化工安全工程概论课件

安全工程概论**2004年全国安全生产基本情况(节选)……全国共发生各类事故803571起，死亡136755人。一次死亡3-9人重大事故2721起，死亡10180人；一次死亡10-29人特大事故115起，死亡1670人；一次死亡30人以上特别重大事故14起，死亡860人。1、工矿商贸合计各类事故14702起，死亡16497人：煤矿死亡事故3639起，死亡6027人。金属与非金属矿伤亡事故2248起，死亡2699人。建筑业伤亡事故2582起，死亡2789人。危险化学品伤亡事故193起，死亡291人。烟花爆竹伤亡事故138起，死亡322人。工商贸其它伤亡事故5902起，死亡4369人。2、消防火灾事故252701起，死亡2557人。3、道路交通事故517889起，死亡107077人。……*第一章绪论*/52讲授内容第一章绪论第二章物质性质、物化原理与安全第三章化工厂设计和操作安全第四章燃烧和爆炸与防火防爆安全技术第五章职业危害与防毒措施第六章压力容器和机电设备安全第七章工业腐蚀与预防措施第八章普通工业安全卫生第九章系统安全分析和评价**第一章绪论第一节安全工程概述第二节化工工业发展与对安全的新要求第三节化学工业的危险与安全第四节化工安全理论和技术的发展动向*第一章绪论*/52第一节安全工程概述人类在求生存求发展的过程中，不断地从自然界获取物质和精神财富，而同时又在一定条件下经受着自然界作用于人类的危害。特别是在生产活动中，随着生产技术的不断发展，生产过程中的危险性也随之上升。人们在长期的生产实践中，为了保护自身的安全，不得不想办法控制各种危害，从而积累了消除不安全因素，促进生产发展，保护自身安全的经验。由此也逐渐形成了一门新的学科——安全科学。安全工程是安全科学的工学门类。它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科学技术。不同生产过程发生事故的种类和原因不完全相同，防止的方法也有所差异。化工安全工程则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。*第一章绪论*/52一、安全工程的任务与目的任务：研究工业灾害发生的原理及规律，分析、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、职业中毒以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。

*第一章绪论*/52二、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；物有生产中所用的物质(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)；环境是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。

*第一章绪论*/52在人—物—环境系统中·，三个子系统相互联系、相互制约、相互影响，构成一个有机整体。例如，由于人对设备的设计、制造有缺陷或维修保养不良，使物(机器设备)存在着不安全状态；物的不安全状态又会在客观上造成人有不安全行为的环境条件；社会环境和作业环境影响着人的心理、生理特征，某些环境因素也会使物的性能发生变化，例如机器寿命和精度下降。因此，安全工程要从系统的观念出发，研究人、物、环境三个方面潜在的危险因素以及出现的条件和形成事故的规律，探讨控制危险、预防事故的有效对策和手段，提高系统的安全可靠性。*第一章绪论*/52三、安全工程研究的基本内容由于生产过程存在着各种各样不安全不卫生因素，这些因素发生事故的规律及其预防方法不完全相同，因此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：1.安全技术安全技术是针对生产劳动过程中存在着的危险因素，研究采取怎样的技术措施将其消灭在事故发生之前，预防和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，例如变不安全的工艺流程和操作方法为安全的流程和方法，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。*第一章绪论*/522.劳动卫生技术它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。这方面的内容也称职业卫生。它包括防尘防毒、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.安全卫生管理安全卫生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必依，有章可循，用法制的手段实施安全。*第一章绪论*/52第二节化学工业发展与对安全的新要求一、化学工业发展概况现代化学工业始于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。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。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。同以煤为基础原料的煤化学工业相比，炼油业的化学背景不那么复杂多样化，因此有可能也有必要进行工业过程本身的研究，以适应大规模生产的需要。这就是在美国产生以“单元操作”为主要标志的现代化学工业的背景。*第一章绪论*/521888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、土伦大学和密执安大学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．Little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倔起推动了各种单元操作的研究。由于单元操作的发展，30年代以后，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。这三项重大开发是，流化床催化裂化制取高级航空燃料油、丁苯橡胶的乳液聚合以及制造首批原子弹的曼哈顿工程。*第一章绪论*/52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操作进一步解析为三种基本操作过程，即动量传递、热量传递和质量传递以及三者之间的联系。同时在反应过程中把化学反应与上述三种传递过程一并研究，用数学模型描述过程。连同电子计算机的应用以及化工系统工程学的兴起，使得化学工业发展进入更加理性、更加科学化的时期。20世纪60年代初，新型高效催化剂的发明，新型高级装置材料的出现，以及大型离心压缩机的研究成功，开始了化工装置大型化的进程，把化学工业推向一个新的高度。此后，化学上业过程开发周期已能缩短至4—5年，放大倍数达500一20000倍。*第一章绪论*/52化学工业过程开发是指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、模试、中试、设计、技术经济评价和试生产等许多内容。过程开发的核心内容是放大。由于化学工程基础研究的进展和放大经验的积累，特别是化学反应工程理论的迅速发展，使得过程开发能够按照科学的方法进行。中间试验不再是盲目地、逐级地，而是有目的地进行。化学工业过程开发的一个重要进展是，可以用电子计算机进行数学模拟放大，中间试验不再像过去那样只是收集或产生关联数据的场所，而是检验数学模型和设计计算结果的场所。*第一章绪论*/52现代化学工业过程开发可以概括为：1．利用现有的情报资料、技术数据、同类过程的成熟经验、小试或模试的实验结果和化学化工知识，把化学工业过程抽象为理论模型；2．进行工业装置的概念设计，并根据概念设计相似缩小为中试装置；3．比较电子计算机的数学模拟和中试结果，反复比较．不断修正数学模型，使其达到一定精度，用于放大设计。*第一章绪论*/52二、化学工业发展伴生的新危险进入20世纪后，化学工业迅速发展，环境污染和重大工业事故相继发生。1961年9月14日日本富山市一家化工厂因管道破裂，氯气外泄，使九干余人受害，532人中毒，大片农田被毁。1974年英国Flixborough地区化工厂己内酰胺原料30吨环己烷泄漏发生的蒸气云爆炸(28人死亡，89人负伤，1821户家屋受损)和1984年印度博帕尔发生的异氰酸甲酯泄漏所造成的中毒事故(3150人死亡，5万多人失明，2万多人受严重毒害，近8万人终身残疾，15万人接受治疗，受事件影响人口多达150余万)，都是震惊世界的灾难。1960年到1977年的18年中，美国和西欧发生重大火灾和爆炸事故360余起，死伤1979人，损失数十亿美元。我国化学工业事故也是频繁发生，从1950年到1999年的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。*第一章绪论*/52随着化学工业的发展，涉及到的化学物质的种类和数量显著增加。很多化工物料的易燃性、反应性和毒性本身决定了化学工业生产事故的多发性和严重性。反应器、压力容器的爆炸以及燃烧传播速度超过声速，都会产生破坏力极强的冲击波，冲击波将导致周围厂房建筑物的倒塌，生产装置、贮运设施的破坏以及人员的伤亡。如果是室内爆炸，极易引发二次或二次以上的爆炸，爆炸压力叠加，可能造成更为严重的后果。多数化工物料对人体有害，设备密封不严，特别是在间歇操作中泄漏的情况很多，容易造成操作人员的急性或慢性中毒。据我国化工部门统计，因一氧化碳、硫化氢、氯气、氯氧化物、氨、苯、二氧化碳、二氧化硫、光气、氯化钡、氮气、甲烷、氯乙烯、磷、苯酚、砷化物等16种化学物质造成中毒、窒息的死亡人数占中毒死亡总人数的87.6％。而这些物质在一般化工厂中是常见的。*第一章绪论*/52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。如果管线破裂或设备损坏，会有大量易燃气体或液体瞬间泄放，迅速蒸发形成蒸气云团，与空气混合达到爆炸下限。云团随风漂移，飞至居民区遇明火爆炸，会造成难以想像的灾难。据估计50t的易燃液体泄漏、蒸发将会形成直径为700m的云团，在其覆盖下的居民，将会被爆炸火球或扩散的火焰灼伤，火球或火焰的辐射强度将远远超过人所能承受的程度，同时还会因缺乏氧气而使人窒息致死。化工装置的大型化使大量化学物质都处于工艺过程或贮存状态，一些密度比空气大的液化气体如氨、氯等，在设备或管道破裂处会以15°～30°角呈锥形扩散，在扩散宽度100m左右时，人还容易察觉迅速逃离，但在距离较远而毒气尚未稀释到安全值时，人则很难逃离并导致中毒，毒气影响宽度可达1000m或更大。前述的印度博帕尔事件造成三千多人死亡就属于这种情况。*第一章绪论*/52三、化学工业发展对安全的新要求化工装置大型化，在基建投资和经济效益方面的优势是无可争辩的。但是，大型化是把各种生产过程有机地联合在一起，输入输出都是在管道中进行的。许多装置互相连接，形成一条很长的生产线。规模巨大、结构复杂，不再有独立运转的装置，装置间互相作用、互相制约。这样就存在许多薄弱环节，使系统变得比较脆弱。为了确保生产装置的正常运转并达到规定目标的产品，装置的可靠性研究变得越来越重要。

*第一章绪论*/52化工装置大型化，加工能力显著增大，大量化学物质都处在工艺过程中，增加了物料外泄的危险性。化工生产中的物料，多半本身就是能源和毒性源，一旦外泄就会造成重大事故，给生命和财产带来巨大灾难。这就需要对过程物料和装置结构材料进行更为详尽地考察，对可能的危险做出准确的评估并采取恰当的对策，对化工装置的制造加工工艺也提出了更高的要求。化工安全设计在化工设计中变得更加重要。*第一章绪论*/52化工装置大型化，必然带来生产的连续化和操作的集中化，以及全流程的自动控制。省掉了中间贮存环节，生产的弹性大大减弱。生产线上每一环节的故障都会对全局产生严重影响。对工艺设备的处理能力和工艺过程的参数，要求更加严格，对控制系统和人员配置的可靠性也提出了更高的要求。新材料的合成、新工艺和新技术的采用，可能会带来新的危险性。面临从未经验过的新的工艺过程和新的操作，更加需要辨识危险，对危险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。对危险进行辨识和评价的安全评价技术的重要性越来越突出。*第一章绪论*/52第三节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：危险失控，可导致事故；危险受控，能获得安全。所以辨识危险源成为重要问题。*第一章绪论*/52一、化学工业危险因素美国保险协会(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*/522．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离太小；(6)有地形障碍。*第一章绪论*/523.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*/525.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)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*/527．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*/528.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*/529．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*/52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。表1－1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1—1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*/52二、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)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)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)异常是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)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)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*/52三、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，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*/52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*/522．物料加工和操作安全应该建立原料、中间体、产物和副产物的完整的物性数据档案。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*/523．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*/52(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*/52第四节化工安全理论和技术的发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。*第一章绪论*/52一、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*/521．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*/52(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。*第一章绪论*/522．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*/523．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*/524．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75％～90％。由于人受心理、素质、社会、家庭、环境等因素的影响，造成工作失误的原因很多。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*/52二人机工程学、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*/52(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*/52(3)改善机具设施。机具设施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*/522．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理上采取防范措施。*第一章绪论*/523.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*/52三、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*/522．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*/523.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．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．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。*第一章绪论*/52第二章物质性质、物化原理与安全第一节化学物质及其危险概述第二节易燃物质的性质和特征第三节毒性物质的性质和特征第四节反应物质的性质和特征第五节化学反应类型及其危险性第六节物理操作类型及其危险性**化学物质的危险程度取决于贮存和加工物质的性质、应用的设备以及所属的过程。化工产品生产线一般由几个甚至多达上百个单元操作过程构成。尽管单元过程种类和数量繁多，但是其设计基础只是一些基本的物理化学原理。应用这些原理，可以足够准确地预测物质的行为方式，如流动、相变、反应或分解、产生压力、放热或吸热、混合或分层、膨胀或收缩等等，可以比较充分地评估每一单元过程伴生的危险。无论是大型化工装置，还是小型实验室，正是物理化学和化工原理决定着物质的行为，规模常不是决定的因素。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第一节化学物质及其危险概述一、危险化学品分类根据中华人民共和国国家标准《常用危险化学品的分类GB13690一92)，危险化学品分为八大类。1、爆炸品。指在受热、撞击等外界作用下，能发生剧烈化学反应，瞬时产生大量气体和热量，使周围压力急剧上升而发生爆炸的物品；如黑色火药(硝酸钾)、硝铵炸药、雷酸汞、苦味酸、硝化甘油、重氮甲烷等。*第二章物质性质、物化原理与安全*/602．压缩气体和液化气体指压缩、液化或加压溶解的气体，其状态条件符合下列两种情况之一者：临界温度低于或等于50℃、而蒸气压大于294kPa的压缩或液化气体温度在21.1℃和54.4℃、压力分别大于275kPa和715kPa的压缩气体；或在37.8℃、蒸气压大于275kPa的液化气体或加压溶解气体。压缩气体和液化气体按其物理性能可分为易燃气体、不燃气体、有毒气体3类。剧毒气体，如氯气、光气、溴甲烷、氰化氢；易燃气体，如一氧化碳、乙烯、乙炔、液化石油气、环氧乙烷；不燃气体，如氮、二氧化碳、氖。

*第二章物质性质、物化原理与安全*/603．易燃液体易燃液体是指易燃的液体、液体混合物或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险特性已列入其他类别的液体。易燃液体按其闪点分为3类：(1)闪点低于-18℃的低闪点液体；(2)闪点在-18℃~23℃的中闪点液体；(3)闪点在23℃~61℃的高闪点液体。如汽油、苯、乙醇、乙醚；戊醇、氯化苯。*第二章物质性质、物化原理与安全*/604．易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品(1)易燃固体是指燃点低，对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃、燃烧迅速并能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体，但不包括已列入爆炸品的固体。如红磷、硫化磷、二硝基甲苯、硝化棉；二甲基丙烷、铝粉、萘、硫黄、松香。(2)自燃物品是指自燃点低、在空气中易被氧化、能放出热量自行燃烧的物品。如黄磷、三乙基铝、三异丁基铝、油布、油纸、浸油金属屑。(3)遇湿易燃物品是指遇水或受潮时发生剧烈化学反应、释放出大量易燃气体和热量的物品，有些不需要火源即能燃烧或爆炸。如钾、钠、锂及钾钠合金，氢化钾，硼氢化物如五硼氢，碳化钙、磷化钙；锌粉、保险粉(低亚硫酸钠)、氢化铝。

*第二章物质性质、物化原理与安全*/605．氧化剂和有机过氧化物(1)氧化剂是指处于高氧化态、具有强氧化性、易分解并释放出氧和热量的物质，氧化剂还包括无机过氧化物。氧化剂本身不燃烧，但由于富氧可以助燃，能够强化可燃物的燃烧。(2)有机过氧化物是指分子中含有过氧基的有机物，本身易燃、易爆易分解，对热、振动或摩擦极为敏感。如过氧化钠、氯酸钠、高锰酸钾、氯酸钾；二氯过氧化苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化苯甲酚；过氧化锌、过硫酸铬、亚硝酸钠、重铬酸钾；过醋酸、过氧化环己酮。*第二章物质性质、物化原理与安全*/606．有害物品和有毒感染性物品指进入肌体并累积到一定量后能与体液或器官组织发生生物化学或生物物理学作用，扰乱或破坏肌体的正常生理功能，引起器官和系统暂时性或持久性病变．乃至危及生命的物品。如氰化钾、三氧化二砷、氯化高汞、磷化锌、汞；氯乙醇、二氯甲烷、四乙基铅、丁脂、四氯化碳。*第二章物质性质、物化原理与安全*/607．放射性物品指放射性比活度大于74000Bq/kg的物品。能放射β、γ射线的钻60，能放射α、β、γ射线的镭226，能放射α、β射线的铀。某些核素具有自发地放出粒子或γ射线或在发生轨道电子俘获之后放出χ射线或发生自发裂变，这种性质称为放射性。镭-226、钍-232、钾-40.在给定时刻，处在特定能态的一定量的某种放射性核素的活度A是Dn除以dt而得的商。

A=Dn/dt

其中：Dn是在时间间隔dt内，该核素由该能态自发发生核跃迁数目的期望值。放射性比活度

specific

activity:

放射性比活度C是指某物质的放射性活度A除以该物质的质量m而得的商。

C=A/m

单位：Bq·kg-1(贝可/千克)。

贝可（勒尔）

Becquerel:

贝可Bq是国际单位SI的活度单位名称。它等于s-1(s—时间单位，秒)。*第二章物质性质、物化原理与安全*/608．腐蚀品指能灼伤人体组织、对金属等物品亦能造成损坏的固体或液体，即与皮肤接触在4h内出现可见坏死现象，或温度在55℃时，对20号钢的表面年平均腐蚀速率超过6.25mm的固体或液体。腐蚀品按化学性质可分为酸性腐蚀品、碱性腐蚀品及其他腐蚀品3类。

如硝酸、浓硫酸、氢氟酸、二氧化氮、二氯化硫、五氯化磷；甲酸、三氯乙醛；盐酸、磷酸、亚硫酸；冰醋酸，氢氧化钠、硫化钾；甲醇钠、二乙醇胺；甲醛、苯酚。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60二、化学物质的危险性化学物质危险参考前欧共体危险品分类可划分为物理危险、生物危险和环境危险3个类别。1．物理危险：3种(1)爆炸性危险指物质或制剂在明火影响下或是对震动或摩擦比二硝基苯更敏感会产生爆炸。该定义取自危险物品运输的国际标准，用二硝基苯作为标准参考基础。迅速而又缺乏控制的能量释放会产生爆炸。释放的能量形式一般是热、光、声和机械振动等。化工爆炸的能源最常见的是化学反应，但是机械能或原子核能的释放也会引起爆炸。任何易燃的粉尘、蒸气或气体与空气或其他助燃剂混合，在适当条件下点火都会产生爆炸。能引起爆炸的可燃物质有：可燃固体，包括一些金属的粉尘；易燃液体的蒸气；易燃气体。可燃物质爆炸的三个要素是：可燃物质；空气或任何其他助燃剂；火源或高于着火点的温度。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(2)氧化性危险指物质或制剂与其他物质，特别是易燃物质接触产生强放热反应。氧化性物质依据其作用可分为中性的，如氧化铅等；碱性的，如高锰酸钾、氧等；酸性的，如硫酸等三种类别。绝大多数氧化剂都是高毒性化合物。按照其生物作用，有些可称为刺激性气体，如硫酸等，甚至是窒息性气体，如硝酸烟雾、氯气等。所有刺激性气体，尽管其物理和化学性质不同，直接接触一般都能引起细胞组织表层的炎症。其中一些，如硫酸、硝酸和氟气，可以造成皮肤和粘膜的灼伤，另外一些，如过氧化氢，可以引起皮炎。含有铬、锰和铅的氧化性化合物具有特殊的危险，例如，铬(VI)化合物长期吸入会导致肺癌，锰化合物可以引起中枢神经系统和肺部的严重疾患。作为氧源的氧化性物质具有助燃作用，而且会增加燃烧强度。由于氧化反应的放热特征，反应热会使接触物质过热，而且各种反应副产物往往比氧化剂本身更具毒性。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(3)易燃性危险易燃性危险可以细分为极度易燃性、高度易燃性和易燃性3个危险类别。极度易燃性是指闪点低于0℃、沸点低于或等于35℃的物质或制剂具有的特征。例如，乙醚、甲酸乙酯、乙醛就属于这个类别。能满足上述界定的还有其他许多物质，如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、一氧化碳、环氧乙烷、液化石油气，以及在环境温度下为气态、可形成较宽爆炸极限范围的气体-空气混合物的石油化工产品。高度易燃性是指无需能量，与常温空气接触就能变热起火的物质或制剂具有的特征。这个危险类别包括与火源短暂接触就能起火，火源移去后仍能继续燃烧的固体物质或制剂；闪点低于21℃的液体物质或制剂；通常压力下空气中的易燃气体。氢化合物、烷基铝、磷以及多种溶剂都属于这个类别。易燃性是指闪点在21～55℃的液体物质或制剂具有的特征。包括大多数溶剂和许多石油馏分。*第二章物质性质、物化原理与安全*/602．生物危险(1)毒性危险毒性危险可造成急性或慢性中毒甚至致死，应用试验动物的半致死剂量表征。毒性反应的大小很大程度上取决于物质与生物系统接受部位反应生成的化学键类型。对毒性反应起重要作用的化学键的基本类型是共价键、离子键和氢键，还有vanderWaals力。有机化合物的毒性与其成分、结构和性质有密切关系是人们早已熟知的事实。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(2)腐蚀性和刺激性危险腐蚀性物质:能够严重损伤活性细胞组织的一类物质。一般腐蚀性物质除具有生物危险外，还能损伤金属、木材等其他物质。如酸和酸酐；碱；等。刺激性是指物质和制剂与皮肤或粘膜直接、长期或重复接触会引起炎症。刺激性的作用对象不包括无生物。虽然腐蚀性作用常引起深层损伤结果，而刺激性一般只有浅表特征，但两者之间并没有明确的界线。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(3)致癌性和致变性危险致癌性是指一些物质或制剂，通过呼吸、饮食或皮肤注射进入人体会诱发癌症或增加癌变危险。1978年国际癌症研究机构制定的一份文件宣布有26种物质被确认具有致癌性质。随后又有22种物质经动物试验被确认能诱发癌变。在致癌物质领域，由于日前人们对癌变的机理还不甚了解，还不足以建立起符合科学论证的管理网络。但是对于物质的总毒性，却可以测出一个浓度水平，在此浓度水平之下．物质不再显示出致癌作用。另外，动物试验结果与对人体作用之间的换算目前在科学上还未解决。致变性是指一些物质或制剂可以诱发生物活性。对于具体物质诱发的生物活性的类型，如细胞的、细菌的、酵母的或更复杂有机体的生物活性，目前还无法确定。致变性又称变异性。受其影响的如果是人或动物的生殖细胞，受害个体的正常功能会有不同程度的变化；如果是躯体细胞，则会诱发癌变。前者称为生物变异，可传至后代；后者称为躯体变异，只影响受害个体的一生。*第二章物质性质、物化原理与安全*/603．环境危险化工有关的环境危险主要是水质污染和空气污染，是指物质或制剂在水和空气中的浓度超过正常量，进而危害人或动物的健康以及植物的生长。

环境危险是一个不易确定的综合概念。环境危险往往是物理化学危险和生物危险的聚结，并通过生物和非生物降解达到平衡。为了评价化学物质对环境的危险，必须进行全面评估，考虑化学物质的固有危险及其处理量，化学物质的最终去向及其散落入环境的程度，化学物质分解产物的性质及其所具有的新陈代谢功能。

*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第二节易燃物质的性质和特性一、易燃物质的性质1．闪点定义为易挥发可燃物质表面形成的蒸气和空气的混合物遇火燃烧的最低温度。2．着火点着火点是指蒸气和空气的混合物在开口容器中可以点燃并持续燃烧的最低温度。着火点一般高于闪点。当缺少闪点数据时，着火点至少可以像闪点一样标示出物质的火险。*第二章物质性质、物化原理与安全*/603.自燃温度指物质无火源自动起火并持续燃烧的温度。这个量值受加热表面的大小、形状、加热速率以及其它因素的影响。4.蒸汽相对密度代表的是蒸汽密度与空气密度之比。绝大多数易燃液体的蒸汽比空气重，它们极易积聚在低位区域、下水道和类似场所。因此，厂房的排气口应设在近地平面处。对于比空气轻的可燃气体或蒸汽，排气口应设在厂房内最高处或近顶板处。*第二章物质性质、物化原理与安全*/605．熔点定义为固液两相平衡共存的温度。熔点指示出了室温下为固体的易燃物质成为易燃液体的温度。6．沸点一般是指常压沸点，定义为一个大气压下气液平衡共存的温度。沸点可表征物质的挥发性，是易燃液体所包含的火险的直接量度。7．分子式在缺少物性信息的情况下，物质的分子式可以提供物质火险的线索。例如，组成只有碳和氢的烃类物质是可燃的，甚至是易燃的。如果是低沸点烃类，即可认为具有火险。*第二章物质性质、物化原理与安全*/608．爆炸范围也称为爆炸极限或燃烧极限，用可燃蒸气或气体在空气中的体积分数表示，是可燃蒸气或气体与空气的混合物遇引爆源引爆即能发生爆炸或燃烧的浓度范围。上述浓度范围用爆炸下限和爆炸上限来表示。可燃气体爆炸范围一般是在常温、常压下测定的。9．蒸发潜热定义为单位质量的液体完全汽化所需要的热量。蒸发潜热随温度而变，文献中给出的一般是常压沸点的值。10．燃烧热文献中给出的大多是物质的标准燃烧热，是指单位质量的物质在25℃的氧中燃烧释放出的热量。燃烧产物，包括水，都假定为气态。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60二、易燃物质的类别和火险等级1.易燃物质的类别全美消防协会(NFPA)把易燃物质划分为以下五个类别：“0”：不能燃烧的物质；“1”：必须预热方能引燃的物质；“2”：必须适度加热或暴露在相当高的环境温度中方能引燃的物质；“3”：在任意环境温度下都能引燃的液体和固体；“4”：在常温大气压下能够迅速或完全汽化，或容易分散到空气中，且容易燃烧的物质。*第二章物质性质、物化原理与安全*/602.易燃物质的火险等级美国科学院把易燃物质的火险划分为以下五个等级：“0”：无危险；“1”：闪点在60℃以上；“2”：闪点在38～60℃之间；“3”：闪点在38℃以下，而沸点在38℃以上；“4”：闪点在38℃以下，沸点也在38℃以下。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60三、物质易燃性评估评估气体的易燃性，需要测定气体在空气中的燃烧极限、最大爆炸压力、自燃温度、爆炸混合物的类别、与基于水的灭火剂反应的类型、最小发火能、表示爆炸性危险的氧含量、完全燃烧的速率、最大安全(火焰熄灭)距离或直径。可依据以上气体物性数据对气体易燃性做出评估。评估可燃液体的易燃性，需要测定蒸气的闪点、着火点、桶装灭火剂的最小灭火浓度、燃烧速率以及燃烧过程中的温升速率。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60评估可燃固体的易燃性，需要测定其可燃性类别、着火点及自燃温度、与基于水的灭火剂反应的类型。对于疏松的、纤维状或块状的固体，还需要测定其自热温度、不完全燃烧温度和自燃温度。如果固体是粉状的，容易形成粉尘云，则另需测定的参数有燃烧低限、最大爆炸压力、空气中粉尘爆炸所需的最小能量以及表示爆炸性危险的最小氧含量。评估物质的易燃性，必须研究物质的性质，考虑物质在一定条件下应用时随时间变化的可能性。可燃物质易燃性评估一般是在实验室中进行，一些参数偶尔在中试生产阶段测得。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第三节毒性物质的性质和特征一、毒性物质的类别

分类有多种。下面给出的是美国标准协会定义的按照毒性物质物理状态的分类方法。(1)粉尘指如岩石、矿石、金属、煤、木材、谷物等有机或无机物质在加工、粉碎、研磨、撞击、爆破和爆裂时所产生的固体粒子。除非有静电作用，粉尘一般不絮凝。粉尘在空气中不扩散，但在重力影响下沉降。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(2)烟尘指熔融金属等挥发出的气态物质冷凝产生的固体粒子，常伴有化学反应(如氧化)发生。烟尘会发生絮凝，有时会凝结。(3)烟雾指气体冷凝成液体，或通过溅落、鼓泡、雾化等使液体分散而产生的悬浮液滴。(4)蒸气指通常是固态或液态的物质的气体形式，通过增加压力或降低温度可使其变回原态。蒸气会发生扩散。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(5)气体一般是指临界点以上能充满整个封闭容器空间的无定形流体。只有通过增加压力和降低温度的复合作用才能变至液态或固态。气体会发生扩散。以上分类不包括完全可能是有害的、明显的固体和液体类别，也不包括医学试剂。医学试剂，如细菌、霉菌和其他寄生物等活性试剂，应归入工业健康危险系统的分类中。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60二、毒性物质的临界限度和致死剂量化工毒性涉及进入人体某个部位的物质的作用。几乎所有物质与皮肤直接作用都能造成伤害。伤害的程度与毒性物质的有效剂量直接相关。目前广泛采用美国工业卫生学家联合会设定的临界限度。临界限度表示的是所有工人日复一日地重复暴露而不会受到危害的最高浓度。对于气体和蒸气，临界限度一般是用在空气中的百万分数来表示；对于烟尘、烟雾和某些粉尘，临界限度则由每立方米的毫克数(mg/m3)给出；对于某些粉尘，特别是含有二氧化硅的粉尘，临界限度用每立方英尺空气中粒子的百万个数表示。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60致死剂量的表示：(1)绝对致死量或浓度(LD100或LC100)：染毒动物全部死亡的最小剂量或浓度。(2)半数致死量或浓度(LD50或LC50)：染毒动物半数死亡的剂量或浓度。是将动物染毒实验的数据统计处理得到。(3)最小致死量或浓度(MLD或MLC)：染毒动物中个别动物死亡的剂量或浓度。(4)最大耐受量或浓度(LD0或LC0)：染毒动物全部存活的最大剂量或浓度。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60三、毒性物质的毒性等级和危险等级1.毒性等级：为便于区分毒物的毒性程度，利于采取相应的防护措施，毒物的急性毒性可按LD50或LC50的数值划分为剧毒、高毒、中等毒、低毒、微毒五类(见下表)。毒性分级小鼠一次经口LD50/mg.kg-1小鼠吸入2h的LC50/mg.m-3兔经皮吸收LD50/mg.kg-1剧毒高毒中等毒低毒微毒<1011~100101~10001001~10000>10000<5051~500501~50005001~50000>50000<1011~5051~500501~5000>5000*第二章物质性质、物化原理与安全*/602.危险等级：美国科学院将毒性物质危险划分为5个等级，是根据物质的半致死剂量LD50值划分的。危险等级危险程度LD50/mg.kg-143210毒性中度毒性轻度毒性实际无毒性无毒性<5051~500501~50005001~15000>15000*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第四节反应物质的性质和特征一、化学物质的反应性能

1．自燃性质：有些物质极具反应性．与空气接触会引起氧化，以相当高的速度水解会引起燃烧，这些物质称为自燃化合物。许多不同类型的化台物具有自燃性质、但是只有少数结构类型可以看出具有自燃功能。*第二章物质性质、物化原理与安全*/602．过氧化性质：有些液体物质与空气有限接触、对光暴露贮存都会发生缓慢的氧化反应，初始生成氢的过氧化物，继续反应生成聚合过氧化物。许多聚合过氧化物在蒸馏过程中浓缩和加热时极不稳定。*第二章物质性质、物化原理与安全*/603．水敏性质与水，特别是与有限量的水剧烈反应的一些种类的化合物。如钾酸酐、三氧化硫等。有些酸和碱的浓溶液用水稀释也放出热量，但这只是物理作用。

*第二章物质性质、物化原理与安全*/60二、反应物质不稳定性结构因素大量事故案例表明，化工事故中经常起作用的是一些相同的或类似的物质结构因素。表2—1列出了一些常见的表征潜在不稳定性的结构基团。结构基团物质结构基团物质-N=N=N--ClO3-N=N--O-N=C<-N(ClX)-O-O-H乙炔金属化合物胺基氧化物叠氮化合物氯酸盐重氮化合物重氮卤化物雷酸盐N-卤代胺过氧化氢物-O-X-O-NO2-O-NO-NO2-NO-OOO--CO-O-O-H-ClO4-O-O-次石（岩）盐硝酸盐亚硝酸盐硝基化合物亚硝基化合物臭氧化合物过酸化合物高氯酸盐过氧化物*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第五节化学反应类型及其危险性1．燃烧这类反应一般是指固体、液体或气体燃料氧化产生热量。普通燃烧的反应速率很快但可以控制。许多物质在空气或氧气中燃烧可控制的速率范围是已知的。燃烧炉点火时应特别注意物质的爆炸或燃烧极限。燃烧速率可以用调节温度、氧化剂或燃料的加入量控制。多数情况下燃烧需要点火，但对于反应性极强的物质，可以自燃。2．氧化氧化与燃烧的不同之处仅在反应受到控制，最终产物不一定是CO2和H2O。如果有足够的氧化剂和燃料，就存在燃烧的可能性。氧化反应都是强放热反应。化学平衡几乎总是有利于完全反应。为了防止产物损失，必须采取措施限制氧化的程度。*第二章物质性质、物化原理与安全*/603.中和除反应物迅速添加引起热效应外，这类反应极少危险。低浓度较易控制。4．电解电解几乎不存在反应危险。只存在高电流强度的危险，氰化物应用的毒性危险，以及可燃气体和高氧化态产物生成的爆炸危险。5．复分解反应这类反应一般归入有很小驱动力、反应热较低的平衡类型，危险性较小。6．煅烧煅烧作为吸热反应，易于控制，极少危险。*第二章物质性质、物化原理与安全*/607．硝化由于硝化试剂是强氧化剂，而硝化产物常具有爆炸性，硝化存在潜在危险。硝化反应迅速而又难以控制，常有许多副产物生成。硝化反应本身以及氧化反应都是强放热反应。为避免反应失常或产生爆炸，必须精心控制反应温度。存在杂质会增加对温度的敏感度，特别是液相硝化中的氮的氧化物，对进一步氧化起催化作用。有时会发生无爆炸的迅速的自动催化分解反应，放出热量并生成氮气、氮的氧化物和游离碳。液相硝化的温度控制极为重要。硝化的连续过程限制了过程中的物质量，可大大减少爆炸危险。气相硝化常伴有不需要的氧化反应，故反应物浓度需要精心调节，热交换装置的设计要留有余量。*第二章物质性质、物化原理与安全*/608．酯化有机和无机酯化反应一般都很慢，常需要催化剂加快反应速率。除非酯化物质是强还原剂，如硝酸酯或高氯酸酯等，或是反应物或产物不稳定，酯化反应很少危险性。9．还原反应危险可以忽略，很难将其与反应还原剂操作联系在一起。10．氨化氨化剂通常是氨，一般为二级反应。因为需要应用大量过量的氨，反应表现为一级反应。气相反应需要加压。多数反应是放热的，但并不强烈。*第二章物质性质、物化原理与安全*/6011．卤化卤化反应为强放热反应，氟化反应放热最强。在液相、气相加成或取代中进行的链式反应在相当宽的浓度范围都能产生爆炸。卤素的腐蚀作用难以解决。*第二章物质性质、物化原理与安全*/6012．磺化多数磺化反应应用硫酸作磺化剂，反应需要高浓度提供较大的驱动力，一般是在高温下进行。反应中度放热，比较容易控制。13.水解水解是指用水分解，但只有少数反应(一般为无机反应)单独用水。无机水解有控制问题，需要不断移出水解热。绝大多数有机水解反应比较缓慢，仅轻微放热。最重要的问题是如何加速反应，高温或高压有时是需要的。*第二章物质性质、物化原理与安全*/6014．加氢主要是高压危险。加氢反应一般是放热的，常需要应用催化剂加速反应。在催化剂表面释放出的反应热，使催化剂局部温度极高，甚至引起催化剂的烧结。一旦上述情况发生，就会产生裂解和各种副反应，造成原材料的浪费。许多加氢反应是在高压下操作，但很少是在难以控制的条件下。15．烷基化烷基化一般为中度放热反应，即使是在高温、高压和催化剂存在的条件下，反应速率仍然很慢。热烷基化需要高温和高压，与催化烷基化相比，很少应用。烷基化的危险主要在于把强腐蚀剂，如氟化氢和二甲基硫酸酯等，用作烷基化试剂或催化剂，而反应本身并不具有危险。*第二章物质性质、物化原理与安全*/6016．缩合缩合是平衡反应，为使反应向着高相对分子质量进行，必须移去分裂出的通常是水的缩合产物。随着相对分子质量变高，反应物质越来越黏稠，搅拌和热量移出越来越困难，反应不断放热可能会酿成火险。所有缩合反应都是分步进行的，一般不难控制。17．聚合物质化合时不分裂出其他物质。聚合中间物通常是寿命很短的活性基或离子。分步进行的过程很少能观察出来。聚合物的链一般是在单一反应几分之一秒内形成的。链反应在一些易分解的物质，慢慢引发后很快进行。当聚合反应剧烈而难以控制时，通常可采用氮气压入阻聚剂，达到中止或减缓反应的目的。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第六节物理操作类型及其危险性一、相平衡与组元分离1.蒸馏压力危险（真空、加压）高温(液体沸腾产生的蒸汽)物料的性质设备（堵塞）2.吸收有毒溶剂的失控有毒气体的泄漏材料的不适应操作条件变化*第二章物质性质、物化原理与安全*/603.液液萃取萃取过程常常有易燃的稀释剂或萃取剂的应用。溶剂的贮存、回收的液面控制静电溶质和溶剂的回收一般采用蒸馏或蒸发操作，所以萃取也包括这些操作的危险。4.结晶除去与物质有关的危险外，这个单元过程极少危险性。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60二、相混合和相分离1．混合，除与动力机械有关的普通的机械危险外，还有特殊的危险。(1)液—液混合液液混合一般是在有电动搅拌的敞开或封闭容弃器中进行。装料时就应开启搅拌，否则，反应物分层或偶尔结一层外皮会引起危险反应。为使夹套或蛇管有效除热必须计启搅拌的情形，在设计中应充分估计到失误，对于低粘度液体的混合，一般采用静止混合器或某种类型的高速混合器，没有特殊的危险。对于高粘度流体，一般是在搅拌机或碾压机中处理，必须排除混入的固体，否则会构成对人员和机械的伤害。对于爆炸混合物的处理，需要应用软墙或隔板隔开，远程操作。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(2)气—液混合有时应用喷雾器把气体喷入容器或塔内，借助机械搅拌实现气体的分配。需要采取适当的防护措施，如整个流线的低流速或低压报警、自动断路、防止静电产生等，才不至于形成易燃蒸气—空气的混合物、易燃烟雾或易燃泡沫。如果是液体在气体中分散，可能会形成毒性或易燃性悬浮微粒。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(3)固—液混合固—液混合可在搅拌容器或重型设备中进行。重质混合，必须移除一切坚硬的无关的物质。考虑固体在器壁的结垢和出口管线的堵塞。(4)气—气混合无需机械搅抖．只要简单接触就能达到充分混合。易燃混合物和爆炸混合物需要惯常的防护措施。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(5)固—固混合固—固混合用的总是重型设备，这个操作最突出的是机械危险。如果固体是可燃的，必须采取防护措施把粉尘爆炸危险降至最小程度，如在惰性气氛中操作，采用爆炸卸荷防护墙设施，消除火源，要特别注意静电的产生或轴承的过热等。应该采用筛分、磁分离、手工分类等移除杂金属或过硬固体等。

*第二章物质性质、物化原理与安全*/602．蒸发绝大多数蒸发操作都是在封闭系统中进行，这类装置很少有严重困难。壳体应该安装压力或真空释放阀。操作区内应该有防火设施。热交换器和蒸发器容易结垢，因而会大大降低传热能力，应该定期清除。*第二章物质性质、物化原理与安全*/603．干燥物质具有的危险；选择合适的干燥器。如干燥爆燃爆炸性物质选择合适的操作条件。如对加热时放热分解并能释放出大量气体的物质，适用于真空或惰性气氛下的干燥，严格排除火源，并采取适当的防爆措施。禁止明火干燥。*第二章物质性质、物化原理与安全*/604．过滤和离心过滤、离心、沉淀等显示出来的只是危险物质处理附带的问题，应该避免火灾和对毒性物质的过分暴露等。如为使运输线上的危险物质避开工厂的敏感区应采取较小的过滤机。对于易燃溶剂的离心处理，例如在精细化工和制药工业中，考虑防爆是最重要的。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60三、物料的输送和机械加工1．物料输送物料输送是化工行业最普通的操作手段。物料的相态、形态不同，输送的设备和方法也各不相同。无论采用何种设备和方法输送物料，运行安全都是极为重要的，否则一处故障可能会危及整个生产的全局。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(1)固体物料输送采用机械设备输送固体物料，存在机械危险。如皮带传动的情形，皮带饺接应该平滑，并根据负荷调整松紧度，在皮带和皮带轮接触部位，应该安装防护罩。风力输送物料主要凭借真空泵或风机产生的气流动力。风力输送系统除应注意防止设备本身的故障损坏外，还要特别注意防止系统堵塞和由静电引起的粉尘爆炸。为此，输送管道的直径应该尽量大些，而且要有良好的接地。输送速度不要超过额定值，输送量不应有急剧变化。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(2)液体物料输送一般是应用管道输送液体物料。高位的物料可凭借其位能输往低位。若把液体物料由低位输往高位，或沿水平线输送．克服液体自重或流动阻力所需要的压头，则由泵设备来供给。化工液体种类繁多、性质各异，化工用泵种类较多。通常可分为往复泵、离心泵、旋转泵、流体运功作用泵四种类型。泵送液体除去应该有常规的机械安全防护外，还需要注意防止物料，特别是危险物料泄漏引起的危险。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60(3)气体物料输送一般是由压缩机压送或成真空泵抽吸通过管道输送气体物料。为避免爆炸，要求压缩机气缸、贮气罐以及输送管路要有足够的强度。此外要安装准确可靠的压力表和安全阀。安全阀泄压时，应该把危险气体寻至安全地区。压送或抽吸可燃气体时，进气口应该经常保持一定的余压，以免吸入空气形成爆炸混合物。可燃气体输送管道，应该经常保持正压，并根据需要安装止逆阀、水封、阻火器等安全装置。可燃性气体和液体管道不先许与电缆一起敷设。可燃气体管道与氧气管道一起敷设时，应该保持在0.25m净距离以上。对于易燃、易爆气体的压送或抽吸设备的电动机部分，应该采用防爆型的，否则应穿墙隔离设置。*第二章物质性质、物化原理与安全*/602．粉碎和研磨固体粒度的减小可在从破碎机到研磨机的不同设备中进行。危险主要由机械故障、机械及其所在的建筑物内的粉尘爆炸、精细粉料处理伴生的毒性危险以及高速旋转元件的断裂引起。粉碎操作注意加料和出料应尽量做到连续化、自动化；有防止粉碎机损坏的安全装置；尽可能少地产生粉末；发生事故时能迅速停车研磨和筛分操作注意应该置于严密的防爆实际措施下，包括设置围墙、排除火源、穆去粉尘以及防止粉尘聚集。在特别敏感的可燃固体之上应该用惰性气体覆盖，有效接地，防止静电的释放。*第二章物质性质、物化原理与安全*/60THEENDThanks*第二章物质性质、物化原理与安全*/60第三章化工厂设计和操作安全第一节工厂的定位、选址和布局第二节化工工艺设计第三节化工单元区域规划第四节压力容器的设计、制造和检验第五节化工装置维护第六节公用工程设施安全**第一节工厂的定位、选址和布局一、危险和防护的一般考虑危险按潜在或直接的危害分一级危险和二级危险。1.典型一级危险有：有易燃物质存在有热源存在有火源存在有富氧存在有压缩物质存在有毒性物质存在人员失误的可能性机械故障的可能性人员、物料和车辆在厂区的流动由于蒸气云降低能见度等。对一级危险，在正常条件下不会造成人身或财产的损害，只有触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。*第三章化工厂设计和操作安全*/1052.典型的二级危险有火灾爆炸游离毒性物质的释放跌伤倒塌碰撞二级危险是在一级危险失去控制后发展成的，会造成人身或财产的直接损失。*第三章化工厂设计和操作安全*/1053.防护危险的措施对于所有上述两级危险，可设置三道防护线。(1)第一道防护线：为了解决一级危险，并防止二级危险的发生。在工厂的布局和规划中可考虑：根据主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释放点的上风侧；为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道等。*第三章化工厂设计和操作安全*/105(2)第二道防护线：当二级危险发生时，将人身和财产损失降至最小程度。在工厂的选址和规划方