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1、2023/9/6,1,化工安全工程概论,主讲：电话：教材：化工安全工程概论，许文 张毅民 主编，化学工业出版社,2023/9/6,2,第一章 绪 论,第一节 化学工业发展与对安全的新要求,2023/9/6,3,主要内容,化学工业的发展概况化学工业发展伴生的新危险化学工业发展对安全的新要求,2023/9/6,4,人们在长期的生产实践中，为了保护自身的安全，不得不想办法控制各种危害，从而积累了消除不安全因素，促进生产发展，保护自身安全的经验。由此也逐渐形成了一门新的学科安全科学。安全工程是安全科学的工学门类。,安全工程概述,背景知识,安全工程是研究生产过程中各种事故和职业性伤害发生的原因以及防止事
2、故和职业病发生的一门科学技术。,2023/9/6,5,化工安全工程研究化工生产过程中事故发生的原因以及关于防止事故所需的科学技术和知识的一门课程。,化工安全工程,2023/9/6,6,（1）化工生产过程,化工生产与安全,2023/9/6,7,（2）化工生产的特点,化工物料绝大多数具有潜在的危险性,生产工艺过程复杂、工艺条件苛刻,生产规模大型化、生产过程连续性强,生产过程自动化程度高,2023/9/6,8,(3)化工生产中常见的安全事故类别,常见安全事故,燃烧与爆炸,电气事故,毒物泄露事故,静电和雷电事故,化工厂腐蚀造成的事故,2023/9/6,9,一、化工行业的发展概况,化学工业是国民经济的基
3、础工业，是我国的主要支柱产业之一。,化学工业面临来自能源、原料和环保三大方面的挑战。,2023/9/6,10,二、化学工业发展伴生的新危险,随着化学工业的发展，涉及到的化学物质的种类和数量显著增加，化工生产呈现设备多样化、复杂化以及过程连接管道化的特点 环境污染和重大工业事故相继发生。,2023/9/6,11,1974年，英国某化工厂己内酰胺原料30吨环己烷泄漏发生蒸气云爆炸事故。,1961年9月14日，日本富山市一家化工厂因管道破裂发生氯气外泄事故。,532人中毒，9000余人受害，大片农田被毁。,28人死亡，89人负伤，1821户房屋受损。,2023/9/6,12,1984年，印度博帕尔市
4、郊农药厂发生异氰酸甲酯泄漏恶性中毒事故。,直接致使3150多人死亡，5万多人失明，2万多人受严重毒害，近8万人终身残疾，15万人接受治疗，受影响人口多达150多万。,2023/9/6,13,因博帕尔农药厂毒气泄漏而毙命的牲畜,因博帕尔毒气泄漏导致流产的畸形儿,被博帕尔农药厂毒气夺去生命的孩子,2023/9/6,14,2010年1月8号下午，台湾漳滨工业区的南宝化工厂突然发生锅炉爆炸起火。（爆炸视频）,其他化工爆炸视频（1 2）,2023/9/6,15,据统计：1960年到1977年的18年中，美国和西欧发生重大火灾和爆炸事故360余起，死伤1979人，损失数十亿美元。我国化学工业事故也是频繁发
5、生，从1950年到1999年的50年中，发生各类伤亡事故23425起，死伤25714人，其中因火灾和爆炸事故死伤4043人。,2023/9/6,16,三、化学工业发展对安全的新要求,装置的可靠性研究变得越来越重要。,化工安全设计在化工设计中变得更加重要。,对控制系统和人员配置的可靠性也提出了更高的要求。,对危险进行辨识和评价的安全评价技术的重要性越来越突出。,2023/9/6,17,第二节 化学工业的危险与安全,事故的多发性和严重性是化学工业独有的特点辨识危险源成为重要问题安全评价技术 在危险源辨识的基础上，对存在的事故危险源进行定性和定量评价，并根据评价结果采取优化的安全措施,2023/9/
6、6,18,化学工业危险因素归纳为：（九大类型）1工厂选址(1)易遭受地震、洪水、暴风雨等自然灾害；(2)水源不充足；(3)缺少公共消防设施的支援；(4)有高湿度、温度变化显著等气候问题；(5)受邻近危险性大的工业装置影响；(6)邻近公路、铁路、机场等运输设施；(7)在紧急状态下难以把人和车辆疏散至安全地。,一、化学工业危险因素,2023/9/6,19,2工厂布局(1)工艺设备和贮存设备过于密集；(2)有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安全距离不够；(3)昂贵设备过于集中；(4)对不能替换的装置没有有效的防护；(5)锅炉、加热器等火源与可燃物工艺装置之间距离太小；(6)有地形障碍。,2023/
7、9/6,20,3.结构(1)支撑物、门、墙等不是防火结构；(2)电气设备无防护措施；(3)防爆通风换气能力不足；(4)控制和管理的指示装置无防护措施；(5)装置基础薄弱。4对加工物质的危险性认识不足(1)在装置中原料混合，在催化剂作用下自然分解；(2)对处理的气体、粉尘等在其工艺条件下的爆炸范围不明确；(3)没有充分掌握因误操作、控制不良而使工艺过程处于不正常状态时的物料和产品的详细情况。,2023/9/6,21,5.化工工艺(1)没有足够的有关化学反应的动力学数据：(2)对有危险的副反应认识不足；(3)没有根据热力学研究确定爆炸能量；(4)对工艺异常情况检测不够。6物料输送(1)各种单元操作
8、时对物料流动不能进行良好控制；(2)产品的标示不完全；(3)风送装置内的粉尘爆炸；(4)废气、废水和废渣的处理；(5)装置内的装卸设施。,2023/9/6,22,7误操作(1)忽略关于运转和维修的操作教育；(2)没有充分发挥管理人员的监督作用；(3)开车、停车计划不适当；(4)缺乏紧急停车的操作训练；(5)没有建立操作人员和安全人员之间的协作体制。,2023/9/6,23,8.设备缺陷(1)因选材不当而引起装置腐蚀、损坏；(2)设备不完善，如缺少可靠的控制仪表等；(3)材料的疲劳；(4)对金属材料没有进行充分的无损探伤检查或没有经过专家验收；(5)结构上有缺陷，如不能停车而无法定期检查或进行预
9、防维修；(6)设备在超过设计极限的工艺条件下运行；(7)对运转中存在的问题或不完善的防灾措施没有及时改进;(8)没有连续记录温度、压力、开停车情况及中间罐和受压罐内的压力变动。,2023/9/6,24,9防灾计划不充分(1)没有得到管理部门的大力支持；(2)责任分工不明确；(3)装置运行异常或故障仅由安全部门负责(4)没有预防事故的计划，或即使有也很差(5)遇有紧急情况未采取得力措施，(6)没有实行由管理部门和生产部门共同进行的定期安全检查(7)没有对生产负责人和技术人员进行安全生产的继续教育和防灾培训。,2023/9/6,25,表1-1 化学工业和石油工业的危险因素,2023/9/6,26,
10、二、化工装置紧急状态,(1)运转失灵,(2)故障,(3)异常,(4)事故,(5)灾害,运转发生紊乱，只要更换备用设施，就可在故障或事故之前恢复正常运转,设备需要停车检修，但又未发生其他损坏的状态,对工艺过程需要采取一定措施，否则就有可能发生事故。,设备损坏、生产中止或火灾、爆炸、毒物泄漏、人员伤亡。对此必须采取紧急措施。事故状态没有扩展。（补充部分关于事故的内容，以增强理解）,不但发生了事故，而且事故状态扩展，对外界造成威胁。需要采取紧急措施，并求得外部支援。,2023/9/6,27,补充内容,事故的发生往往伴随着能量和（或）危险有害物质的意外释放，这是构成一起事故的必要和充分条件。,指人们在
11、进行有目的的活动过程中，突然发生违反人们意愿，并可能使目的的活动发生暂时性或永久性中止，造成人员伤亡或（和）财产损失的意外事件。,事故,2023/9/6,28,事故特性,即一切事故的发生都是有一定原因引起的，其原因就是潜在的危险因素。事故的因果性是事故必然性的反映，若生产中存在危险因素，则迟早必然发生事故。,因果性,偶然性,即事故发生是随机的，同样的前因事件随时间的进程导致的后果不一定完全相同，但偶然中有必然，必然性存在于偶然性之中。,潜伏性,事故在尚未发生或还未造成后果时不会显现出来，但生产中的危险因素是客观存在的，只要这些因素未被消除，事故迟早会发生消除盲目性和麻痹思想要常备不懈，居安思危
12、。,2023/9/6,29,预防事故的基本原则：（“三E”措施）,具体措施：a、减少潜在危险因素；b、降低潜在危险因素的数值；c、连锁；,安全技术措施(Engineering),预防事故发生,减少事故损失,2023/9/6,30,d、隔离操作或远距离操作；e、设置薄弱环节；f、坚固或加强；g、封闭；h、警告牌示和信号装置等。,2023/9/6,31,安全教育措施(Education),安全思想政治教育,安全技术知识,安全技能教育,安全管理知识教育,安全管理措施(Enforcement),认真贯彻执行国家有关安全生产的方针、政策、法律和法规。,2023/9/6,32,在化学工业生产中，故障状态总
13、是不可避免的。为了不使故障恶化到异常的程度，应该对故障、异常状态进行调查分析，采取相应措施，力求不要达到事故状态。,2023/9/6,33,三、化学工业安全措施,针对较大比例的危险因素提出相应的安全措施 1设备安全 确定设备的安全性，需要考虑以下因素：(1)是否按照相应的安全标准、规范进行设计；(2)是否按照设计说明书正确进行制造；(3)是否有适当的安全防护装置；(4)维护、检查的程序是否完善。,2023/9/6,34,机械设备方面的设计则已经实现了标准化关于压力容器，许多规格标准或法规都规定了设计标准。在设计时，除这些标准外，还需要考虑结构材料、施工方法、设计强度、金属厚度等因素泵、压缩机加
14、热器和加热炉自动化、仪表化是化工装置安全运行的重要因素,2023/9/6,35,2物料加工和操作安全,应该建立原料、中间体、产物和副产物的完整的物性数据档案-状态、闪点、沸点、熔点、爆炸极限、燃点等性质数据，以及操作、贮运、应急处置等-化学品安全技术说明书(Chemical Safety Data Sheet,CSDS)，或Material Safety Data Sheet(MSDS)对于操作程序，可分为有化学反应的和无化学反应的两种类型,2023/9/6,36,3装置布局安全,化工装置的布局和排列，对于绝大多数操作都应该是最有效的，而且安全问题也必须放在同等重要的地位。对于大量处理可燃液体
15、的石油和化工企业，装置布局和设备间距应该注意以下几点：(1)需要留有足够的空地以把工艺单元可能的火灾控制在最小范围；(2)对于极为重要的单系列装置，要保留足够的空间，或用其他方法进行防护；(3)危险性极大的区域应该与其他部分保持足够的安全距离；,2023/9/6,37,(4)装置事故不能直接影响水、电、气(汽)等公用工程设施；(5)因各种原因有可能使装置界区内浸水时，应该设置防水设备；(6)应该特别注意公路、铁路在装置附近的情况；(7)对于道路的设置，应该注意在发生事故时能较方便地接近装置；(8)在装置的边界和出入口，应该安装监视设施。,2023/9/6,38,第三节 化工安全理论和技术的发展
16、动向,化工安全工程是综合性学科-基础科学：数学、物理、化学、生物、天文、地理。-应用科学：电工学、材料力学、劳动卫生学。-工程技术科学：化工、机械、电力、冶金、建筑、交通运输等,2023/9/6,39,化工装置和控制技术的可靠性研究发展很快，化工设备故障诊断技术、化工安全评价技术，以及防火、防爆和防毒的技术和手段都有了很大发展。,2023/9/6,40,1经验系统化方法,(1)安全检查表法 把评价对象划分为子系统如厂区选址、公用工程、工艺流程、设备配置、安全装置、环卫措施、人机工程、消防设施等，根据过去的经验，找出危险性所在并附以有关的规范要求，按序编制成表，在设计和生产中系统检查时应用。,一
17、、化工危险性评价和安全工程-辨识和评价危险性（定性为主）,2023/9/6,41,(2)危险性预先分析法 在每一项工程活动之前，特别是在设计开始阶段，就对系统中的危险性类别、存在的条件、导致事故的后果，进行概略的分析(3)Dow化学公司法-火灾、爆炸危险性指数评价方法第七版。,2023/9/6,42,2系统解剖分析法,当开发化学工业新工艺，新建或改建装置时，对其中的危险性还没有足够的认识，这时需要对系统进行解剖，研究各个组成部分的作用及其发生故障时对系统的影响。危险性可操作研究方法-英国帝国化学公司(ICI)开发-其主要内容是对危险性进行严格检查，理论依据是工艺流程的状态参数如温度、压力、流量
18、等、一旦与设计值发生偏离，就会出现问题或发生危险。,2023/9/6,43,3逻辑推导法,采用逻辑推理的方法辨识危险性。事件树 选定一个事件作为初始事件，按照逻辑推理的方法推论其发展过程。在每个过程的节点都有两个发展方向，即成功和失败。从初始事件不断推论下去，直至找出事件发展的所有可能结果。,2023/9/6,44,事故树 与事件树方法相反，它是以一个事故结果作为起始事件，通过分析找出直接原因作为中间事件。然后再找出中间事件的直接原因。这样一步步推导下去，直至找到所有的事故致因。逻辑推导法的特点是能找出凭经验辨识不出的危险性及其组合。,2023/9/6,45,4人的失误分析法,根据统计，人为失
19、误造成的事故占事故总数的7590。近年来为防止人的失误采取了以下三项措施：(1)设计安全、自动防止故障的安全设备，即使操作失误也不会发生事故；(2)从人机工程学的原理设计控制室和操作程序，尽量减少失误行为；(3)提高人的素质，采取科学的安全管理方法，防止人为失误。安全性评价可根据以上三项措施的实施情况来进行。,2023/9/6,46,二、安全系统工程的开发和应用,安全系统工程学-系统工程的理论和方法在辨识危险、预测事故、事故概率分析及安全评价方面的应用,2023/9/6,47,三、人机工程学、劳动心理学和人体测量学的应用,多数工业事故都是由于人员失误造成的，人的作用日益受到重视1.人机工程学
20、是现代管理科学的重要组成部分，研究人与机器的关系，使工作效率达到最佳状态。主要研究内容：-人机协作-改善工作条件-改善机具设施-提高工作技能-因人制宜,2023/9/6,48,2劳动心理学,从心理学的角度研究照明、色调、音响、温度、湿度、家庭生活与劳动者劳动效率的关系。主要内容如下。(1)根据操作者在不同工作条件下的心理和生理变化情况，制订适宜的工作和作息制度，促进安全生产，提高劳动效率。(2)发生事故时除分析设备、工艺、原材料、防护装置等方面存在的问题外，同时考虑事故发生前后操作者的心理状态。从而可以从技术上和管理上采取防范措施。,2023/9/6,49,3.人体测量学,是通过人体的测量指导
21、工作场所安全设计、劳动负荷和作息制度的确定以及有关的安全标准的制订。它需要测定人体各部分的相关尺寸，执行器官活动所及的范围。除了生理方面的测定外，还要进行心理方面的测试。人体测量学的成果为人机工程学、安全系统工程等现代安全技术科学所采用。,2023/9/6,50,四、化工安全技术的新进展,安全技术已发展成为一个独立的科学技术体系1设备故障诊断技术和安全评价技术迅速发展-压力容器：无损探伤技术、声发射技术和红外热像技术在探测容器裂纹，断裂力学评价压力容器寿命方面的应用。-危险性辨识成为重要问题：定性和定量评价 2监测危险状况、消除危险因素的新技术不断出现-烟雾报警器、火焰监视器、感光报警器、可燃性气体检测报警仪、有毒气体浓度测定仪、噪声测定仪、电荷密度测定仪和嗅敏仪等新技术、新材料和新装置的投入使用。,2023/9/6,51,3.救人灭火技术有了很大进展-空中飞行悬挂机动系统、含有玻璃纤维的弹性软管。4预防职业危害的安全技术有了很大进步-在防尘、防毒、通风采暖、照明采光、噪声治理、振动消除、高频和射 频辐射防护、放射性防护、现场急救等方面都取得了很大进展。5.化工生产和化学品贮运工艺安全技术、设施和器具等的操作规程及 岗位操作法，化工设备设计、制造和安装的安全技术规范不断趋于完善，管理水平也有了很大提高。,2023/9/6,52,The end,thanks,
