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HAZOP-LOPA分析在金属钝化剂反应釜的应用

文档作者：倪玉峰熊厚文陈广流吴子涵杨金华文档来源：金浦新材料股份有限公司		更新日期： 2026年07月19日	点击数：
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上一篇：上流式反应器渣油加氢催化剂失活特征及对策

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ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析在金属钝化剂反应釜的应用
倪玉峰　熊厚文　陈广流　吴子涵　杨金华
（金浦新材料股份有限公司，江苏南京２１００４７）
摘　要：　金属钝化剂的生产过程需要使用氧化剂Ｈ２Ｏ２，反应风险较大，一旦反应失控，则会出现超温超压
的可能。文章将金属钝化剂反应釜及其连接管道划分为一个节点，通过ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析方法，辩识到该
节点不可接受的风险共计４个，其中３个在现有独立保护层的作用下，剩余风险可接受。针对放空阀未开启
的操作失误可能引起反应釜超压运行的情况，建议在反应釜上设置爆破片，风险等级可降低至中风险区
域），为隐患排查和安全生产提供了参考和保障。
关键词：　金属钝化剂　ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析　风险等级
文章编号：　１６７４－１０９９　（２０２１）０１－００３９－０４　　中图分类号：Ｘ９３７　　文献标志码：　Ａ
收稿日期：２０２１－０１－２７。
作者简介：倪玉峰，男，１９９０年出生，毕业于中国石油大学，硕
士，注册安全工程师，从事化工建设与安全研究。
　　重金属是造成催化裂化过程中催化剂中毒的
重要原因，结果可能导致产品分布变差，装置效益
降低，采用金属钝化剂可改善催化剂的活性和选
择性，减少重金属对催化剂的污染。在某型号的
金属钝化剂生产过程中，由于使用了氧化剂
Ｈ２Ｏ２，反应风险较大，一旦反应失控，就会出现冲
料、甚至超温超压的可能［１］。因此，对该型号金
属钝化剂的生产过程进行危害识别和分析，是有
效预防生产安全事故的关键环节和重要手段。文
章通过采用ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析方法，系统地识
别过程中可能存在的风险，在现有保护措施的情
况下，减轻事件发生的可能性和后果的严重程度，
并提出合理可行的措施，从而达到保障安全平稳
生产的目标。
ＨＡＺＯＰ是一种系统化分析过程潜在危害的
分析方法，广泛应用于石油、化工等过程。通过
“引导词＋工艺参数”分析工艺参数的变动、操
作控制中可能出现的偏差及其对系统的影响、
可能导致的后果，找出变动或偏差的原因，明确
存在的主要危险、危害因素，并提出针对性的安
全措施。但ＨＡＺＯＰ只能定性分析主要危险、危
害因素，不能对风险进行量化，已有的安全措施
是否能够有效地降低风险，也是ＨＡＺＯＰ分析所
不能解决的。
ＬＯＰＡ是一种简化的风险评估方法，架起了
定性分析和定量分析的桥梁，可以对现有保护措
施的可靠性进行量化评估，确定保护层消除和减
弱风险的能力［２］。因此，在ＨＡＺＯＰ分析的基础
上引入半定量的ＬＯＰＡ分析方法，识别现有的保
护层措施能否起到预防事故的作用，明确是否需
要增加新的措施，进而将过程风险减少到可接受
水平。
１　生产工艺介绍
金属钝化剂生产工艺流程如图１所示，依次
向金属钝化剂反应釜Ｒ－５０２Ｃ注入三乙醇胺、软
水，开启Ｒ－５０２Ｃ釜搅拌，将进入釜内的原料搅
拌均匀。同时，开启隔膜泵向Ｈ２Ｏ２ 滴加罐泵入
定量的Ｈ２Ｏ２。若反应釜Ｒ－５０２Ｃ内液相温度小
于４０℃，则开启蒸汽对釜内物料进行略升温，直
至釜内液相温度达到４０℃后，开启Ｈ２Ｏ２进料调
节阀。通过控制夹套、盘管循环水流量以及Ｈ２Ｏ２
进料调节阀的开度大小，将釜内温度稳定在８０～
８５℃。Ｈ２Ｏ２滴加（第一段）结束后，保温（８０～
８５℃）０５ｈ，然后将釜内液相温度降至６５℃
以下，投入定量的三氧化二锑。保温１５ｍｉｎ，再次
向反应釜Ｒ－５０２Ｃ滴加计量的Ｈ２Ｏ２，控制釜温
８０～８５℃，待Ｈ２Ｏ２ 滴加（第二段）结束后，保温
（８０～８５℃）０５ｈ左右。最后，降低反应釜液
相温度至６０℃，注入适量三乙醇胺，继续搅拌
１０ｍｉｎ，采样分析合格，关闭Ｒ－５０２Ｃ釜搅拌，
开始灌装成品。
·３９·
　第３７卷　第１期
２０２１ 年２ 月
　　　　　　　　　　石油化工技术与经济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
图１　金属钝化剂生产工艺流程
２　金属钝化剂反应釜的ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析
２１　金属钝化剂反应釜的ＨＡＺＯＰ分析
利用ＨＡＺＯＰ分析金属钝化剂生产装置中危
险性较大的钝化剂反应釜，将反应釜及其进出料管
线划分为一个节点。结合ＰＩＤ图、设备布置图、
ＤＣＳ逻辑图、操作规程、生产事故档案等相关资料，
采用“引导词＋工艺参数”的偏差分析方法逐一开
展ＨＡＺＯＰ分析，对可能出现的偏差事件、原因及后
果进行了全面分析，列举现有保护措施，根据风险
矩阵确定各事故的风险等级，部分结果见表１。
表１　金属钝化剂反应釜ＨＡＺＯＰ分析结果
序号偏差　　　　原因　　　　　　后果风险等级　　　　　现有措施
１ 反应釜压力高操作失误，放空阀未开反应釜压力升高，造成釜内超压Ｄ５（高风险）
２ 反应釜液位高三乙醇胺和纯水进料过程
未及时关闭进料阀
釜内液位升高，物料漫出装置，造
成环境污染
Ｂ５（中风险）
３ 反应釜温度高蒸汽阀未及时关闭可能造成釜内温度持续升高，有可
能造成釜内水沸腾，釜内的水蒸
干，并从放空排出，有可能烫伤周
围操作人员
Ｂ３（低风险）
４ 滴加过快　　ＴＶ１４０１Ｄ阀门故障全开，
双氧水滴加过快
釜内反应速度非常剧烈，超温超压
发生火灾爆炸
Ｄ４（高风险） （１）ＴＴ１４０２高温联锁切断双氧
水进料阀门ＸＺＶ１４０１，并打开循
环水阀ＸＺＶ１４０２、ＸＺＶ１４０３；
（２）ＴＩ１４０１显示、高温报警
５ 无搅拌　　　搅拌器故障造成局部反应剧烈，可能造成冲
料、超温超压发生火灾爆炸
Ｄ４（高风险） （１）ＩＴ１４０１联锁关闭双氧水进
料阀ＸＺＶ１４０１；
（２）ＲＡ１４０１联锁关闭双氧水进
料阀ＸＺＶ１４０１
·４０·
　　石油化工技术与经济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　　　　　　　　第３７卷　第１期　
２０２１ 年２ 月
续表１
序号偏差　　　　原因　　　　　　后果风险等级　　　　　现有措施
６ 反应釜温度高温度控制回路ＴＩＣＡＳ１４０１
故障，停冷却水
造成釜内温度无法移除，造成反应
剧烈，超温超压引发火灾爆炸
Ｄ４（高风险） （１）ＴＴ１４０２高温联锁切断双氧
水进料阀门ＸＺＶ１４０１，并打开循
环水阀ＸＺＶ１４０２、ＸＺＶ１４０３；
（２）ＴＩ１４０１显示、高温报警
７ 反应增强　　未降温直接加入三氧化二
锑
若未降温，直接加入三氧化二锑，
有可能造成反应剧烈发生冲料，烫
伤操作人员
Ｂ５（中风险） ＴＩＣＡＳ１４０１联锁打开ＴＶ１４０１Ｂ／
Ｃ降温
８ 反应釜液位低人员操作失误，打开底部
手阀
造成釜内物料泄漏至地面，人员烫
伤，灼伤
Ｂ４（低风险）
　　风险等级划分参照中石化ＨＳＥ风险矩阵标
准，Ａ～Ｅ代表事故后果的严重性程度（包括人员
伤害、财产损失、环境影响和声誉影响），１～６代
表事故发生的频率（即可能性），风险区域分为低
风险（广泛可接受）、中风险（允许的风险区域）、
高风险和严重高风险（不可接受的风险区域）４个
等级。对于高风险以上的后果，继续开展ＬＯＰＡ
分析，评估现有保护措施的有效性，决定是否需要
增加新的独立保护层。
２２　金属钝化剂反应釜的ＬＯＰＡ分析
ＨＡＺＯＰ分析得到的危险场景是ＬＯＰＡ分析
的基础，ＬＯＰＡ分析一般选取最为严重的后果进
行事故场景分析，确定初始事件ＩＥ及其发生频
率，相应的频率可采用企业历史数据或者行业统
计数据。评估独立保护层ＩＰＬ的有效性，从而对
事故场景发生的频率进行定量计算。
２２１　初始事件确认
选取放空阀未开作为事故场景１，其失效概
率为１×１０－１。ＴＶ１４０１Ｄ阀门故障作为事故场景
２，其失效概率为１×１０－１。温度控制回路
ＴＩＣＡＳ１４０１故障作为事故场景３，其失效概率为
１×１０－１。搅拌器故障作为事故场景４，其失效概
率为１×１０－１。
２２２　独立保护层ＩＰＬ评估
金属钝化剂反应釜的ＬＯＰＡ分析结果如下。
场景１：针对人员操作失误，未开放空阀而引
起反应釜超压运行的情况，未采取独立保护层。
后果发生频率为０１×１×０５＝５×１０－２。
显然，在无独立保护层的情况下，参照ＨＳＥ
风险矩阵标准可知，现有风险等级为Ｄ５（高风险，
不可接受的风险区域）。建议在反应釜上设置爆
破片，假设爆破片的失效概率ＰＦＤ为１×１０－３。
那么，减轻事件的概率即剩余风险概率为１×
１０－３×５×１０－２＝５×１０－５，风险等级可降低至Ｄ２
（中风险），是允许的风险区域。
场景２：（１）反应釜温度ＴＩ１４０１显示、高温报
警，一旦ＴＶ１４０１Ｄ阀门故障全开，ＴＩ１４０１会显示、
高温报警，提醒操作人员立即响应，因此可作为独
立保护层ＩＰＬ，其失效概率ＰＦＤ为１×１０－１；（２）
反应釜温度ＴＴ１４０２高温联锁切断Ｈ２Ｏ２ 进料阀
门ＸＺＶ１４０１，并打开循环水阀ＸＺＶ１４０２、
ＸＺＶ１４０３，及时阻止反应的继续，并快速移走反应
热，使反应釜进入一个安全状态，符合ＩＰＬ的基本
要求，其失效概率ＰＦＤ为１×１０－２。因此，后果发
生频率为０１×０１×１×０５×００１×０１＝５×
１０－５。
参照ＨＳＥ风险矩阵标准可知，现有风险等级
为Ｄ１（低风险），广泛可接受。
场景３：该场景的独立保护层ＩＰＬ同场景２，
后果发生频率的计算结果同场景２，现有风险等
级为Ｄ１（低风险），广泛可接受。
场景４：ＩＴ１４０１、ＲＡ１４０１分别监测搅拌器电
流和转速，一旦搅拌器发生故障，立即切断Ｈ２Ｏ２
进料阀门ＸＺＶ１４０１，因此可作为ＩＰＬ，失效概率
ＰＦＤ均为１×１０－２。采用上述后果发生频率公
式，计算得剩余风险概率为０５×１０－６，风险等级
为Ｄ１（低风险），广泛可接受。
３　结论
（１）金属钝化剂反应过程中使用氧化剂
Ｈ２Ｏ２，安全风险较大。文章将金属钝化剂反应釜
及其连接管道划分为一个节点，运用ＨＡＺＯＰ分
析，辩识到该节点不可接受的风险共计４个。
（２）对不可接受的风险继续开展ＬＯＰＡ分
析，其中３个高风险场景在现有保护措施的作用
　第１期（２０２１）　　　　　　　　倪玉峰等ＨＡＺＯＰ－ＬＯＰＡ分析在金属钝化剂反应釜的应用 ·４１·
下，剩余风险降低，参照ＨＳＥ风险矩阵标准可知，
现有风险等级广泛可接受。
（３）对于操作失误（放空阀未开启）可能引起
的反应釜超压运行，当前未设置保护措施，风险等
级为Ｄ５（高风险）。建议在反应釜上设置爆破
片，假设爆破片的失效概率ＰＦＤ为１×１０－３，则减
轻事件的概率即剩余风险概率为１×１０－３ ×５×
１０－２＝５×１０－５，风险等级可降低至Ｄ２（中风险），
是允许的风险区域。
（４）在ＨＡＺＯＰ分析的基础上引入半定量的
ＬＯＰＡ分析，有助于识别设计、改造或者运行中的
潜在风险，采取针对性的独立保护层ＩＰＬ，可将风
险降低至可接受水平，保障安全生产。
参考文献
［１］　倪玉峰，熊厚文，杨金华，等．醋酸钴合成过程漫料事故分析
与预防措施［Ｊ］．杭州化工，２０２０，５０（２）：２８－３０．
［２］　国家安全生产监督管理总局．保护层分析（ＬＯＰＡ）方法应
用导则：ＡＱ／Ｔ３０５４—２０１５［Ｓ］．北京：煤炭工业出版社，
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
中海油等联合开发低碳烯烃氢甲酰化制丁醇等催化体系
　　近日，由中国海洋石油集团有限公司、中国海
油炼油化工科学研究院（北京）有限公司、中国海
油天津化工研究设计院有限公司、神华包头煤化
工有限责任公司和陕西延长石油延安能源化工有
限责任公司联合完成的低碳烯烃氢甲酰化低温高
选择性催化体系开发与应用，获２０２０年中国石油
和化学工业联会科学技术奖技术发明一等奖。
低碳烯烃氢甲酰化生产醛醇类化合物是炼油
化工／煤化工烯烃资源延伸发展和高价值利用的
一条重要途径，但引进国外技术催化剂费用及运
行成本高。
中海油等开发的该技术主要创新点有：开发
出新型结构双膦配体，实现低碳烯烃氢甲酰化低
温高选择性催化；开发出低碳烃液相循环及多段
进料萃取新工艺，实现催化体系高效回收循环反
应；开发出铑催化剂绿色合成技术和废剂高效回
收技术，实现铑催化剂从制备、使用到废剂回收再
利用的全生命周期管理。
开发的铑／新型双膦配位催化体系已在混合
Ｃ４烯烃氢甲酰化生产２－丙基庚醇和丙烯氢甲酰
化生产丁醇工业装置上应用。结果表明，该催化
体系能在温和条件下实现低碳烯烃氢甲酰化高活
性高选择性转化。与国内外同类产品相比，反应
性能提高，消耗指标降低，综合性能指标优，降本
增效明显。
２０２０年６月，该技术通过了由石化联合会组
织的专家鉴定。鉴定意见显示，该技术成果创新
性强，技术指标先进，总体达到国际领先水平，推
动引领了产业技术升级与行业科技进步。
（中国石化有机原料科技情报中心站供稿）
·４２·
　　石油化工技术与经济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　　　　　　　　第３７卷　第１期　
２０２１ 年２ 月

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