摘 要

本文主要介绍了聚氨酯生产工艺和危险与可操作性分析和保护层分析，分析了危险与可操作分析方法的不足和引用了保护层分析对其缺点的补缺。结合两种方法的机理对聚氨酯工艺进行安全分析。分析工艺中的主要反应釜的安全保护措施的情况，以确保聚氨酯的生产安全。对聚氨酯生产中预防事故和防止人员伤亡有一定的意义。 

 关键词：危险与可操作性分析（HAZOP） 保护层分析（LOPA） 聚氨酯

Hazard evaluation of polyurethane production process based on HAZOP and LOPA method Abstract

Abstract

In this paper, the polyurethane manufacture process, HAZOP and LOPA are recommended. The shortcomings of HAZOP analysis method and LOPA analysis are analyzed. The safety of polyurethane process was analyzed by combining the two methods. To ensure the safety of polyurethane production, the safety protection measures of main reaction kettle in the process were analyzed. It is significant to prevent accidents and casualties in polyurethane production.

Key Words: hazard and operability study; layer of protection analysis; Polyurethane

目 录

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1前言 1

第二章 危险与可操作性研究（HAZOP) 3

2.1基本定义及特点 3

2.1.1基本定义 3

2.1.2 特点 4

2.2 HAZOP分析步骤 5

第三章 保护层分析法(LOPA) 8

3.1基本概念及特点 8

3.1.1基本概念 8

3.1.2分析特点 9

3.2 LOPA分析步骤 10

3.2.1 基本程序 10

3.3分析过程 11

3.3.1场景应满足的基本要求 11

3.3.2场景信息来源 11

3.3.3场景筛选与开发 12

3.4初始事件确认 15

3.4.1类型 15

3.4.2确定原则 15

3.5独立保护层评估 16

3.5.1典型的保护层 16

3.5.2确定原则 18

3.5.3独立保护层的确定 18

3.5.4失效概率的确定 20

3.6场景频率的计算 21

3.7对风险的评估和相应对策 22

第四章 聚氨酯生产工艺 24

4.1聚氨酯树脂 24

4.2聚氨酯合成机理 24

4.5.1 生产工艺 24

4.3主要原料 25

4.3.1参数 26

4.3工艺流程步骤及设备 29

4.3.1操作步骤 29

第五章 结合HAZOP与LOPA分析 31

5.1 HAZOP分析的不足 31

5.2 HAZOP与LOPA的融合 31

5.3分析步骤 32

5.4分析聚氨酯乳液生产工艺流程 33

5.4.1划分节点 33

5.4.2分析反应器 33

5.4.3分析储槽 35

第六章 结论 39

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

1.1前言

聚氨酯的英文名称是polyurethane,简称为PU。它的化学名称为聚氨基甲酸酯。因为它具有许多优越的性能，所以被广泛的用在各行各业上。在化工业上、电子行业上、纺织行业上、医疗行业上、建筑行业上、建材行业上、汽车行业上、国防行业上、航天行业上、航空行业上，被用来生产各式各样(泡沫)塑料、弹性体、纤维、涂料、粘合剂、密封料、铺装材料、合成革等。

近40年来，PU材料这种具有优越性能的高分子新型材料在人们生活中应用的已经越来越来多，方方面面都有涉及到，所以国内的聚氨酯市场也慢慢发展起来，火爆起来。

聚氨酯材料的制品与原料非常受市场欢迎。目前国内相关聚氨酯材料的生产公司大量增加,聚氨酯工业已经成为国家重点发展的产业之一。但是因为国产聚氨酯的生产工艺还不足够成熟与先进再加上聚氨酯材料生产所需要的原料物理化学性质复杂，种类繁多，所以在聚氨酯生产工艺中出现的危险源数量会有很多，而且生产设备覆盖的密度大，存在的火灾隐患也多。大多数的聚氨酯材料的生产方法是预聚体法。预聚体工艺的应用范围很广泛，具有整个工艺流程长，所需要各种原料的特点。整体投资费用高。生产流程中所需的各种原料大多数都是有毒的有害的，还有部分极易点燃的化学材料。要是发生火灾 爆炸，原料的泄露，会照成大量的员工受伤和死亡和重大的经济上的损失。所以对聚氨酯材料的生产工艺的安全分析很有必要，可以预防事故的发生；保障安全生产；而且对防止生产财产损失也都具有重要意义。

对化工工艺系统进行危害辨识和分析，是有效预防化工过程各种事故发生的重要方法和手段，它可以系统地识别工艺装置或设施中的各种潜在危险和危害，并通过提出合理可行的措施达到减轻事故发生可能性及后果的目的，从而有利于保障化工企业安全生产的顺利进行[6]。存在许多的分析方法，有制定安全检查表、预先危险性分析和故障类型及其与影响性分析、故障树分析、事件树分析方法等等,危险与可操作性研究( hazard and operabili-ty study,HAZOP)最常见并且应用比较广泛的,通过危险与可操作性研究的分析,能够查明装置和其存在的危险,通过评估存在的危险可能带来的后果,来发现化工生产中的主要危险。如果再在危险与可操作性研究分析的基础上引入保护层分析法(layer of protection analysis,LOPA),就可以对化工工艺设施设备的保护措施进行可靠性量化评估,确定保护措施的保护能力,来知道是否需要额外附加其他安全保护措施。从而给出建议针对于安全生产和降低事故发生风险上的。结合这两种方法可以提高化工企业关于安全评价的客观性和准确性。

第二章 危险与可操作性研究（HAZOP)

2.1基本定义及特点

2.1.1基本定义

危险与可操作性研究( hazard and operabili-ty study，简记为HAZOP)，是英国帝国化学工业公司（ICI）与20世纪70年代针对化工装置而开发的一种高度专业化的定性安全评价技术,经过不断改善和发展已广泛应用于各类工艺过程和项目的安全评估工作中,特别是化工企业,该技术已成为目前工艺危害辨识中应用最广泛的技术之一[4]。

HAZOP分析方法是一种用于辨识工艺缺陷、工艺过程危险及操作性问题的定性分析方法,它以系统工程为基础，HAZOP的基本分析过程是以关键词为引导,找出系统中工艺过程的状态参数(如温度,压力,流量等)的变化(偏差),然后再继续分析所造成偏差的原因、可能会发生的后果及可以采取的预防对策[17]。危险与可操作性分析技术能让化工工艺设计人员在设计时提前知道工艺流程路线和设计方案上存在的危险有害因素，可以从源头上提高工艺的过程的本质安全水平。见图1。

在危险与可操作性分析进行中,分析人员要对于工艺及各个设备的详细状况都要非常清楚，而且应该知道工艺单元中可能出现的危险和应该需要采取什么样的措施。所以，HAZOP分析还可以用来对工人培训化工工艺安全。不仅仅用于化工设计阶段,还有已经建成生产装置都可以用与HAZOP研

究。

图2-1危险与可操作性分析图

2.1.2 特点

（1）它是寻找工艺系统中的状态参数上来发现系统其中的偏差，根据引导词去找出各种状态参数的变化，例如t,p,v等等状态参数的变化所发生的各种问题的原因及其所可能发生的危险和应该采取的避免措施。

（2）HAZOP是故障类型及影响分析的延伸。研究的是导致状态参数变化的原因。它相前分析就是类似事故树分析方法，向后分析就类似故障类型及影响分析，都具有这两种分析的优点，因为两种方法都有中间过程。它承上启下，既表达了元件故障包括人的失误相互作用的状态，又表达了接近顶上事件更直接的原因。

（3） HAZOP 分析方法，不是需要很多专业知识，以一种发散的思维来提出关键词，所以很容易掌握。

（4）研究所关心的状态参数也是实际操作人员需要控制的，实用性强，可以提高工作人员的安全能力。

（5）研究结果作用广泛，可用于安全设计评价；入场安全教育资料；安全操作规范等等。

2.2 HAZOP分析步骤

HAZOP分析具有全面性，要求分析细，不放过任何一个细节。充分了解实际工艺参数温度；压力；计量等等和理论设计上有什么不同，即发现偏差。才能进一步发现这些偏差为什么出现和这些偏差会导致什么样的后果，最后才提出相对的措施，如图2-2所示。