[生产经营管理]工艺安全管理与事故预防word版

[生产经营管理]工艺安全管理与事故预防word版内容摘要：

(14)员工参与 (Employee Par 如 ipation)：工厂应该有书面的计划，规定员工或员工代表如何参与工艺安全管理系统各个要素的工作。 为了实现安全生产，工厂需要在整个生命周期中，落实执行工艺安全管理系统，表 12 列出了工厂生命周期中不同阶段所涉及的工艺安全管理系统的要素。 工艺安全事故往往是多个上述管理要素缺失的 结果，固此，不能将上述诸要素孤立看待，它们共同构成了控制危害和防范工艺安全事故的一套完整的管理系统。 第二章 工艺安全信息 工艺安全信息产生于工厂生命周期的各个阶 段，是识别与控制危害的依据，也是落实工艺安全管理系统其他要素的基础。 而且，工艺安全信息对于工厂的重要意义远远超出了工艺安奎管理的范畴。 1 引言 工艺系统的危害通常来自两个方面：所涉及的化学品本身的危害和工艺处理过程（工艺 技术和工艺设备）所带来的危害。 工艺安全信息是那些关于化学品、工艺技术和工艺设备的 完整、准确的书面信息资料，可以帮助我们理解工厂的工艺系统如何运行，以及为什么要以这样的方式运行。 它是开展工艺危害分析的依据，也是落实工艺安全管理系统其他要素的基础。 例如，开展以下工作都需要参考相关的工艺安生信息： (1）进行工艺系统的危害分析； (2)审查对工艺系统的变更； (3)编制操作程序和培训操作人员的材料； (4执行投产前安全检查； (5)测试相关设备以实现工艺设备的机械完整性； (6)编写应急预案； (7)开展事故调查； （ 8)帮助 承包商认识工艺过程中潜在的危害。 本章，我们先讨论一起因没有有效使用工艺安全信息而导致的爆炸事故，然后了解 PSM 对于工艺安全信息这一要素的要求，并进一步说明工厂需要编制的工艺安全信息资料以及管 理过程中普遍存在的问题与对策。 2 事故案例（羟胺蒸馏装置爆炸事故 11 / 98 事故简介 1999年 2月 19日， C 公司位于美国宾夕法尼亚州的一套羟胺 (Hycboxylamine)装置发生爆炸，造成 5 人死亡，包括 4 名 C 公司的员工西 1 名临近工厂的管理人员，并有多人受伤。 生产装置遭受严重破坏（请参考图 21） ，爆炸还损坏了临近工业园区中的建筑物。 事故发生时， C 公司的员工正在对羟胺和硫酸钾（ K2S04）的混台物进行蒸馏操作，这也是该公司第一次商业化投产这类工艺装置。 在蒸馏过程中，可能是由于羟胺浓度和温度过高，工艺设备或管道内的羟胺剧烈分解，导致了本次爆炸事故。 涉及事故的化学品 —— 羟胺 羟胺（ NH2oH）是氨的氧化产物，通常以水溶液或盐的形式存在。 表 21 中列出了它的基本物性数据。 表 21 羟胺的基本特性参敲 ┏━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━┓ ┃ 参 数 ┃ 数 值 ┃ l 参 数 ┃ 数 值 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 相对分子质量 ┃ ┃爆炸温度／℃ ┃ 26 ┃ ┃ 焙点／℃ ┃ 34 ┃密度／ (Kg/m3) ┃ ┃ ┃ 擤点／℃ ┃ 110 ┃蒸汽压（ ℃ )／ kPa ┃ ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━┛ 羟胺其他特性如下： (1)无色或白色、遇热不稳定的吸湿性针状晶体； (2)易溶于液氨、水和甲醇，可溶于酸； (3)暴露于明火、火焰或氧化剂耐，可能着止； (4)大面积暴露于空气中可能自燃； (5)在空气中加热，温度超过 70℃时，会发生爆炸； (6)与硫酸铜、金属和氧化物（如氯气）接触时能被点燃。 羟胺主要应用于半导体行业，用作集成电路的清洁剂，也用于制 造墨水、油漆和照片显影剂等等。 在全球只有少数公司生产羟胺，如果 c 公司不发生这次爆炸事故，它将会是第一家商业生产这类产品的美国公司。 发生事故的工艺系统 C 公司从 1997 年开始在实验室开发羟胺的生产工艺，并于 1998 年上半年建 12 / 98 立了 10 加仑 ()的中试装置。 1998 年 7 月开始租用面积约 186 ㎡的生产设（本次事故所在地）扩大生产。 羟氨生产流程包含四个基本单元：反应、过滤、减压蒸馏和离子交换纯化。 其中的减压蒸馏是为了将上游来的浓度 30%（质量分数）的羟胺溶液和硫酸钾分离，并获 得浓度 50%（质量分数）的羟胺溶液。 碱压蒸馏系统包括进料罐、蒸馏塔、加热器、冷凝器、冷冻器、真空泵、初馏分罐和产品罐（详见图 2 2） 减压蒸馏的操作过程包括两个阶段： (1)进料罐中浓度 30%（质量分数）的羟胺溶液由循环泵输送到蒸馏塔顶部（进料罐内的物料是浆料，其中的固相物质主要是硫酸钾），用 49cc 热水加热蒸馏；蒸气经冷凝器用冷冻 水冷凝。 最初的馏分中主要是水和羟胺，被送往初馏分罐。 当初馏分罐内的羟胺浓度达到 lO%（质量分数）时，将馏出物切换到产 品罐，并持续蒸馏；当进料罐内液相中羟胺浓度到达 80% 90%（质量分数）时，结束第一阶段蒸馏。 用 30%（质量分数）的羟胺溶液清洗进料罐 后，进料罐停用。 (2)对产品罐中收集到的浓度为 45%（质量分数）的羟胺进一步蒸馏：用泵将产品罐中的 物料送入蒸馏塔，用 60℃热水加热蒸馏，分离掉溶液中的部分水分后，馏出物直接进入产品罐。 当产品罐内羟胺浓度为 50%（质量分数）时，蒸馏过程就完成了。 事故经过 1999 年 2 月 l9 日，操作人员更换了蒸馏塔的进料管后，在当天早上启动蒸馏系统，当 时进料罐内液相中的羟胺浓度为 57%（质量分数）。 此后罐内浓度持续增加， 19 时 15 分前后，进科罐内羟胺的浓度达到了 86%（质量分数）。 操作人员凭肉眼观察来控制结晶，于 19 时 45 分停用加料罐，然后用 30%（质量分数）羟胺溶液冲洗进料罐内形成的羟胺晶体；在 20 时 14 分，突然发生了爆炸。 事故原因 在浓度较高时，羟胺晶体及溶液可能发生爆炸性的分解，热源或污染杂质会促进分解。 在本案例中，从蒸馏塔回到进料罐内的物料中，羟胺浓度较高（因为大部分的水被蒸发掉了）；而且，在工艺过程中存在某些促进分解的因 素，如蒸馏时的过度加热、无意间混 入 工艺系统的杂质、循环泵输送时的摩擦等等。 当羟胺浓度较高耐，这些因素可以导致进科罐和进料管道内的羟胺分解，乃至发生爆炸。 从管理角度分析，本次事故是多个工艺安全管理要素缺失的结果。 例如，未进行工艺危害分析、未编制适当的操作程序以及员工缺乏必要的培训等等。 此外，没有合理应用工艺安全信息是导致本次事故的一个重要固素。 13 / 98 c 公司的管理人员明白，当工艺过程中的羟胺浓度超过 80%（质量分数）时，会析出羟胺晶体，羟胺晶体不稳定并有潜在的爆炸性。 公司的材料安全技术说明书 (MSDS)中有相关的 说明“当水被蒸发，羟胺浓度超过 70%（质量分数）时，可能发生着火和爆炸”。 但是这一重要信息并没有充分反映到工艺设计和操作程序当中，在实际的工艺生产过程中，羟胺浓度选到 85%（质量分数），超出了安全技术说明书中所记载的羟胺可能发生爆炸的浓度即 70%（质量分数）。 而且，工厂只有草图，没有正规的工艺流程图和其他图纸；操作程序也只包含初步的信息，缺乏安全操作相关的信息和指南。 反之，如果对率案例的工艺系统进行危害分析，并且在危害分析时充分利用材料安全技术说明书中已知的信息即羟胺浓度超过 70%（质量分数）可能发生爆炸，就可以及时发现工艺过程中存在的危害，及时修改工艺设计或采取其他措施来预防本次事故。 总之，如果缺乏必要的、准确的工艺安全信息（如工艺系统中介质的物性参数、工艺介质的化学反应特性、设备规格、物料衡算和操作程序等等），就难以进行工艺系统的安全设计和实现安全的生产操作。 3 PSM 对“工艺安全信息”要素的规定 OSHA 要求雇主在开晨工艺危害分析之前，编制好书面的工艺安全信息。 在编写这些书面材料的过程中，有助于雇主及雇员辨别、掌握工艺系统中存在的危害。 工艺安全信息应该包 括工厂储存、使用和生产的化学品的危害、工艺技术以及工艺设备相关的信息。 (l)与工厂储存、使用和生产的化学品的危害相关的信息至少包括： ①毒性； ○ 2 允许暴露极限浓度； ○ 3 韧性数据； ④反应特性； ○ 5 腐蚀性数据； ○ 6 热稳定性及化学稳定性，以及与其他物质混合时的不良后果。 (2)工艺技术相关的信息至少包括： ①方块流程图或简单工艺流程圈； ②工艺流程的化学反应背景资料； ○ 3 设计的最大物料储存量； ○ 4 工艺参数的安全操作范围（温度、压力、流量和组分等等）； ⑤偏离正常工况后果的评估（包括对员工安全和健康的影响）。 (3)工艺设备相关的信息至少包括： ①建造材质； ②带控制点的管道仪表流程图； ③电气设备危险等级区域划分图； 14 / 98 ○ 4 泄压系统的设计及设计基础； ⑤通风系统的设计； ⑥设计所依据的设计标准或规范； ⑦物料平衡表与能量平衡表； ○ 8 安全系统（如联锁、监测和抑止系统等）。 4“工艺 安全信息”要素相关实践 工艺安全信息的重要性 (1)工艺安全信息是对工艺系统的准确描述，也是开展工艺安全管理工作的基础。 依据书面的工艺安全信息开展工艺危害分析，可以帮助我们识别和掌握工艺系统中存在的各种危害，井采取必要的措施消除发现的危害或减轻它们可能导致的事故的后果。 此外，我们还需要参考工艺安全信息编写操作程序，培训操作人员，开展机械完整性相关的检验和测试，执行工艺系统的变更以及编制应急预案等等。 (2)工艺安全信息是对工艺系统设计规格的记录。 假如工厂在建设之初就经历过系 统的工艺危害分析，找们就设想在设计条件下所进行的生产操作是安全的，之所以发生事故，主要是工艺系统超出了正常的操作范围，偏离了原本的设计意图。 工艺安全信息可以帮助我们了解工艺系统的设计意图以及偏离正常工况可能导致的后果及其对策，它有助于我们确保生产和维修等活动符台设计意图，从而有效地防范工艺安全事故。 (3)工艺安全信息是工艺系统改造、扩建的重要设计依据以及变更管理的基础。 任何工厂的扩建都是在原有基础上进行的，如果没有已有工艺系统的信息资料，新的扩建设计就缺乏必要的基础。 此外，出于各种理由，工厂的工艺 系统和设施总是在不断经历改造或变更 ， 据统计， 80%的工艺安生事故的根源都可以追溯到“不适当的变更”，完整和准确的工艺安全信息是有效完成变更的基础，它们对于变更过程中的事故预防有特别重要的意义。 (4)工艺安全信息也是积累工厂设计、操作、维护和维修实践经验的载体。 有些公司忽视文件和文档的作用，只把注意力放在具体的现场生产活动上，工作任务完成后不愿意再花更多的时间总结和记录，结果往往是虽然装置投入运行了很多年，技术水平的提高和积累仍 非常有限。 其中的原因并不复杂，试设想，一名工程师进入一套工艺 装置工作，他在工作中不断刻苦地学习、研究，包括测试各种工艺条件来优化工艺系统； 3～ 5 年后，当他离开这套工艺装置时，如果没有留下相关的信息资料，新接替他的工程师可能又要重复他的老路，重复同样的测试、重复同样的失败或成功的经验；如果人员更迭频繁，即使建厂投产了许多年，工厂的技术水平还是会停留在较低的水平，难以实工艺上的创新。 大多数跨国化工和石化公司都非常注重技术信息的总结、记录和存档，平时看起来很小的技术上的改进都有详尽的记录，日积月累，经过若干年后就可能从“量变”到“质变”，完成对整套工艺技术的整体革新，选一 点非常值得我们学习。 无论从安全角度还是从技术积累和创新的角度看，编制工艺安全信息资料都有非常重要的意义。 (5)工艺安全信息还是工厂遵守安全相关法律、法规的证据。 例如，在工艺安全危害分析完成后，工厂会编制和保存分析报告，除了将该报告用于指导设计、 15 / 98 落实生产和培训员工外，也是工厂努力做好安全工作、遵守相关法规的证据。 与化学品相关的信息 工厂需要书面保存其生产、储存或使用的化学品（包括原料、中间产品和成品）相关的信息资料，通常包括： (1)毒性资料对健康的短期或永久的影 响； (2)允许暴露的极限浓度； (3)物性数据如沸点、蒸气压、密度、溶解度、闪点和爆炸极限； (4)反应特性如分解反应、聚台反应或与水之间的反应； (5)腐蚀性数据腐蚀性以及与施工材质的不相容性； (6)热稳定性与化学稳定性如受热是否分解、暴露于空气或被撞击时是否稳定： (7)与其他。