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DOW 火灾、爆炸危险指数法,第2页,第一部分 评价方法及评价程序第二部分 工艺单元选择第三部分 物质系数确定第四部分 工艺单元危险系数第五部分 火灾爆炸指数第六部分 安全措施补偿系数第七部分 工艺单元危险分析汇总,第3页,第一部分 评价方法及评价程序,第4页,一、概述,1、名称 道化学公司火灾、爆炸危险指数法（Dows Chemical Company, Fire and Explosion Index）,2、创立时间 1964年（第1版） 1993年（第7版）,3、定量依据 以往事故的统计资料、物质的潜在能量和现行安全措施的状况为依据。,第5页,二、评价目的及适用范围,1、评价目的 客观地量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预 期损失；找出可能导致事故发生或使事故扩大的设备；向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；使工程技术人员了解各部分可能的损失和减少 损失的途径。,2、适用范围主要用于：储存、处理、生产易燃易爆、可燃 、活性物质的操作过程也可用于：污水处理设备（设施）、公用工程 系统、管道系统、变压器、发电设备、热氧化 器等工艺单元,十大步骤,第7页,1、确定单元。2、求取单元内的物质系数MF。3、按单元的工艺条件，选用适当的危险系数。（一般、特殊）4、用一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数相乘求出工艺单元危险系数。5、将工艺单元危险系数与物质系数相乘，求出火灾、爆炸危险指数（F&EI）。6、用火灾、爆炸指数查出单元的暴露区域半径，并计算暴露面积。7、查出单元暴露区域内的所有设备的更换价值，并确定破坏系数，求出基本最大可能财产损失MPPD。8、应用安全措施补偿系数乘以基本MPPD，确定实际MPPD。9、根据实际最大可能财产损失，确定最大损失工作日（MPDO）。10、用停产损失工作日MPDO确定停产损失。,三、评价程序,火灾、爆炸危险指数评价程序框图,第8页,四、所需资料,第9页,准确的装置（生产单元）设计方案； 工艺流程图； 工艺设备及安装成本表。 道氏7版火灾、爆炸指数（F&EI）评价法； 道氏7版火灾、爆炸指数计算表； 安全措施补偿系数表； 工艺单元风险分析汇总表； 生产装置风险分析汇总表；,第10页,第二部分 工艺单元选择,第11页,一、工艺单元及恰当工艺单元,1、工艺单元 工艺装置的任一主要单元工艺单元,2、恰当工艺单元（简称工艺单元） 从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺单元,物质的潜在的化学能（物质系数）； 工艺单元中危险物质的数量；操作压力与操作温度；对装置操作起关键作用的设备；导致火灾、爆炸事故的历史资料；资金密度。通常这些参数的数值越大，则该工艺单元就越需要评价,二、选择恰当工艺单元的重要参数,第12页,工艺单元的可燃、易燃或化学活性物质的最低量 为 2268 kg或 2.27m3。至少454kg或0.454m3 当设备串联布置且中间未相互有效隔开，应认真考虑单元划分的合理性。 仔细考虑操作状态和操作时间也很重要。（开车、正常生产、停车、装料、卸料、添加触媒等）,三、选择工艺单元的几项要点,第13页,第14页,第三部分 物质系数确定,第15页,一、有关概念,物质系数 MF表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中释放能量大小的内在特性。 MF由NF和NR求得。一般物质可通过NFPA49和NFPA325M查得 NF 物质可燃性 NR 化学活泼性（不稳定性）,危险化学品安全标签,第19页,表外物质的物质系数求取,Nr=0 在燃烧条件下仍能保持稳定的物质。 不与水反应的物质；在温度300 以下时用差示扫描量热（DSC）测定不显示温升的物质。 Nr=1 自身通常稳定但在加温加压条件下就变得不稳定的物质。 接触空气、受光照射或受潮发生变化或分解的物质；在150 至300 间显示温升的物质。,Nr=2 在加温加压下易于发生剧烈化学变化的物质。 用DSC试验在温度小于150 显示温升的物质；与水剧烈反应或与水形成潜在爆炸性混合物的物质。 Nr=3 本身能发生爆炸分解或爆炸反应，但须要强引发源或引发前必需在密闭状态下加热的物质。 加温加热时对热或机械冲击敏感的物质；不需要要加热或密闭，即与水发生爆炸反应的物质。 Nr=4 在常温常压下自身易于引发爆炸分解或爆炸反应的物质。,第22页,二、练习,给出下列物质的物质系数MF：1、乙炔2、苯甲醛3、环丁烷4、柴油 5、乙烯 6、硫化氢7、甲基环己烷 8、萘 9、硝酸钾,第23页,三、表外物质的物质系数求取,第24页,四、练习,一未知可燃液体A的闪点为35，其DTA/DSC温升的最低峰值温度为200，试求出该物质的物质系数MF。,第25页,五、混合物的物质系数求取,如果存在由多种物质组成的混合物，当这些物质的含量基本相同，但物质系数不同时，如果其中物质系数最大的物质浓度在5%以上(质量浓度)，可将最大物质系数作为工艺单元的物质系数。 在工艺单元中，虽然存在由多种物质组成的混合物，但其中某种物质的浓度足够高，一旦发生泄漏，引起火灾、爆炸事故，工艺单元中混合物的性质与高浓度物质的性质十分相似，这时可以用该高浓度物质的物质系数作为工艺单元的物质系数。 单元中虽然存在由多种危险性反应物和一种生成物组成的危险性混合物，但由于发生化学反应且反应速度很快，危险性反应物存在的时间足够短，单元危险主要来自生成物时，可把生成物的物质系数作为工艺单元的物质系数。,第26页,六、练习,聚合釜,苯乙烯,右图为ABS聚合装置，原料为苯乙烯64.9，丙烯腈20.8，橡胶12.7，其余为少量的添加剂，试确定该单元的物质系数。,丙烯腈,乙苯,丙烯腈MF24；乙苯MF16；苯乙烯MF24;橡胶和聚合产品ABS塑料的危险性均较小。根据物质系数取值原则，本单元MF24。,第28页,第四部分 工艺单元危险系数,第29页,一、工艺单元危险系数 F3,F3 = F1 F2 F1 一般工艺危险系数；F2 特殊工艺危险系数。,第30页,二、一般工艺危险系数 F1,放热反应 吸热反应 物料处理与输送 封闭单元或室内单元 通道 排放和泄漏控制,轻微放热反应的危险系数为0.30；包括：,1、 放热反应,1）加氢反应：双键或三键上加氢2）水合反应：化合物与水反应3）异构化：如从直链变成带支链4）磺化：与硫酸反应在有机物分子中引入SO3H基5）中和,中等放热反应的危险系数为0.50；包括：,1）烷基化2）酯化3）加成4）氧化（对于燃烧过程及使用氯酸盐、硝酸、次氯酸、次氯酸盐类强氧化剂时，系数增加到1.005）聚合6）缩合,剧烈放热反应的危险系数为1.00,一旦反应失控有严重火灾、爆炸危险的反应比如：卤化,特别剧烈放热反应的危险系数为1.25,比如：硝化,第35页,1、 放热反应,苯乙烯与乙苯反应生成聚苯乙烯，该反应为放热反应，试确定该反应的放热反应系数。 硝酸与二甲苯反应生成硝基二甲苯，该反应为放热反应，试确定该反应的放热反应系数。,第36页,2、 吸热反应,反应器中发生的任何吸热反应 系数0.2； 煅烧 系数0.4； 电解 系数0.2； 热解或裂化：间 接 加 热 系数0.2； 直接火加热 系数0.4。,3、 物料处理与输送,用于评价工艺单元在处理、输送和储存物料时潜在的火灾危险性。,a.所有I类的易燃液体或液化石油气类的物料在管线上装卸时系数为0.50,b.人工加料，且空气可随加料过程进入离心机、间歇式反应器、混料器等设备内，有燃烧或发生反应的危险。系数取0.50,.NF=3或NF=4的易燃液体或气体（包括桶装、罐装等）系数取0.85NF=3的可燃性固体，系数取0.65NF=2的可燃性固体，系数取0.4037.8F.P. 60的可燃性液体，系数取0.25,c.可燃性物质存放于库房或露天的系数为：,若可燃性物质存放于货架上，且未设喷淋灭火设施时，系数增加0.20（针对库房内储存时的情况）,第39页,练 习,试确定液化气灌瓶间的加气单元的物料处理与输送系数。 试确定某露天存放的氢气瓶储存单元的物料处理与输送系数。,4、 封闭单元或室内操作,封闭区域定义为：有顶且三面或多面有墙壁的区域，或者无顶但四周有墙封闭的区域,系数选取原则如下：,a.粉尘过滤器或捕集安置在封闭区域内，取0.50 b.闪点以上处理液体，取0.30；若液体量大于 4540kg时，系数增至0.45 c.沸点以上处理LPG或任何易燃液体，取0.60；若 液体量大于4540kg时，系数增至0.90,安装了合理的通风装置，a、c两项的系数减少50%,第41页,练 习,某车间内，反应器单元内反应器中氢气的量为1吨，反应温度为100，且该车间已安装了防爆的机械通风装置，试确定该单元的封闭单元或室内操作系数。,5、 通道,生产装置周围的紧急救援车辆通道，良好的通道可在事故时便于救援，减少损失。 “最低要求”是在两个方向设置通道，至少一条通道是通向公路。,操作区面积925平方米，若通道不符合要求，取0.35 库区面积2312平方米，若通道不符合要求，取0.35 面积小于以上数值时，若通道不符合要求，根据实际进行分析，若影响消防活动时，系数取0.20,第43页,练 习,某车间内，反应器单元的操作区面积为1000m2，其旁边有一条紧急救援车辆的通道，试确定该单元的通道系数。,6、 排放和泄漏控制,大量易燃、可燃液体溢出会危及周围的设备 该项系数只适用于工艺单元内物料闪点小于60或操作温度大于其闪点的场合。,排放和泄漏控制系数选取原则,a.设备、储罐周围设有堤坝，但堤坝内所有设备露天 放置时，系数为0.50；b.单元周围为一可排放泄漏液的平坦地，一旦失火会 引起火灾，系数为0.50；c.若蓄液池或地沟处设有公用工程管线，或管线距离 不符合要求的，系数取0.50；d.单元三面有堤坝，能将泄漏液引至蓄液池或封闭地 沟时满足下列条件时可不取系数。,a.地面有一定的坡度，土质为2，硬质为1；b.蓄液池或地沟的最外缘与设备之间的距离至少为 15m，如果设有防火墙间距可减少；c.蓄液池蓄液能力应最大储罐储量第二大储罐10 30min的消防水量。,第47页,练 习,1）苯乙烯与乙苯的预聚合单元周围无堤坝，试确定该单元的排放和泄漏控制系数； 2）北蔡储配站球罐区； 3）LNG站LNG储罐。,第49页,三、特殊工艺危险系数 F2,毒性物质负压操作 爆炸极限范围内或其附近的操作 粉尘爆炸压力释放低温,易燃物质和不稳定物质的数量腐蚀 泄漏连接头和填料处 明火设备的使用热油交换系统转动设备,第50页,1、 毒性物质,毒性物质的危险系数为 0.2NH。 NH 物质毒性系数（一般来自NFPA325M和NFPA49中查） 查不到的可按下列原则确定（NFPA704对NH的定义）： NH0：火灾时除一般可燃外，短期接触无其他危险 NH1：短期接触引起刺激，或致人轻微伤害 NH2：高浓度或短期接触可致人暂时失去能力或残留伤害 NH3：短期接触可致人严重的、暂时或残留伤害 NH4：短暂接触也能致人死亡或严重伤害的物质,练习,试确定分别含有下列物质的单元的毒性物质的危险系数： 乙炔 苯 二甲胺 汽油 氢 硫化氢,第52页,2、 负压操作,本项内容只适用于空气泄入系统会引起危险的场合。（湿度敏感性物质，氧敏感性物质） 绝对压力500mmHg 采用本项系数以后，不再采用“燃烧范围及其附近的操作”及“释放压力”，以免重复。 某一真空精馏单元中的主要危险物质为汽油，试确定该单元的负压操作系数。,第53页,3、 爆炸极限范围内或其附近的操作,本项内容适用于某些操作导致空气引入并夹带进入系统，空气的进入会形成易燃混合物，进而导致危险的场合。 某一反应单元，在加入物料前应进行氮气吹扫，最近发现氮气系统不正常，试确定在这种情况下该单元的爆炸极限范围内或其附近的操作危险系数。,系数选取原则,1）NF=3或NF4的易燃液体储罐： a)出料和冷却时可能吸入空气，系数取0.50； b)打开放气阀或在负压操作中未采用惰性气体保护时，系数取0.50 c)液体储罐温度在闪点以上，无惰性气体保护，系数取0.50 d)使用了惰性化的蒸气回收系统，且能保证其气密性，不取系数,2）只有当仪表或装置失灵时，工艺设备和储罐才处于燃烧范围内或其附近，系数取0.30。 任何靠惰性气体吹扫，使其处于燃烧范围外的操作，系数为0.30，如装在可燃物的船舶和槽车 3）由于惰性气体吹扫系统不实用，或未采取惰性气体吹扫，使操作总是处于燃烧范围内或其附近时，系数为0.80。,第56页,4、 粉尘爆炸,本项系数用于含有粉尘处理的单元，如粉体输送、混合、粉碎和包装等。 按粒径来考虑系数 ：（惰性气氛中操作时系数减半）,练习 某面粉厂的面粉包装单元的环境中存在着大量面粉粉尘，其粒子的粒径为110m，试确定在这种情况下该单元的粉尘爆炸危险系数。,第58页,5、 压力释放,本项系数用于操作压力高于大气压，由于高压可能会引起高速率的泄漏。 操作压力系数实际压力系数操作压力系数 释放装置设定压力系数压力系数 0.16109+1.61503*X/1000-1.42879*(X/1000)2 +0.5172*(X/1000)3X单位为磅/英寸2（1磅/英寸2 6.895kPa）,1）高粘度物质，初始系数0.7，如焦油、沥青、重润滑油。 2）单独使用压缩气体或利用气体使易燃液体压力增至103kPa（表压）以上时，初始系数1.2。 3）液化的易燃气体（包括所有在其沸点以上储存的易燃物料），初始系数1.3。 试确定在下述两种情况下的压力释放危险系数： 操作压力为800 磅/英寸2（表压）的单元； 操作压力为6.0MPa（表压）的单元，安全阀泄放压力7.0MPa。,6、 低温,本项主要考虑碳钢或其他金属在其展延或脆化转变温度以下时可能存在的脆性问题。（经过评价，确定在正常操作和异常情况下均不会低于转变温度，则不取系数） 1）碳钢，操作温度低于或等于转变温度，系数取0.30；若无转变温度数据，可假定为10。 2）其他材质，操作温度低于或等于转变温度，系数取0.20； 如果材质适用于最低可能操作温度，不取系数！,第61页,7、 易燃物质和不稳定物质的数量,本项主要讨论单元中易燃物质和不稳定物质的数量与危险性的关系。,工艺过程中的液体或气体； 储存中的液体或气体（工艺操作场所之外）； 储存中的可燃固体和工艺中的粉尘。,工艺过程中的液体或气体可用以下公式计算系数logY=0.17179+0.42988logX-0.37244(logX)2+0.17712log(X)3-0.029984log(X)4。式中X为总能量（英热单位109），Y为危险系数X物质数量燃烧热（NR2的物质取6倍燃烧热）确定物质数量时应注意：一般取单元内的物质总量，当无法确定单元内物质总量时，可取10min泄漏量。,储存中的液体或气体可用以下公式计算系数1）液化石油气：logY= 0.289069+0.472171logX 0.074585(logX)20.018641log(X)32）FP37.8液体：logY= 0.403115+0.378703logX 0.046402(logX)20.015379log(X)32）37.8FP60液体：logY= 0.558394+0.363321logX 0.057296(logX)20.010759log(X)3 单个容器使用总能量。 多个容器若在同一防火堤内，使用多个容器的总量 多种物质时以最危险的物质确定使用哪个公式。X为多个物质的总能量（BTU）,储存中的固体和工艺中的粉尘可用以下公式计算系数,1）物质松密度160.2kg/m3： logY= 0.280423+0.464559logX0.28291(logX)2+ 0.066218log(X)32）物质松密度160.2kg/m3： logY= 0.358311+0.459926logX0.141022(logX)2 0.02276log(X)3 X为物质总量（磅），Y为危险系数,工艺过程中的液体或气体,1,3-丁二烯聚合单元中1,3-丁二烯的最大单体量为106 b，试确定该单元的易燃物质和不稳定物质的数量的危险系数。,第66页,8、 腐蚀,腐蚀速率外部腐蚀速率和内部腐蚀速率之和。,腐蚀速率0.127mm/a 系数为0.10 0.127mm/a腐蚀速率0.254mm/a 系数为0.20 腐蚀速率0.254mm/a 系数为0.50 应力腐蚀裂纹有扩大危险（如氯气长期作用） 系数为0.75 采用防腐蚀衬里的 系数为0.20,9、 泄漏连接头和填料处,本项系数适用于垫片、接头或轴的密封处及填料处可能是易燃、可燃物质的泄漏源，尤其是在热和压力周期性变化的场所。,泵和压盖密封处可能产生轻微泄漏 系数0.10 正常的一般泄漏 系数0.30 热和压力周期性变化 系数0.30 渗透性或腐蚀性浆液，动密封 系数0.40 玻璃视镜，波纹管或膨胀节 系数1.50,第68页,10、 明火设备的使用,当易燃液体、蒸气或可燃性粉尘泄漏时，工艺中明火设备的存在额外增加了引起引燃的可能性。,明火设备设置在工艺单元中； 明火设备附近有各种工艺单元。,明火设备本身就是评价单元或明火设备加热 系数取1.00明火设备在工艺单元内，且选作物质系数的 物质泄漏温度高于闪点，不管距离多少 系数至少0.1 工艺单元附近有明火设备，系数按一下公式选取：确定物质系数的物质可能在闪点以上泄漏： logY= 3.3243(X/210)+3.75127(X/210)21.42523(X/210)3沸点以上泄漏： logY= 0.3745(X/210)2.70212(X/210)22.09171(X/210)3 X：可能的泄漏源到明火设备空气进气口的距离（英尺）,第70页,11、 热油交换系统,大多数交换介质可燃且操作温度经常在闪点或沸点以上，因此增加了危险性。,根据热交换介质的使用温度和热交换介质的数量来确定指数。（15min泄漏量和总油量中较小者）,第71页,12、 转动设备,单元中存在以下设备时系数取0.5。 600马力的压缩机 75马力的泵 发生故障后引起反应温度升高的搅拌器和泵,根据统计资料表明，大功率的泵和压缩机很可能引起事故