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HAZOP-LOPA分析在金屬鈍化劑反應釜的應用

文檔作者：倪玉峰熊厚文陳廣流吳子涵楊金華文檔來源：金浦新材料股份有限公司		更新日期： 2026年07月19日	點擊數：
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ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析在金屬鈍化劑反應釜的應用
倪玉峰　熊厚文　陳廣流　吳子涵　楊金華
（金浦新材料股份有限公司，江蘇南京２１００４７）
摘　要：　金屬鈍化劑的生產過程需要使用氧化劑Ｈ２Ｏ２，反應風險較大，一旦反應失控，則會出現超溫超壓
的可能。文章將金屬鈍化劑反應釜及其連接管道劃分為一個節點，通過ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析方法，辯識到該
節點不可接受的風險共計４個，其中３個在現有獨立保護層的作用下，剩余風險可接受。針對放空閥未開啟
的操作失誤可能引起反應釜超壓運行的情況，建議在反應釜上設置爆破片，風險等級可降低至中風險區
域），為隱患排查和安全生產提供了參考和保障。
關鍵詞：　金屬鈍化劑　ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析　風險等級
文章編號：　１６７４－１０９９　（２０２１）０１－００３９－０４　　中圖分類號：Ｘ９３７　　文獻標志碼：　Ａ
收稿日期：２０２１－０１－２７。
作者簡介：倪玉峰，男，１９９０年出生，畢業于中國石油大學，碩
士，注冊安全工程師，從事化工建設與安全研究。
　　重金屬是造成催化裂化過程中催化劑中毒的
重要原因，結果可能導致產品分布變差，裝置效益
降低，采用金屬鈍化劑可改善催化劑的活性和選
擇性，減少重金屬對催化劑的污染。在某型號的
金屬鈍化劑生產過程中，由于使用了氧化劑
Ｈ２Ｏ２，反應風險較大，一旦反應失控，就會出現沖
料、甚至超溫超壓的可能［１］。因此，對該型號金
屬鈍化劑的生產過程進行危害識別和分析，是有
效預防生產安全事故的關鍵環節和重要手段。文
章通過采用ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析方法，系統地識
別過程中可能存在的風險，在現有保護措施的情
況下，減輕事件發生的可能性和后果的嚴重程度，
并提出合理可行的措施，從而達到保障安全平穩
生產的目標。
ＨＡＺＯＰ是一種系統化分析過程潛在危害的
分析方法，廣泛應用于石油、化工等過程。通過
“引導詞＋工藝參數”分析工藝參數的變動、操
作控制中可能出現的偏差及其對系統的影響、
可能導致的后果，找出變動或偏差的原因，明確
存在的主要危險、危害因素，并提出針對性的安
全措施。但ＨＡＺＯＰ只能定性分析主要危險、危
害因素，不能對風險進行量化，已有的安全措施
是否能夠有效地降低風險，也是ＨＡＺＯＰ分析所
不能解決的。
ＬＯＰＡ是一種簡化的風險評估方法，架起了
定性分析和定量分析的橋梁，可以對現有保護措
施的可靠性進行量化評估，確定保護層消除和減
弱風險的能力［２］。因此，在ＨＡＺＯＰ分析的基礎
上引入半定量的ＬＯＰＡ分析方法，識別現有的保
護層措施能否起到預防事故的作用，明確是否需
要增加新的措施，進而將過程風險減少到可接受
水平。
１　生產工藝介紹
金屬鈍化劑生產工藝流程如圖１所示，依次
向金屬鈍化劑反應釜Ｒ－５０２Ｃ注入三乙醇胺、軟
水，開啟Ｒ－５０２Ｃ釜攪拌，將進入釜內的原料攪
拌均勻。同時，開啟隔膜泵向Ｈ２Ｏ２ 滴加罐泵入
定量的Ｈ２Ｏ２。若反應釜Ｒ－５０２Ｃ內液相溫度小
于４０℃，則開啟蒸汽對釜內物料進行略升溫，直
至釜內液相溫度達到４０℃后，開啟Ｈ２Ｏ２進料調
節閥。通過控制夾套、盤管循環水流量以及Ｈ２Ｏ２
進料調節閥的開度大小，將釜內溫度穩定在８０～
８５℃。Ｈ２Ｏ２滴加（第一段）結束后，保溫（８０～
８５℃）０５ｈ，然后將釜內液相溫度降至６５℃
以下，投入定量的三氧化二銻。保溫１５ｍｉｎ，再次
向反應釜Ｒ－５０２Ｃ滴加計量的Ｈ２Ｏ２，控制釜溫
８０～８５℃，待Ｈ２Ｏ２ 滴加（第二段）結束后，保溫
（８０～８５℃）０５ｈ左右。最后，降低反應釜液
相溫度至６０℃，注入適量三乙醇胺，繼續攪拌
１０ｍｉｎ，采樣分析合格，關閉Ｒ－５０２Ｃ釜攪拌，
開始灌裝成品。
·３９·
　第３７卷　第１期
２０２１ 年２ 月
　　　　　　　　　　石油化工技術與經濟
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
圖１　金屬鈍化劑生產工藝流程
２　金屬鈍化劑反應釜的ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析
２１　金屬鈍化劑反應釜的ＨＡＺＯＰ分析
利用ＨＡＺＯＰ分析金屬鈍化劑生產裝置中危
險性較大的鈍化劑反應釜，將反應釜及其進出料管
線劃分為一個節點。結合ＰＩＤ圖、設備布置圖、
ＤＣＳ邏輯圖、操作規程、生產事故檔案等相關資料，
采用“引導詞＋工藝參數”的偏差分析方法逐一開
展ＨＡＺＯＰ分析，對可能出現的偏差事件、原因及后
果進行了全面分析，列舉現有保護措施，根據風險
矩陣確定各事故的風險等級，部分結果見表１。
表１　金屬鈍化劑反應釜ＨＡＺＯＰ分析結果
序號偏差　　　　原因　　　　　　后果風險等級　　　　　現有措施
１ 反應釜壓力高操作失誤，放空閥未開反應釜壓力升高，造成釜內超壓Ｄ５（高風險）
２ 反應釜液位高三乙醇胺和純水進料過程
未及時關閉進料閥
釜內液位升高，物料漫出裝置，造
成環境污染
Ｂ５（中風險）
３ 反應釜溫度高蒸汽閥未及時關閉可能造成釜內溫度持續升高，有可
能造成釜內水沸騰，釜內的水蒸
干，并從放空排出，有可能燙傷周
圍操作人員
Ｂ３（低風險）
４ 滴加過快　　ＴＶ１４０１Ｄ閥門故障全開，
雙氧水滴加過快
釜內反應速度非常劇烈，超溫超壓
發生火災爆炸
Ｄ４（高風險） （１）ＴＴ１４０２高溫聯鎖切斷雙氧
水進料閥門ＸＺＶ１４０１，并打開循
環水閥ＸＺＶ１４０２、ＸＺＶ１４０３；
（２）ＴＩ１４０１顯示、高溫報警
５ 無攪拌　　　攪拌器故障造成局部反應劇烈，可能造成沖
料、超溫超壓發生火災爆炸
Ｄ４（高風險） （１）ＩＴ１４０１聯鎖關閉雙氧水進
料閥ＸＺＶ１４０１；
（２）ＲＡ１４０１聯鎖關閉雙氧水進
料閥ＸＺＶ１４０１
·４０·
　　石油化工技術與經濟
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　　　　　　　　第３７卷　第１期　
２０２１ 年２ 月
續表１
序號偏差　　　　原因　　　　　　后果風險等級　　　　　現有措施
６ 反應釜溫度高溫度控制回路ＴＩＣＡＳ１４０１
故障，停冷卻水
造成釜內溫度無法移除，造成反應
劇烈，超溫超壓引發火災爆炸
Ｄ４（高風險） （１）ＴＴ１４０２高溫聯鎖切斷雙氧
水進料閥門ＸＺＶ１４０１，并打開循
環水閥ＸＺＶ１４０２、ＸＺＶ１４０３；
（２）ＴＩ１４０１顯示、高溫報警
７ 反應增強　　未降溫直接加入三氧化二
銻
若未降溫，直接加入三氧化二銻，
有可能造成反應劇烈發生沖料，燙
傷操作人員
Ｂ５（中風險） ＴＩＣＡＳ１４０１聯鎖打開ＴＶ１４０１Ｂ／
Ｃ降溫
８ 反應釜液位低人員操作失誤，打開底部
手閥
造成釜內物料泄漏至地面，人員燙
傷，灼傷
Ｂ４（低風險）
　　風險等級劃分參照中石化ＨＳＥ風險矩陣標
準，Ａ～Ｅ代表事故后果的嚴重性程度（包括人員
傷害、財產損失、環境影響和聲譽影響），１～６代
表事故發生的頻率（即可能性），風險區域分為低
風險（廣泛可接受）、中風險（允許的風險區域）、
高風險和嚴重高風險（不可接受的風險區域）４個
等級。對于高風險以上的后果，繼續開展ＬＯＰＡ
分析，評估現有保護措施的有效性，決定是否需要
增加新的獨立保護層。
２２　金屬鈍化劑反應釜的ＬＯＰＡ分析
ＨＡＺＯＰ分析得到的危險場景是ＬＯＰＡ分析
的基礎，ＬＯＰＡ分析一般選取最為嚴重的后果進
行事故場景分析，確定初始事件ＩＥ及其發生頻
率，相應的頻率可采用企業歷史數據或者行業統
計數據。評估獨立保護層ＩＰＬ的有效性，從而對
事故場景發生的頻率進行定量計算。
２２１　初始事件確認
選取放空閥未開作為事故場景１，其失效概
率為１×１０－１。ＴＶ１４０１Ｄ閥門故障作為事故場景
２，其失效概率為１×１０－１。溫度控制回路
ＴＩＣＡＳ１４０１故障作為事故場景３，其失效概率為
１×１０－１。攪拌器故障作為事故場景４，其失效概
率為１×１０－１。
２２２　獨立保護層ＩＰＬ評估
金屬鈍化劑反應釜的ＬＯＰＡ分析結果如下。
場景１：針對人員操作失誤，未開放空閥而引
起反應釜超壓運行的情況，未采取獨立保護層。
后果發生頻率為０１×１×０５＝５×１０－２。
顯然，在無獨立保護層的情況下，參照ＨＳＥ
風險矩陣標準可知，現有風險等級為Ｄ５（高風險，
不可接受的風險區域）。建議在反應釜上設置爆
破片，假設爆破片的失效概率ＰＦＤ為１×１０－３。
那么，減輕事件的概率即剩余風險概率為１×
１０－３×５×１０－２＝５×１０－５，風險等級可降低至Ｄ２
（中風險），是允許的風險區域。
場景２：（１）反應釜溫度ＴＩ１４０１顯示、高溫報
警，一旦ＴＶ１４０１Ｄ閥門故障全開，ＴＩ１４０１會顯示、
高溫報警，提醒操作人員立即響應，因此可作為獨
立保護層ＩＰＬ，其失效概率ＰＦＤ為１×１０－１；（２）
反應釜溫度ＴＴ１４０２高溫聯鎖切斷Ｈ２Ｏ２ 進料閥
門ＸＺＶ１４０１，并打開循環水閥ＸＺＶ１４０２、
ＸＺＶ１４０３，及時阻止反應的繼續，并快速移走反應
熱，使反應釜進入一個安全狀態，符合ＩＰＬ的基本
要求，其失效概率ＰＦＤ為１×１０－２。因此，后果發
生頻率為０１×０１×１×０５×００１×０１＝５×
１０－５。
參照ＨＳＥ風險矩陣標準可知，現有風險等級
為Ｄ１（低風險），廣泛可接受。
場景３：該場景的獨立保護層ＩＰＬ同場景２，
后果發生頻率的計算結果同場景２，現有風險等
級為Ｄ１（低風險），廣泛可接受。
場景４：ＩＴ１４０１、ＲＡ１４０１分別監測攪拌器電
流和轉速，一旦攪拌器發生故障，立即切斷Ｈ２Ｏ２
進料閥門ＸＺＶ１４０１，因此可作為ＩＰＬ，失效概率
ＰＦＤ均為１×１０－２。采用上述后果發生頻率公
式，計算得剩余風險概率為０５×１０－６，風險等級
為Ｄ１（低風險），廣泛可接受。
３　結論
（１）金屬鈍化劑反應過程中使用氧化劑
Ｈ２Ｏ２，安全風險較大。文章將金屬鈍化劑反應釜
及其連接管道劃分為一個節點，運用ＨＡＺＯＰ分
析，辯識到該節點不可接受的風險共計４個。
（２）對不可接受的風險繼續開展ＬＯＰＡ分
析，其中３個高風險場景在現有保護措施的作用
　第１期（２０２１）　　　　　　　　倪玉峰等ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析在金屬鈍化劑反應釜的應用 ·４１·
下，剩余風險降低，參照ＨＳＥ風險矩陣標準可知，
現有風險等級廣泛可接受。
（３）對于操作失誤（放空閥未開啟）可能引起
的反應釜超壓運行，當前未設置保護措施，風險等
級為Ｄ５（高風險）。建議在反應釜上設置爆破
片，假設爆破片的失效概率ＰＦＤ為１×１０－３，則減
輕事件的概率即剩余風險概率為１×１０－３ ×５×
１０－２＝５×１０－５，風險等級可降低至Ｄ２（中風險），
是允許的風險區域。
（４）在ＨＡＺＯＰ分析的基礎上引入半定量的
ＬＯＰＡ分析，有助于識別設計、改造或者運行中的
潛在風險，采取針對性的獨立保護層ＩＰＬ，可將風
險降低至可接受水平，保障安全生產。
參考文獻
［１］　倪玉峰，熊厚文，楊金華，等．醋酸鈷合成過程漫料事故分析
與預防措施［Ｊ］．杭州化工，２０２０，５０（２）：２８－３０．
［２］　國家安全生產監督管理總局．保護層分析（ＬＯＰＡ）方法應
用導則：ＡＱ／Ｔ３０５４—２０１５［Ｓ］．北京：煤炭工業出版社，
２０１５．
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡＡｎａｌｙｓｉｓｉｎＭｅｔａｌＰａｓｓｉｖａｔｏｒＲｅａｃｔｏｒ
ＮｉＹｕｆｅｎｇ，ＸｉｏｎｇＨｏｕｗｅｎ，ＣｈｅｎＧｕａｎｇｌｉｕ，ＷｕＺｉｈａｎ，ＹａｎｇＪｉｎｈｕａ
（ＧｐｒｏＮｅｗＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００４７）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＴｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｍｅｔａｌｐａｓｓｉｖａｔｏｒｒｅｑｕｉｒｅｓｔｈｅｕｓｅｏｆｏｘｉｄｉｚｉｎｇａｇｅｎｔＨ２Ｏ２，
ｗｈｉｃｈｈａｓａｇｒｅａｔｅｒｒｉｓｋｏｆｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｏｎｃｅｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｏｕｔｏｆｃｏｎｔｒｏｌ，ｏｖｅｒ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｏｖｅｒ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｍａｙｏｃｃｕｒ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｄｉｖｉｄｅｓｔｈｅｍｅｔａｌｐａｓｓｉｖａｔｏｒｒｅａｃｔｏｒａｎｄｉｔｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｏｏｎｅｎｏｄｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ
ｔｈｅＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｉｔｉｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅ４ｕｎａｃｃｅｐｔａｂｌｅｒｉｓｋｓｆｏｒｔｈｉｓｎｏｄｅ．Ｆｏｒ３ｏｆ
ｔｈｅｍ，ｔｈｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｒｉｓｋｓａｒｅａｃｃｅｐｔａｂｌｅｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇ
ｅｒｒｏｒｓ（ｔｈｅｖｅｎｔｖａｌｖｅｉｓｎｏｔｏｐｅｎｅｄ）ｔｈａｔｍａｙｃａｕｓｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ，ｉｔｉｓｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ
ｔｏｉｎｓｔａｌｌａｂｕｒｓｔｉｎｇｄｉｓｋｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ，ａｎｄｔｈｅｒｉｓｋｌｅｖｅｌｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｔｏＤ２（ｍｅｄｉｕｍｒｉｓｋ，ａｌｌｏｗａｂｌｅｒｉｓｋ
ａｒｅａ）．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｈｉｄｄｅｎｄａｎｇｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｓａｆｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｐａｓｓｉｖａｔｏｒ，ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡａｎａｌｙｓｉｓ，
櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵
ｒｉｓｋｌｅｖｅｌ
中海油等聯合開發低碳烯烴氫甲酰化制丁醇等催化體系
　　近日，由中國海洋石油集團有限公司、中國海
油煉油化工科學研究院（北京）有限公司、中國海
油天津化工研究設計院有限公司、神華包頭煤化
工有限責任公司和陜西延長石油延安能源化工有
限責任公司聯合完成的低碳烯烴氫甲酰化低溫高
選擇性催化體系開發與應用，獲２０２０年中國石油
和化學工業聯會科學技術獎技術發明一等獎。
低碳烯烴氫甲酰化生產醛醇類化合物是煉油
化工／煤化工烯烴資源延伸發展和高價值利用的
一條重要途徑，但引進國外技術催化劑費用及運
行成本高。
中海油等開發的該技術主要創新點有：開發
出新型結構雙膦配體，實現低碳烯烴氫甲酰化低
溫高選擇性催化；開發出低碳烴液相循環及多段
進料萃取新工藝，實現催化體系高效回收循環反
應；開發出銠催化劑綠色合成技術和廢劑高效回
收技術，實現銠催化劑從制備、使用到廢劑回收再
利用的全生命周期管理。
開發的銠／新型雙膦配位催化體系已在混合
Ｃ４烯烴氫甲酰化生產２－丙基庚醇和丙烯氫甲酰
化生產丁醇工業裝置上應用。結果表明，該催化
體系能在溫和條件下實現低碳烯烴氫甲酰化高活
性高選擇性轉化。與國內外同類產品相比，反應
性能提高，消耗指標降低，綜合性能指標優，降本
增效明顯。
２０２０年６月，該技術通過了由石化聯合會組
織的專家鑒定。鑒定意見顯示，該技術成果創新
性強，技術指標先進，總體達到國際領先水平，推
動引領了產業技術升級與行業科技進步。
（中國石化有機原料科技情報中心站供稿）
·４２·
　　石油化工技術與經濟
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　　　　　　　　第３７卷　第１期　
２０２１ 年２ 月

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