化工安全工程總復(fù)習(xí)

化工安全工程第一章安全的概念安全計劃事故和損失統(tǒng)計可接受風(fēng)險化工廠事故過程特征本質(zhì)安全化工事故：發(fā)生的環(huán)節(jié)儲存

運輸

生產(chǎn)

加工或使用

廢棄物處置第一章安全的概念對于化工過程而言，所謂的安全就是通過采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來辨識化工廠的危險，并且在事故發(fā)生前消除它們，從而對事故進(jìn)行預(yù)防?；S中存在哪些危險因素？第一章安全計劃一個成功的安全計劃，包含：

系統(tǒng)態(tài)度基礎(chǔ)經(jīng)驗時間人（安全工程師）良好的安全計劃：辨識并且消除已經(jīng)存在的危險因素。優(yōu)異的安全計劃：具有防止危險因素存在的管理體系。事故和損失統(tǒng)計

事故和損失統(tǒng)計是安全計劃效果的重要度量。本書中用來描述事故和損失的三種方法：

OSHA事故發(fā)生率

重大事故率

[FAR，英國化工領(lǐng)域]

死亡率，或者每人每年死亡[不依賴于暴露時間]這三種方法都統(tǒng)計了在某一確定的時期內(nèi)，固定工人人數(shù)發(fā)生事故和災(zāi)害的數(shù)量。掌握重大事故率和死亡率之間的換算關(guān)系。能夠根據(jù)FAR的大小比較不同過程之間的安全性事故和損失統(tǒng)計

安全是一項投資：具有一個安全工作的最優(yōu)點，超過這一點就會造成回報減少。

恰當(dāng)?shù)陌踩度胧瞧髽I(yè)風(fēng)險管理的一部分。技術(shù)觀點：安全設(shè)施上花費過多資金，解決簡單的問題可能給整個系統(tǒng)帶來過度的復(fù)雜性，并因此引發(fā)出新的安全問題。安全計劃需要包括對員工進(jìn)行培訓(xùn)，防止由于交通、襲擊、機(jī)械傷害、化學(xué)暴露及火災(zāi)爆炸的傷害。化工廠事故過程特征化工事故遵循著典型的模式，火災(zāi)是很常見的，接著是爆炸和毒物釋放。在死亡方面，三者的順序?qū)⒌怪茫炊疚镝尫艑τ谒劳鼍哂凶畲蟮臐撛谖ｋU性。

表1-6三種化工事故類型事故類型發(fā)生可能性潛在死亡性潛在經(jīng)濟(jì)損失火災(zāi)高低中爆炸中中高毒物釋放低高低除由自然災(zāi)害引起的事故以外，幾乎所有的事故都能歸結(jié)于人為失效。十、事故過程特征事故過程遵循：三個步驟◆示意性例子：工人絆倒；科學(xué)界“蝴蝶效應(yīng)”——ButterflyEffect◆三步驟：開始（Incipiency，Initiation）←引發(fā)事故的事件發(fā)展(evolution,development)←使事故持續(xù)或擴(kuò)展的事件、因素結(jié)束(conclusion,cease)←使事故終止或有規(guī)模上減小的事件、因素安全工程：消除開始事件，利用終止事件取代發(fā)展步驟，達(dá)到安全目的。本質(zhì)安全本質(zhì)安全，也是內(nèi)在安全、本身安全，依靠化學(xué)和物理學(xué)原理、方法來預(yù)防事故，而非依靠控制系統(tǒng)，互鎖、冗長而特殊的操作程序來預(yù)防事故。典型本質(zhì)安全技術(shù)包括：最小化(強(qiáng)化)、代替、緩和(減弱或限制影響)、簡化(容錯)毒物的概念及特征化學(xué)工程師必須具備的相關(guān)毒物學(xué)知識毒物侵入生物組織的方式、去除方法

毒物對生物體的影響、毒物學(xué)研究

反應(yīng)與劑量的關(guān)系、反應(yīng)-劑量曲線的模型

相對毒性閾限值第二章：毒物學(xué)毒物：

“所有的物質(zhì)都是有毒的，沒有無毒的物質(zhì)。恰當(dāng)?shù)膭┝繀^(qū)分了毒物和藥物?！倍疚飳W(xué)的基本命題：沒有無害的物質(zhì)，只有使用物質(zhì)的有害方式。毒物：不接觸不起作用。第二章毒物學(xué)

—毒物侵入生物組織的途徑—從生物組織內(nèi)去除毒物的途徑

—毒物對生物組織的影響

—阻止或減少毒物侵入生物組織的方法（工業(yè)衛(wèi)生）化學(xué)工程師必須具備的相關(guān)毒物學(xué)知識毒物侵入生物組織的方式毒物侵入途徑和控制方法侵入途徑侵入器官控制方法食入吸入注射皮膚吸收嘴或胃嘴或鼻子皮膚傷口皮膚落實吃飯、飲水和吸煙的規(guī)定通風(fēng)、呼吸器、通風(fēng)櫥及其他個人防護(hù)正確著防護(hù)服正確著防護(hù)服毒物從生物體中去除

（Removalofhazardousfromorgans）排泄：經(jīng)腎臟、肝臟、肺或其他器官

解毒：經(jīng)生物轉(zhuǎn)化經(jīng)化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槲：π〉奈镔|(zhì)

肝臟：在解毒過程總占有支配地位。解毒通過生物轉(zhuǎn)化進(jìn)行。貯存：貯存在脂肪組織中

毒物學(xué)研究

●

目的是量化可疑毒物對目標(biāo)生物體的作用?！袷紫却_定：毒物：化學(xué)組成和物理狀態(tài)目標(biāo)或試驗生物體被監(jiān)測的效果或反應(yīng)劑量范圍：依賴于傳輸?shù)姆绞皆囼灂r期：研究人員的目標(biāo)相關(guān)劑量與反應(yīng)的關(guān)系

劑量與反應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)：正態(tài)分布。（2-1）

式中：x為反應(yīng)（程度）；σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差；μ為平均值。f(x)為個人經(jīng)歷表現(xiàn)反應(yīng)的概率（2-2）

（2-3）

式中：n為數(shù)據(jù)點個數(shù)，σ2為方差?！衿骄禌Q定了曲線X軸的位置，標(biāo)準(zhǔn)偏差決定曲線的形狀。反應(yīng)與劑量的關(guān)系、反應(yīng)-劑量曲線的模型圖2-9或表2-4的使用如果包含了幾種化學(xué)物質(zhì)，毒物可能發(fā)生：加和作用(組合影響是單個影響的加和)；協(xié)同作用(組合影響比單個影響大)；強(qiáng)化作用(一種物質(zhì)的存在增加了另一種的效果)敵對作用(相互之間抵消)相對毒性有毒物質(zhì)可對各自的LD、ED、TD曲線對相對毒性進(jìn)行比較有毒物A、B：A的反應(yīng)-劑量曲線位于B的左側(cè)，則A的毒性大于B，即A的毒性更大。050ABP10中毒反應(yīng)%不同毒性物質(zhì)相對毒性（1）P點以右，A物質(zhì)比B物質(zhì)毒性大；（2）P點以左，B物質(zhì)比A物質(zhì)毒性大閾限值（ThresholdLimitValue，TLV）美國工業(yè)衛(wèi)生聯(lián)合會針對大量的化學(xué)藥劑建立了極限劑量，稱為閾限值。TLV類型定義TLV-TWATime-weightedaverage對通常的每天8小時或每周40小時的時間加權(quán)平均，在該情況下幾乎所有工人都能整日暴露，而沒有任何副作用。若能通過低于極限值的短期暴露予以補(bǔ)償，那么高于極限值的短期暴露是許可的。TLV-STELShort-termexposurelimit短期暴露極限。工人連續(xù)暴露15分鐘而不會遭受如下傷害的最高濃度：（1）無法忍受的疼痛；（2）慢性的或不可恢復(fù)的組織變化；（3）足夠程度的麻醉導(dǎo)致增加事故傾向，削弱自救能力，或大大降低工人的效率。假定允許每天不多于4次短期暴露，暴露期之間至少間隔60分鐘，或假定每天的TLV-TWA都沒有被超過。TLV-CCeilinglimit最高極限。不允許被超過的濃度，甚至瞬時超過也不允許。第三章

工業(yè)衛(wèi)生工業(yè)衛(wèi)生：致力于對引起疾病和傷害的職業(yè)環(huán)境進(jìn)行辨識、評價和控制的學(xué)科。工業(yè)衛(wèi)生工程都具有的三個階段：—辨識：確定工作場所暴露的存在或可能性。

—評價：確定暴露量

—控制：應(yīng)用適當(dāng)技術(shù)將工作場所的暴露減少到可接受水平過程安全管理(PSM)和風(fēng)險管理計劃(RPM)

二者的對比辨識：信息來源：過程設(shè)計描述、操作指南、安全檢查、設(shè)備賣方的描述、化學(xué)品供應(yīng)商提供的信息和操作人員提供的信息。物質(zhì)安全數(shù)據(jù)表

評價目的：確定員工暴露在有毒物質(zhì)中的范圍和濃度，以及工作環(huán)境的物理危害程度。第三章

工業(yè)衛(wèi)生評價階段同樣要研究各種類型的已經(jīng)存在的控制方法及其效果。評價研究過程中，須考慮大量和少量泄露的可能性。

6個方面的評價①通過檢測對易揮發(fā)性毒物的暴露進(jìn)行評價(注意時間)

②人員暴露于粉塵的評價③人員暴露于噪聲中的評價④員工暴露于有毒蒸汽中的評價⑤估算液體的蒸發(fā)速率

⑥進(jìn)行容器灌裝操作員工的暴露估算3.3工業(yè)衛(wèi)生：評價①通過檢測對易揮發(fā)性毒物的暴露進(jìn)行評價

確定員工暴露的直接方法是連續(xù)在線監(jiān)測工作環(huán)境中的有毒物資濃度?！鬞WA：時間加權(quán)平均，對連續(xù)濃度數(shù)據(jù)C(t)

(3-1)◆實際過程中，得到的是不同間隔的樣本，假設(shè)：濃度Ci在Ti時間內(nèi)固定不變（或是平均值）(3-2)

3.3工業(yè)衛(wèi)生：評價

n：毒物總數(shù)，Ci為化學(xué)物質(zhì)i相對于其他毒物的濃度，（TLV-TWA）i

為化學(xué)物質(zhì)i的TLV-TWA值若（3-3）值超過1，表明人員暴露過度。（3-3）◆混合物的TLV-TWAs計算（3-4）若混合物的毒物濃度之和超過該值，人員暴露過度?！羧艄ぷ鲄^(qū)存在多種物質(zhì)，可假設(shè)毒物效應(yīng)是疊加的。具有不同TLV-TWAs的多種毒物的聯(lián)合暴露，有：3.3工業(yè)衛(wèi)生(評價)

n：毒物總數(shù)，Ci為化學(xué)物質(zhì)i相對于其他毒物的濃度，（TLV-TWA）i

為化學(xué)物質(zhì)i的TLV-TWA值若（3-3）值超過1，表明人員暴露過度。（3-3）◆混合物的TLV-TWAs計算（3-4）若混合物的毒物濃度之和超過該值，人員暴露過度。◆若工作區(qū)存在多種物質(zhì)，可假設(shè)毒物效應(yīng)是疊加的。具有不同TLV-TWAs的多種毒物的聯(lián)合暴露，有：3.3工業(yè)衛(wèi)生：評價⑤估算液體的蒸發(fā)速率

(3-11)

對大多數(shù)情況，，（3-11）可簡化為

(3-12)

可以估算敞口容器或溢出液體的蒸發(fā)速率進(jìn)行容器灌裝操作員工的暴露估算注：許多實際情況，蒸發(fā)項kA比置換項小的多，可忽略不計。Φ值：

對容器從上部充裝，液體沖到容器底部，Φ=1；對液面下充裝(由深入到貯罐底部的管道)，Φ=0.5。工業(yè)衛(wèi)生：控制（第三步）規(guī)劃和采用合適的控制技術(shù)措施采用能夠減少工作場所暴露的技術(shù)。化工廠使用的控制技術(shù)類型兩種主要的控制技術(shù)：環(huán)境控制，個人防護(hù)。環(huán)境控制：目的通過降低環(huán)境中的有毒物質(zhì)的濃度來減少暴露。

常用的環(huán)境控制技術(shù)包括密封、局部通風(fēng)、稀釋通風(fēng)、濕法操作和良好的日常管理。個人防護(hù)：通過在工人和工作場所的環(huán)境之間設(shè)置（保護(hù)性）屏障來阻止或減少暴露。有關(guān)設(shè)備為個人防護(hù)設(shè)備。3.4工業(yè)衛(wèi)生：控制（第三步）通風(fēng)：對于通過空氣傳播的有毒物質(zhì)的環(huán)境控制的最常用方法。原則—將污染（毒害）物稀釋到規(guī)定濃度以下；

—在人員暴露前除去污染（毒害）物。方式：局部通風(fēng)和稀釋通風(fēng)。

A：局部通風(fēng)：最常用的是通風(fēng)櫥

B：稀釋通風(fēng)：對需要在開放區(qū)域空間內(nèi)使用，有必要采用稀釋通風(fēng)。目的使人員暴露在已被新鮮空氣稀釋過的環(huán)境中。兩種通風(fēng)技術(shù)的比較，各自應(yīng)用的范圍和限制。第四章泄漏源模型

泄漏源：化工廠、化工過程有多種原因（事故、裝泄、開停車等）會導(dǎo)致有毒、易燃、易爆物質(zhì)的釋放?；のC(jī)事件順序：儲罐、管道破裂；擴(kuò)散傳播；火災(zāi)、爆炸；應(yīng)急管理、人員疏散、事后恢復(fù)等。第四章泄漏源模型

事故致因：（1）由?；镔|(zhì)直接引起。。（2）煤礦瓦斯爆炸。（3）自然次生災(zāi)害。（4）化學(xué)毒劑的恐怖襲擊第4章泄漏源模型

圖4-1后果分析程序圖4-1后果分析程序(續(xù))4.1源模型介紹1源模型：是后果模擬的重要一個部分。依據(jù)描述物質(zhì)釋放時所表現(xiàn)出的物理化學(xué)過程的理論，或（傳遞過程理論及）經(jīng)驗方程。源模型給出了流出速率、流出總量(總時間)和流出狀態(tài)。對不確定性問題，參數(shù)選擇應(yīng)使釋放速率和釋放量最大化，以確保設(shè)計是安全的。2、釋放機(jī)理大孔（瞬時釋放，instantaneousrelease）——短時間內(nèi)大量釋放，如儲罐的超壓爆炸、槽車傾覆等。小孔（連續(xù)源釋放，continuousrelease）→連續(xù)釋放，有限孔釋放。4.1源模型介紹3、7個基本模型液體經(jīng)孔洞流出液體經(jīng)貯罐上的孔洞流出液體經(jīng)管道流出蒸汽經(jīng)孔洞流出(注意塞壓相關(guān)的計算)氣體經(jīng)管道流出閃蒸液體液池蒸發(fā)或沸騰其他判斷選擇哪個源模型，會計算釋放量(時間)、速率、釋放狀態(tài)實際和最壞情形釋放表4-5列出了大量實際和最壞情形的釋放說明：實際泄漏是具有高發(fā)概率的泄漏事件。通常不假設(shè)整個貯存容器的突發(fā)失效，而是更為實際的假設(shè)具有較高發(fā)生概率的大管道與貯罐連接處的泄漏；最壞情形的泄漏是過程或過程設(shè)備幾乎災(zāi)難性失效，導(dǎo)致整個過程或設(shè)備的物質(zhì)全部瞬時泄漏，或在很短時間內(nèi)泄漏。釋放情況的選擇依賴于后果分析的目的需要。如化工廠內(nèi)進(jìn)行后果分析評價應(yīng)選擇實際釋放條件；若為了EPA風(fēng)險管理或應(yīng)急管理需要，應(yīng)選擇最壞情形釋放。第五章：毒物泄漏及擴(kuò)散模型主要內(nèi)容：有毒物質(zhì)泄漏及擴(kuò)散模型的意義、步驟、作用。擴(kuò)散影響參數(shù)。中性浮力擴(kuò)散模型；Pasquill-Gifford模型(會計算中心線濃度、等值線等)重氣擴(kuò)散毒性作用標(biāo)準(zhǔn)釋放動量和浮力的影響釋放緩解作用：毒物釋放和擴(kuò)散模型是后果模擬步驟的重要部分；是應(yīng)急管理、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急決策的基礎(chǔ)。

步驟：確定泄漏事件、泄漏源（第4章介紹了7種泄漏源模型）建立源模型，對事故釋放、釋放速率、釋放量等進(jìn)行描述。應(yīng)用擴(kuò)散模型估算下方向有毒有害物質(zhì)的濃度，并由此根據(jù)一些準(zhǔn)則來評估釋放的后果及影響。擴(kuò)散模型用于描述事故釋放后由釋放源開始向其他地點及大范圍區(qū)域的大氣輸送過程。釋放發(fā)生后，大氣中的毒害物質(zhì)在風(fēng)作用下以煙羽方式（連續(xù)源，圖5-1）、或云團(tuán)方式（瞬時源，圖5-2）帶走。第五章：毒物泄漏及擴(kuò)散模型5.1擴(kuò)散影響參數(shù)擴(kuò)散模型用于描述事故釋放后由釋放源開始向其他地點及大范圍區(qū)域的大氣輸送過程。釋放發(fā)生后，大氣中的毒害物質(zhì)在風(fēng)作用下以煙羽方式（連續(xù)源，圖5-1）、或云團(tuán)方式（瞬時源，圖5-2）帶走。擴(kuò)散影響參數(shù)多個因素影響著毒害物質(zhì)在大氣中的擴(kuò)散：風(fēng)速；大氣穩(wěn)定度(不穩(wěn)定、中性和穩(wěn)定)；地形條件（建筑物、地面類型、地面構(gòu)筑物）；釋放源離地面的高度；釋放的初始動量和浮力。中性浮力擴(kuò)散模型

Pasquill-Gifford模型CASE-11：地面上瞬時點源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系固定在釋放點，風(fēng)速恒定為u，風(fēng)向沿x軸方向（5-38）

地面某點濃度可令z=0，求得：（5-39）

地面上沿x軸的濃度，可令y=z=0，求得：（5-40）

氣云中心坐標(biāo)的濃度：（5-41）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

CASE-11：地面上瞬時點源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系固定在釋放點，風(fēng)速恒定為u，風(fēng)向沿x軸方向用固定濃度定義氣云邊界，連接氣云周圍相當(dāng)濃度的點的曲線稱為等值線，對于指定濃度C*，地面上的等值線可按下面過程求出：指定C*、u和t；利用式(5-40)確定沿x軸的濃度C（x,0,0,t），定義沿x軸的氣云邊界；在式(5-45)中令C（x,y,0,t）=C*，確定由步驟(2)確定的每一個中心線的y值。

對于每一個所需的t值，可重復(fù)使用該過程。（5-45）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

CASE-12：地面上連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的煙羽，風(fēng)向沿x軸方向，風(fēng)速恒定為u（5-38）

地面濃度可令z=0，求得：（5-38）

下風(fēng)向，沿?zé)熡鹬行木€的濃度可令y=z=0，求得：（5-38）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

Pasquill-Gifford模型CASE-13：位于地面Hr高處的連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的煙羽風(fēng)向沿x軸，風(fēng)速恒定為u（5-49）

地面某點濃度可令z=0，求得：地面中心線某點濃度可令y=z=0，求得：（5-50）

（5-51）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

Pasquill-Gifford模型CASE-13：位于地面Hr高處的連續(xù)穩(wěn)態(tài)源的煙羽風(fēng)向沿x軸，風(fēng)速恒定為u地面沿x軸的最大濃度：（5-52）

下風(fēng)向地面上最大濃度出現(xiàn)的位置，可由下式求得：（5-53）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

Pasquill-Gifford模型CASE-14：位于地面Hr高處的瞬時點源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系位于地面并隨煙團(tuán)移動，風(fēng)向沿x軸，風(fēng)速恒定為u煙團(tuán)中心在x=ut處，平均濃度為：時間的相關(guān)性通過擴(kuò)散系數(shù)來完成。（5-54）

地面濃度可令z=0，求得：（5-55）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

Pasquill-Gifford模型CASE-14：位于地面Hr高處的瞬時點源的煙團(tuán)，坐標(biāo)系位于地面并隨煙團(tuán)移動，風(fēng)向沿x軸，風(fēng)速恒定為u地面中心線濃度可令y=z=0，求得：（5-56）

地面上的全部劑量：（5-57）

5.2中性浮力擴(kuò)散模型：處理

最壞事件情形對于煙羽：最大濃度通常在釋放點處，若在高于地平面的地方發(fā)生，那么地面上的最大濃度出現(xiàn)在釋放處的下風(fēng)向上的某一點。對于煙團(tuán)：最大濃度通常在煙團(tuán)的中心。若在高于地平面的地方發(fā)生，煙團(tuán)中心將平行于地面移動，并且那么地面上的最大濃度出現(xiàn)直接位于煙團(tuán)中心的下方。5.3重氣擴(kuò)散二、重氣云擴(kuò)散特點一、概念

氣體密度大于其擴(kuò)散所經(jīng)過的周圍空氣密度的氣體稱為重氣。影響因素：分子量和溫度。三、重氣擴(kuò)散的Britter-Mcquaid模型應(yīng)用條件：需給定初始?xì)庠企w積、初始煙羽體積流量、釋放持續(xù)時間、初始?xì)怏w密度，及10m高處的風(fēng)速、下風(fēng)向距離和周圍氣體密度。

四、應(yīng)用步驟

①確定重氣模型是否適用；②確定特征源尺寸；③判斷是連續(xù)釋放還是瞬時釋放；④利用相應(yīng)圖表進(jìn)行估算。

5.4毒性作用標(biāo)準(zhǔn)

一、問題提出：

通過擴(kuò)散計算得到濃度后，需要判斷什么樣的濃度水平具有危險性？如何利用第二章的閾限值來確定不同的危險性水平范圍？方法1：采用第2章的概率模型，考慮毒物濃度瞬時變化的效應(yīng)，但僅對少數(shù)化學(xué)物質(zhì)有效，且這些模型結(jié)果變化范圍較大。方法2：簡化方法，即指定一些毒害物濃度標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)個人暴露于超過該濃度標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中就有危險。對于比空氣重的蒸氣，如果物質(zhì)是在地面上方某一高度釋放，最初將向地面上下沉，直到其充分?jǐn)U散后氣云密度減小。5.5釋放動量和浮力的影響Turner建議對煙囪排放，可使用Holland經(jīng)驗公式計算來自排放浮力和動量的額外高度：（5-61）

5.6釋放緩解①釋放緩解：a通過減少能夠產(chǎn)生危害蒸汽云事件的可能性的預(yù)防性方法；b通過減少釋放量和（或）當(dāng)?shù)厝藛T或財產(chǎn)暴露的保護(hù)性方法。

釋放緩解方法是圖4-1中后果模擬步驟的一部分。選擇完釋放事件后，即可用源模型確定釋放速率或總的釋放量。②風(fēng)險由后果和可能性組成。因此對釋放后果的估算僅提供了整個風(fēng)險評價的一半。對風(fēng)險進(jìn)行評價時，必須包括后果和發(fā)生概率兩方面。③釋放緩解方法主要有本質(zhì)安全、工程設(shè)計、管理、早期蒸汽監(jiān)測和報警對策、應(yīng)急反應(yīng)等。本質(zhì)安全、工程設(shè)計和管理，在任何釋放緩解方法中都應(yīng)該是首要考慮的問題。第6章火災(zāi)和爆炸

化工廠通常的三種事故是火災(zāi)、爆炸和毒物泄漏。為防止火災(zāi)爆炸事故，工程師們必須熟悉：物質(zhì)的物化特性，尤其是火災(zāi)爆炸性火災(zāi)爆炸過程特性預(yù)防或減少火災(zāi)爆炸危害的方法火災(zāi)爆炸的定義和估算火災(zāi)爆炸程度和后果的計算方法。6.1火三角（火三要素）火燃料氧化劑空氣/O2氧化劑空氣/O2燃料熱量無燃料或無氧化劑或→無熱量=不燃燒“三無條件”圖6-1火三角燃料+氧化劑+熱量→燃燒熱量（點火源）6.2有關(guān)概念閃點、燃點、燃燒極限、爆燃、爆轟、極限氧濃度及其估算方法爆燃和爆轟的區(qū)別TNT當(dāng)量法TNO多能法火災(zāi)與爆炸的區(qū)別：能量釋放的快慢?；馂?zāi)能量釋放慢，爆炸釋放能量快，通常是ms級。二者可互為因果。燃燒(conbustion)或火災(zāi)(fire)：燃燒或火災(zāi)是物質(zhì)與氧化劑結(jié)合，并釋放出能量的化學(xué)反應(yīng)，釋放的能量部分用來維持反應(yīng)。閃點和燃點是描述液體火災(zāi)爆炸危險性的主要參數(shù)之一，閃點和燃燒極限不是物性參數(shù)。6.4極限氧濃度及惰化①燃料的LFL是基于在空氣中（含氧O221%）燃燒的。但實質(zhì)起作用的是氧含量。氧濃度低至一定限度，燃燒火焰將熄滅（火）。也即通過減少氧濃度就能阻止爆炸和火災(zāi)的發(fā)生。惰化的基礎(chǔ)。②低于極限濃度（LOC），反應(yīng)就不能產(chǎn)生足夠的熱量，燃燒過程將不能持續(xù)。LOC亦被稱為最小氧濃度（MOC），最大安全氧濃度（MSOC。

如果沒有實驗數(shù)據(jù)，由燃燒反應(yīng)的化學(xué)計量和LFL估算LOC。LOC=Z*LFL6.5可燃性圖表

①描述氣體可燃性的一般方法是三角圖6-6

。A020406080100020406080100純CH4純O2020406080100化學(xué)計量組成純N2UFLLFL空氣線LOC氧氣中的燃料上限氧氣中的燃料下限可燃區(qū)CH4O2N2圖6-6初始溫度為25℃，壓力為1atm時甲烷的可燃性圖表空氣組成圖6-7進(jìn)行容器維修時置換過程中氣體濃度的變化過程6.5可燃性圖表化學(xué)計量組成線空氣線LFLUFLFuelLOC010000100100O2N2氧氣中的燃燒極限圖6-10可燃性區(qū)域的近似確定（方法1）6.6引燃能、自氧化等引燃能：引起初始燃燒所需的最小能量。

所有可燃性物質(zhì)（包括粉塵）都有最小可燃能

MIE依賴于特定的化學(xué)物質(zhì)（或混合物）、濃度、壓力和溫度。自燃：蒸汽的自燃點或自發(fā)引燃溫度下，蒸汽從環(huán)境吸收能量而自發(fā)引燃。自燃點必須在與過程條件盡可能接近的條件下通過實驗來確定。自氧化：伴隨有熱量釋放的緩慢氧化過程。自氧化過程中，若能量未從體系中移走，有時會導(dǎo)致自燃。揮發(fā)性較低的液體尤其受該問題的影響；揮發(fā)性較高的液體由于蒸發(fā)制冷，自燃的影響很小。6.11爆炸㈠爆轟和爆燃爆炸的破壞效應(yīng)很大程度上依賴于是爆轟還是爆燃引起的爆炸。二者的區(qū)別在于反應(yīng)前沿的傳播速度是高于還是低于聲音在未反應(yīng)氣體中的速度。㈡

受限爆炸

爆炸發(fā)生在受限空間如容器內(nèi)或建筑物中。（三）通過實驗確定最大壓力和最大壓力上升速率，以及燃燒極限。用燃燒或爆炸極限來確定操作的安全濃度，或?qū)舛瓤刂圃诎踩珔^(qū)域內(nèi)所需的惰性物質(zhì)的數(shù)量；最大壓力上升速率表明了爆炸的強(qiáng)弱。6.11爆炸

超壓的估算超壓可由TNT當(dāng)量法(記為mTNT)以及距離地面上爆炸源點的距離r來估算。由經(jīng)驗得到的比擬關(guān)系為：比擬關(guān)系：（6-22）

（6-21）

Ze：比擬距離，比擬超壓

P0

：側(cè)向超壓峰值；Pa：環(huán)境壓力

6.11爆炸其中：為TNT當(dāng)量質(zhì)量；為經(jīng)驗爆炸效率；m為碳?xì)浠衔镔|(zhì)量；為可燃?xì)怏w的爆炸能；為TNT的爆炸能，典型值為

，對可燃?xì)怏w，可用燃燒熱來代替爆炸能。（6-24）

㈣

TNT當(dāng)量法

TNT當(dāng)量法，是將已知能量的可燃燃料等同于當(dāng)量質(zhì)量TNT的一種簡單方法。估算公式如下(采用下面的比擬關(guān)系)△Hc6.11爆炸㈥

化學(xué)爆炸能

化學(xué)爆炸導(dǎo)致的沖擊波是由爆炸處氣體的快速膨脹造成的。該膨脹有兩種機(jī)理造成：反應(yīng)產(chǎn)物的熱量加熱及反應(yīng)造成的總物質(zhì)的量的變化。㈦機(jī)械爆炸能對機(jī)械爆炸，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能量來自于受限物質(zhì)的內(nèi)能。若能量迅速釋放，就會導(dǎo)致爆炸。估算壓縮氣體爆炸能的四種方法：Brode方程、等熵膨脹、等溫膨脹和熱力學(xué)有效性方法。㈧拋射物傷害受限容器或物質(zhì)內(nèi)的爆炸會使容器或建筑物破裂，產(chǎn)生碎片拋射，并覆蓋廣大范圍。碎片或拋射物能引起較嚴(yán)重的人員受傷、建筑物和過程設(shè)備受損。6.11爆炸㈩蒸氣云爆炸化學(xué)工業(yè)中，大多數(shù)危險和破壞性的爆炸使蒸氣云爆炸（VCEs）。

影響VCE行為的參數(shù)有：泄漏物質(zhì)的量，物質(zhì)蒸發(fā)百分比，氣云引燃的可能性，引燃前氣云傳遞的距離，氣云引燃前的延遲時間，爆炸而非火災(zāi)的發(fā)生可能性，物質(zhì)臨界能，爆炸效率和引燃源相對于泄漏點的位置。預(yù)防VCE的方法：保持較少的易揮發(fā)且可燃液體貯存量，若容器或管線破裂，采用使閃蒸最小化的過程條件，使用分析儀器來檢測低濃度的泄漏；安裝自動隔斷閥，以便在泄漏發(fā)生、發(fā)展的初始階段關(guān)閉系統(tǒng)。6.11爆炸（十一）沸騰液體膨脹蒸汽爆炸（BLEVE）

當(dāng)貯存有溫度高于大氣壓下的沸點的液體貯罐破裂時，就會發(fā)生BLEVE，導(dǎo)致貯罐內(nèi)的大部分物質(zhì)發(fā)生爆炸性蒸發(fā)。通常的BLEVE是由火災(zāi)引起的。步驟：⑴火災(zāi)發(fā)生到鄰近的裝有液體的貯罐；⑵火災(zāi)加熱貯罐；⑶液面以下的貯罐壁被液體冷卻，液體溫度和貯罐內(nèi)的壓力增加；⑷若火焰抵達(dá)僅有蒸汽而沒有液體的壁面或貯罐頂部，熱量不能移除，儲罐金屬的溫度上升，直到貯罐結(jié)構(gòu)失效；⑸貯罐破裂，內(nèi)部液體爆炸性蒸發(fā)。第7章防火防爆設(shè)計

本章主要內(nèi)容有：惰化可燃物圖表的應(yīng)用靜電及靜電控制通風(fēng)防爆設(shè)備與工具水噴淋系統(tǒng)防火防爆的各種設(shè)計要素7.1惰化

惰化是把惰性氣體加入到可燃性混合氣中，使氧氣濃度降低到極限氧濃度（LOC）（亦稱為氧指數(shù)）以下的過程操作。惰化方法：真空惰化、壓力惰化、壓力—真空聯(lián)合惰化、采用不純氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化、吹掃惰化和虹吸惰化。掌握各種惰化方法的計算。S點的確定使用可燃性圖表避免可燃性氣氛

圖7-7容器入役避免燃料區(qū)域的過程開始時容器內(nèi)為空氣，位于點R處。充入氮氣至點S。然后充入燃料，沿SA線移動，直至A點。需要確定點S處的氧氣（或氮氣）濃度。點S處代表剛好避免燃燒區(qū)域的最大氧濃度（在役氧濃度），有一定的安全裕度。7.2靜電

靜電積累并突然釋放的火花是化工廠中常見的引燃源。

靜電是對觀測者處于相對靜止的電荷。靜電可由物質(zhì)的接觸與分離、靜電感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒的附著等物理過程而產(chǎn)生。工業(yè)靜電是生產(chǎn)、儲運過程中在物料、裝置、人體、器材和構(gòu)筑物上產(chǎn)生和積累起來的。當(dāng)具有不同電壓或極性的兩種物質(zhì)靠近以致產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移時，就會發(fā)生靜電放電。

2)靜電電荷積聚化工廠中，與危險的靜電放電有關(guān)的電荷積聚過程有：

(1)接觸和摩擦帶電(2)雙層帶電(3)感應(yīng)帶電(4)輸送帶電

7.2靜電3)靜電放電

當(dāng)帶電體周圍的場強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強(qiáng)時(超過3MV/m)，因介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。包括：①火花放電；②傳播型刷型放電；③尖端積聚（尖端放電）；④刷型放電；⑤電??；⑥電暈放電。7.2靜電6)流動電流(液體和固體)流動的液體或固體將電子由一個表面轉(zhuǎn)移至另一個表面所產(chǎn)生的電子流動。（7-21）7.2靜電（7-23）7.3控制靜電1.防止靜電引燃的一般設(shè)計方法2.防止靜電引燃的特殊設(shè)計方法3.松弛（弛豫）在管道剛要進(jìn)入貯罐處通過增加一個放大截面的管道，會相當(dāng)大地減少靜電危害。4.連接和接地

兩個導(dǎo)電物體之間的電壓差，通過將兩導(dǎo)體連接起來而減為零。5.浸漬管

浸漬腿或浸漬管，應(yīng)用來減少液體自由下落時的靜電積聚。6.利用添加劑增加導(dǎo)電性

7.5通風(fēng)正確的通風(fēng)是防止火災(zāi)、爆炸的另一種方法。通風(fēng)的目的是稀釋空氣中爆炸性蒸氣的濃度，以防止爆炸和限制危險性的可燃混合物。1.露天工廠：露天工廠平均風(fēng)速高，能安全地稀釋工廠內(nèi)可能存在的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的泄漏。2.工廠位于廠房內(nèi)通常情況下，工藝過程不能設(shè)置在戶外。這種情況下就需要局部和稀釋通風(fēng)系統(tǒng)。7.6自動噴水系統(tǒng)1.自動噴水系統(tǒng)是控制火災(zāi)的有效方法。2.令噴頭啟動有多種方法：

1）通過控制噴頭部件內(nèi)插銷的可熔性連接來啟動噴頭。一旦啟動，除非關(guān)閉主供水系統(tǒng)，否則，噴灑將不會停止。該方法稱為濕管系統(tǒng)。用于貯存區(qū)、實驗室、控制室和小型實驗區(qū)域。2）通過公共控制點啟動整個噴水裝置。3.不同的火災(zāi)等級需要設(shè)計不同的噴水裝置。4.特殊系統(tǒng)1）些特殊條件下容器需要專門的水保護(hù)系統(tǒng)，以使容器在火災(zāi)期間保持冷卻。第八章和第九章8.2定義設(shè)定壓力：泄壓設(shè)備開始動作的壓力。最大允許工作壓力（MAWP）：指在設(shè)計溫度下，容器頂部所允許承受的最大表壓力。操作壓力：正常工作期間的測量壓力，一般比MAWP低10%。積聚：在泄放過程中，超過容器的最大允許工作壓力的壓力增值，用壓力單位或百分?jǐn)?shù)表示。超壓：泄放過程中，容器內(nèi)超出設(shè)備壓力的壓力增量。當(dāng)設(shè)定壓力為MAWP時，超壓等于累積，表示為設(shè)定壓力的百分比。背壓：泄放過程中泄壓設(shè)備出口處的壓力。泄壓系統(tǒng)：泄壓設(shè)備四周的部件總稱，包括連接泄壓設(shè)備的管道、泄壓設(shè)備、排放管線、放空桶、洗滌器、火炬和/或在安全泄放過程中起輔助作用的其他類型的設(shè)備。圖8-3超壓和集聚的描述集聚（設(shè)定ＭＡＷＰ的百分比）泄放裝置啟動設(shè)定壓力：泄壓設(shè)備開始動作超壓（設(shè)定壓力的百分比）MAWP一、如何確定泄壓設(shè)備的位置二、泄壓設(shè)備的類型對特定的應(yīng)用對象，應(yīng)選擇特定類型的泄壓設(shè)備。在工程中，泄壓設(shè)備的類型是根據(jù)泄壓系統(tǒng)、過程條件和釋放流體的物性詳細(xì)情況而定的，如：傳統(tǒng)的彈性開啟式安全閥和平衡式安全閥、爆破片等。泄壓設(shè)備的類型制定泄放尺寸的數(shù)據(jù)計算泄放尺寸時，需要物性數(shù)據(jù)，往往也需要反應(yīng)速率特性。在為氣體或粉塵爆炸做泄放設(shè)計時，需要其泄放情形條件下特殊的爆炸數(shù)據(jù)。失控反應(yīng)幾乎總是導(dǎo)致兩相流泄放，為獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，需要專門的儀器和數(shù)據(jù)。8.7泄壓系統(tǒng)1.分液桶

大多數(shù)情況下，泄放首先排向分液器系統(tǒng)，將液體與蒸汽分離，液體在這里被收集起來，蒸汽被排向另一個處理單元。2.火炬

有時，在分液桶后使用火炬。目的是將可燃或毒性氣體燃燒掉，生成不可燃或無毒的燃燒產(chǎn)物。3.洗滌器

泄放出來的流體，有時是兩相流，必須首先進(jìn)入分液系統(tǒng)，在那里液體與蒸汽分離。氣體如果是有毒或可燃的，則需要火炬或洗滌系統(tǒng)。4.冷凝器

冷凝器是處理排放蒸汽的另外一種可能的方法。如果蒸汽的沸點較高，以及如果冷凝物是有價值的，那么這種方法是非常具有吸引力的。第9章

泄壓量計算泄放尺寸的計算主要用于確定泄放設(shè)備的泄放面積。泄放尺寸的計算程序包括：采用合適的源模型（第4章）計算物質(zhì)通過泄放設(shè)備的泄漏速率；應(yīng)用建立在基本流體力學(xué)原理基礎(chǔ)上的方程計算泄放設(shè)備的排放面積。泄放面積的計算依賴于流動類型（液體、蒸氣或兩相流動）和泄放設(shè)備的類型（彈性開啟式或爆破片）第9章

泄壓量計算對于液體和兩相泄放，泄放過程在泄放的設(shè)定壓力處開始，同時壓力通常持續(xù)增加，并超過設(shè)定壓力。這些超壓通常超過設(shè)定壓力25%或更多。為將壓力維持在設(shè)定壓力而設(shè)計的泄放設(shè)備需要非常大的排放面積。圖9-1兩相流動所需要的泄放面積隨超壓的變化泄放面積隨超壓增加而急劇減小。對于特定泄放，最佳的泄放面積依賴于特定的應(yīng)用。第9章

泄壓量計算彈性開啟式泄壓設(shè)備需要最大流動能量的25%~30%來維持閥門底座處于開啟位置。實際泄放情況下的實驗數(shù)據(jù)被用來確定針對失控反應(yīng)情形下的泄放面積。第9章

泄壓量計算下述結(jié)構(gòu)的泄放設(shè)備的泄放面積的方法·用于液體或氣-蒸汽系統(tǒng)的爆破片·用于液體或氣-蒸汽系統(tǒng)的傳統(tǒng)的減壓閥·失控反應(yīng)器減壓泄放期間的兩相流·粉塵和蒸汽爆炸的減壓泄放·火災(zāi)環(huán)境下過程容器的減壓泄放·過程流體熱膨脹的減壓泄放第10章危險辨識處處都有危險，但在事故發(fā)生前，并不總能辨識出危險。但在事故發(fā)生前辨識出危險，最大限度地降低風(fēng)險是必要的。1.化工廠的每個生產(chǎn)過程，必須提出以下問題：（1）（風(fēng)）危險是什么？（危險源辨識）（2）可能發(fā)生什么故障以及怎樣發(fā)生故障？（3）發(fā)生的概率是多少？（4）導(dǎo)致的后果是什么？風(fēng)險評價系統(tǒng)描述危險辨識情形確定事故后果事故概率風(fēng)險確定Y修改：·過程工藝或工廠設(shè)計·工藝過程運行條件·應(yīng)急反應(yīng)·其他建設(shè)和/或運行系統(tǒng)N圖10-1危險辨識和風(fēng)險評價程序風(fēng)險和/或危險接受本章的危險辨識方法如下：（1）過程危險檢查表：將所要檢查的一些過程項目和可能問題進(jìn)行列表。（2）危險調(diào)查：對可能的危險、過程進(jìn)行調(diào)查活動?？赡芟裎ｋU物質(zhì)的貯存一樣簡單；也可能像Dow指數(shù)一樣詳細(xì)。

（3）危險和可操作性（HazardandOperability

Studies）(HAZOP)研究。(4)安全檢查：是一種有效的但非正式的HAZOP研究類型。結(jié)果高度依賴于檢查小組的經(jīng)驗和協(xié)同作用。10.1過程危險檢查表

（SafetyCheckList，SCL）2.檢查表分9大塊：

總體布置建筑物過程管道系統(tǒng)設(shè)備通風(fēng)儀器和電氣安全保護(hù)裝置原材料3.安全檢查表的種類和內(nèi)容1)種類：根據(jù)檢查的對象和目的可分成:設(shè)計審查用安全檢查表廠級安全檢查表車間安全檢查表工段級崗位安全檢查表專業(yè)性安全檢查表10.2危險調(diào)查Dow火災(zāi)爆炸指數(shù)（F&EI,fire&explosionindex）和Dow化學(xué)暴露指數(shù)（CEI，ChemicalExposureindex）是危險調(diào)查中經(jīng)常使用的兩種形式。這些方法是使用等級形式的系統(tǒng)化方法，最后的等級數(shù)給出了危險的相對等級。F&EI也包含發(fā)生事故后，估算經(jīng)濟(jì)損失的方法。

該方法的主要思想是提供一種完全系統(tǒng)的方法（通常獨立判斷因數(shù)），來確定化工廠中相對危險的大小。計算的主要表格如圖10-3和圖10-4所示。總體包括：火災(zāi)爆炸指數(shù)表、安全措施補(bǔ)償系數(shù)、工藝單元危險分析匯總等；進(jìn)而可求出經(jīng)濟(jì)損失的大小，以經(jīng)濟(jì)損失評價生產(chǎn)裝置的安全性。

評價中定量的依據(jù)是從以往事故的統(tǒng)計資料、物質(zhì)的潛在能量和現(xiàn)行安全措施的狀況等。第11章風(fēng)險評價基本概念，平均失效率、失效概率、可靠度、部件兩次失效之間的時間間隔平均時間(MTBF)并聯(lián)和串聯(lián)的平均失效率、失效概率、可靠度、部件兩次失效之間的時間間隔平均時間兩種概率方法：事件樹和事故樹保護(hù)層次分析法（LOPA，LayOfProtectionAnalysis）定量危險分析（QRA，QuantitativeRiskAnalysis）事故情形發(fā)生概率的確定

失效概率可靠性失效率

部件的串聯(lián)：任何一個部件的失效均導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效

部件的并聯(lián)：兩個部件同時失效系統(tǒng)才失效。但失效概率難以直接結(jié)合圖11-3各類型部件連接的計算圖11-3是對并聯(lián)和串聯(lián)過程部件的計算總結(jié)11.2事件樹事件樹以初始事件開始，按順序分析事件向前發(fā)展中各個環(huán)節(jié)成功或失敗的過程和結(jié)果，提供了有關(guān)失效如何發(fā)生和發(fā)生概率的總結(jié)，是歸納法[由事件看結(jié)果]化工廠發(fā)生事故時，各種安全系統(tǒng)運轉(zhuǎn)以防止事故的傳播。這些安全系統(tǒng)或者發(fā)生故障，或者成功運行。事件樹法考慮了安全系統(tǒng)起作用下的開始事件的影響。1.事件樹分析