过程本质安全及其应用与评价ppt课件

过程本质安全和应用与评价，主要内容，本质安全和原则，1，本质安全原则的应用，2，本质安全评价，3，总结，4，2，本质安全和原则，3，“本质安全(iii)本质上的安全不是通过保护系统来控制和管理损失，而是利用物质或过程本身固有的特性来消除或减少风险。本质安全及其原理，4、本质安全内涵(1)物质和过程的存在是特定物质的毒性等固有的理化特性，某些过程是高温高压引起的，这些特性实质上是过程危险的根本原因。(2)通过改变具有风险特性的物质或流程变量来消除或最小化流程风险，而不是控制风险。(3)“本质安全”不是“绝对安全”的意思。(。与其他可选进程相比，消除或最小化风险特性的进程在本质上被认为更安全。本质安全及其原理，5，本质安全与传统安全概念的区别：本质安全：消除过程的危险特性。传统的安全方式：不能以风险控制为目标防止事故发生。着眼点不同，01，以不同的方式采用，02，不同的干预时间，03，本质安全：根据物质和过程的固有属性消除或最小化危害。现有安全方法：添加安全设施以控制现有风险。本质安全：在过程初期，重点从源头上消除风险。传统安全法：在过程的后期，对危害进行了分析、评价，提出了改进措施。本质安全及其原理，6，致力于本质安全设计和绿色化学，安全问题ClicktoaddText，考虑过程对人和环境的影响：反应路径，合成路径，原料，介质等；合成路线的实现；重视基本理论的掌握和应用，绿色、工程、安全领域的考虑：更注重事故的直接后果，如有毒物质泄漏的直接影响；还考虑了设备设计、运输、布局等化学品和工程问题。本质安全及其原理，7，本质安全设计与安全保护层的关系，本质安全设计的核心领域，本质安全及其原理，8，化学过程生命周期的本质安全改善机会，在化学过程生命周期的各个阶段考虑过程本质安全的机会大不相同。流程初期考虑根本安全的自由度大，到了中后期，流程定型，只添加了安全保护设施，因此，不仅安全成本迅速增加，流程也会变得复杂。此图本质上是提高安全机会的一个比较大的步骤。图1化工过程生命周期中考虑强制性安全的机会，强制性安全及其原理，9，化工过程全生命周期的过程安全方法，图2化工过程生命周期中过程安全方法的演变，强制性安全及其原理，10，textin here，强制性安全和安全保护层重点从保护层核心的物质(能量)、工艺、设备设计实现本质上安全的设计。在化学过程的整个生命周期中优先考虑的安全方法尤其对研究开发和概念设计阶段更有价值。本质安全及其原理，11，最小化，替换，缓解，简化，影响限制，防止链接锁定效果，防止错误装配，容限，明确的状态，可控性，软件，低级流程安全设计原则如下：其中，必需的安全层是首选的安全设计方法。，yourtextinhere，yourtextinhere，yourtextinhere，本质安全层，物理保护层，控制保护层，紧急响应层，本质安全及其原理，12，Ipsg(Ipsg)必要的安全性和原则，13，物理保护保护保护保护保护安全设计原则，必要的安全性和原则，14，保护层安全设计原则，本质安全及其原则，15，本质安全设计原则定性说明，没有均匀测量的情况下应用水平参差不齐，有些学者量化了本质安全指标反应热，工艺结构，工艺复杂性，布置，设备类型，本质安全及其原理，16，本质安全原理的应用，17，本质安全原理的应用，材料应用反应原料和路径的选择； 溶剂选择；物质存储和传递方法等，应用本质安全原理，加强工艺应用反应器；反应器选择；选择操作模式；工艺条件的改善等，现有的相关研究集中在该过程的早期阶段，可分为物质和过程。18，最小化原理-，反应器选择，折衷，反应器，力学，传质，物质的量，反应器的大小，最小化原理选择反应器，应用本质安全原理，20，最小化原理设备数量减少，Agreda等采用反应蒸馏系统代替现有醋酸甲酯生产工艺，将工艺设备数量从9减少到3，提高了工艺的安全性。应用本质安全原则，21，最小化原则物质的储存、传递，丁酮在萘甲胺生产过程中，通过改变反应途径，防止有害中间物异氰酸甲酯的储存和传递，替代反应途径表：注：1，氧；2、氢；3，氯化氢，4，1-萘酚氯甲酸；5、甲基甲酰胺；6、水；7、甲胺；8、光气；9、异氰酸甲酯；10，1-萘酚；11、胺萘(产品)；12、萘；13、1-氯萘；14，N-甲基-1萘胺；15，1-萘羟基甲酸；16、山羊；17、1-氯甲烷；18、甲醇；19、氯仿醛，应用本安原则22，替代原则-反应物和路线的替代，Puranik生产氨氧化工艺丙烯腈，以氨和丙烯代替乙炔和氰化氢为原料，脱除有害原料氰化氢。传统方法：改进方法：去除有毒原料，应用本质安全原则，23，替代原则-溶剂，低挥发性溶剂，低毒性溶剂，不可燃溶剂，溶剂的选择，环保溶剂在工艺允许的情况下，考虑用氨代替液氨，将有害物质储存为稀释状态。有效地缓解反应速度，限制最大反应温度等。制冷制冷与稀释一样具有相似的优点；如果可能，氨和氯应在大气压下冷却有害物质，低于闪点值，就像通常通过制冷存储在闪点下一样。应用本质安全原理，25，缓解原理，工艺条件，减少工艺压力，如氨反应从600bar减少到100-150 bar；由于催化剂的改进，甲醇可以低压氧化合成生产醛。聚烯烃技术的改进有效地减少了工艺压力。使用沸点高的溶剂可以减少工序的工作压力，但当反应失控时，最大压力会减少。，应用本质安全原理，26，简化原理，多阶段完成复杂过程。将进行复杂反应的一个间歇反应器分解为三个小反应器，减少了单个反应器的复杂性，减少了材料流单元之间的相互作用，如下图所示。工艺设备的容限如果反应器设计压力大于反应失败时的最大压力，则不需要超压安全连杆锁，同时有效减小排放系统的大小，简化工艺装置，这仅在充分理解和评价故障条件下的反应机理、热力学和动力学特性的情况下。应用本质安全原则，27，应用本质安全原则，28，应用本质安全评价，29，本质安全评价，本质安全评价不仅是定量说明化学过程本质安全水平的重要手段，还在过程决策的重要定量依据，过程评价和筛选中发挥了重要作用自1993年Edwards首次提出piis(protoypeinherentsafetyindex)以来，近10多年来，作为本质安全研究领域的重要分支出现了10多种本质安全评价方法。虽然还在提出新的改进方案，但本质上的安全评价仍然具有很大的潜力，包括指标间隔分割和权重设置的主观性，缺乏说明复杂过程的有效指标的方法，需要提高方法的共性和灵活性。30，本质安全评估方法，cisi (2005)，piis (1993)，i2si (2004)，grr，本质安全评价，31，典型本质安全评价方法的评价模型PIIS方法，本质安全评价，32，典型本质安全评价方法的评价模式3354ISI方法，主反应热辅助热化学相互作用，总值过程温度典型必要安全评价方法的评价模型I2SI法，必要安全评价，35，典型必要安全评价方法的评价模型IBI法，必要安全评价，36，必要安全分析评价方法的进化方向：， 克服2，3，4，区间划分和权重设置的主观性。综合考虑安全、环境和健康因素。重点关注化学过程整个生命周期的通用性方法。，本质安全评价，37，本质安全分析评价方法的进化方向：，扩大指标的适用范围。自1993年Edwards首次提出PIIS方法以来，围绕ISI、i-safe、CISI等扩展指标的适用范围进行了研究后，人们希望通过在化学过程的各个方面尽可能分散指标，充分获取过程的本质安全信息，同时对指标所依赖的过程信息进行有益的探索。每种方法的指标范围如下表所示。本质安全评价，38，本质安全分析评价方法的进化方向：本质安全评价，39，本质安全分析评价方法的进化方向：克服区间划分和权重设置的主观性。为了更现实地反映各项指标对过程本质安全的影响程度，要努力消除主观因素，使指标权重合理。目前存在的主要问题是区间划分和指标评价的主观性强。特别是在定性指标上，评价结果会因人而异。指标设计难以准确说明简单复杂的过程和事故情况，很容易发生评价结果的偏差，例如用单个压力判断复杂过程的安全性。FuzzyBasedInherentSafetyIndex方法和IBI方法(InherentBenignnessIndicator)有所改进，包括指标孤立，计算方法不合理。，本质安全评价，40，本质安全分析评价方法的进化方向：综合考虑安全，环境，健康(Safety，Environment，Health，SEH)因素。在工艺决策中必须折衷多种目的函数，为了确保热力学的可行性和经济性，必须综合考虑工艺的安全、环境和健康影响。INSIDEproject开发了一个INSET工具包，其中包含可以根据流程阶段选择的安全、环境和健康指标。Koller等开发了用于评估SEH信息的EHS方法，简单易用，特别适用于间歇过程。IBI法中也包括SEH指标，可以看出，本质SEH的分析评价方法已成为趋势，但必须正确处理他们权重和指标重叠的问题。本质安全评价，41，本质安全分析评价方法的进化方向：着重研究了化学过程全生命周期的共性方法。一些学者认为，本质安全分析评价方法的适用性不能局限于流程的早期阶段，为了充分发挥必要安全概念的指导作用，必须开发适用于整个生命周期的共性方法。integrdingherentsafetyindex(i2si)方法可以应用于流程的所有阶段，将应用流程本质安全原理的潜力包括在指标类别中，但本质安全原理的应用程度没有准确的定量方法，具有很强的主观性。本质安全与传统方法的相互渗透、共同、专业化方法的有机结合，可以适应化学工艺生命周期的多样性和复杂性。、42、应用于流程开发的本质安全评价方法流程合成中，流程合成是根据规定目标寻找最佳系统结构和特性的过程，对流程原型的决策意义，如经济、可控性、灵活性、节能、环境等决策目标不断多样化，包含本质安全决策目标的研究相对比较Heikkila等(1996)首先提出了在流程合成中应用本质安全指标的战略方块图，但只研究了分离序列合成过程。策略方块图如下所示：Palaniappan等(2002)开发了intelligenbenigndesigntool(ibdt)，该工具根据材料、流程条件和流程单元信息生成可选方案，自动分析选择方案的本质安全性和环境影响的两种类型的特征，并帮助辅助从业人员在流程设计阶段做出流程决策。iii强制性安全评估，43，图：heikkila提出的流程合成中应用强制性安全指标的策略方框图，强制性安全评估，44，Heikkila提出的策略存在以下缺陷：(1)忽略了流程合成的复杂性。流程集成包括多个具有严格层次关系的子系统。该子系统在本质上决定了安全集成的方式，由于子系统之间的特性和流程信息的差异，应用程序的本质安全级别和优先级有所不同。(2)仅作为流程集成后的指标进行评估，以考虑必需的安全因素