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    • 15个化工安全小知识分享

      1、HSE与PSM

      3、工艺危害分析(PHA)

      5、风险矩阵(Risk Matrix)

      7、DOW 火灾爆炸指数(F&EI)

      9、工艺安全信息(PSI)

      11、安全仪表系统(SIS)

      13、安全完整性等级(SIL)

      15、化学品安全技术说明书(MSDS)

       工艺安全管理是美国职业与健康管理局于1992颁布的一个标准29CFR1910.119,适用于所有涉及危险化学品的活动,包括使用、存储、生产和操作等。通过防止危险化学品的泄漏,来保证工艺设施,诸如:化工厂,炼油厂,天然气加工厂,海上钻井平台等,得到安全的设计和运行。与常见的职业安全管理体系、应急处理体系不同,工艺安全管理专注于预防重大事故,如火灾,爆炸,有毒化学化学品泄漏等。通过对工艺设施整个生命流程中各个环节的管理,从根本上减少或消除事故隐患,从而提高工艺设施的安全。
        工艺安全管理(PSM)不是一个由管理层下达到其雇员和承包商工人的管理程序,这是一个涉及每个人的管理程序。关键词是:“参与”,绝对不是仅仅沟通。所有管理人员,雇员和承包商工人都为工艺安全管理(PSM)的成功实施负有责任。管理层必须组织和领导PSM体系初期的启动,但雇员必须在实施和改进上充分参与进来,因为他们是对工艺如何运行知道最多的人,必须由他们来执行建议和变动。如内部职能部门和外部顾问这样的专家组可以针对特定领域提供帮助,但工艺安全管理(PSM)从本质上来说是生产管理部门自己的职责。
        工艺安全管理包含以下14个互相关联的要素:
              1.工艺安全信息
              2.工艺危害分析
              3.操作程序和安全惯例
              4.技术变更管理
              5.质量保证
              6.承包商管理
              7.开工前安全检查
              8.设备完整性
              9.设备变更的管理
              10.培训及表现
              11.事故调查
              12.人员变更管理
              13.应急计划及响应
              14. 审核         国家安监总局在2010年9月6日发布《化工企业工艺安全管理实施导则》(AQ/T3034-2010),于2011年5月1日起实施,包含12个相互关联的要素:
              1、工艺安全信息(PSI)
              2、工艺危害分析(PHA)
              3、操作规程
              4、培训
              5、承包商管理
              6、试生产前安全审查
              7、机械完整性
              8、作业许可
              9、变更管理
              10、应急管理
              11、工艺事故/事件管理
              12、符合性审核 
      参考文献:
      1.ProcessSafety Management(OSHA 3132),U.S.Department of Labor
        OccupationalSafety and Health Administration(OSHA),2000.
      2.Center forChemical Process Safety(1992).Guidelines for Hazard
        EvaluationProcedures, with Worked Examples(2nd Edition ed.).
       Wiley-AIChE.ISBN 0-8169-0491-X.
       
       
      工艺危害分析(PHA)
       
       PSM的核心要素,指通过一系列有组织的、系统性的和彻底的分析活动来发现、估计或评价一个工艺过程的潜在危害。PHA可以为企业的管理者和决策者提供有价值的信息用以提高工艺装置的安全水平和减少可能出现的危害性后果造成的损失。
          可供选用的PHA的方法常用的有
          1.定性方法:What-If, 检查表, What-If/检查表, 危险与可操作性(HAZOP)
          2.半定量方法: 保护层分析(LOPA),故障模式及后果分析(FMEA)
          3.定量方法:定量危害分析(QRA),故障树
          企业必须根据自身的复杂程度、规模、危险程度、折旧程度等多种因素,选择一种合适的方法进行PHA活动。并且PHA活动应该每隔至多5年就重新进行一次。
          一个合格的PHA活动应该能够:
          1.发现工艺危害
          2.识别出已经发生过的有可能导致灾难性后果的事件
          3.可用的工程上或管理上的危害控制手段
          4.控制手段失效的后果
          5.人员因素
          6.定性的关于危害的评价
        PHA应该由一个包括多方面人员的队伍完成,包括工程、管理、操作、设计等人员。并且在PHA过程中产生的文档,特别是产生的建议,应该有完善的管理和后续跟踪手段。
      参考文献:
      Process Safety Management(OSHA 3132),U.S.Department of Labor 
      Occupational Safety and Health Administration(OSHA),2000.
       
      危险与可操作性行分析(HAZOP)
      HAZOP分析法是按照科学的程序和方法,从系统的角度出发对工程项目或生产装置中潜在的危险进行预先的识别、分析和评价,识别出生产装置设计及操作和维修程序,并提出改进意见和建议,以提高装置工艺过程的安全性和可操作性,为制定基本防灾措施和应急预案进行决策提供依据。
            与传统的安全分析和安全评估方法相比HAZOP分析方法具有三大特点:  首先是确立了系统安全的观点,而不是单个设备完全的观点;其次是系统性、完善性好,有利于发现各种可能的潜在危险;再次是结构性好,易于掌握。
           危险和可操作性研究方法可按分析的准备、完成分析和编制分析结果报告3个步骤来完成。由各种专业人员(如:工艺、设备、自控、现场操作人员等)按照规定的方法对偏离设计的工艺条件进行过程危险和可操作性研究。鉴于此,虽然某一个人也可能单独使用危险与可操作性研究方法,但这绝不能称为危险和可操作性研究。所以,危险和可操作性研究方法与其他安全评价方法的明显不同之处是,其他方法可由某人单独使用,而危险和可操作性分析则必须由一个多方面的、专业的、熟练的人员组成的小组来完成。

      HAZOP的过程是各利益方各专业共同进行公开,透明,透彻的讨论过程。将HAZOP分析方法应用于石油化工装置的设计安全评价中,能够使设计人员对于单元中的工艺过程及设备有深入了解,对于单元中的危险及应采取的措施有透彻的认识,在设计中避免安全设计不足或过度。HAZOP分析对于装置的日常生产与维护以及装置的安全管理提供了良好的指导作用,帮助操作人员系统的从原理上理解操作中的安全问题。HAZOP分析内容可以作为对员工进行安全培训的良好教材。HAZOP分析同时能够帮助专利商进一步完善设计。
      做为一个半定性半定量的手段所得的分析结果,如果对工艺/ 设备有重大改变,往往要求利用ASPEN或其他手段进一步进行定量计算。以便进一步提出解决手段。现在HAZOP分析法已经成为石油天然气行业对初步设计,详细设计以及生产优化时安全审查的重要工具。同时在金属冶炼,火力电站,制药,精细化工,食品,造纸等具有连续生产特征的行业都日益成为安全审查的标准手段。
      参考文献:
      1.Kletz,Trevor(2006).Hazop and Hazan(4th Edition ed.).Taylor & Francis.
        ISBN 978052955062.
      2.Tyler,Brian,Crawley,Frank & Preston,Malcolm (2008).HAZOP:Guide to
        Best Practice(2nd Edition ed.).IChemE,Rugby.ISBN 9780852955253.  3.Center for Chemical Process Safety(1992).Guidelines for Hazard 
       Evaluation Procedures,with Worked Examples(2nd Edition ed.). 
       Wiley-AIChE.ISBN 0-8169-0491-X.
      风险矩阵(Risk Matrix)
      风险矩阵译自Risk Matrix, 是一种有效的风险管理工具。可应用于分析项目的潜在风险,也可以分析采取某种方法的潜在风险。它是一个标准化的被用于对照参考的矩阵。可被用于HAZOP,LOPA等方法的风险评估步骤。
        风险矩阵的基本思想是将风险(Risk)分解为严重程度(Severity)和可能性(Likelihood)两个可度量的量。其中严重程度(S)与经济损失、人员伤害、环境污染、法律法规触犯、声誉损失等因素相关。由于不同的主体对风险的承受能力不同,不同类型的后果或事件的特征也有很大不同,例如同样100万元等级的经济损失,小型私企可能将其严重性归于不可接受,而大型国企可能将其归于可以容忍,所以不同的主体应该定义自己的风险矩阵。其中严重程度的分级,可能性的分级,及风险的分级标准都可以使用自己的标准。
        下图是一个典型的5x5的风险矩阵,其中严重性和可能性都被分为5级,而风险被分为4级:
        风险由严重性和可能性共同决定,例如:发生概率是百年一遇,每次发生损失100万元的事件,与每年发生一次,每次损失1万元的事件,其风险可能相近。而一般情况下,危害事件的严重程度是固定不可控制的,例如火灾风险,无论有什么防护措施,一旦防护失效火灾发生,则最终的损失和危害基本是固定的。而危害事件的可能性是可以控制的,例如增加保护措施、增加人员维护等,一般可以降低危害发生的可能性,从而降低最终的风险。
      参考文献:
      Cox,L.A.Jr.'What's Wrong with Risk Matrices?',Risk Analysis,Vol.28,
      No.2, 2008,DOI:10.1111/j.1539-6924.2008.01030.x
      保护层分析(LOPA)

        在每个危险场景中,给定的危险后果的严重性已知,其发生的概率可以通过其初始触发事件和各个触发条件的概率计算得出。每个保护层若生效,则危险后果不会发生,如果其失效,则安全保护任务会顺延至下一个保护层。所以每增加一个保护层,后果的发生概率就相应减少一定数值,减小值就是该保护层的生效的概率。叠加所有的保护层后,需要将风险降低到可接受的水准。如果风险仍旧太高,则可以计算出需要增加的保护层的失效概率。
          典型的LOPA工作表如下表所示:
      参考文献:
      CCPS,Layer of Protection Analysis:Simplified Process Risk Assessment
      (A CCPS Concept Book),(2001),Wiley-AIChE,ISBN 978-0816908110
      DOW 火灾爆炸指数(F&EI)

      道化学公司在1986年5月开发了化学暴露指数指(The Chemical Exposure Index Guide,CEI),CEI与火灾爆炸危险指数(the Fire and Explosion Index Hazard Classification Guide,F &EI)配套使用可有效地评价化工装置及相关设施变化的潜在危险。            
        CEI和F &EI是道化学公司安全、防损和防护的最低要求。所有对此感兴趣的单位都可从美国化学工程师协会(AICHE)获得详细资料。事实上,许多国家已在政府的有关法规中参考了CEI和F &EI。我国有关部门已经翻译出版《道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法》(第七版)。
        CEI提供一种简单的方法评价可能的化学释放事件对邻近工厂的人员或居民产生的严重健康危害。确定风险的准确数值是很困难的,但是CEI系统提供一种评价相对危险等级的方法,它不确定某一特定设计是否安全。 
        CEI应用于初始工艺过程危险分析(PHA)、计算分布等级指数(DRD)、通过审定工艺过程,提出消除、减少或减轻释放的建议、应急响应计划(易燃和爆炸危险不包括在本指数内)。 
        化学暴露指数的计算:
        1、确定CEI需提供如下资料
         a.一份准确的工厂及周围地区的平面图。
         b.表示容器、主要管道和化学品总量的简单工艺流程图(标识可能发生化学物质重大释放引趋急性    毒性的工艺管道或设备)。
         c.待计算物质的物理和化学性质,以及ERPG/EEPG值。
         d.CEI指南。
         e.CEI表格。
          2、确定化学暴露指数和危险距离。
          3、填写CEI表。
        释放物向大气中的速率
        计算CEI采用简化的方法,对所有情况都假设至少持续泄露5min,假设是瞬间释放或是在5min内释放超过总贮量,释放速率用5min除以总贮量。
      ERPG和EEPG
        ERPG/EEPG(应急反应计划指标值ERPG,应急暴露计划指标值EEPG)定义如下:
        ERPG-1/EEPG-1:所有人员在暴露1小时内,除对健康有轻微短暂影响或能嗅到明显气味而无其它感觉的最大暴露浓度。
        ERPG-2/EEPG-2:所有人员在暴露1小时内,无不可逆性或其它严重健康伤害或不损伤采取自我保护能力的症状的最大暴露浓度。
        ERPG-3/EEPG-3:所有人员在暴露1小时内,不产生威胁生命和健康的影响的最大暴露浓度。
          CEI指南给出了部分物质的ERPG值。
          大气中释放物量AQ
          释放物质是指在一定时间作为蒸汽或由于液体闪蒸或液池蒸发计入大气中释放物量。
          CEI和危险距离的计算
          所有计算假设风速为5m/s,中性气候条件:CEI=655.1(AQ/ERPG-2)1/2 式中:AQ:大气中释放物质(kg/s)。  ERPG-2:应急反应计划指标值(mg/m3),如果经计算CEI值大于1000假定CEI=1000
          危险距离HD计算
          危险距离是达到ERPG-1、ERPG-2、ERPG-3浓度的距离,计算公式如下:
              HD=6551(AQ/ERPG)1/2   [m]  
              式中:AQ:大气中释放物量(kg/s) ERPG:应急反应计划指标值(mg/m3)
          如果经计算HD值大于10000m,假定HD=10000m。
      参考文献:龚腊芬.蒋涛.《化工与劳动保护》2000年第21卷第1期
       
      工艺安全信息(PSI)
      工艺安全信息是PSM标准所规定的一项要素。在进行任何工艺危害分析(PHA)活动之前,企业的所有人必须预先准备好一份工艺安全信息(PSI)文档。PSI文档的主要功能是帮助进行分析的人员以及企业的所有人、雇员了解PHA过程中识别、分析出的危害。PSI应该包括:工艺过程涉及到的所有危险化学品的危害数据,工艺过程的技术信息,工艺过程的设备信息。其中危险化学品的信息应包括:
          毒性,
          爆炸极限,
          物理属性,
          化学反应数据,
          腐蚀性数据,
          热稳定性,
          化学稳定性,
          与其他化学品意外混合后可能产生的危险后果
       工艺过程的技术信息至少应该包括:
          工艺流程框图及简化的流程图,
          工艺化学,
          最大可能产量,
          温度、压力、流量、组分等参数的最大最小安全容限
        各种偏差的后果的评估,包括可能的安全和健康方面的影响,如果原始的技术资料已经遗失,则这些信息应通过PHA等获取。
          设备属性应至少包括:
              设备本身的制造材料
              管道仪表图(P&ID)
              电气分类
              安全泄放装置及其设计意图
              通风系统
              设计规范和标准
              质量衡算和能量衡算
              安全系统,包括:连锁、检测及抑制系统
        企业的所有者应该按照通行的标准和习惯来准备这些文档。对于已存在的,按照某些标准和规范建造的设备,业主应该确认这些设备的设计、维护、检查、测试、操作等工作是否是以安全的方式进行的。
      以上的说明的PSI可以作为基础,用于通过PHA来识别和了解各种危害。并且也可以被用于PSM的其他要素如变更管理、事故调查等。
      参考文献:
      Process Safety Management(OSHA 3132),U.S.Department of Labor
      OccupationalSafety and Health Administration(OSHA),2000
      开车前安全检查(PSSR)

      安全仪表功能为:由电子/电气/可编程电子安全相关系统、其它技术安全相关系统或外部风险降低设施执行功能,该功能针对某一特定危险事件使得或者维持受控设备处于安全状态。为达到功能安全所必须的具有特定安全完整性水平的电子/电气/可编程电子安全功能,安全仪表功能既可以是安全仪表保护功能,也可以是安全仪表控制功能。
        安全仪表功能是安全仪表系统是否能有效地执行其安全功能的体现,每一个安全仪表功能针对特定的风险对工业过程进行保护,安全仪表系统必须在工业系统出现危险情况时正确执行其对应的安全仪表功能,这一点对于确保工业过程处于安全状态时非常重要的。安全仪表系统的功能安全水平高,以为这该安全仪表系统能正确有效地执行其安全功能的能力强,即能较大程度地减小风险发生的概率。
        安全仪表功能要做的第一件事是判别危险的出现。接下来考虑安全仪表功能动作后要将过程带入什么样的安全状态。最后,安全仪表功能具体应该做什么才能使过程进入安全状态。这样就有一个明确的思路,什么情况下表面需要动作、什么是安全状态以及具体需要什么动作。
        在安全仪表功能中,讨论的系统不同则其关键动作也会不同。这就是说,在实际中需要对控制、设备及过程等多方面的认识来正确的确定完整的安全仪表功能。这些方面的认识是危险和风险分析的一部分,控制、设备和过程的专家已经详细地分析了这些问题。理论上,他们的分析工作会提供绝大部分可用于确定过程所需各安全仪表功能的信息。
      参考文献:
      1.Stavrianidis P,KBhimavarapu K.Performance-based standards,safety
       instrumented functions andsafety integrity levels.Journal  of Hazardous
        Materials,2000,7(1):449--465
      安全完整性等级(SIL)
        安全完整性等级的概念为:在一定时间、一定条件下,安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。简单的说,SIL就是对安全仪表系统运行水平的一种衡量。
        完全完整性水平由两部分组成:(1)硬件安全完整性水平。这部分的安全完整性与危险失效模式的随机硬件有关,主要体现在安全仪表功能的运行过程中,对安全相关硬件安全完整性规定的级别实现能以合理的精确度进行估算,而且子系统之间可使用概率运算法则;(2)系统安全完整性水平。这部分的安全完整性与危险失效模式的系统失效有关,这种系统失效主要在系统设计过程中就已经存在,尽管由于系统失效引起的平均失效率能够估算,但难以从设计失误和共因失效中得到的失效统计数据来估计失效分布。
        安全仪表系统的安全完整性性水平的选择并不是以装置为单位的,而是在对每一个工艺控制回路进行分析的基础上进行的,主要是通过对安全、环境、经济的影响分析确定安全仪表系统。
        安全完整性水平4是最高的,1是最低的。SIL级别越高,安全相关系统能实现所要求的安全功能的概率就越高。

       
      化学品安全技术说明书(MSDS)

       

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