化工安全工程概论课件：第1章-绪论.ppt

1、第一章 绪论第三节第三节 化学工业的危险与安全化学工业的危险与安全在化工生产中，从原料、中间体到成品，大都具有易燃、易爆、毒性等化学危险性，化工工艺过程复杂多样化，高温、高压、深冷等不安全的因素很多。事故的多发性和严重性多发性和严重性是化学工业独有的特点。大多数化工危险都具有潜在的性质，即存在着“危险源”。危险源在一定的条件下可以发展成为“事故隐患”，而事故隐患继续失去控制，则转化为“事故”的可能性会大大增加。因此，可以得出以下结论，即：危险失危险失 控，可导致事故；危险受控，可导致事故；危险受控，能获得安全。控，能获得安全。所以辨识危险源成为重要问题。第一章 绪论一、化学工业危险因素 美国保

2、险协会(AIA)对化学工业的317起火灾、爆炸事故进行调查，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(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。第一章 绪论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

3、离太小；(6)有地形障碍。第一章 绪论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。第一章 绪论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)

4、各种单元操作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。第一章 绪论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。第一章 绪论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防维修；(6)设

5、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。第一章 绪论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。第一章 绪论瑞士再保险公司统计了化学工业和石油工业的102起事故案例，分析了上述九类危险因素所起的作用，表1为统计结果。

6、表11 化学工业和石油工业的危险因素 类别危险因素危险因素的比例/%化学工业石油工业123456789工厂选址问题工厂布局问题结构问题对加工物质的危险性认识不足化工工艺问题物料输送问题误操作问题设备缺陷问题防灾计划不充分3.52.03.020.210.64.417.231.18.07.012.014.02.03.04.010.046.02.0由表11可以看出，设备缺陷问题是第一位的危险，若能消除此项危险 因素，则化学工业和石油工业的安全就会获得有效改善。在化学工业中，“4”和“5”两类危险因素占较大比例。这是由以化学反应为主的化学工业 的特征所决定的。在石油工业中，“2”和“3”两类危险因素占

7、较大比例。石油工业的特点是需要处理大量可燃物质，由于火灾、爆炸的能量很大，所以装置的安全间距和建筑物的防火层不适当时就会形成较大的危险。误操作问题在两种工业危险中都占较大比例。操作人员的疏忽常常是两种工业事故的共同原因。而在化学工业中所占比重更大一些。在以化学反应为主体的装置中，误操作常常是事故的重要原因。第一章 绪论二、化工装置紧急状态二、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。(1)(1)运转失灵运转失灵 是指运转发生紊乱，只要更换备用设施，就可在故障或事故之前恢复正常运转。(2)(2)故障故障 是指设备需要停车检修，但又未发生其他损坏的状态。(3)(3)异常异常 是

8、指对工艺过程需要采取一定措施，否则就有可能发生事故。(4)(4)事故事故 是指设备损坏、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。(5)(5)灾害灾害 指不但发生了事故，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。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。第一章 绪论三、化学工业安全措施三、化学工业安全措施在前面，已经给出了化学工业和石油工业的危险因素，以下将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，

9、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。第一章 绪论对于所有化工装置的设计，目前还没有全部达到标准化，但在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。自动化、仪表化是化工装置安全运行的重要因素。所有的仪表都应该是可靠的，且具有良好的耐腐蚀性和耐候性。仪表安装时应考虑到易于检查和维修。第一章 绪论2 2物料加工和操作安全物料加工和操作安全应该建立原料、

10、中间体、产物和副产物的完整的物性数据档案。对各种物质的状态、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，都应该有清晰地了解。对物 质性质所伴生的危险和可能造成的损失或损害，以及相应的对策应进行分析和说明，达到防患于未然的目的。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。对可能发生的误操作，以及一旦发生所造成的后果，应分门别类地进 行分析和评价。特别是对可能造成重大损失或损害的操作要格外注意。第一章 绪论3 3装置布局安全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的石油和

11、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；第一章 绪论(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。第一章 绪论第四节第四节 化工安全理论和技术的发展动向化工安全理论和技术的发

12、展动向化工安全工程是一门涉及范围很广、内容极为丰富的综合性学科。它涉及数学、物理、化学、生物、天文、地理等基础科学；电工学、材料力学、劳动卫生学等应用科学：化工、机械、电力、冶金、建筑、交通运输等工程 技术科学。在过去几十年中，化工安全的理论和技术随着化学工业的发展和各学科知识的不断深化，取得了较大进展。除了对火灾、爆炸、静电、辐 射、噪声、职业病和职业中毒等方面的研究不断深入外，还把系统工程学的理论和方法应用于安全领域，派生出了一个新的分支安全系统工程学。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。第一章

13、绪论一、化工危险性评价和安全工程一、化工危险性评价和安全工程近年来一些大型化工企业为了防止重大的灾难性事故，提出了不少安全评价方法。这些方法的核心内容是辨识和评价危险性。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，处理不当有可能发展成为事故。下面简略介绍几种常用的安全工程评价方法。第一章 绪论1 1经验系统化方法经验系统化方法该类方法是通过以往的事故经验把评价对象的危险性辨识出来。(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

14、设计和生产中系统检查时应用。(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，搞清楚潜在的危险性，以避免采用不安全的工艺技术路线、危险性高的原材料和设备等。如果必须采用时，也要考虑必要的安全措施，使危险性不至于发展成为事故。第一章 绪论(3)Dow化学公司法 美国Dow化学公司根据工厂所用原料的物性及其危险性，结合加工工艺的一般和特殊危险性，换算成爆炸指数，然后按指数大小确定危险等级，并据此确定在建筑结构、消防设施、电器仪表、控制方法等方面的要求。目前广泛采用的是该公司火灾、爆炸危险性指数评价方法第七版。第一

15、章 绪论2 2系统解剖分析法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、流量等、一旦与设计值发生偏 离，就会出现问题或发生危险。用这种方法对工艺流程进行全面考察，对其 中每一阶段的工艺参数用规定好的关键词提问，提出会出现什么偏离，产生什么样的后果。这种方法可以充分发挥各类专业人员的知识特长，集思广 益，发现工艺中的危险性。第一章 绪论3 3逻辑推导法

16、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。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。第一章 绪论4 4人的失误分析法人的失误分析法根据统计，人为失误造成的事故占事故总数的7590。由于人受 心理、素质、社会、家庭、环境等因素的影响，造成工作

17、失误的原因很多。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。第一章 绪论二人机工程学、劳动心理学和人体测量学的应用二人机工程学、劳动心理学和人体测量学的应用前述，多数工业事故都是由于人员失误造成的。在工业生产中，人的作用日益受到重视。围绕人展开的研究，如人机工程学、劳动心理学和人体测量学等方面都取得了较大进展。1.人机工程学是现代管理科学的重要组成部分。它应用生物

18、学、人类学、心理学、人类测量学和工程技术科学的成就，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：第一章 绪论(1)人机协作。人的优点是对工作状况有认知能力和适应能力，但容易受精神状态和情绪变化的支配。而且人易疲劳，缺乏耐久性。机械则能持久运转，输出能量较大，但对故障和外界干扰没有自适应能力。人和机械都取其长，弃其短，密切配合，组成一个有机体，从根本上提高人机系统的安全性和可靠性，获得最佳工作效率。(2)改善工作条件。人在高温、辐射、噪声、粉尘、烟雾、昏暗、潮湿等恶劣环境条件下容易失误，引发事故，改善工作条件则可以保证人身安全，提高工作效率。第一章 绪论(3)改善机具设施。机具设施

19、的设计应适合人体的生理特点，这样可减少失误行为。(4)提高工作技能。对操作者进行必要的操作训练，提高其操作技能，并根据操作技能水平选评其所承担的工作。(5)因人制宜。研究特殊工种对劳动者体能和心智的要求，选派适宜的人员从事特殊工作。第一章 绪论2 2劳动心理学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

20、理上采取防范措施。第一章 绪论3.3.人体测量学人体测量学是通过人体的测量指导工作场所安全设计、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。第一章 绪论三、三、化工安全技术的新进展化工安全技术的新进展 近几十年来，安全技术的科学技术成果的不断发展，使安全技术已发展成为一个独立的科学技术体系。对 安全的认识不断深化，实现实全生产的方法和手段日趋完善。1设备故障诊断技术和安全评价技术迅速发展。随着化学工业的发展，高压

21、技术的应用，对压力容器的安全监测变得极 为重要。无损探伤技术得到迅速发展，声发射技术和红外热像技术在探测容 器的裂纹方面，断裂力学在评价压力容器寿命方而都得到了重要应用。危险性具有潜在的性质，在一定条件下可以发展成事故，也可以采取措 施抑制其发展。所以危险性辨识成为重要问题。目前国内外积极推行的安全 评价技术，就是在危险性辨识的基础上，对危险性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。第一章 绪论2 2监测危险状况、消除危险因素的新技术不断出现监测危险状况、消除危险因素的新技术不断出现危险状况测试、监视和报警的新仪器不断投入应用。不少国家广泛采用了烟雾报警器、火焰监视器。感光报警

22、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仪器。消除危险因素的新技术、新材料和新装置的研究不断深入。橡胶和纺织 行业已有效地采用了放射性同位素静电中和剂，在烃类燃料和聚合物溶液 中，抗静电添加剂已投入使用。压力、温度、流速、液位等工艺参数自动控 制与超限保护装置被许多化工企业所采用。第一章 绪论3.3.救人灭火技术有了很大进展救人灭火技术有了很大进展许多国家在研制高效能灭火剂、灭火机和自动灭火系统等方面取得了很 大进展。如美国研制成功的新灭火抢救设备空中飞行悬挂机动系统，具有救 人救火等多种功能。法国研制的含有玻璃纤维的弹性软管，能耐800的高 温，当人在软管中迅速滑落时，不会灼伤，手和脸部的皮肤也不会擦伤。4 4预防职业危害的安全技术有了很大进步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 5化工生产和化学品贮运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。