03 - METHODES D_ANALYSE DES RISQUES - 4 - HAZOP.pdf PDF

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METHODE HAZOP INTRODUCTION Méthode HAZOP (HAZard and Operability studies) : introduite par la Société Imperial Chemical Industries (ICI) en 1974 pour l’industrie chimique Utilisation de l’HAZOP : recommandée pour l’analyse des risques dans tout projet d’implantation d’unité industrielle ou extension...

Description

METHODE HAZOP

INTRODUCTION Méthode HAZOP (HAZard and Operability studies) : introduite par la Société Imperial Chemical Industries (ICI) en 1974 pour l’industrie chimique Utilisation de l’HAZOP : recommandée pour l’analyse des risques dans tout projet d’implantation d’unité industrielle ou extension d’installations existantes Nécessité de connaître les schémas de circulation des fluides et/ou des schémas PID Méthode HAZOP : applicable à tous les processus dont le fonctionnement peut être décrit de manière exhaustive, précise et rigoureuse

OBJECTIFS Analyse de l’intégrité opérationnelle d’un système par l’identification systématique et la détermination des causes et des conséquences des déviations susceptibles de survenir au cours de l’exploitation des installations

Fonctionnement nominal

Phases transitoires de démarrage et d’arrêt

Opérations de maintenance

Identification des atteintes à l’intégrité opérationnelle d’un système, pouvant générer des situations à risques Objectifs limités à l’identification des problèmes potentiels sans tenter explicitement leur résolution Propositions de solutions aux problèmes recensés par la conception, la réalisation ou l’exploitation du procédé

PRINCIPE DE L’HAZOP Description du fonctionnement des différentes phases d’un procédé en le décomposant en opérations élémentaires à l’aide de schémas de l’installation Recensement des déviations possibles des paramètres de l’installation à l’aide d’une liste de mots-clés Identification des causes des déviations des paramètres et examen de leurs conséquences Réalisation de tableaux indiquant les causes des dérives, leurs conséquences et les actions requises ou les modifications techniques nécessaires pour assurer le bon fonctionnement et/ou la sécurité du système Hiérarchisation des déviations potentiellement dangereuses pour déterminer les actions à mettre en œuvre

Etapes de l’HAZOP : - Choisir une ligne du procédé - Choisir un paramètre de fonctionnement dans cette ligne - Générer une dérive de ce paramètre à l’aide d’une liste de mots-clés - Vérifier que la dérive est crédible - Rechercher les causes possibles et les conséquences éventuelles associées à la dérive étudiée - Examiner les moyens visant à détecter cette dérive ainsi que ceux prévus pour en prévenir l'occurrence ou en limiter les effets - Proposer, le cas échéant, des recommandations et des améliorations

- Retenir un nouveau mot-clé pour le même paramètre et reprendre l'analyse - Lorsque tous les mots-clés ont été considérés, retenir un nouveau paramètre et reprendre l'analyse - Lorsque toutes les phases de fonctionnement ont été envisagées, retenir une nouvelle ligne et reprendre l'analyse

- Inventaire paramètres - Liste mots-clés

Causes possibles

Dérive Ecart Correction Prévention Protection Mitigation

Phases : - Normales - Nominales - Démarrage - Arrêt - Urgence Conséquences possibles

Risque

STRATEGIE D’UTILISATION DE L’HAZOP Quand utiliser l’HAZOP ? Etude HAZOP proprement dite Utilisée lors de la conception et la réalisation d’un procédé une fois les intentions des concepteurs sont bien définies et les schémas de circulation des fluides et PID sont disponibles Etude HAZOP de modification Utilisée pour tous cas de changement important d’équipement et/ou procédure, ou dans le cas d’opérations importantes de maintenance présentant des risques

Etude HAZOP d’installations existantes - Installation ayant subi de multiples modifications au cours de sa vie sans qu’une étude HAZOP de modification ait été réalisée - Installation ayant été reconvertie à un autre usage que celui initialement défini lors de la conception - Lors de la réalisation périodique d’audits techniques et de sécurité - Lors d’une expertise post-accidentelle - Installation pour laquelle aucune étude HAZOP n’a été réalisée

Pourquoi utiliser l’HAZOP ? Atteindre les objectifs fixés par l’HAZOP Identification, lors de la conception d’un projet, des risques et des problèmes éventuels d’opérabilité des installations ou des procédés associés au projet

Où utiliser l’HAZOP ? Définition des limites et des frontières du système étudié et de ses sous-systèmes, ainsi que des intersections d’unités interconnectées Exemple d’interactions potentielles : une perturbation identifiée dans l’unité X a une origine relevant de l’unité Y et les conséquences sont dommageables sur l’unité Z

Ne pas limiter l’HAZOP à la ligne principale de production, les lignes utilitaires (azote, fluide d’inertage, fluide de trempe, …) peuvent être importantes pour la sécurité Examiner la localisation des analyseurs, des appareils de mesure, des piquages (azote, air, vapeur, …) sur les lignes du procédé Étudier également les phases de démarrage, d’arrêt normal et d’arrêt d’urgence Etudier les conséquences d’une interruption localisée ou générale de l’alimentation en énergie électrique, du fluide de l’instrumentation et des utilités

ORGANISATION ET MISE EN ŒUVRE DE L’HAZOP Equipe réalisant l’HAZOP Qualité de l’HAZOP : dépend de la qualité de l’équipe la mettant en œuvre et de celle de l’animateur chargé de conduire les sessions de travail de l’équipe Equipe multidisciplinaire comprenant des membres dont la contribution est technique et des participants dont le rôle est logistique et/ou structurel Choix de membres ayant une connaissance détaillée du fonctionnement de l’installation – participation de spécialistes et praticiens expérimentés

Membres de l’équipe : - Ingénieur de projet ou chef de projet - Spécialiste en instrumentation - Ingénieur ou technicien expérimenté en matière d’exploitation d’installation - Ingénieur ou technicien expérimenté en matière du procédé étudié - Animateur - Secrétaire - Il est souvent utile de faire participer un représentant de service maintenance (expérience des défaillances potentielles des équipements) - En cas de besoin, faire appel à des spécialistes en sécurité, toxicologie, chimie, génie civil, …

Documentation Nécessité d’avoir une documentation complète et à jour relative au projet Contenu de la documentation : - Schémas PID - Plans de circulation des fluides, avec bilans de matière et d’énergie - Logique des régulations et sécurités - Plans d’implantation des équipements - Consignes opératoires et de sécurité - Procédures de démarrage, d’arrêt normal et d’arrêt d’urgence - Fiches de spécifications techniques des équipements, caractéristiques des substances chimiques - Spécifications des soupapes de sûreté et disques de rupture - Informations relatives aux effluents, à leur transport et à leur traitement

Session de travail Réflexion intense au cours de la session de travail Aucune sollicitation extérieure ne doit perturber le déroulement de la session Limiter la durée de chaque session à 3 ou 4 heures Organiser au maximum trois sessions par semaine

Mise en œuvre de l’HAZOP - Préparation préalable de la session Résultats de l’Analyse Préliminaire des Risques Collecte de la documentation Présentation et adaptation des données sous la forme convenant à la pratique de l’HAZOP

Installations fonctionnant en continu : progresser d’amont en aval en appliquant les mots-clés aux paramètres des nœuds rencontrés (souvent situés dans les sections de conduite entre 2 équipements) Installations fonctionnant en discontinu : savoir en plus comment s’organisent les opérations (ex : introduction des réactifs, réaction, nettoyage, …), connaître les étapes et séquences de toutes les opérations

- Etapes du déroulement d’une session Désignation par l’animateur de la ligne ou l’équipement étudié, de sa fonction de base et de son principe de fonctionnement Proposition du premier paramètre à analyser – Exemples de paramètres : Débit, pression, température, niveau, concentration, viscosité, vitesse de réaction, contamination, intensité, tension, temps, mélange, addition, séparation, information capteurs, pH, … Application du premier mot-clé à ce paramètre Pas de, plus, moins, plus haut, plus bas, moins, pas assez, trop de, plus long, plus court, plus tôt que, plus tard que, inverse, au contraire, …

Liste des principaux mots-clés ou mots-guides Mot-clé ou mot-guide

Interprétation

Pas de ; sans (none)

Complète négation des intentions du procédé, aucune des intentions n’est réalisée, aucune autre action ne se produit

Plus ; trop de (more)

Augmentation quantitative d’une quantité, d’un paramètre, d’une variable, d’une propriété

Moins ; pas assez de (less)

Réduction quantitative d’une quantité, d’un paramètre, d’une variable, d’une propriété

Inverse ; au contraire (reverse)

Opposé logique de la fonction désirée, s’applique essentiellement à des activités (flux inverse, réaction chimique opposée, isomérie optique L pour D, …)

Mais aussi ; parfois impureté (as well as)

Action ou activité se greffant au fonctionnement normal (par exemple, présence anormale d’air, d’une impureté)

Autre (other)

Substitution complète ; il se produit quelque chose de totalement différent (autre activité, autre destination, autre composant, …) Toute autre situation que celle de l’exploitation normale (démarrage, arrêt, tests, essais, transitoires, maintenance, entretien, mise en sécurité, …)

Prise en compte du facteur humain dans l’HAZOP par l’introduction de mots-clés en relation avec les erreurs humaines Mot-clé ou mot-guide

Interprétation

Omission (missing)

Une étape est omise par l’opérateur dans la procédure à son initiation en l’absence de procédure écrite ou de consigne orale

Ne pas bipasser une partie (skip no part of)

Toutes les étapes de la procédure ne sont pas systématiquement enchaînées chronologiquement ou une partie d’une séquence n’est pas réalisée par l’opérateur

Hors de l’enchaînement (out of sequence)

La séquence est réalisée soit trop tôt, soit trop tard par l’opérateur

Mais, aussi (as well as)

Une action extérieure à la procédure normale est réalisée simultanément par l’opérateur avec la séquence correcte, dont la combinaison entraîne une erreur grave

Plus et moins (more and less)

Analogue à la signification classique de ce mot-clé, mais impliquant le rôle de l’opérateur

Autre que (other than)

Un élément de conduite ou de contrôle du procédé est malencontreusement manipulé ou lu par l’opérateur en raison des similitudes d’apparence, de fonction ou de position

La combinaison paramètre et mot-clé conduit à identifier une première dérive Exemple de matrice potentielle des mots-clés et de paramètres de fonctionnement Mots-clés

Plus de

Moins de

Pas

Inverse

Partiellement incorrect

Equivalent

Autre que

Pression

Pression trop haute

Pression trop basse

Absence de confinement

Appareil sous vide

Erreur point de mesure de pression

Pression extérieure

Manque d’air instruments

Température

Trop chaud

Trop froid

Manque de réchauffage

Manque de refroidissement

Erreur point de mesure de température

Exposition au feu

Réaction exothermique endothermique

Débit

Trop grand

Trop petit

Débit nul

Retour de produit

Fausse origine du produit

Autre phase

Manque de gaz inerte

Niveau

Trop haut

Trop bas

Appareil vide

Recyclage

Erreur de produit

Moussage expansion

Manque d’énergie électrique

Concentration

Trop forte

Trop basse

Manque d’additif (catalyseur)

Rapport inversé

Erreur de constituant

Densité différente

Contamination

Temps

Opération trop longue

Opération trop courte

Opération oubliée

Reprise de la même opération

Mauvaise opération

Addition d’une autre opération

Démarrage arrêt

Protection

Risque induit par surprotection

Protection insuffisante

Manque de protection

Impact Choc

Chute dispersion

Malveillance

Paramètres

Vérification par l’équipe que la dérive est significative Recherche par l’équipe des causes possibles Recherche par l’équipe des conséquences et examen de la perturbation potentielle dans le fonctionnement de l’installation et/ou de l’apparition d’une situation à risque Recherche de mode de détection de la déviation identifiée et des actions correctives déjà prévues Décider si une demande d’information, d’étude complémentaire, de modification technique ou de mode opératoire doit ou non être envisagée Reprendre les étapes précédentes pour les différents mots-clés pour chacun des paramètres identifiés, puis passer à la ligne ou l’équipement suivant

DÉPART Sélection d’une ligne ou d’un équipement

Choix d’un paramètre

Application d’un mot-clé

Définition d’une déviation

Organigramme de la procédure d’application de l’HAZOP Non

Non

Non

Oui

Toutes les lignes et tous les équipements ont-ils été analysés ?

Analyse détaillée des propositions d’action

Oui Tous les paramètres ont-ils été analysés ?

La recommandation est-elle jugée pertinente ?

Non

Oui Tous mots-clés ontils été utilisés ?

Documenter les motifs de rejet de la proposition

Oui

Non La déviation est-elle possible (et significative) ?

Mise au point des mesures préventives ou protectrices

Oui Identification des causes, conséquences et possibilités de détection de la déviation La déviation crée-t-elle une situation dangereuse ou un problème opérationnel ?

Sélection d’une autre modification Non

Non Oui

Non Le risque ou le problème résiduel est-il estimé négligeable ? Non Proposition d’action (RECOMMANDATION)

La mesure proposée induit-elle de nouveaux risques ? Non

Oui Les contre-mesures en place éliminent ou réduisent-elles le risque ou le problème ?

Oui

Oui

La mesure proposée est-elle Oui approuvée ?

ORGANISER SA REALISATION - Désigner un responsable - Définir un calendrier - Assurer le suivi, …

AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE L’HAZOP Démarche systématique et rigoureuse de l’HAZOP + Mise en commun des expériences des membres de l’équipe HAZOP  Détection précoce d’erreurs de conception  Eviter certains dysfonctionnements en cours d’exploitation Nécessité d’avoir une documentation complète et mise à jour Inconvénients : difficulté de la composition et l’organisation des réunions régulières de l’équipe + Temps assez long pour le travail d’analyse Méthode HAZOP : non conçue pour identifier des risques à très faible probabilité, mais elle est bien adaptée pour des risques majeurs résultant de l’existence simultanée de plusieurs causes de défaillance Méthode HAZOP : qualitative  pas d’estimation des probabilités des événements et le degré de gravité des dommages Méthode HAZOP : bien adaptée aux procédés et convient moins à l’analyse des systèmes de nature mécanique et des composants électroniques

APPLICATION DE L’HAZOP A UNE INSTALLATION DE STOCKAGE D’AMMONIAC

DESCRIPTION DE L’INSTALLATION DE STOCKAGE D’AMMONIAC Installation de stockage d’ammoniac composée de trois unités :

Unité de dépotage d’ammoniac liquide des navires

Unité de transfert d’ammoniac liquide vers l'usine

Unité de stockage d’ammoniac liquide et son conditionnement

- Unité de dépotage d’ammoniac liquide des navires -

But de l’unité : déchargement d’ammoniac liquide des navires à l’aide d’un bras à commande hydraulique et l’envoyer au stockage par l’intermédiaire d’une conduite calorifugée en polyuréthane en traversant un filtre et un dégazeur

Débit nominal de déchargement = 1200 tonnes/h, TAmmoniac = - 33°C, PAmmoniac au collecteur (manifold)= 8 bars

- Constitution de l’unité de stockage de l'ammoniac Deux bacs de stockage d’ammoniac de capacité unitaire 15000 tonnes Système de compression, qui sert à comprimer l’ammoniac gazeux pour le transformer en liquide, composé de 2 groupes : Groupe de réfrigération constitué de deux compresseurs de puissance frigorifique 175000 fg/h

Groupe de déchargement constitué de deux compresseurs de puissance frigorifique 450000 fg/h

Un groupe de condensation des gaz refoulés par les compresseurs composé de trois aérocondenseurs Un groupe de circulation d’eau de refroidissement d’huile comprenant deux pompes d’eau, deux aéroréfrigérants et un ballon d’eau

- Unité de transfert d’ammoniac L’ammoniac réfrigéré contenu dans les bacs à T = -33°C et à Patmosphérique est réchauffé avant d’être expédié sur une distance de 3500 m à l’usine à T = +5°C dans l’un des réchauffeurs 55TE12-55TE13 L’ammoniac gazeux est ensuite refoulé à un débit de 100 t/h à l’aide d’une des pompes de transfert 55PI01-55PI02 à 18 bars à travers la conduite aérienne DN150

Exemple de Tableaux HAZOP : Système 1 – Sous-système 1 : Mise en froid Installation d’ammoniac Système 1 – sous-système 1 : Mise en froid Paramètre

1) Débit

ANALYSE HAZOP

Déviation

Causes

1) Plus de

Fausse indication du 55FIC 401 dans la salle de contrôle (Indication fort débit, or réellement on a faible débit).

.Mauvaise mise en froid de 400 par présence de .55TE151 et 55 TE102. gaz et d’ammoniac .55LT203/204. chaud. .Mauvais remplissage de 400.

Fausse indication du 55FIC 401 dans la salle de contrôle (Indication faible débit, or réellement on a fort débit).

.Augmentation de la pression dans 400 et 200 .55LAH 251. .Retour d’ammoniac .55PI001/021/060. liquide par DN 200 vers .55PT056. les compresseurs.

Vanne du manifold 55FV401 bloquée en position trop serrée.

.Allongement du temps de séjour du navire qui peut augmenter le risque d’incident et/ou d’accident.

2) Moins de

3) Pas de

Blocage de la vanne FV401en position fermée.

Conséquences

Tableau : Date : Détection

Moyens de sécurité Prévention / correction

.Maintenance corrective

.Maintenance corrective .55LAL251.

.Signalisation de l’état de régulatrice de débit 55FIC401dans la salle de . By pass manuelle. contrôle .55TE151 et 55 TE102.

.Augmentation de la pression au refoulement de la pompe de mise en froid IP03/04. .55TR102. .Ouverture des .55FIC401. soupapes. .Aucune variation des paramètres de température et de pression dans 400.

.Essais de l’ état des vannes avant la mise en froid.

Notes /Actions .Action 1: Prévoir un étalonnage des instruments de mesure par un organisme agréé. .Action 2 : Prévoir un planning de contrôle systématique des instruments de mesure. .Action 3: Remise en état de marche automatique l’asservissement entre les pompes IP03/04 et le niveau du dégazeur LAL251. .Action 1 .Action 2 .Action 4: Mentionner le check list de la mise en froid le pourcentage d’ouverture de la vanne FV401.

.Action 4

Installation d’ammoniac Système 1 – sous-système 1 : Mise en froid Paramètre

Déviatio...