化工安全工程概论

2020/2/171化工安全概论绪论第一节化学工业发展与对安全工程的新要求一、化学工业发展概况国外：现代化学工业始于18世纪的法国，随后传入英国。19世纪，以煤为基础原料的有机化学工业在德国迅速发展起来。主要着眼于各种化学产品的开发（如苯）。技术人员的专业也是按其从事的产品生产分类的，如染料、化肥、炸药等。直到19世纪末，化学工业萌芽阶段的工程问题，都是采用化学(家)加机械(工程师)的方式解决的。2020/2/172现代化学工业的发展时期是在美国开始的。19世纪末20世纪初，石油的开采和大规模石油炼厂的兴建为石油化学工业的发展和化学工程技术的产生奠定了基础。这一发展在美国产生以单元操作为主要标志的现代化学工业背景。1888年，美国麻省理工学院开设了世界上最早的化学工程专业，接着，宾夕法尼亚大学、密执安大学等校也先后设置了化学工程专业。这个时期化学工程教育的基本内容是工业化学和机械工程。1915年12月麻省理工学院一个委员会的委员A.D.Litte首次正式提出了单元操作的概念。20世纪20年代石油化学工业的崛起推动了各种单元操作的研究。2020/2/1731888年，美国麻省理工学院开设了世界上最早的化学工程专业，接着，宾夕法尼亚大学、密执安大学等校也先后设置了化学工程专业。这个时期化学工程教育的基本内容是工业化学和机械工程。1915年12月麻省理工学院一个委员会的委员A.D.Litte首次正式提出了单元操作的概念。20世纪20年代石油化学工业的崛起推动了各种单元操作的研究。2020/2/174由于单元操作的发展，30年代后，化学机械从纯机械时代进入以单元操作为基础的化工机械时期。40年代，因战争需要，三项重大开发同时在美国出现：①流化床催化裂化制取高级航空燃料油；②丁苯橡胶的乳液聚合；③制造首批原子弹的曼哈顿工程（1000：1放大比例）。曼哈顿工程的成功大大促进了单元操作在化学工业中的应用。50年代中期提出了传递过程原理，把化学工业中的单元2020/2/175操作进步解析为三种基本操作过程，即“三传”（动量传递、热量传递、质量传递），“一反”把化学反应与上述三种传递过程一并研究，随着电子计算机的应用以及化工系统工程学的兴起，加速了化学工业发展。2020/2/17660年代初，新型高效催化剂的发明，大型离心压缩机的研究成功，把化学工业推向一个新的高度。此后，化学工业过程开发周期巳能缩短至4-5年，放大倍数达500一20000倍。化学工业过程开发是把化学实验室的研究结果转变为工业化生产的全过程。它包括实验室研究、（小）模试、中试、设计技术经济评价和试生产等内容。现以发展到用电子计算机进行数学模拟放大。现代化学工业过程开发可以概括为:p21、2、3、1、2020/2/177目前化学工业开发的趋势是，不一定进行全流程的中间试验，对一些非关键设备和很有把握的过程不必试验，有些外可以用计算机在线、模拟和控制来代替。国内:目前我国的化学工业已经发展成为一个有化学矿山、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、国防化工、橡胶制品、助剂、试剂、催化剂、化工机械和化工建筑安装等十五个行的工业生产部门。2020/2/178化工产品品种达两万多种。如磷矿石和磷肥的产量已名列世界第四位。烧碱、纯碱的产量位居世界第五。上述情况可以证明，我国的化学工业已具有相当的规模。但是，随着新技术、新产品的不断开发和利用、化学工业本身面临着安全生产和环境保护问题。这个问题巳成为化学工业能否继续高速向前发展的关键。2020/2/179随着电子计算机的发展和应用，化学工业正在进入高度自动化的阶段;一些高新技术，如激光、模拟确的应用，正在使化学工业生产的效率显着提高，技术面貌发生根本性的变化;由于有了更新的技术手段，化学工业对环境的污染进一步得到控制，并将为改善人类的生存条件做出新的贡献。因此，化工生产环境越来越引起人们的关切和重视。2020/2/1710二、化学工业发展伴生的新危险化学工业在国民经济中的地位日益重要，发展化学工业对促进工业生产、巩固国防和改善人民生活等方面都有重要作用。进入20世纪后，化学工业迅速发展，事故相继发生，危险性也随之增加。1930年12月比利时发生了“马斯河谷事件”。一周之内造成60人死亡，许多家畜也相继死去。2020/2/17111944年、第二次世界大战期间，美国在初期并没有参战，但是一场球罐事故震惊全美国人，美国政府将球罐用来作为承装城市民用液化气，由于低温介质和天气的影响，球罐母体冷脆断裂，大量的液态烃泄漏出来，扩散在城市的一角，随即发生空间爆炸，把俄亥州首府这个城市的一角炸平。例如:①.如1974年孟加拉乔拉塞化肥厂，由于误开阀门造成大爆炸，死亡15人，经济损失达6亿美元;②.1976年意大利一家制三氯酚的工厂，因反应釜温度失控，反应温度急剧上升而爆炸，1657亩农田受毒性很大的反应副产物四氯苯超氧的污染，附近855人强制避难，伤300余人；(仪表失灵，反应失控就会造成严重危害)；2020/2/1712③.1974年7月1日，英国波洛公司在弗利克斯波洛的已内酰胺发生了20英寸管道损坏事故。在40秒钟内从损坏的管道处排出了60吨环已酮。接着，由环己酮蒸气形成的气雾发生爆炸，爆炸威力相当于45t梯恩梯（TNT）。死亡28人，重伤36人，轻伤数百人。我国化学工业事故也是频繁发生，从1950年到1999年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。2020/2/17132000年矿企业共发生职工伤亡事故10770起，死亡11681人，与1999年相比，分别下降18.77%和7.19%，其中矿山企业发生伤亡事故3465起，死亡6563人，同年分别下降23.27%和14.82%。*锅炉、压力容器、压力管道发生爆炸或严重设备事故178起，死亡120人，与1999年相比，下降52.15%，死亡人数上升0.8%。2020/2/1714化工企业的重大灾害事故造成人员伤亡，引起生产停顿，供需失调，社会不安。安全生产已成为化工生产发展的关键问题。从上述情况不难看出，安全生产对化工生产来说是何等的重要。特别值得注意的是，我国还有相当数量的中小型化工企业和乡镇(私人)化工企业，它们的事故较为频繁，对环境的活污染也比较严重。对这些企业来说，安全生产和文明生产是关系企业生命的大问题。2020/2/1715随着化学工业的发展，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、同时也会有新的危险。必须坚持“安全第一、预防为主”的方针。三、化学工业的发展对安全的新要求化工装置大型化，采用大型装置可以显着降低单位产品的建设投资和生产成本，提高企业的劳动生产率，降低消耗。因此，各国都把采用大型装置作为加快化工发展的重要手段。2020/2/1716例：乙烯装置的生产能力也从五十年代的103吨/年，并即将扩建到年产70万吨的更大规模。裂解炉单台炉的生产能力从4.5万吨/年达到10万吨/年。装置规模的大型化是以化工机械制造技术发展为前提的。现已制造出直径12米以上的精馏塔和百直径为15米的填料吸收塔，塔高达一百余米。为大型石油化工企业配套的高压离心压缩机，最大流量为21万立方米/时，最高转速达25000转/分，最大工作压力700大气压。2020/2/1717规模越大，贮存的危险的物料量越多，潜在的危险能量也越大，事故造成的后果也越严重。在化学必工业生产过程中也出现了新的危险性。化工安生必须采用新的理论方法和新的技术手段应对化学工业生产中出现的新的隐患，与化学工业同步发展。*随着生产技术的发展和生产规模的大型化，安全生产己成为一个社会问题。正因为生产过程中存在的各种不安全因素，这些不安全因素如果不及时消除，就会发生事故，也就不能保证生产顺利及职工的人身安全和健康、国家财产就遭损害。2020/2/1718化学工业的危险与安全化工生产的特点是易燃、易爆、易中毒、高温、高压、有腐蚀。安全生产在化工行业中就更为重要(与其它行业相比、化工生产的危险性更大)。一些统计资料表明，在工业企业发生的爆炸事故中，化工企业占了三分之一。据日本统计资料报导，仅1972年11月至1974年4月的一年半时间，日本的石油化工厂共发生了二十次重大爆炸火灾事故，造成重大人身伤亡和巨额经济损失，其中一液氯贮罐爆炸，造成521人受伤中毒。2020/2/1719*1976年意大利一家三氯酚的工厂，因反应釜温度失控，反应温度急剧上升而爆炸，1657亩农田受毒性很大的反应，副产物四氯苯超氧的污染，附近855人强制避难，伤300余人(仪表失灵，反应失控就会造成严重危害)；从以上例子可得出以下结论，即：危险失控，可导致事故；危险受控，能获得安全。提高化工生产的安全性，需要增加设备的可靠性，同样也需要强化现代化的安全管理。2020/2/1720一、化学工业危险因素分析了主要和次要原因把化学工业危险因素归纳为以下九个类型；1、工厂选址(p5)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺2020/2/17212、工厂布局⑴⑵⑶⑷⑸⑹2020/2/17223.结构⑴⑵⑶⑷⑸4.对加工物质得危险性认识不足⑴⑵⑶5.化工工艺⑴⑵⑶⑷2020/2/17236.物料输送⑴⑵⑶⑷⑸7.误操作⑴⑵⑶⑷⑸2020/2/17248.设备缺陷１２３４５６７８2020/2/17259.防灾计划不充分⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺2020/2/1726表1一1化学工业和石油工业的危险因素(p7)二.化工装置紧急状态对于化工装置的紧急状态可以划分为以下五个等级。⑴运转失灵(p8)⑵故障⑶异常⑷事故⑸灾害在化学工业生产中，故障状态总是不可避免的。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。2020/2/1727三.化学工业安全措施1.设备安全(p8)⑴⑵⑶⑷对于化工装置设计标准，可按以下目次查阅审定：关于压力容器，设计温度和压力，处理可燃液体和气体的泵和压缩机加热器和加热炉自动化、仪表化是化工装置安全运行的重要因素。2020/2/17282.物料加工和操作安全(p9)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。1）.按有关文件2）.对于操作程序，可分为以下二类：a.有化学反应的是指在设备中聚合、缩合、热裂解、催化裂化、氧化、脱氢、烷基化、硝化等。B.无化学反应是指混合、溶解、蒸馏、萃取、吸收、结晶、分离（过滤、气固分离）等。2020/2/17293.装置布局安全（p10）装置布局和设备间距应该注意以下几点：⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻生产设备会因火灾、爆炸遭受重大损失。其原因有以下几点：a.由起火的装置直接引起火灾b.发生火灾的装置或区域的燃烧液体溢流或飞散至其它装置或区域措施，应设置泄爆设施，还可以设置混凝土或钢板的防爆墙。2020/2/1730*第三节化工安全理论和技术的发展动向安全工程是从保护人，发展生产的角度出发，针对伴随生产过程可能发生的不安全因素和职业危险进行科学分析和研究，并考虑人的因素，探讨如向完善生产过程，以实现高效率和高可靠性的一门科学。化工安全工程则是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。它是一门涉及范围很广、内容极为丰富的综合性学科。2020/2/1731一、化工危险性评价和安全工程所谓危险性是指在各类生产活动中造成人员伤亡和财产损失的潜在性原因，处理不当有可和发展成为事故。安全工程的目的一一是采取措施，使危险性发展成为事故的可能尽量减少。所以这种评价也叫危险性评价。2020/2/17321.1.1安全工程的任务与目的任务:安全工程的任务是研究工业灾害发生的原理及规律，分析、评价生产