn)行評價，屬于中度危險；1～10點(diǎn)為3級，屬低危險度。物質(zhì)：物質(zhì)本身固有的點(diǎn)火性、可燃性、爆炸性和毒害性的程度；容量：處理的物料量；溫度：運(yùn)行溫度和點(diǎn)火溫度的關(guān)系；壓力：運(yùn)行壓力(超高壓、高壓、中壓、低壓)；操作：運(yùn)行條件引起爆炸或異常反應(yīng)的可能性。圖2.1危險度分級圖Fig2.1Theclassificationofrisk

表2.2定量評價表Table2.2Thetableofquantitativeevaluation項(xiàng)目A(10點(diǎn))B(5點(diǎn))C(2點(diǎn))D(點(diǎn))物質(zhì)(指單元內(nèi)危險、有害程度最大的物質(zhì))1.甲類可燃?xì)怏w2.液態(tài)烴類3.甲類固體4.極度危害介質(zhì)1.乙類可燃?xì)怏w2.甲B、乙A類可燃液體3.乙類固體4.高度危害介質(zhì)1.乙B、丙A、丙B類可燃液體2.丙類固體3.中、輕度危害介質(zhì)不屬于左側(cè)A~C的物質(zhì)容量氣體1000m3液體100m3500~1000m50~100m100~500m10~50m＜100m＜10m溫度在1000℃以上使用，其操作溫度在燃點(diǎn)以上1.1000℃以上使用，其操作溫度在燃點(diǎn)以下；2.在250-1000℃使用，其操作溫度在燃點(diǎn)以上1.在250-1000℃使用，其操作溫度在燃點(diǎn)以下；2.在低于250℃使用，其操作溫度在燃點(diǎn)以上使用溫度未滿250℃，且操作溫度在燃點(diǎn)以下壓力100Mpa20-100Mpa1-20Mpa1Mpa以下操作1.臨界放熱和特別劇烈的放熱反應(yīng)操作2.在爆炸極限范圍內(nèi)或其附近的操作1.中等放熱反應(yīng)(如烷基化、酯化、加成、氧化、聚合、縮合等)反應(yīng)操作2.系統(tǒng)進(jìn)入空氣或不純物質(zhì)，可能發(fā)生的危險、操作3.使用粉狀或霧狀物質(zhì)，有可能發(fā)生粉塵爆炸的操作4.單批式操作1.輕微放熱反應(yīng)(如加氫、水合、異構(gòu)化、烷基化、磺化、中和等反應(yīng))2.在精制過程中伴有化學(xué)反應(yīng)3.單批式操作，但開始使用機(jī)械等手段進(jìn)行程序操作4.有一定危險的操作無危險的操作（2）數(shù)值模擬法[27][28][29]數(shù)值模擬法是采用一些數(shù)學(xué)模型模擬計算物質(zhì)泄漏后可能造成的后果，它包括泄漏擴(kuò)散模型和事故后果模型兩大方面。擴(kuò)散模型主要是預(yù)測下風(fēng)向不同距離的泄漏物質(zhì)的最大濃度，模擬氣體的擴(kuò)散情形；事故后果模型主要是預(yù)測易燃、易爆、有毒物質(zhì)泄漏后可能影響的范圍。由于采用現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室模擬方法了解物質(zhì)泄漏擴(kuò)散的行為受種種條件限制難以進(jìn)行，應(yīng)用合理數(shù)學(xué)模型模擬計算，對危險的識別、制定相應(yīng)的安全對策以及發(fā)生事故后的現(xiàn)場控制都有著重要的參考作用。①重氣擴(kuò)散模擬泄漏物質(zhì)擴(kuò)散有重氣擴(kuò)散和中性氣體擴(kuò)散兩種模式。氯氣比空氣重，泄漏后擴(kuò)散模式屬于重氣擴(kuò)散。目前國內(nèi)外研究的重氣泄漏擴(kuò)散模型主要有唯象模型、箱模型及相似模型、三維傳遞模型和淺層模型等幾種。唯象模型，是由一系列重氣氣體連續(xù)泄放和瞬時泄放的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的計算機(jī)圖表組成，能夠很好地用于重氣瞬時或連續(xù)釋放的地面面源或體源。箱及相似模型具有概念清晰、計算量小、強(qiáng)健性等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于危險評價。三維傳遞模型克服了箱及相似模型中辨識和模擬重氣下沉、空氣卷吸、氣云受熱等物理效應(yīng)時所遇到的許多問題，另外該方法具有模擬出平坦均勻地形以外更為復(fù)雜情形的能力。淺層模型是擬三維的，兼顧了箱模型和三位傳遞現(xiàn)象模型的優(yōu)點(diǎn)，部分地克服了它們的局限性。各種模型都有其優(yōu)缺點(diǎn)，如唯象模型計算簡單，但它屬于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，外延性較差，主要適用于后果分析的粗略計算。三維傳遞模型有模擬平坦均勻地形以外更為復(fù)雜情形的能力，但模擬方法比較復(fù)雜，數(shù)值計算困難，在工程應(yīng)用中受到很大的限制。淺層模型計算量高于箱模型。箱及相似模型具有概念清晰、計算量小、強(qiáng)健性等優(yōu)點(diǎn)，但模型自身存在固有的局限性和不確定性。目前重氣擴(kuò)散模擬中大多采用箱模型進(jìn)行模擬計算。重氣擴(kuò)散箱模型分為重力沉降、空氣卷吸、云團(tuán)受熱、轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詺怏w四個部分，每個部分通過一些公式計算重氣云團(tuán)的半徑R（t）、高度H（t）、卷吸空氣量（Ma），根據(jù)云團(tuán)半徑和高度可計算擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)而計算云團(tuán)濃度。對于泄漏物重氣云團(tuán)在不同距離濃度的求取，大多采用在高斯模型的基礎(chǔ)上，通過對擴(kuò)散系數(shù)的修正來模擬計算[30][31][32]。只考慮泄漏物質(zhì)在下風(fēng)向的濃度分布，其方程為：（2-1）令z=0,得到地面濃度（2-2）令y=0,得到地面軸線濃度（2-3）式中，，，為擴(kuò)散系數(shù)，m；R(t)為云團(tuán)半徑，m；h(t)為云團(tuán)高度，m；x為泄漏源的下風(fēng)向距離，m；u為10m高的風(fēng)速，m/s；Q為泄漏物質(zhì)的體積，m3。②事故后果模擬事故后果模擬主要是預(yù)測火災(zāi)、爆炸和毒物泄漏的后果，并以圖形、文字、表格等形式對事故的影響區(qū)域、人員傷亡、財產(chǎn)損失情況進(jìn)行描述。本論文涉及的主要物質(zhì)氯氣具有毒害性，故此處只介紹有毒物質(zhì)泄漏的傷害模型。有毒物質(zhì)的傷害模型主要是通過計算毒物泄漏后在下風(fēng)向不同距離的濃度分布，確定其造成不同傷害的區(qū)域。傷害區(qū)域劃分為致死區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)、吸入反應(yīng)區(qū)。致死區(qū)內(nèi)人員如缺少防護(hù)或未能及時逃離，則將無例外的蒙受嚴(yán)重中毒，其中半數(shù)左右人員可能中毒死亡。重傷區(qū)內(nèi)大部分人員蒙受重度或中度中毒，需住院治療，有個別人甚至中毒死亡。輕傷區(qū)內(nèi)大部分人員有輕度中毒或吸入反應(yīng)癥狀，門診治療即可康復(fù)。吸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)有一部分人有吸入反應(yīng)癥狀，但未達(dá)到中毒程度，一般在脫離接觸后24小時內(nèi)恢復(fù)正常。致死區(qū)和重傷區(qū)是疏散、搶救的重點(diǎn)區(qū)域，輕傷區(qū)也應(yīng)在疏散之列。本論文只研究致死區(qū)和重傷區(qū)的覆蓋范圍。氯氣的致死區(qū)、重傷區(qū)濃度見表2.3。表2.3氯的致死區(qū)、重傷區(qū)濃度[30]Table2.3GuidewordofHAZOPanalysisanditssignificance毒物名稱致死毒負(fù)荷ppm·min致死區(qū)濃度ppm(30min)重傷區(qū)濃度ppm(30min)氯1800060050計算傷害區(qū)域范圍：某濃度下云團(tuán)地面的覆蓋范圍用下式計算：（2-4）式中，Q——泄漏物質(zhì)的體積，m3；σx、σy、σz——擴(kuò)散系數(shù)，m，σx=σy；x——下風(fēng)向距離，m；u——平均風(fēng)速，m/s；t——時間，s；x-ut=0[26]。其中，大氣擴(kuò)散系數(shù)[28]是通過以下方法確定的。擴(kuò)散系數(shù)和下風(fēng)向距離的關(guān)系以函數(shù)形式表示，冪函數(shù)形式是一種常用的表示方法：σy=axb（2-5）σz=cxd（2-6）（2-5）、（2-6）式中的a、b、c、d為常數(shù)，其取值本論文應(yīng)用我國環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)中采用的系數(shù)值，見表2.3、2.4。表2.4橫向擴(kuò)散系數(shù)冪函數(shù)表達(dá)式σy=axb系數(shù)值（取值時間0.5h）Table2.4Theexpressionofpowerfunctionforlandscapeorientationdispersioncoefficientisσy=axb(samplingtimeis0.5hour)穩(wěn)定度ab下風(fēng)向距離/mA0.4258090.6020520.9010740.8509340~1000>1000B0.2818460.3963530.9143700.8650140~1000>1000C0.1771540.2321230.9242790.8851570~1000>1000D0.1107260.1466690.9294180.8887230~1000>1000E0.08640010.1019470.9208180.8968640~1000>1000F0.05536340.07333480.9294180.8887230~1000>1000表2.5垂直擴(kuò)散系數(shù)冪函數(shù)表達(dá)式σz=cxd系數(shù)值（取值時間0.5h）Table2.5Theexpressionofpowerfunctionforverticaldispersioncoefficientisσz=cxd(samplingtimeis0.5hour)穩(wěn)定度cd下風(fēng)向距離/mA0.07999040.008547710.0002115451.121541.513602.108810~300300~500>500B0.1271900.0570250.9644351.093560~500>500C0.1068030.917595>0D0.1046340.4001670.8107630.8262120.6320230.555361~10001000~10000>10000E0.09275290.4333841.734210.7883700.5651880.4147430~10001000~10000>10000F0.06207650.3700152.406910.7844000.529690.3226590~10001000~10000>10000（3）危險和可操作性研究（HAZOP）[33]危險和可操作性研究是一種定性的辨識危險性方法。它的基本過程是以關(guān)鍵詞為引導(dǎo)（即引導(dǎo)詞）分析工藝參數(shù)或操作步驟的偏差，引導(dǎo)詞及其意義見表2.5，針對偏差找出原因，分析后果，提出對策措施。其目的是系統(tǒng)、詳細(xì)地對工藝過程和操作進(jìn)行檢查，以確定過程的偏差是否導(dǎo)致不希望的后果。表2.6HAZOP分析引導(dǎo)詞及其意義Table2.6TheguidewordanditsmeaningofHAZOP引導(dǎo)詞意義NONE(空白)設(shè)計或操作要求的指標(biāo)完全不發(fā)生；如無流量、無催化劑MORE(偏高)同標(biāo)準(zhǔn)值相比數(shù)值偏大；如流量、壓力、溫度等數(shù)值偏高LESS(偏低)同標(biāo)準(zhǔn)值相比數(shù)值偏大；如流量、壓力、溫度等數(shù)值偏低ASWELLAS(伴隨)在完成既定功能的同時；伴隨多余事件發(fā)生；如物料在輸送過程中發(fā)生組分或相變化PARTOF(部分)只完成既定功能的一部分；如組分的比例發(fā)生變化，無某些組分REVERSE（相逆）出現(xiàn)和設(shè)計要求完全相反的事或物；如液體反向流動，加熱而不是冷卻，反應(yīng)向相反方向進(jìn)行OTHERTHAN(異常)出現(xiàn)和設(shè)計要求不相同的事或物；如發(fā)生異常事件或狀態(tài)、開停車、維修、改變操作模式危險和可操作性研究技術(shù)是基于這樣一種原理，背景各異的專家們?nèi)绻谝黄鸸ぷ?，就能夠在?chuàng)造性、系統(tǒng)性和風(fēng)格上互相影響和啟發(fā)，能夠發(fā)現(xiàn)和鑒別更多的問題，要比他們獨(dú)立工作并分別提供工作結(jié)果更為有效。這一技術(shù)可以用于整個工程、系統(tǒng)生命周期的各個階段。危險和可操作性分析的本質(zhì)，是通過系列會議對工藝流程圖和操作規(guī)程進(jìn)行分析，由各種專業(yè)人員按照規(guī)定的方法對偏離設(shè)計的工藝條件進(jìn)行過程危險和可操作性研究，是帝國化學(xué)工業(yè)公司（ICI，英國）最早開發(fā)出來的。危險和可操作性分析技術(shù)與其它評價方法的明顯不同是：其它方法可由某人單獨(dú)去做，而危險和可操作性分析則必須由一個多方面的專業(yè)的、熟練的人員組成的小組來完成。HAZOP分析的準(zhǔn)備工作包括以下內(nèi)容：a.確定分析目的、對象和范圍：確定分析目的、對象和范圍是極其關(guān)鍵的，必須盡可能的清楚明確。分析對象通常由該裝置和項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人確定，并得到HAZOP分析小組領(lǐng)導(dǎo)的幫助認(rèn)可。應(yīng)當(dāng)按照正確的方向和既定目標(biāo)開展分析工作，而且要確定著重考慮的后果。b.確定HAZOP小組組長HAZOP組長應(yīng)擔(dān)負(fù)以下職責(zé)：小組成員的挑選，工作計劃的制定，確保HAZOP分析有序、高效的進(jìn)行，報告的審查，整改措施的確認(rèn)等。c.獲取必要的資料這是進(jìn)行分析的前提，最重要的資料就是工藝管道和儀表流程圖(P&ID)，有時還需要平面布置圖、流程圖（PFD）、操作規(guī)程、邏輯圖，圖紙和數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)在分析會議之前分發(fā)到每個分析人員手中。d.挑選HAZOP小組成員HAZOP分析小組的知識、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)對確保分析結(jié)果的可信度和深度至關(guān)重要，這就要求分析組的組織者應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)組成有適當(dāng)人數(shù)且有經(jīng)驗(yàn)的HAZOP分析組。一般說來，HAZOP分析小組應(yīng)包括以下幾方面的人員：工藝工程師、設(shè)備工程師、安全工程師、操作主管、儀表／控制工程師、記錄員。e.確定分析程序根據(jù)分析的不同目的，HAZOP分析的內(nèi)容可能會有所差別，HAZOP組長在準(zhǔn)備工作階段可以初步確定分析節(jié)點(diǎn)并提出初步的偏離目錄，準(zhǔn)備一份分析表格做會議記錄用。f.安排會議一旦前期準(zhǔn)備工作基本完成，組長就負(fù)責(zé)組織會議，合理制定會議計劃。估算整個過程所需的時間，然后組織者可以開始安排會議的次數(shù)和時間，保證會議高效率。召開會議進(jìn)行HAZOP分析準(zhǔn)備工作做好之后，即可召開HAZOP會議進(jìn)行分析，分析程序和內(nèi)容見圖所示。劃分節(jié)點(diǎn)(或稱單元分區(qū))是為了邏輯地、有效地進(jìn)行HAZOP分析，要將P&ID按照逐個設(shè)備、管線或操作劃分為分析節(jié)點(diǎn)。對于每個節(jié)點(diǎn)按照圖2-2所示，逐項(xiàng)分析并由會議記錄人員記錄[27]。最后將分析結(jié)果、補(bǔ)充的安全措施歸納整理，上報有關(guān)部門落實(shí)。圖2.2HAZOP分析流程Fig.2.2HAZOPanalysisprocess（4）RBI方法[34][35][36]基于風(fēng)險的檢驗(yàn)（RiskBasedInspection，簡稱RBI）在設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)、失效分析技術(shù)、材料分析損傷機(jī)理研究、設(shè)備安全評定和計算機(jī)等技術(shù)發(fā)展及基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新的在役設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)。在役設(shè)備，不采用常規(guī)的檢驗(yàn)方法，而是在風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上，對高風(fēng)險設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)。采用此方法，可以提高設(shè)備的可靠性，延長設(shè)備檢修周期，降低設(shè)備檢修費(fèi)用，具有保證設(shè)備安全性的基礎(chǔ)上顯著降低成本的效果。根據(jù)裝置中各個部件在運(yùn)行中的風(fēng)險大小來制定檢驗(yàn)計劃（檢驗(yàn)內(nèi)容、檢驗(yàn)周期），以達(dá)到整套裝置在一個可接受的風(fēng)險水平下運(yùn)行。常規(guī)的設(shè)備檢測方法和RBI設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)對于降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險性，在檢測活動水平相同的情況下，所產(chǎn)生的效果大小不同。檢測活動水平不僅包括單位界定的設(shè)備檢測頻率，還包括檢測設(shè)備本身與國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對檢測設(shè)備要求的符合性程度，以及對檢測設(shè)備的管理、檢驗(yàn)檢測過程本身的監(jiān)控等綜合因素下的水平。兩種檢驗(yàn)方法的比較如圖2.3[19]所示。通過比較可以看出，對于一些不能通過常規(guī)檢測活動來降低的風(fēng)險，可以用RBI方法檢驗(yàn)出來，并且可以將設(shè)備與管道按風(fēng)險大小排序。圖2.3RBI檢測與常規(guī)檢測的比較Fig2.3ComparisonofRBIdetectionandconventionaldetectionRBI技術(shù)成為當(dāng)今石油、化工設(shè)備管理的技術(shù)發(fā)展趨勢。根據(jù)用RBI技術(shù)對設(shè)備風(fēng)險評估的結(jié)果，可接受的風(fēng)險等級，可不采取任何風(fēng)險減緩措施；對不可接受風(fēng)險，采取風(fēng)險減緩措施降低風(fēng)險，可接受風(fēng)險分布如圖2.4[19]所示。檢驗(yàn)是管理設(shè)備失效風(fēng)險和確保設(shè)備完整性的主要方式之一，其它方式則取決于具體的環(huán)境。如果失效后果不可接受，可采用如緊急隔離、緊急泄壓、緊急泄料、更改工藝、減少危險物質(zhì)總量或者安裝噴淋設(shè)備、隔斷閥、水淹系統(tǒng)以及建立應(yīng)急響應(yīng)措施等方法降低風(fēng)險。如果失效概率不可接受，可采取設(shè)備更換和維修、缺陷的合乎使用性評價、設(shè)備改造和設(shè)備重新設(shè)計來降低風(fēng)險。還有些不確定風(fēng)險的設(shè)備，則通過建立工藝狀態(tài)監(jiān)控措施來控制設(shè)備的風(fēng)險。這些都要在RBI的檢驗(yàn)計劃中明確出來。圖2.4RBI風(fēng)險分布與比較Fig2.4RBIriskdistributionandcomparison=1\*GB3①RBI分析的主要步驟[37]a.確定RBI的應(yīng)用范圍RBI通常有以下三種應(yīng)用范圍:工廠或車間、成套裝置、單臺設(shè)備。在實(shí)踐中根據(jù)應(yīng)用的目的和成本確定RBI的應(yīng)用范圍。b.確定RBI方法RBI的方法可以歸納為定性RBI、半定量RBI和定量RBI。在實(shí)踐中根據(jù)RBI的應(yīng)用范圍和能夠收集到的資料的詳細(xì)程度進(jìn)行選擇。半定量RBI因其所需原始數(shù)據(jù)較少、評價成本較低，精度足以滿足工程實(shí)踐的需要，因此許多國家，包括發(fā)達(dá)國家都大力發(fā)展半定量RBI，對于未作過RBI分析的企業(yè)是一個很好的起步。因此，本論文選用半定量RBI。c.收集資料RBI必須對大量資料進(jìn)行收集、整理和分析。其所需要的資料主要包括設(shè)計和竣工資料、工藝資料、檢驗(yàn)資料、維護(hù)和更換資料、質(zhì)量體系資料等。d.確定腐蝕回路腐蝕環(huán)路意指一整段連續(xù)的設(shè)備和管線，其內(nèi)部損壞形態(tài)與損壞概率相似。劃分腐蝕環(huán)路的目的是為了確定類似損傷機(jī)理的相關(guān)設(shè)備項(xiàng)目。設(shè)備或管道的不同部位有不同的損傷模式和損傷機(jī)理，依據(jù)不同的損傷機(jī)理劃分不同的腐蝕回路。e.確定物流回路目的：用來估計危險后果。同一物流回路中的管線發(fā)生泄漏，將只影響該物流回路，而不會泄漏到其它工序或區(qū)域中。劃分：以生產(chǎn)中發(fā)生意外時的能隔離的點(diǎn)（泵、閥）來劃分隔離區(qū)，即物流回路。范圍：范圍越大越保守，劃分影響到最終的計算后果，工藝流程總不同的物料通常劃分為不同的物流回路。f.確定損傷機(jī)理確定設(shè)備和管道的腐蝕機(jī)理是整個RBI分析中關(guān)鍵的部分。損傷機(jī)理的確定通常需要有經(jīng)驗(yàn)的腐蝕和材料專家，同時還需要生產(chǎn)廠提供實(shí)際設(shè)計數(shù)據(jù)，操作經(jīng)驗(yàn)和以往設(shè)備的損傷情況，并參考同類設(shè)備的失效分析資料和API581所提供的資料、數(shù)據(jù)。然后綜合以上數(shù)據(jù)和資料，判斷潛在損傷機(jī)理、失效模式和剩余壽命。g.進(jìn)行RBI評估RBI評估有定性評估、半定量評估、定量評估。由于定性RBI評估主要通過問答的方式確定影響事故可能性和事故后果的各個因素的得分，再分別換算為事故可能性級別和事故后果級別，并用風(fēng)險矩陣表示風(fēng)險，其計算結(jié)果是定性數(shù)據(jù)；而定量RBI評估是一個復(fù)雜的過程。由于資料以及本人對該方法的掌握程度有限，故此處只對半定量評估方法作一簡單介紹。半定量RBI評估采用問答、選擇、估算和計算等多種方式確定事故可能性級別和事故后果級別，也用風(fēng)險矩陣表示風(fēng)險等級。h.確定風(fēng)險（2-7）式中，Pi表示第i種破壞規(guī)模的事故頻率；C1i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的燃燒爆炸后果；C2i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的中毒后果；C3i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的環(huán)境清理后果；C4i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的停產(chǎn)損失。i.提出檢驗(yàn)計劃和維修更換計劃的建議檢驗(yàn)計劃的要點(diǎn)包括檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)方法。建議檢驗(yàn)周期時，需要考慮政府法規(guī)的要求、成套裝置的風(fēng)險和工廠整體的大修計劃。建議檢驗(yàn)方法和維修更換計劃時，需要考慮其有效性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。j.RBI再評估RBI是一個不斷循環(huán)，周而復(fù)始的過程。當(dāng)成套裝置及其環(huán)境狀況發(fā)生變化或獲得新的資料時應(yīng)該再次進(jìn)行RBI評估。整個評價程序如圖2.5所示。圖2.5RBI工作程序Fig2.5WorkingprogramofRBI=2\*GB3②DNV的ORBIT軟件介紹[38][39]DNV是RBI技術(shù)的發(fā)起者和倡導(dǎo)者，由于應(yīng)用RBI技術(shù)計算比較復(fù)雜，DNV公司開發(fā)了多種計算軟件，此處對ORBIT軟件做一簡單介紹。DNV的ORBIT軟件分兩部分，一部分是ORBITOnshore,主要用于陸上石油裝置，包括煉油裝置和過程裝置；另一部分是ORBITOffshore，主要用于海上石油裝置。ORBIT軟件采用了5×5的風(fēng)險矩陣，將風(fēng)險劃分為4個風(fēng)險等級，