第四章 化工工艺过程安全

1、Chapter IV Chemical Process SafetyZhao JieLOGO目 录化工工艺基本知识1化工工艺过程危险性分析2本质安全化设计技术3化工工艺过程应急措施4方案流程图基础上绘制的内容较为详细的流程图。方案流程图物料流程图带控制点的工艺流程图在初步设计阶段，完成物料衡算时绘制。4.1 化工工艺基本知识工艺流程图这几种图由于要求不同，其内容和表达的重点也不一致，但彼此之间却有着密切的联系。工艺路线选定后进行概念性设计时完成，不编入设计文件。4设备设备位号工艺流程线用文字表明流程情况某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图第一节 方案流程图方案流程图的画法按照工艺流程的顺序，把设

2、备和工艺流程线自左至右地展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。设备画法设备位号及名称的注写工艺流程线的画法填料塔板式塔喷洒塔釜 式 换 热 器套 管 式 换 热 器浮 头 式 列管 换 热 器方案流程图的画法按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右地展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。设备画法设备位号及名称的注写工艺流程线的画法V 0 4 0 8 A真 空 受 槽车间或工段号 设备分类号 设备序号相同设备的序号设备名称 方案流程图的画法按工艺流程顺序，把设备和工艺流程线自左至右展开画在一个平面上，并加以必要标注和说明设备画法设备位号及名称的注写工艺流程线的画法a)管道相连

3、(b)管道交叉8设备设备位号工艺流程线用文字表明流程情况某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图第一节 方案流程图第二节 物料流程图在方案流程图上增加以下内容：l 设备特性数据或参数。l 在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物 料变化前后各项的参数。l 表格线和指引线都用细实线绘制。物料变化前后 阀门符号说明仪表符号说明管道流程线管道代号设备名称设备位号设备示意图管道流程线符号说明标题栏第三节 带控制点的工艺流程图 工艺管道及仪表流程图(PID)，是设计、绘制设备布置图和管道布置图的基础，是施工安装和生产操作时主要参考依据。13细实线细实线0.150.150.3 mm0.3 mm中粗线

4、中粗线0.50.50.7 mm0.7 mm粗实线粗实线0.90.91.2 mm1.2 mm喷淋管喷淋管伴热（冷）管道伴热（冷）管道同心异同心异径管径管管线宽度与其相接管线宽度与其相接的新管线宽度相同的新管线宽度相同原有管线原有管线柔性管柔性管气动信号线气动信号线翅片管翅片管电动信号线电动信号线仪表管道仪表管道管道隔管道隔热层热层引线、设备、管引线、设备、管件、阀门、仪表件、阀门、仪表等图例等图例夹套管夹套管其他物料管道其他物料管道电伴热电伴热管道管道主要物料管道主要物料管道名称名称图例图例名称名称图例图例管道流程线的画法及标注管道流程线的画法及标注管段序号工段号物料代号VE 04 01 32

5、x 3.5 B管路外径壁厚管道材料代号采用两位数字从01开始，至99为止，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序顺序编号。按工程规定填写，采用两位数字，从01开始，至99为止。管道尺寸标注公称通径，以mm为单位，注数字，不注单位。管道代号15消防水消防水合成气合成气SG转化气转化气CG氨水氨水AW放空放空VT真空排放气真空排放气VE泥浆泥浆SL氮氮N惰性气体惰性气体IG氢氢H代号代号物料代号隔热或隔音的功能管道等级代号CW040132x3.5A1AC 隔热及隔声代号 采用隔声材料采用隔声材料隔声隔声N采用夹管套和保温材料采用夹管套和保温材料夹套伴热夹套伴热J采用热油伴管和保温材料采用热油伴管

6、和保温材料热油伴热热油伴热O采用热水伴管和保温材料采用热水伴管和保温材料热水伴热热水伴热W采用蒸汽伴管和保温材料采用蒸汽伴管和保温材料蒸汽伴热蒸汽伴热S采用电热带和保温材料采用电热带和保温材料电伴热电伴热E采用保冷材料采用保冷材料防结露防结露D采用保温材料采用保温材料人体防护人体防护P采用保冷材料采用保冷材料保冷保冷C采用保温材料采用保温材料保温保温H备注备注功能类别功能类别代号代号A 1 A管道材质的类别顺序号管道的公称压力管道等级 管道公称压力等级 20.0T4.0P600D32.0W16.0S2.5N2 500G400C25.0V10.0R1.6M1 500F300B22.0U6.4Q1

7、.0L900E150A公称压公称压力力/MPa/MPa代代号号公称压公称压力力/MPa/MPa代代号号公称压公称压力力/MPa/MPa代代号号公称压公称压力力/LB/LB代代号号公称压公称压力力LBLB代代号号压力等级压力等级（用于国内标准）（用于国内标准）压力等级压力等级（用于（用于ANSIANSI标准）标准）A 1 A管道材质的类别顺序号管道的公称压力管道等级管道材质类别 材料类别铸铁碳钢普通低合金钢合金钢不锈钢有色金属非金属衬里及内防腐代 号ABCDEFGH阀门等管件的画法与标注 管道上的管道附件有阀门、管接头、异径管接头、弯头、三通、四通、法兰、盲板等。这些管件可以使管道改换方向、变化

8、口径，可以连通和分流以及调节和切换管道中的流体。截止阀闸阀球阀直流截止阀螺纹管帽管端盲板管帽法兰连接管端法兰(盖) 鹤管三通截止阀三通球阀四通球阀四通旋塞阀仪表控制点的画法与标注 画出所有与工艺有关的检测仪表、调节控制系统。 仪表控制点用符号表示，并从其安装位置引出。符号包括图形符号和字母代号，它们组合起来表达仪表功能、被测变量、测量方法。仪表的图形符号 检测、显示、控制等仪表的图形符号是一个细实线圆圈，其直径约为10 mm。圈外用一条细实线指向工艺管线或设备轮廓线上的检测点。仪表安装位置的图形符号 安装位置图形符号备注安装位置图形符号就地安装集中仪表盘面安装嵌在管道内仪表位号的标注方式仪表位

9、号的组成被测变量字母代号功能字母代号P RC3 01序号工段代号就地安装的压力指示仪表PRC 301集中仪表盘面安装的压力记录控制仪表 PI60 字母第一字母后继字母字母第一字母后继字母被测变量或初始变量修饰词功能被测变量或初始变量修饰词功能ABCDEFGHIJKLM分析喷嘴火焰电导率密度电压流量尺度手动电流功率时间或时间程序物位水分或湿度差比扫描报警供选用控制检出元件玻璃指示自动.手动操作指示灯NOPQRSTUVWXYZ供选用供选用压力或真空数量或件数发射性速度或频率温度多变量粘度质量或力未分类供选用位置积分.积算安全供选用节流孔试验点积分、积算记录或打印开关或联锁传达（变送）多功能阀、挡板

10、套管未分类计算器驱动器、执行器被测变量和仪表功能的字母代号仪表位号的标注方式仪表位号的组成被测变量字母代号功能字母代号P RC3 01序号工段代号就地安装的压力指示仪表PRC 301集中仪表盘面安装的压力记录控制仪表 PI60 未反应原料循环未反应原料循环原料预处理物化化学反应过程副产物提纯（物理）产物Description of the contents4.2 化工工艺过程危险性分析化学反应过程的危险性： 原料危险性大生产工艺复杂条件苛刻生产规模大型化、过程连续性强生产过程自动化程度高事故应急救援难度大化工生产安全事故类别及特点燃烧与爆炸燃烧是可燃物与助燃物发生的一种发光放热的化学效应。爆炸

11、是物质发生急剧的物理、化学变化，在瞬间释放出大量的能量并伴随有巨大声响的过程。 分为电击和电伤两种类型。电击是全身伤害，但一般不在身体表面留下大面积明显伤痕。电伤是电能转变为热能、化学能、机械能等其它形式的能，能对人体造成伤害。电气事故液体气体Title in here固体静电Title in here人体静电Title in here粉尘静电静电和雷电事故静 电塑料管道绝缘材料液体气体Title in here固体静电Title in here人体静电Title in here粉尘静电静电和雷电事故静 电20072007年年6 6月月8 8日日，九龙镇金龙，九龙镇金龙工业区某企业工业区某企业

12、树脂生产车间树脂生产车间发生一起发生一起雷击雷击引起的火灾事引起的火灾事故，烧毁反应故，烧毁反应釜釜2 2套、控制套、控制台台2 2套、控制套、控制柜等电路设施柜等电路设施，无人员伤亡，无人员伤亡。 起火的反应釜起火的反应釜 事故原因：树脂生产事故原因：树脂生产车间防雷设施配置未车间防雷设施配置未达到要求。达到要求。从现场勘察分析，雷从现场勘察分析，雷电没有直接击中树脂电没有直接击中树脂生产车间，而是因为生产车间，而是因为邻近雷击引起树脂生邻近雷击引起树脂生产车间的反应釜地电产车间的反应釜地电位抬升使供电线绝缘位抬升使供电线绝缘击穿，导热油泄漏引击穿，导热油泄漏引起火灾。起火灾。 被熏黑的厂房

13、被熏黑的厂房被烧毁的反应釜被烧毁的反应釜 被烧毁的反应釜电热棒被烧毁的反应釜电热棒 被烧毁的控制电柜被烧毁的控制电柜 20072007年年1010月月2626日，某危险日，某危险化学品生产企业发生一化学品生产企业发生一起起静电引起静电引起的危险品火的危险品火灾事故。灾事故。一名员工对搅拌缸的油一名员工对搅拌缸的油漆进行调色，在投加溶漆进行调色，在投加溶剂油时，右手用小铁勺剂油时，右手用小铁勺（无接地）将溶剂过滤（无接地）将溶剂过滤沿缸壁边投加到大缸内沿缸壁边投加到大缸内，过滤网突然起火，因，过滤网突然起火，因溶剂挥发性大，员工穿溶剂挥发性大，员工穿着的防静电服瞬间被点着的防静电服瞬间被点燃。燃

14、。事故模拟图事故模拟图不锈钢勺防静电型过滤网两手戴一次性医用胶手套待过滤溶剂人体穿防静电服和防静电鞋事故原因：事故原因：v1 1、员工操作使用的过、员工操作使用的过滤网金属圈没有静电接滤网金属圈没有静电接地，在添加溶剂时，过地，在添加溶剂时，过滤网金属圈形成浮游金滤网金属圈形成浮游金属产生静电与金属小勺属产生静电与金属小勺放电产生火花，将周边放电产生火花，将周边可燃的溶剂蒸汽点燃；可燃的溶剂蒸汽点燃；v2 2、员工使用的防静电、员工使用的防静电服材质含有化纤成份，服材质含有化纤成份，一旦有火源，非常容易一旦有火源，非常容易引火燃烧并迅速漫延，引火燃烧并迅速漫延，受伤人员短时间无法摆受伤人员短时

15、间无法摆脱。脱。受伤的员工受伤的员工过滤网过滤网事故导致该员工左手臂，左躯事故导致该员工左手臂，左躯干上身侧干上身侧 29%度烧伤度烧伤 ，损失，损失工作日工作日250日，经济损失日，经济损失26万万元。元。生产中接触化学毒物引起中毒。通过呼吸道和皮肤侵入。长期从事粉尘作业，最常见、危害最严重的一类职业病。职业中毒尘肺职业中毒与尘肺煤炭工尘肺压力容器爆炸造成的损害比常压机械设备大得多，且易引发中毒、火灾、爆炸等次生灾害。常见的失效形式是破裂失效。韧性破裂蠕变破裂应力腐蚀破裂疲劳破裂脆性破裂腐蚀造成的事故 在化工生产中，所用原料及中间产品、成品等大部分具有腐蚀性，对建（构）筑物、机械、设备、仪表

16、、电气设施，均会造成腐蚀破坏，严重影响生产安全。 按照腐蚀机理可分为缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂、氢损伤、腐蚀疲劳、选择性腐蚀七类。 (a)不同金属组合 (b)金属中含杂项 (c)表面状态不同（d）应力及形变差异 （e）氧浓度差异 （f）金属离子浓度差异渗碳体铝钢铁新管道旧管道应力集中砂土粘土铜铜表面状态不同缝内Cu2+浓度比缝外高Corrosion, atmosferic and biologic 在金属表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力，若掉在地上，也失去了金属的轻脆声，严重时只要轻轻敲打就会破碎成粉末。 一种危害性很大的局部腐蚀 管道已经严重减薄用手一按就变形 管道剖开

17、后内部状况藤壶对轮船的腐蚀非金属材料的腐蚀混凝土的腐蚀 1967年12月，位于美国西弗吉尼亚州和俄亥俄洲之间的俄亥俄桥突然塌入河中，死亡46人。事后检查，是由于钢梁应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳而产生裂缝所致。 同年，英国内普罗石油化工公司，环已烷氧化装置的旁通管发生硝酸盐应力腐蚀破裂，引起环已烷蒸气管爆炸，死28人，伤105人，损失达1亿美元。 1965年3月4日，美国路易安那州输气管线破裂着火，死17人，事后检查是由于管线产生应力腐蚀破裂。1970年，日本大阪地下铁道的管道因腐蚀破坏而折断，引起瓦斯爆炸，乘客当场死亡75人。1985年8月12日日本一架波音747客机由于发生应力腐蚀破裂而坠毁，一次

18、死亡500多人。1979年，我国某市液化石油气贮罐爆炸起火，死伤几十人。腐蚀的事故The Silver Bridge was an eyebar-chain suspension bridge built in 1928 and named for the color of its aluminum paint. The bridge connected Point Pleasant, West Virginia and Gallipolis, Ohio, over the Ohio River.1928年1967年云南石龙坝水电站的老电机经常处于“开肠破肚”状态 2003年10月14日，中国

19、最早的水电站云南华电石龙坝发电厂由于所有水发设备钡上游污水严重腐蚀，历经多次大修更换无济于事，宣布停产。化工事故统计化工事故统计爆炸事故屡见不鲜爆炸事故屡见不鲜泄漏事故普遍发生泄漏事故普遍发生相同事故接连不断相同事故接连不断恶性事故没能遏制恶性事故没能遏制设备缺陷比例很大设备缺陷比例很大正常生产时事故隐患多正常生产时事故隐患多2021-12-9572005年7月26日，江苏无锡化工厂爆炸，3人死亡，4人重伤 2008年3月15日，广深公路两台加长货柜车在装卸货物时发生大爆炸，引发附近包括一栋居民楼在内的数个建筑物火灾。2008年10月哈尔滨市“经纬360”大厦火灾。楼外部工程已施工完毕，内部正

20、在装修。着火时，尚在楼内的人基本上都是施工人员。2003年12月23日重庆开县井喷事故，剧毒硫化氢夺走243条人命，4000多人中毒就医，10万人连夜疏散，直接经济损失达6432多万元。2004年重庆天原化工厂爆炸，发生氯气泄露，9人死亡，15万人大转移。 20002003年，中国平均每年发生550起危险化学品伤亡事故，造成900多人死亡，1700多人受伤，这些事故大部分与泄露有关。2002年国内发生的大小事故，给国家和人民造成重大的经济损失，已经远远超出个人的想象，可以重建三个三峡工程。2003年，全国一次死亡30人以上的特别重大事故共发生14起，死亡830人。2004年，全国发生了8035

21、71起事故，死亡136755人。4.3 化工工艺过程本质安全化设计技术化工工艺过程开发的步骤立项立项实验室基础研究实验室基础研究小试小试概念设计概念设计模型模型实施实施中试中试技术经济评价技术经济评价基础设计基础设计工程设工程设计计建立生产装置建立生产装置4.3.2 化工过程安全保护层次 化工过程本质安全设计技术化工过程本质安全设计技术 基本工艺参数监测和控制基本工艺参数监测和控制 关键参数报警关键参数报警 工艺联锁系统或紧急停车程序工艺联锁系统或紧急停车程序 冗余系统设置冗余系统设置 物理保护措施物理保护措施 事故应急救援事故应急救援预防事预防事故设施故设施控制事控制事故设施故设施减少与消减

22、少与消除事故影除事故影响设施响设施1. 预防事故设施2. 控制事故设施3. 减少与消除事故设施检测、报警设施设备安全防护防爆设施作业场所防护安全警示标志泄压和止逆紧急处理设施防止火灾蔓延设施灭火设施紧急个体处置设施应急救援设施逃生避难设施劳动防护用品和装备 预防事故设施 检测、报警设施v 压力、温度、液位、流量、组份等报警设施，可燃气体、有毒有害气体、氧气等检测和报警设施，用于安全检查和安全数据分析等检验检测设备、仪器。组分仪器温度计压力表液位计流量计(flowmeter)可燃气体检测仪报警仪 设备安全防护设施v 防护罩、防护屏、负荷限制器、行程限制器，制动、限速、防护罩、防护屏、负荷限制器、

23、行程限制器，制动、限速、防雷、防潮、防晒、防冻、防腐、防渗漏等设施，传动设防雷、防潮、防晒、防冻、防腐、防渗漏等设施，传动设备安全锁闭设施，电器过载保护设施，静电接地设施。备安全锁闭设施，电器过载保护设施，静电接地设施。 预防事故设施负荷限制器负荷限制器防静电接地线防静电接地线防护罩防护罩 防爆设施v 电气、仪表的防爆设施，抑制助燃物品混入（如氮封）、易电气、仪表的防爆设施，抑制助燃物品混入（如氮封）、易燃易爆气体和粉尘形成等设施，阻隔防爆器材，防爆工器具。燃易爆气体和粉尘形成等设施，阻隔防爆器材，防爆工器具。 预防事故设施通风柜/通风橱（4）作业场所防护设施逃生器材风向标（5） 安全标识止逆

24、阀 控制事故设施 泄压和止逆v 用于泄压的阀门、爆破片、放空管等设施,用于止逆的阀门等设施，真空系统的密封设施。泄压阀普通单向阀液控单向阀 止逆阀：亦称单向阀、止回阀紧急处理v 紧急备用电源，紧急切断、分流、排放（火炬）、吸收、紧急备用电源，紧急切断、分流、排放（火炬）、吸收、中和、冷却等设施，通入或者加入惰性气体、反应抑制剂中和、冷却等设施，通入或者加入惰性气体、反应抑制剂等设施，紧急停车、仪表联锁等设施，紧急停车、仪表联锁。 控制事故设施紧急切断阀紧急切断阀仪表联锁装置仪表联锁装置减少与消除事故影响设施防止火灾蔓延设施防止火灾蔓延设施v 阻火器、安全水封、回火防止器、防油（火）堤，防爆墙、

25、阻火器、安全水封、回火防止器、防油（火）堤，防爆墙、防爆门等隔爆设施，防火墙、防火门、蒸汽幕、水幕等设防爆门等隔爆设施，防火墙、防火门、蒸汽幕、水幕等设施，防火材料涂层。施，防火材料涂层。阻火器阻火器水封水封安全液封安全液封 将管道或者设备中的可燃气体或者有毒有害气体密封住，使得其不能扩散到大气中。 安全水封的作用：定压、阻火、防止回火阻火器阻火器安全液封安全液封水封井水封井 设置在防止可燃气体、易燃液体蒸气或油污的污水管网上，防止燃烧、爆炸沿污水管网蔓延扩展的安全液封装置。灭火设施v 水喷淋、惰性气体、蒸气、泡沫释放等灭火设施，消火栓、高压水枪（炮）、消防车、消防水管网、消防站等。水喷淋装置

26、灭火器消火栓 紧急个体处置设施和防护措施v 洗眼器、喷淋器、逃生器、逃生索、应急照明等设施。防护用品法规要求 - 安全设施九类标准名称1）石油化工企业可燃气体和有毒气体报警设计规范SH3063-1999-易燃、易爆、有毒区域2） 储罐区防火堤设计规范 GB50351-2005-可燃液体罐区3） 石油化工静电接地设计规范 SH3097-2000-输送易燃物料的设备、管道4） 建筑物防雷设计规范 GB50057-2000-厂区5） 建筑设计防火规范 GB50016-2006、 建筑灭火器配置设计规范 GB50140-20056） 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058电力7） 劳动防护

27、用品选用规则 GB116518） 建筑设计防火规范 GB50016、 石油化工企业设计防火规范 GB50160-厂房、库房建筑9） 工艺装置-设置超温、超压等检测仪表、声和/或光报警和安全联锁装置等设施无危则安无危则安 无缺则全无缺则全什么是本什么是本质安全质安全?4.3.3 本质安全化设计技术概述企业内部存在危险因素综合分析有七大类企业内部存在危险因素综合分析有七大类物理危险化学危险生物危险机械危险环境环境危险危险社会心理社会心理危险危险人机人机工程工程事故系统4M要素80%6%10%4%人的不安全行为(Men)管理的欠缺(Management)机的不安全状态(Machine)MenMedi

28、um MachineManagement环境不良影响(Medium)铝合金梯子搭放日光灯金属罩上铝合金梯子搭放日光灯金属罩上忽视整体重心，包装忽视整体重心，包装破损（将其向里或向破损（将其向里或向外放，结果完全不同）外放，结果完全不同）一些金属碎屑进入到一些金属碎屑进入到设备内设备内当足够大的外力作当足够大的外力作用到门上，电源线，用到门上，电源线，数据线会怎样？人数据线会怎样？人又会怎样？又会怎样？电源线、数据电源线、数据线就在门与框线就在门与框的的“铡刀铡刀”间间物的不安全举例 通过各种措施从源头上堵住事故发生的可能性，即利用科学技术手段使人们生产活动全过程实现安全无危害化，即使出现人为失

29、误或环境恶化也能有效防止事故发生，使人的安全健康状态得到有效保障。 通过设计手段使生产过程和产品性能本身具有防止危险发生的功能，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故.狭义的定义广义的定义什么是本质安全？ 失误安全功能指操作者即使操作失误，也不会发生事故或伤害，或者说设备、设施和技术工艺本身具有自动防止人的不安全行为的功能。 故障安全功能指设备、设施或生产工艺发生故障或损坏时，还能暂时维持正常工作或自动转变为安全状态 1977年,英国科学家Trevor Kletz第一次提出“本质安全”原因：1974年在英国Flixborough发生了一起重大爆炸事故，事故是由从高温高压工艺中泄露出数吨的环己胺造成的帝国化学公司（ICI)的安全专家（Trevor Kletz)提出，消除这类事故的最佳方法不是开发更加可靠的安全装置或设备，而是通过“消除危险或者大幅度降低危险程度的方式”来取代这些安全装置或设备本质安全概念的提出本质安全基本原理1.最小化原理采取措施消除或减少系统中的危险因素系统中的危险因素越少，发生事故的概率就越小；危险物质的数量越少，发生事故可能造成的后果严重程度就越小2. 替代原理在系统中使用相对更安全的物质替代危险的物质3.稀释原理必须使用含危险性事物时，采用危险、有害物的最小危