化工安全措施

1、化工安全技术,化工安全技术,教 材： 化工安全工程(第二版)，蔡凤英 主编，科学出版社 参考书： 1、化工安全技术与管理，周忠元 主编，化学工业出版社 2、化工安全工程概论，许文 编，化学工业出版社,本课程讲授内容：,第一章 绪论 第二章 燃烧与爆炸 第三章 防火防爆措施 第四章 职业卫生 第五章 压力容器安全,第一章 绪 论,化工生产的特点：易燃易爆、有毒有害、腐蚀性强危险性比别的行业大，事故后果严重。,化学工业的重要作用,因此，需要研究化工生产事故发生的规律，控制危险因素，防止事故的发生。,例如介质：烃类、CO、CH4、H2、H2S、NH3、Cl2、HCl、光气、氢化氰气体。 化工过程是一

2、个连续、动态的过程，并且在一定的温度和压力进行，如高温、高压等，任何一个参数的失控、设备及仪表的失效或操作错误都会导致事故发生。,1.1 安全工程概述,安全科学：新兴的边缘科学，从深层次、理论上研究各种危险因素、灾害规律和控制等。主要包括基础理论、应用理论、专业技术。 安全工程：是安全科学的工学门类。 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技术科学。 包括安全的预测、设计、施工、运转、监控等工程技术。,化工安全工程：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。 防火、防爆、防毒,通过事故案例了解化工事故的严重后果，认识化工安

3、全的重要性：,BP公司美国德州炼油厂火灾爆炸事故 2005 年3 月23 日13 时20 分左右，英国石油公司（BP）位于美国德克萨斯州的炼油厂异构化装置发生了严重的火灾爆炸事故。事故造成15 名员工丧生，170 余人受伤。,事故环境的工艺设施 1.异构化装置分馏塔 附属设施:来料流量控制阀,液位计,液位高高位报警系统, 应急泄压阀BDV,溢流排放管线，压力安全阀， 2.加热炉 3.冷凝器 4.放空罐,顶部有烟囱,异构化装置分馏系统,原料：液态烃，分馏后塔顶分出轻组分，塔底重组分。,蒸气冷凝,塔顶气体泄放管道上的手动阀和安全阀,卸压气体排放管线和烟囱,蒸馏塔液位自动控制阀,事故调查 物料的性质

4、？ 加工工艺过程？ 参数的检测和控制？ 所使用的设备？ 是否遵循操作规程？ 事故原因的调查 处理和改进措施,1.1.1 安全工程的任务和目的,安全工程的任务 研究工业灾害发生的原理和规律，分析和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。,HSE管理体系 将健康（health）、安全（safety）、环境（en

5、vironment）形成一个整体管理体系。 扩展阅读 ,1.1.2 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

6、成的。,1.1.3 安全工程研究的基本内容,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： 安全技术、职业卫生、安全管理 1.安全技术 （本课程的主要内容） 针对生产过程中（原料/产品/设备）的危险因素，研究采取技术措施，预防、控制和消除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，例如设计安全的工艺流程和操作方法，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。,图中CO变换反应器的控制： 1、温度记录、报警、连锁 2、物料配比的控制 3、可燃气体泄漏报警装置,安全连锁举例：套管列管式蒸汽加热液化石油气(LPG)气化器,LPG液相

7、入口,LPG气相出口,水蒸汽入口,冷凝水出口,LPG液相入口,当有以下情况出现时，液化气入口电磁阀会自动关闭： （1） 液化气液位超过上限 （2） 冷凝水温度低于下限 （3） 气相温度低于下限,电磁阀,液位高限开关,温度传感器,安全阀,温度控制仪表,介质性质 操作工况和可能的危险 措施： 设置安全连锁,考虑：,电磁阀,2.职业卫生（人身健康） （本课程的主要内容之二） 职业卫生也称劳动卫生技术，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。 包括防尘防毒、噪声治理、振动消除、通风采暖、采光照明，以及

8、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（法规） 安全管理也称为职业安全卫生管理，职业安全卫生是国际上统一的称谓。安全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可依，有章可循，用法制的手段实施安全。,1.2 化工生产与安全,1.2.1 化学工业分类 化学工业是多行业、多品种的工业，在国民经济中占有重要的地位。 总体上分为有机和无机两大化学工业 无机化学工业： (1)基本无机化学工业

9、(包括无机酸、碱、盐及化学肥料的生产)； (2)精细无机化学工业(包括稀有元素、无机试剂、药品、催化剂、电子材料的生产)； (3)电化学工业(包括食盐水溶液的电解，烧碱、氯气、氢气的生产；熔融盐的电解，金属钠、镁、铝的生产；电石、氯化钙和磷的电热法生产等)；,有机化学工业： (1)基本有机合成工业(以甲烷、一氧化碳、氢、乙烯、丙烯、丁二烯以及芳烃为基础原料，合成醇、醛、酸、酮、酯等基本有机合成原料的生产)； (2)精细有机合成工业(染料、医药、有机农药、香料、试剂、合成洗涤剂、塑料与橡胶的填加剂、以及纺织和印染助剂的生产)； (3)高分子化学工业(塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子材料的合成)；

10、 (4)燃料化学加工工业(石油、天然气、煤油母页岩的加工)； (5)纤维素化学工业(以天然纤维素为原料的造纸、人造纤维、胶片等的生产)。,按照原料的来源分： 石油化工（原料是原油，通过裂解、加氢等反应制造产品：乙烯、丙烯、液化石油气、汽油、柴油等产品，乙烯、丙烯又可以进一步合成聚乙烯、聚丙烯塑料，合成醇、醛、酸、酮、酯等基本有机合成原料） 天然气化工（原料为天然气） 海洋化工（电解 ） 煤化工（煤的气化、液化）,按照产品的类型来分 化学矿山、石油化工、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、日用化学品、国防化工、橡胶制品、助剂、试剂、催化剂、检测仪器仪表

11、、化工机械和化工建筑安装等23个行业 。品种达4万余种。 其中硫酸、合成氨、化学肥料、农药、电石、磷矿石和磷肥、烧碱、纯碱的产量在世界上名列前茅。,1.2.2 化工生产的特点,1、介质易燃、易爆、有毒、有腐蚀性,2、生产工艺条件苛刻（高温、高压或低温，腐蚀性等条件）,例：由轻柴油裂解制乙烯，然后由乙烯生产聚乙烯的生产过程,化学工业的原料、中间产品、成品种类繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒害、有腐蚀的化学危险品。 燃烧爆炸危险CO、H2、烃类：汽油、乙烯、丙烯等； 毒性CO、 NH3、 H2S、光气、氢化氰气体，同时具有腐蚀性。,3、生产规模大型化 近20多年来，国际上化工生产采用大型生产装置是

12、一个明显的趋势。如合成氨、聚乙烯等，小规模生产逐渐被淘汰。 采用大型装置可以明显降低单位产品的建设投资和生产成本提高劳动生产能力，减少能耗。 国际上合成氨生产的规模发展过程： 50年代 6万ta 60年代初 12万t a 60年代末 30万ta 70年代 54万ta 医药、染料、表面活性剂、香料等生产规模相对比较小。,大化工对安全生产的要求更高。,5、自动控制水平不断提高 化工生产特点是连续化、自动化的生产 。 生产流程通过设备、管道、阀门、自动控制仪表来完成，自动控制系统对流量、温度、压力进行控制，是整个生产装置的重要组成部分。 自动控制系统提高生产效率，降低工人劳动强度，加了设备运行的可靠

13、性，避免了人为因素造成的事故，但由于控制失灵造成破坏性的事故在化工事故中占有一定比例。 (3) 、(4)和(5)也是现代化工的标志。,4、设备多样化、复杂化以及过程连接管道化 反应条件的多样化，决定了设备的多样化、复杂化，促进新型设备、管道材料的开发和应用，设备和管道元件的技术水平不断提高。,1.2.3 化工事故的特征和安全的重要性,1、火灾爆炸、中毒事故多且后果严重 摧毁相邻的设备和管道、建筑并造成人员的伤害； 大量可燃气体或液体与空气混合，形成爆炸性混合物，遇到火源会发生二次燃烧和爆炸，造成更大的破坏；,50吨易燃气体,直径700m的云团,有毒气体扩散会造成大面积人员中毒、窒息，并造成对环

14、境的污染。 气体泄漏时，从泄漏点以1530呈锥形扩散（向下风口），在扩散宽度几十米到100m左右时，人还容易察觉迅速逃离这个区域，但如果毒气影响宽度达l km或更多时，人则相对难逃离并导致中毒。 事故案例 1984年印度博帕尔一家农药厂发生异氰酸甲酯泄漏造成中毒事故，45吨液态异氰酸甲酯泄漏，造成2,500人丧生。 2003年四川开县境内发生特大井喷事故，243人不幸罹难 化工厂事故中爆炸和中毒事故分别占第一和第二位。,2、正常生产时事故发生多,据统计，正常生产活动时发生事故造成死亡的占总数的66.7%，而非正常生产活动时仅占12%。 (1) 由于副反应生成或在危险边缘附近进行生产，例如乙烯制

15、环氧乙烷、甲醇氧化制甲醛等（物料配比在爆炸极限附近），生产条件稍一波动就会发生严重事故。 (2) 干扰因素很多，使设定的参数发生偏移，也是事故的根源之一。即使在自动调节过程中也会产生失调或失控现象，人工调节更易发生事故。 (3)由于人的原因或人机工程设计欠佳，往往会造成误操作，如看错仪表、开错阀门等。特别是现代化的生产中，人是通过控制台进行操作的，发生误操作的机会更多。,3、事故的集中和多发阶段,化工装置中的许多关键设备，特别是高负荷的塔设备、反应釜等压力容器、经常开闭的阀门等在运转一定时期后，常会出现多发故障或集中发生故障的情况，这是因为设备进入到寿命周期的故障频发阶段。 采取顶防措施，加强

16、设备定期检验和监护措施，及时更换或维修到期设备。,50,275,事故案例：2005.11.13日14时左右，中石油吉林石化公司苯胺装置硝化单元发生爆炸。,硝化反应 C6H6+HNO3 (催化剂) C6H5NO2 +H2O+Q,加氢反应 C6H5NO2+3H2 (催化剂) C6H5NH2+2H2O+Q,二次爆炸产生的黄烟,爆炸13日当晚拍到的现场，大火在持续燃烧。,中石油吉林石化公司是我国一个大型综合性的化学工业基地。 连锁爆炸：双苯厂苯胺装置硝化单元发生爆炸，第一次爆炸发生后连续发生5次爆炸。 人员伤亡：现场8人遇难，受伤70人，有数万居民和学校的学生被紧急疏散。（人员往上风口撤离。） 环境污

17、染： 空气污染：下午3点左右，在距离爆炸现场3公里的位置都能闻到刺鼻的气味，为爆炸所散发的苯和酚及氮氧化合物。距离爆炸现场1公里左右位置，房屋的玻璃也被震碎。 水体污染：造成松花江被苯、苯胺、硝基苯泄漏污染。随着水体流动，污染带向下转移，给沿途和下游的城市带来污染。 设备财产损失：新苯胺装置报废，老苯胺装置、苯酐装置、2，6-二乙基苯胺等四套装置停产。 化工厂事故造成的后果严重，影响范围大。,松花江污染,爆炸事故的直接原因 硝基苯精制岗位外操人员违反操作规程，在停止粗硝基苯进料后，未关闭预热器蒸气阀门，导致预热器内物料气化； 恢复硝基苯精制单元生产时，再次违反操作规程，先打开了预热器蒸汽阀门加

18、热，后启动粗硝基苯进料泵进料，引起进入预热器的物料突沸并发生剧烈振动，使预热器及管线的法兰松动、密封失效，空气吸入系统，由于摩擦、静电等原因，导致硝基苯精馏塔发生爆炸，并引发其它装置、设施连续爆炸。,当时报道的事故直接原因：误操作,依据现场勘察、证人笔录、岗位操作记录等相关资料，事故调查组专家组经分析判断：该事故直接原因是由于当班操作工停车时，疏忽大意，未将应关闭的阀门及时关闭，误操作导致进料系统（预热器E102及附属管线）温度超高，长时间后引起爆裂； 随之空气被抽入负压操作的T101塔，引起T101塔、T102塔（苯胺初馏塔、精馏塔）发生爆炸； 随后致使与T101、T102塔相连的两台硝基苯

19、储罐及附属设备相继爆炸； 随着爆炸现场火势增强，引发装置区内的两台硝酸储罐爆炸，并导致与该车间相邻的55#罐区内的一台硝基苯储罐、两台苯储罐发生燃烧。,2005.12月11日伦敦附近的一个油库发生爆炸,伦敦油库爆炸现场附近的建筑被爆炸冲击波震碎,1.3 事故的预防,1.3.1 事故的特性,2、偶然性 事故的发生是随机的，即同样的前因事件岁事件的进程导致的后果不一定完全相同。从统计分析数据中找出事故发生和发展的规律。,3、潜伏性,1、因果性 危险因素客观存在，是事故发生的原因。 因果关系具有继承性。 事故的原因是多层次的，相互作用的。,无伤害,轻伤,重伤或死亡,重伤或死亡、轻伤、无伤害事故的统计

20、比例呈一定的规律。 事故法则，偶然中的必然,1.3.2 化学工业危险因素分析,国外保险公司从一些调查结果和数据来分析、归纳化学工业危险因素。美国保险协会调查统计了317起火灾、爆炸事故，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。,5、化工工艺 6、物料输送 7、误操作 8、设备缺陷 9、防灾计划不充分,1、工厂选址 2、工厂布局 3、结构 4、对加工物质的危险性认识不足,九类危险因素所占的比例,表1-1 化学工业和石油工业的危险因素,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。,2、安全教育措施 内容：安全思想 安

21、全技术知识 安全技能 3、安全管理措施 （1）法律法规的强制保障 （2）现代安全管理方法,1.3.3 预防事故的基本原则 1、安全技术措施,（1）减少潜在危险因素 （2）降低潜在危险因素的数值 （3）连锁 （4）隔离操作或远离操作,（5）设置薄弱环节 （6）坚固或加强 （7）封闭 （8）警告牌示和信号装置,安全技术、教育、管理三个方面的措施相辅相成，同时进行，缺一不可。称为“三E”措施（Engineering, Education, Enforcement）。,第一章思考题：第16页，2、4、7题,以下为课后阅读内容,一、化工安全措施,设备安全 P8 规范设计、制造，装置安全防护， 定期检验

22、物料加工和操作安全P9 建立物性数据档案，进行危险和对策分析 装置布局安全 P10 安全间距 防护设施,1设备安全 （课后阅读）（后面具体章节涉及到此详细讲解）,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。 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。 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

23、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。,2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

24、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。,3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； (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

25、)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。,化工装置的紧急状态,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

26、，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。,二、化学工业发展对安全的新要求 （课后自己看）,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

27、变得越来越重要。,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。,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