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化工安全技术化工安全技术教材：《化工安全工程》(第二版)，蔡凤英主编，科学出版社参考书：1、《化工安全技术与管理》，周忠元主编，化学工业出版社2、《化工安全工程概论》，许文编，化学工业出版社本课程讲授内容：第一章绪论第二章燃烧与爆炸第三章防火防爆措施第四章职业卫生第五章压力容器安全第一章绪论化工生产的特点：易燃易爆、有毒有害、腐蚀性强——危险性比别的行业大，事故后果严重。化学工业的重要作用因此，需要研究化工生产事故发生的规律，控制危险因素，防止事故的发生。例如介质：烃类、CO、CH4、H2、H2S、NH3、Cl2、HCl、光气、氢化氰气体。化工过程是一个连续、动态的过程，并且在一定的温度和压力进行，如高温、高压等，任何一个参数的失控、设备及仪表的失效或操作错误都会导致事故发生。1.1安全工程概述安全科学：新兴的边缘科学，从深层次、理论上研究各种危险因素、灾害规律和控制等。主要包括基础理论、应用理论、专业技术。安全工程：是安全科学的工学门类。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故和职业病发生的一门技术科学。包括安全的预测、设计、施工、运转、监控等工程技术。化工安全工程：针对化工生产中存在的主要危险和有害因素，研究其发生事故的原因及防范措施。防火、防爆、防毒通过事故案例了解化工事故的严重后果，认识化工安全的重要性：BP公司美国德州炼油厂火灾爆炸事故2005年3月23日13时20分左右，英国石油公司（BP）位于美国德克萨斯州的炼油厂异构化装置发生了严重的火灾爆炸事故。事故造成15名员工丧生，170余人受伤。事故环境的工艺设施1.异构化装置分馏塔附属设施:来料流量控制阀,液位计,液位高高位报警系统,应急泄压阀BDV,溢流排放管线，压力安全阀，2.加热炉3.冷凝器4.放空罐,顶部有烟囱异构化装置分馏系统原料：液态烃，分馏后塔顶分出轻组分，塔底重组分。蒸气冷凝塔顶气体泄放管道上的手动阀和安全阀卸压气体排放管线和烟囱蒸馏塔液位自动控制阀事故调查物料的性质？加工工艺过程？参数的检测和控制？所使用的设备？是否遵循操作规程？事故原因的调查处理和改进措施1.1.1安全工程的任务和目的安全工程的任务研究工业灾害发生的原理和规律，分析和评价生产中可能发生的事故，采用工程技术方法和科学管理手段控制生产中的危险有害因素，防止伤亡事故、职业病、职业中毒及其他各种事故发生，创建安全、卫生、舒适的劳动条件。目的保护人的生命安全以及在生产活动中的身心健康，使职工在劳动中保持持久的劳动能力，提高劳动效率；保护设备财产不受损坏，使生产能安全、稳定顺利地进行，以提高经济效益。HSE管理体系将健康（health）、安全（safety）、环境（environment）形成一个整体管理体系。扩展阅读管理体系1.1.2安全工程研究的对象任何生产过程都离不开人、物、环境三个方面的因素，人——包括从事生产活动的操作人员和各级管理人员；物——生产中所用的物质(含原材料、辅助材料、催化剂、半成品、产品以及作为动力的能源)和机器设备(如机械设备、电气设备、控制系统和仪器仪表等)；环境——指每个生产过程所处的作业环境和社会环境。三个方面因素构成了“人—物—环境”生产系统，每个因素就是生产系统的一个子系统。各个子系统都存在着一定的潜在危险因素，并在一定条件下转变为事故，影响系统功能的正常发挥。大量事故的调查结果表明，导致事故的原因基本上是由这三方面因素造成的。1.1.3安全工程研究的基本内容安全工程研究的内容范围很广，这些内容归纳起来可分为以下三个方面：安全技术、职业卫生、安全管理1.安全技术（本课程的主要内容）针对生产过程中（原料/产品/设备）的危险因素，研究采取技术措施，预防、控制和消除控制工伤事故和其他各类事故的发生。它包括工艺、设备、控制等各个方面，例如设计安全的工艺流程和操作方法，在设备上安装防护装置、保险装置，设置安全联锁、紧急停车等控制手段。R-102TRAS0201ETRAS0201FTRAS0201ATRAS0201BTRAS0201CTRAS0201DPG0203图中CO变换反应器的控制：1、温度记录、报警、连锁2、物料配比的控制3、可燃气体泄漏报警装置安全连锁举例：套管列管式蒸汽加热液化石油气(LPG)气化器LPG液相入口LPG气相出口水蒸汽入口冷凝水出口LPG液相入口当有以下情况出现时，液化气入口电磁阀会自动关闭：（1）液化气液位超过上限（2）冷凝水温度低于下限（3）气相温度低于下限电磁阀液位高限开关温度传感器安全阀温度控制仪表介质性质操作工况和可能的危险措施：设置安全连锁考虑：电磁阀2.职业卫生（人身健康）（本课程的主要内容之二）职业卫生也称劳动卫生技术，是针对生产劳动过程中存在着对人体健康有害的因素，长期作用于人体会引起机体器官发生病变，导致职业中毒和职业病，研究如何防治职业危害的技术措施。包括防尘防毒、噪声治理、振动消除、通风采暖、采光照明，以及其他物理化学有害因素的防护、现场急救等。3.安全卫生管理（法规）安全管理也称为职业安全卫生管理，职业安全卫生是国际上统一的称谓。安全管理是指对安全生产所进行的计划、组织、指挥、协调和控制的一系列活动。它是从立法上和组织上采取措施，保护职工在劳动过程中的安全和健康。研究的内容主要有：制订安全生产的方针政策、法令法规(包括各种规程、规范、条例、标准)，使安全生产做到有法可依，有章可循，用法制的手段实施安全。1.2化工生产与安全1.2.1化学工业分类化学工业是多行业、多品种的工业，在国民经济中占有重要的地位。总体上分为有机和无机两大化学工业无机化学工业：(1)基本无机化学工业(包括无机酸、碱、盐及化学肥料的生产)；(2)精细无机化学工业(包括稀有元素、无机试剂、药品、催化剂、电子材料的生产)；(3)电化学工业(包括食盐水溶液的电解，烧碱、氯气、氢气的生产；熔融盐的电解，金属钠、镁、铝的生产；电石、氯化钙和磷的电热法生产等)；有机化学工业：(1)基本有机合成工业(以甲烷、一氧化碳、氢、乙烯、丙烯、丁二烯以及芳烃为基础原料，合成醇、醛、酸、酮、酯等基本有机合成原料的生产)；(2)精细有机合成工业(染料、医药、有机农药、香料、试剂、合成洗涤剂、塑料与橡胶的填加剂、以及纺织和印染助剂的生产)；(3)高分子化学工业(塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子材料的合成)；(4)燃料化学加工工业(石油、天然气、煤油母页岩的加工)；(5)纤维素化学工业(以天然纤维素为原料的造纸、人造纤维、胶片等的生产)。按照原料的来源分：石油化工（原料是原油，通过裂解、加氢等反应制造产品：乙烯、丙烯、液化石油气、汽油、柴油等产品，乙烯、丙烯又可以进一步合成聚乙烯、聚丙烯塑料，合成醇、醛、酸、酮、酯等基本有机合成原料）天然气化工（原料为天然气）海洋化工（电解）煤化工（煤的气化、液化）按照产品的类型来分化学矿山、石油化工、化学肥料、基本化学原料、无机盐、有机原料、合成材料、农药、染料、涂料、感光材料、日用化学品、国防化工、橡胶制品、助剂、试剂、催化剂、检测仪器仪表、化工机械和化工建筑安装等23个行业。品种达4万余种。其中硫酸、合成氨、化学肥料、农药、电石、磷矿石和磷肥、烧碱、纯碱的产量在世界上名列前茅。1.2.2化工生产的特点1、介质易燃、易爆、有毒、有腐蚀性2、生产工艺条件苛刻（高温、高压或低温，腐蚀性等条件）轻柴油裂解气裂解炉换热器裂解气分离器乙烯气体800℃-96℃例：由轻柴油裂解制乙烯，然后由乙烯生产聚乙烯的生产过程乙烯气体聚合反应器聚乙烯树脂294MPa(3000kg/cm2)化学工业的原料、中间产品、成品种类繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒害、有腐蚀的化学危险品。燃烧爆炸危险——CO、H2、烃类：汽油、乙烯、丙烯等；毒性——CO、NH3、H2S、光气、氢化氰气体，同时具有腐蚀性。3、生产规模大型化近20多年来，国际上化工生产采用大型生产装置是一个明显的趋势。如合成氨、聚乙烯等，小规模生产逐渐被淘汰。采用大型装置可以明显降低单位产品的建设投资和生产成本．提高劳动生产能力，减少能耗。国际上合成氨生产的规模发展过程：50年代6万t／a60年代初12万t／a60年代末30万t／a70年代54万t／a医药、染料、表面活性剂、香料等生产规模相对比较小。大化工对安全生产的要求更高。5、自动控制水平不断提高化工生产特点是连续化、自动化的生产。生产流程通过设备、管道、阀门、自动控制仪表来完成，自动控制系统对流量、温度、压力进行控制，是整个生产装置的重要组成部分。自动控制系统提高生产效率，降低工人劳动强度，加了设备运行的可靠性，避免了人为因素造成的事故，但由于控制失灵造成破坏性的事故在化工事故中占有一定比例。(3)、(4)和(5)也是现代化工的标志。4、设备多样化、复杂化以及过程连接管道化反应条件的多样化，决定了设备的多样化、复杂化，促进新型设备、管道材料的开发和应用，设备和管道元件的技术水平不断提高。1.2.3化工事故的特征和安全的重要性1、火灾爆炸、中毒事故多且后果严重摧毁相邻的设备和管道、建筑并造成人员的伤害；大量可燃气体或液体与空气混合，形成爆炸性混合物，遇到火源会发生二次燃烧和爆炸，造成更大的破坏；50吨易燃气体直径700m的云团有毒气体扩散会造成大面积人员中毒、窒息，并造成对环境的污染。气体泄漏时，从泄漏点以15°—30°呈锥形扩散（向下风口），在扩散宽度几十米到100m左右时，人还容易察觉迅速逃离这个区域，但如果毒气影响宽度达lkm或更多时，人则相对难逃离并导致中毒。事故案例1984年印度博帕尔一家农药厂发生异氰酸甲酯泄漏造成中毒事故，45吨液态异氰酸甲酯泄漏，造成2,500人丧生。2003年四川开县境内发生特大井喷事故，243人不幸罹难化工厂事故中爆炸和中毒事故分别占第一和第二位。2、正常生产时事故发生多据统计，正常生产活动时发生事故造成死亡的占总数的66.7%，而非正常生产活动时仅占12%。(1)由于副反应生成或在危险边缘附近进行生产，例如乙烯制环氧乙烷、甲醇氧化制甲醛等（物料配比在爆炸极限附近），生产条件稍一波动就会发生严重事故。(2)干扰因素很多，使设定的参数发生偏移，也是事故的根源之一。即使在自动调节过程中也会产生失调或失控现象，人工调节更易发生事故。(3)由于人的原因或人机工程设计欠佳，往往会造成误操作，如看错仪表、开错阀门等。特别是现代化的生产中，人是通过控制台进行操作的，发生误操作的机会更多。3、事故的集中和多发阶段化工装置中的许多关键设备，特别是高负荷的塔设备、反应釜等压力容器、经常开闭的阀门等在运转一定时期后，常会出现多发故障或集中发生故障的情况，这是因为设备进入到寿命周期的故障频发阶段。采取顶防措施，加强设备定期检验和监护措施，及时更换或维修到期设备。50×275×事故案例：2005.11.13日14时左右，中石油吉林石化公司苯胺装置硝化单元发生爆炸。硝化反应C6H6+HNO3(催化剂)→C6H5NO2+H2O+Q加氢反应C6H5NO2+3H2(催化剂)→C6H5NH2+2H2O+Q二次爆炸产生的黄烟爆炸13日当晚拍到的现场，大火在持续燃烧。中石油吉林石化公司是我国一个大型综合性的化学工业基地。连锁爆炸：双苯厂苯胺装置硝化单元发生爆炸，第一次爆炸发生后连续发生5次爆炸。人员伤亡：现场8人遇难，受伤70人，有数万居民和学校的学生被紧急疏散。（人员往上风口撤离。）环境污染：空气污染：下午3点左右，在距离爆炸现场3公里的位置都能闻到刺鼻的气味，为爆炸所散发的苯和酚及氮氧化合物。距离爆炸现场1公里左右位置，房屋的玻璃也被震碎。水体污染：造成松花江被苯、苯胺、硝基苯泄漏污染。随着水体流动，污染带向下转移，给沿途和下游的城市带来污染。设备财产损失：新苯胺装置报废，老苯胺装置、苯酐装置、2，6-二乙基苯胺等四套装置停产。——化工厂事故造成的后果严重，影响范围大。松花江污染•爆炸事故的直接原因•硝基苯精制岗位外操人员违反操作规程，在停止粗硝基苯