化工過程安全 緒論

1、化 工 過 程 安 全張 明 廣 副教授Email: 01.學(xué)時安排：48學(xué)時周學(xué)時42.作業(yè)安排： 課程小論文、章節(jié)作業(yè)和課堂演講3.考試安排：學(xué)校統(tǒng)一安排，閉卷筆試4.成績考核：課程作業(yè)、考勤 30%；期 末 筆 試 70%課程安排1主要參考書目（1）許文編 . 化工安全工程概論. 化學(xué)工業(yè)出版社，2002（2）蔡鳳英編 . 化工安全工程. 科學(xué)出版社，2001（3）田震編化工過程安全北京：國防工業(yè)出版社，2007 （4）崔克清主編. 化工單元運(yùn)行安全技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004（5）呂保和，朱建軍主編. 工業(yè)安全工程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004（6）宋建池等主編. 化工廠系統(tǒng)

2、安全工程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004（7）崔可清等編著 . 化工安全設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004（8）劉佩田, 閆曄主編. 化工單元操作規(guī)程. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004（9）建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50016-2006）（10）石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范（GB50160-2008）2 本課程是安全工程專業(yè)本科生的必修主干課，是學(xué)生從事化工過程安全相關(guān)的科研、生產(chǎn)工作必備的專業(yè)知識。通過課程學(xué)習(xí)，深入地掌握現(xiàn)代化工過程安全的基本原理、方法與應(yīng)用，重點(diǎn)針對化工工藝反應(yīng)、化工基本單元操作等有關(guān)化工安全生產(chǎn)的理論及實(shí)踐進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，介紹化工過程動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的有關(guān)化

3、工安全基礎(chǔ)理論和知識，以及反映化工安全領(lǐng)域新理論和新技術(shù)。課程性質(zhì)32022/8/2142022/8/2152022/8/2162022/8/217吉林石化分公司雙苯廠“11.13”爆炸事故 爆炸82022/8/2192022/8/2110主線（思想）火災(zāi)爆炸中毒基礎(chǔ)理論知識原因及控制危險物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)單元操作化工設(shè)計特征、機(jī)理、原因、控制職業(yè)危害11主要內(nèi)容121 緒 論1.1 化工過程相關(guān)概念1.2 化工過程的特點(diǎn)1.3 常見化工事故及其特點(diǎn)1.4 化工過程危險性13化學(xué)工業(yè)將自然界的各種物質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)和物理方法處理，制造成生產(chǎn)資料和生活資料的工業(yè)?；み^程：用化工方法對原料進(jìn)行加工處理成為

4、產(chǎn)品的過程。一種產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，從原料到成品，往往需要幾個或幾十個加工過程。其中除了化學(xué)反應(yīng)過程外，還有大量的物理加工過程。1.1 化工過程相關(guān)概念2022/8/2114原料預(yù)處理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物分離提純儲存、經(jīng)營、運(yùn)輸化工過程包括：原料預(yù)處理過程、反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物后處理過程。15 聚乙烯生產(chǎn)流程圖2022/8/2116化工生產(chǎn)過程示意圖：原料 預(yù)處理 化學(xué)反應(yīng) 分離與純化 產(chǎn)品單元操作過程化學(xué)反應(yīng)過程化學(xué)反應(yīng)核心預(yù)處理、后處理物理性操作2022/8/2117化工生產(chǎn)過程都是由化學(xué)反應(yīng)及物理操作組合而成?；瘜W(xué)反應(yīng)是核心，通常在化學(xué)反應(yīng)器中進(jìn)行；物理過程為化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)備適宜的反應(yīng)條件，將反應(yīng)物分離

5、提純得到最終產(chǎn)品。物理過程按其原理可以歸納為幾個基本過程，統(tǒng)稱為化工單元操作。2022/8/21181.2 化工過程的特點(diǎn) 1.涉及危險化學(xué)品眾多 ，物料的潛在危險性2.工藝過程復(fù)雜、工藝條件苛刻193.生產(chǎn)規(guī)模大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)性4.生產(chǎn)過程自動化程度高5.事故應(yīng)急救援難度大20 1.3 常見化工事故及其特點(diǎn)1.3.1 常見化工事故（一）燃燒與爆炸燃爆物質(zhì)結(jié)合引發(fā)能量（二）電氣事故燃燒、爆炸的點(diǎn)火源；人員觸電事故21（三）靜電和雷電事故1）固體靜電；絕緣材料接觸起電危害：電場力作用使得生產(chǎn)不能順利進(jìn)行； 靜電放電成為可燃?xì)怏w的點(diǎn)火源。2）液體靜電3）粉塵靜電4）氣體靜電5）人體靜電：人體火

6、花放電和衣物放電固體靜電可達(dá)20104V以上，液體靜電和粉體靜電可達(dá)數(shù)萬伏，氣體和蒸氣靜電可達(dá)10000V以上，人體靜電也可達(dá)10000V以上。 22（四）職業(yè)中毒和塵肺 職業(yè)中毒是指在生產(chǎn)勞動過程中由于接觸化學(xué)毒物引起的中毒。呼吸道和皮膚入侵。 塵肺是由于長期從事粉塵作業(yè)，塵肺患者兩肺產(chǎn)生進(jìn)行性、彌漫性的纖維組織增生，逐漸發(fā)展影響呼吸機(jī)能及其他器官的功能。（五）壓力容器爆炸（六）腐蝕事故23“兩重點(diǎn)一重大”-重大危險源儲罐區(qū)生產(chǎn)場所壓力管道壓力容器鍋爐庫區(qū)24 重大危險源的法規(guī)要求中華人民共和國安全生產(chǎn)法 第三十三條 生產(chǎn)經(jīng)營單位對重大危險源應(yīng)當(dāng)?shù)怯浗n，進(jìn)行定期檢測、評估、監(jiān)控，并制定應(yīng)急

7、預(yù)案，告知從業(yè)人員和相關(guān)人員在緊急情況下應(yīng)當(dāng)采取的應(yīng)急措施。 生產(chǎn)經(jīng)營單位應(yīng)當(dāng)按照國家有關(guān)規(guī)定將本單位重大危險源及有關(guān)安全措施、應(yīng)急措施報有關(guān)地方人民政府負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理的部門和有關(guān)部門備案。 25危險化學(xué)品安全管理?xiàng)l例 第十條 已建危險化學(xué)品的生產(chǎn)裝置和儲存數(shù)量構(gòu)成重大危險源的儲存設(shè)施不符合前款規(guī)定的在規(guī)定期限內(nèi)進(jìn)行整頓；需要轉(zhuǎn)產(chǎn)、停產(chǎn)、搬遷、關(guān)閉的，報本級人民政府批準(zhǔn)后實(shí)施。 第二十二條 儲存單位應(yīng)當(dāng)將儲存劇毒化學(xué)品以及構(gòu)成重大危險源的其他危險化學(xué)品的數(shù)量、地點(diǎn)以及管理人員的情況，報當(dāng)?shù)毓膊块T和負(fù)責(zé)危險化學(xué)品安全監(jiān)督管理綜合工作的部門備案。26國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作的決定

8、“搞好重大危險源的普查登記，加強(qiáng)國家、?。▍^(qū)、市）、市（地）、縣（市）四級重大危險源監(jiān)控工作，建立應(yīng)急救援預(yù)案和生產(chǎn)安全預(yù)警機(jī)制?！?27重大危險源的辨識重大危險源的評價重大危險源的管理重大危險源的安全報告制定重大危險源事故應(yīng)急預(yù)案工廠選址和土地使用規(guī)劃重大危險源的監(jiān)察 重大危險源控制系統(tǒng)28危險化學(xué)品重大危險源辨識方法辨識依據(jù)： 是危險化學(xué)品重大危險源辨識標(biāo)準(zhǔn)（物質(zhì)的危險特性及其數(shù)量）危險化學(xué)品重大危險源辨識標(biāo)準(zhǔn)：由政府主管部門和權(quán)威機(jī)構(gòu)在物質(zhì)毒性、燃燒性、爆炸特性等基礎(chǔ)上，制定出危害化學(xué)品及其臨界量標(biāo)準(zhǔn)。通過危害化學(xué)品及其臨界量標(biāo)準(zhǔn)可以確定哪些是危險化學(xué)品重大危險源。29 參考國外同類標(biāo)準(zhǔn)

9、；結(jié)合我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)；重點(diǎn)考慮火災(zāi)、爆炸、毒物泄漏等重大事故發(fā)生規(guī)；危險化學(xué)品重大危險辨識標(biāo)準(zhǔn)GB 18218-200930強(qiáng)調(diào)火災(zāi)、爆炸或毒物泄漏三種災(zāi)害 在工業(yè)活動中存在著諸多危險，單就事故發(fā)生的起數(shù)來看，事故發(fā)生次數(shù)較多的是機(jī)械傷害、高處墜落及物體打擊等等；但是從死亡人數(shù)來分析，火災(zāi)、爆炸及中毒事故成為主要危險。 儲罐區(qū)（儲罐） 同前危險化學(xué)品重大危險源辨識部分 庫區(qū)（庫） 同前危險化學(xué)品重大危險源辨識部分 生產(chǎn)場所 同前危險化學(xué)品重大危險源辨識部分32 壓力管道 長輸管道輸送有毒、可燃、易爆氣體，且設(shè)計壓力大于1.6MPa的管道；輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離大于等于200

10、km且管道公稱DN300mm的管道公用管道中壓和高壓燃?xì)夤艿?，且公稱直徑200mm。 33工業(yè)管道輸送GB5044中，毒性程度為極度、高度危害氣體、液化氣體介質(zhì)，且公稱直徑100 mm的管道；輸送GB5044中極度、高度危害液體介質(zhì)、GB50160及GBJ16中規(guī)定的火災(zāi)危險性為甲、乙類可燃?xì)怏w，或甲類可燃液體介質(zhì)，且公稱直徑100mm，設(shè)計壓力4MPa的管道；輸送其他可燃、有毒流體介質(zhì)，且公稱直徑100mm，設(shè)計壓力4MPa，設(shè)計溫度400的管道。 34鍋爐 符合下列條件之一的鍋爐： 蒸汽鍋爐 額定蒸汽壓力大于2.5MPa，且額定蒸發(fā)量大于等于10t/h。 熱水鍋爐 額定出水溫度大于等于12

11、0，且額定功率大于等于14MW。 35壓力容器 符合下列條件之一的壓力容器： 介質(zhì)毒性程度為極度、高度或中度危害的三類壓力容器； 易燃介質(zhì)，最高工作壓力0.1MPa，且PV100MPam3的壓力容器（群）。36煤礦（井工開采）符合下列條件之一的礦井：高瓦斯礦井；煤與瓦斯突出礦井；有煤塵爆炸危險的礦井；水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井；煤層自然發(fā)火期6個月的礦井；煤層沖擊傾向?yàn)橹械燃耙陨系牡V井。 37 金屬非金屬地下礦山 符合下列條件之一的礦井：瓦斯礦井；水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井；有自燃發(fā)火危險的礦井；有沖擊地壓危險的礦井。38 尾礦庫全庫容100萬m3或者壩高30m的尾礦庫。 39國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布

12、首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險化工工藝目錄一、光氣及光氣化工藝 八、加氫工藝二、電解工藝（氯堿） 九、重氮化工藝三、氯化工藝 十、氧化工藝四、硝化工藝 十一、過氧化工藝五、合成氨工藝 十二、胺基化工藝六、裂解（裂化）工藝 十三、磺化工藝七、氟化工藝 十四、聚合工藝 十五、烷基化工藝對照本企業(yè)采用的危險化工工藝及其特點(diǎn)，確定重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)，裝備和完善自動控制系統(tǒng)，大型和高度危險化工裝置要按照推薦的控制方案裝備緊急停車系統(tǒng)。 總局09年116號文，9.2640首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案 411、光氣及光氣化工藝 反應(yīng)類型：放熱反應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控單元：光氣化反應(yīng)釜、光氣儲

13、運(yùn)單元工藝簡介：光氣及光氣化工藝包含光氣的制備工藝，以及以光氣為原料制備光氣化產(chǎn)品的工藝路線，光氣化工藝主要分為氣相和液相兩種。42光氣：是“光成氣”的簡稱。又叫碳酰氯，分子式COCl2。由英文phosgen(phos 光gen產(chǎn)生）翻譯而來。 光氣是窒息性毒劑的一種，學(xué)名二氯化碳酰，又稱碳酰氯，是一種毒性很強(qiáng)的氣體。常溫下為無色氣體，有爛干草或爛蘋果氣味，但濃度較高時氣味辛辣。光氣的沸點(diǎn)為7.6，凝固點(diǎn)-128，易揮發(fā)，稍溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。研究證明：當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境中光氣的濃度在每立方米3050毫克時，可引發(fā)人群急性中毒；在每立方米100300毫克時，人接觸1530分鐘，即可引起嚴(yán)重中毒，甚

14、至死亡。 光氣易水解，產(chǎn)物無毒。1、光氣及光氣化工藝 43光氣化產(chǎn)品：在工業(yè)上主要用于塑料、制革、制藥等。據(jù)專家介紹，光氣遇水會分解成為一氧化碳和鹽酸。因?yàn)槿说姆尾繚駶?，吸入光氣后相?dāng)于遇水分解。一氧化碳能使人窒息，而鹽酸會腐蝕人的肺部。因此，光氣中毒主要是傷害呼吸器官。人吸入光氣后，一般有224小時的潛伏期。吸入量越多，則潛伏期越短，病情越嚴(yán)重。人吸入濃度較低的光氣時，局部刺激癥狀可不明顯，但經(jīng)過一段潛伏期后，則可直接損害毛細(xì)血管內(nèi)膜，出現(xiàn)肺水腫高濃度吸入可致肺水腫，毒性比氯氣約強(qiáng)10倍。當(dāng)吸入較高濃度光氣時，中毒者可發(fā)生支氣管痙攣，有些中毒者可在肺水腫出現(xiàn)之前即出現(xiàn)窒息癥狀。 1、光氣及光

15、氣化工藝 441、光氣及光氣化工藝工藝危險特點(diǎn)：（1）光氣為劇毒氣體，在儲運(yùn)、使用過程中發(fā)生泄漏后，易造成大面積污染、中毒事故；（2）反應(yīng)介質(zhì)具有燃爆危險性；（3）副產(chǎn)物氯化氫具有腐蝕性，易造成設(shè)備和管線泄漏使人員發(fā)生中毒事故。典型工藝：一氧化碳與氯氣的反應(yīng)得到光氣；光氣合成雙光氣、三光氣；采用光氣作單體合成聚碳酸酯；甲苯二異氰酸酯（TDI）的制備；4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）的制備等。451、光氣及光氣化工藝重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)：一氧化碳、氯氣含水量；反應(yīng)釜溫度、壓力；反應(yīng)物質(zhì)的配料比；光氣進(jìn)料速度；冷卻系統(tǒng)中冷卻介質(zhì)的溫度、壓力、流量等。安全控制的基本要求：事故緊急切斷閥；緊急冷卻系

16、統(tǒng)；反應(yīng)釜溫度、壓力報警聯(lián)鎖；局部排風(fēng)設(shè)施；有毒氣體回收及處理系統(tǒng)；自動泄壓裝置；自動氨或堿液噴淋裝置；光氣、氯氣、一氧化碳監(jiān)測及超限報警；雙電源供電。461、光氣及光氣化工藝宜采用的控制方式：光氣及光氣化生產(chǎn)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象或發(fā)生光氣及其劇毒產(chǎn)品泄漏事故時，應(yīng)通過自控聯(lián)鎖裝置啟動緊急停車并自動切斷所有進(jìn)出生產(chǎn)裝置的物料，將反應(yīng)裝置迅速冷卻降溫，同時將發(fā)生事故設(shè)備內(nèi)的劇毒物料導(dǎo)入事故槽內(nèi)，開啟氨水、稀堿液噴淋，啟動通風(fēng)排毒系統(tǒng)，將事故部位的有毒氣體排至處理系統(tǒng)。47國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險化工工藝目錄和調(diào)整首批重點(diǎn)監(jiān)管 危險化工工藝中部分典型工藝的通知 安監(jiān)總管三2013

17、3號一、新型煤化工工藝:煤制油(甲醇制汽油、費(fèi)-托合成油)、煤制烯烴（甲醇制烯烴）、煤制二甲醚、煤制乙二醇（合成氣制乙二醇）、煤制甲烷氣（煤氣甲烷化）、煤制甲醇、甲醇制醋酸等工藝。二、電石生產(chǎn)工藝三、偶氮化工藝2022/8/2148首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險化學(xué)品名錄安監(jiān)總管三201195號現(xiàn)行危險化學(xué)品目錄中的3823余種危險化學(xué)品中進(jìn)行了認(rèn)真篩選，綜合考慮了化學(xué)品的固有危險性、2002年以來國內(nèi)化學(xué)品事故情況、近四十年發(fā)生重特大事故的危險化學(xué)品品種、國內(nèi)危險化學(xué)品生產(chǎn)量的情況、國內(nèi)外危險化學(xué)品重點(diǎn)監(jiān)管的品種等五個要素，49研究了國外相關(guān)安全管理名錄，包括美國職業(yè)安全健康署高度危險化學(xué)品的工藝安全管

18、理中的高?；瘜W(xué)品名錄，應(yīng)急計劃與公眾知情權(quán)法（EPCRA）中的關(guān)于危險源設(shè)施報告和應(yīng)急反應(yīng)制度的極度危險物質(zhì)名錄及有毒化學(xué)品釋放報告管理清單（TRI），美國環(huán)境保護(hù)署清潔空氣法（CAA）風(fēng)險管理計劃（RMP）中的特定易燃和有毒化學(xué)品名錄，美國國土安全部化學(xué)品設(shè)施反恐標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)注化學(xué)品名錄，加拿大優(yōu)先物質(zhì)名單(PSL)。經(jīng)有關(guān)化學(xué)品安全專家多次反復(fù)論證，最終確定了名錄。 50重點(diǎn)監(jiān)管的危險化學(xué)品包括列入名錄的60種危險化學(xué)品以及在溫度20和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.3kPa條件下屬于以下類別的危險化學(xué)品： 1.易燃?xì)怏w類別1（爆炸下限13%或爆炸極限范圍12%的氣體）； 2.易燃液體類別1（閉杯閃點(diǎn)23

19、并初沸點(diǎn)35的液體）； 3.自燃液體類別1（與空氣接觸不到5分鐘便燃燒的液體）；51 4.自燃固體類別1（與空氣接觸不到5分鐘便燃燒的固體）； 5.遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)類別1（在環(huán)境溫度下與水劇烈反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體通常顯示自燃的傾向，或釋放易燃?xì)怏w的速度等于或大于每公斤物質(zhì)在任何1分鐘內(nèi)釋放10升的任何物質(zhì)或混合物）； 6.三光氣等光氣類化學(xué)品。52國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險化學(xué)品名錄的通知 安監(jiān)總管三201312號增加14種2022/8/2153 1.3.2 化工生產(chǎn)事故特點(diǎn) 1.火災(zāi)、爆炸、中毒事故比例大重要研究對象3.正常生產(chǎn)時事故的多發(fā)性（1）反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識不足；HAZO

20、P(危險與可操作性)（2）眾多影響因素存在干擾因素；（3）人的失誤;2.事故后果嚴(yán)重，惡劣環(huán)境影響研究的意義及目的544.材質(zhì)、加工缺陷以及腐蝕危害裝置制造及維護(hù)6.化工生產(chǎn)中事故的多發(fā)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征5.布局惡化：城市變遷、新建化工園區(qū)2022/8/21551.4 化工過程危險性 工廠選址工廠布局結(jié)構(gòu)對加工物質(zhì)的危險性認(rèn)識不足化工工藝物料輸送誤操作設(shè)備缺陷防災(zāi)計劃不充分車間倉庫辦公室鍋爐物料工藝設(shè)備輸送結(jié)構(gòu)工廠選址工廠布局誤操作防災(zāi)計劃美國保險協(xié)會（AIA）對化學(xué)工業(yè)的317起火災(zāi)、爆炸事故進(jìn)行調(diào)查，得出化學(xué)工業(yè)危險因素的九個類型：56 1.工廠選址（1）易遭受地震、洪水、暴風(fēng)雨等自然災(zāi)害；（

21、2）水源不充足；（3）缺少公共消防設(shè)施的支援；（4）有高濕度、溫度變化顯著等氣候問題；（5）受相鄰危險性大的工業(yè)裝置影響；（6）靠近公路、鐵路、機(jī)場等運(yùn)輸設(shè)施；（7）在緊急狀況下人和車輛難以安全疏散。57 2.工廠布局（1）工藝設(shè)備和儲存設(shè)備過于密集；（2）有顯著危險性和無危險性的工藝裝置間的安全距離不夠；（3）昂貴設(shè)備過于集中；（4）不能替換的裝置缺乏有效的防護(hù)；（5）鍋爐、加熱器等火源與可燃物工藝裝置之間距離太?。唬?）有地形障礙。58 3.結(jié)構(gòu)（1）支撐物、門、墻等不是防火結(jié)構(gòu)；（2）電氣設(shè)備無防護(hù)措施；（3）防爆通風(fēng)換氣能力不足；（4）控制和管理的指示裝置無防護(hù)措施；（5）裝置基礎(chǔ)薄弱。59 4.對加工物質(zhì)的危險性認(rèn)識不足（1）裝置內(nèi)攪拌時，原料在催化劑作用下自然分解；（2）缺少可燃?xì)怏w、粉塵等在生