化工安全设计课件1第一章绪论

1、化工安全设计化工安全设计电话：电话-mail：教材：教材：化工安全设计概论，王德堂主编，化学工化工安全设计概论，王德堂主编，化学工业出版社业出版社参考书：参考书：化工安全设计，崔克清，张礼敬，陶刚化工安全设计，崔克清，张礼敬，陶刚编，化学工业出版社编，化学工业出版社石建东石建东讲授内容讲授内容第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 厂址的选择厂址的选择第三章第三章 总平面布置总平面布置第四章第四章 工艺装置设计工艺装置设计第五章第五章 建筑设计建筑设计第六章第六章 消防设计消防设计第一节第一节 化学工业的发展化学工业的发展一、化工与石油化工的地位及作用一、化工与石油化工的

2、地位及作用1 化工和石油化工化工和石油化工l chemical plant 化工厂化工厂lInstitute of chemical technology 化工学院化工学院lThe ministry of chemical industry 化学工业部化学工业部lChemical engineering 化学工程化学工程化工是化工是化学工业（化学工业（chemical industry）、化学工程（）、化学工程（chemical engineering）、化学工艺（）、化学工艺（chemical technology）的简称。）的简称。化工内含化工内含化学肥料、农药、无机盐、染料、涂料、化学试

3、剂、化学肥料、农药、无机盐、染料、涂料、化学试剂、感光材料、合成橡胶、合成纤维等。感光材料、合成橡胶、合成纤维等。石油化工石油化工是石油化学工业及石油化学工艺的总称是石油化学工业及石油化学工艺的总称2 2 化工与人类文明化工与人类文明 工业革命的助手工业革命的助手吕布兰法制纯碱、有机化工的发展如烃类裂解生吕布兰法制纯碱、有机化工的发展如烃类裂解生产乙烯和丙烯，高能炸药的合成，核工业中同位素产乙烯和丙烯，高能炸药的合成，核工业中同位素的合成的合成发展农业的支柱（化肥、农药、塑料薄膜等等）发展农业的支柱（化肥、农药、塑料薄膜等等）战胜疾病的武器（阿斯匹林、青霉素、各种疫苗）战胜疾病的武器（阿斯匹林

4、、青霉素、各种疫苗）改善生活的手段改善生活的手段3 3 化工与能源化工与能源一次能源一次能源系指从自然界获得、而且可以直接应用系指从自然界获得、而且可以直接应用的热能或动力，的热能或动力，通常包括煤、通常包括煤、 石油、石油、 天然气等化石燃料天然气等化石燃料以及水能、核能等。以及水能、核能等。二次能源二次能源( (除电外除电外) )通常是指从一次能源（主要是通常是指从一次能源（主要是化石燃料）经过各种化工过程加工制得的、使用价化石燃料）经过各种化工过程加工制得的、使用价值更高的燃料。值更高的燃料。例如：由石油炼制获得的汽油、喷气燃例如：由石油炼制获得的汽油、喷气燃料、料、 柴油、柴油、 重油

5、等液体燃料，它们广泛用于汽车、飞机、重油等液体燃料，它们广泛用于汽车、飞机、轮船等，是现代交通运输和军事的重要物资；还有煤加工轮船等，是现代交通运输和军事的重要物资；还有煤加工所制成的工业煤气、民用煤气等重要的气体燃料；此外，所制成的工业煤气、民用煤气等重要的气体燃料；此外，也包括从煤和油页岩制取的人造石油。也包括从煤和油页岩制取的人造石油。化石型燃料化石型燃料：煤：煤：100200100200年；石油：年；石油：30503050年；年； 天然气：天然气：200300200300年年二、化工生产的特点二、化工生产的特点 1化工生产的物料绝大多数具有潜在危险性化工生产的物料绝大多数具有潜在危险性

6、如聚乙烯树脂生产使用的原材料乙烯、甲苯、如聚乙烯树脂生产使用的原材料乙烯、甲苯、C4，中间，中间产品二氯乙烷和氯乙烯都是易燃易爆物质。氯气、二氯乙产品二氯乙烷和氯乙烯都是易燃易爆物质。氯气、二氯乙烷和氯乙烯具有较强的毒性，氯和氯化氢在有水分存在时烷和氯乙烯具有较强的毒性，氯和氯化氢在有水分存在时具有强烈的腐蚀性。具有强烈的腐蚀性。据我国化工部门统计，因一氧化碳、硫化据我国化工部门统计，因一氧化碳、硫化 氢、氯气、氯氢、氯气、氯氧化物、氨、苯、二氧化碳、二氧化硫、光气、氯化钡、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、砷化物等氮气、甲烷、氯乙烯、磷、苯酚、砷

7、化物等1616种化学物质种化学物质造成中毒、窒息的造成中毒、窒息的 死亡人数占中毒死亡总人数的死亡人数占中毒死亡总人数的87.687.6。而这些物质在一般化工厂中是常 见的。 2生产工艺过程复杂、工艺条件苛刻生产工艺过程复杂、工艺条件苛刻 化工生产从原料到产品，一般都需要经过许多工化工生产从原料到产品，一般都需要经过许多工序和复杂的加工单元，通过多次反应或分离才能完序和复杂的加工单元，通过多次反应或分离才能完成。成。 化工生产的工艺参数前后变化很大化工生产的工艺参数前后变化很大 有些反应过程要求的工艺条件很苛刻有些反应过程要求的工艺条件很苛刻 3生产规模大型化、生产过程连续性强生产规模大型化、

8、生产过程连续性强化工装置的大型化使大量化学物质都处于工艺过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。程或贮存状态。化工生产从原料输入到产品输出具有高度的连续化工生产从原料输入到产品输出具有高度的连续性，前后单元息息相关，相互制约，某一环节发生性，前后单元息息相关，相互制约，某一环节发生故障常常会影响到整个生产的正常进行。故障常常会影响到整个生产的正常进行。 4生产过程自动化程度高生产过程自动化程度高第二节第二节 化学工业的危险与安全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，化工工艺过程有

9、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、复杂多样化，高温、 高压、深冷等不安全的因素高压、深冷等不安全的因素很多。事故的很多。事故的多发性和严重性多发性和严重性是化学工业独有的特是化学工业独有的特点。点。 一、化学工业危险因素一、化学工业危险因素 美国保险协会(AIA)对化学工业的317317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 1工厂选址工厂选址 (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；

10、 (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。 2 2工厂布局工厂布局 (1)(1)工艺设备和贮存设备过于密集；工艺设备和贮存设备过于密集； (2)(2)有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安全距离不够；全距离不够； (3)(3)昂贵设备过于集中；昂贵设备过于集中； (4)(4)对不能替换的装置没有有效的防护；对不能替换的装置没有有效的防护；(5)(5)锅炉、加热器等火源与可燃物工艺装置之间锅炉、加热器等火源与可燃物工艺装置之间距离太小；距离太小；(6)(6)有地形障碍。有地形障碍。 3.3.结构结构 (1)(1)

11、支撑物、门、墙等不是防火结构；支撑物、门、墙等不是防火结构；(2)(2)电气设备无防护措施；电气设备无防护措施； (3)(3)防爆通风换气能力不足；防爆通风换气能力不足； (4)(4)控制和管理的指示装置无防护措施；控制和管理的指示装置无防护措施； (5)(5)装置基础薄弱。装置基础薄弱。4 4对加工物质的危险性认识不足对加工物质的危险性认识不足。 (1)(1)在装置中原料混合，在催化剂作用下自然分在装置中原料混合，在催化剂作用下自然分解；解；(2)(2)对处理的气体、粉尘等在其工艺条件下的爆对处理的气体、粉尘等在其工艺条件下的爆炸范围不明确；炸范围不明确；(3)(3)没有充分掌握因误操作、控

12、制不良而使工艺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。过程处于不正常状态时的物料和产品的详细情况。 5.5.化工工艺化工工艺 (1)(1)没有足够的有关化学反应的动力学数据：没有足够的有关化学反应的动力学数据： (2)(2)对有危险的副反应认识不足；对有危险的副反应认识不足； (3)(3)没有根据热力学研究确定爆炸能量；没有根据热力学研究确定爆炸能量； (4)(4)对工艺异常情况检测不够。对工艺异常情况检测不够。 6 6物料输送物料输送 (1)(1)各种单元操作时对物料流动不能进行良好控各种单元操作时对物料流动不能进行良好控制；制； (2)(2)产品的

13、标示不完全；产品的标示不完全； (3)(3)风送装置内的粉尘爆炸；风送装置内的粉尘爆炸；(4)(4)废气、废水和废渣的处理；废气、废水和废渣的处理； (5)(5)装置内的装卸设施。装置内的装卸设施。 7 7误操作误操作 (1)(1)忽略关于运转和维修的操作教育；忽略关于运转和维修的操作教育； (2)(2)没有充分发挥管理人员的监督作用；没有充分发挥管理人员的监督作用； (3)(3)开车、停车计划不适当；开车、停车计划不适当；(4)(4)缺乏紧急停车的操作训练；缺乏紧急停车的操作训练； (5)(5)没有建立操作人员和安全人员之间的协作体制。没有建立操作人员和安全人员之间的协作体制。 8.8.设备

14、缺陷设备缺陷 (1)(1)因选材不当而引起装置腐蚀、损坏；因选材不当而引起装置腐蚀、损坏； (2)(2)设备不完善，如缺少可靠的控制仪表等；设备不完善，如缺少可靠的控制仪表等； (3)(3)材料的疲劳；材料的疲劳； (4)(4)对金属材料没有进行充分的无损探伤检查或没有经过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；专家验收； (5)(5)结构上有缺陷，如不能停车而无法定期检查或进行预结构上有缺陷，如不能停车而无法定期检查或进行预防维修；防维修； (6)(6)设备在超过设计极限的工艺条件下运行；设备在超过设计极限的工艺条件下运行； (7)(7)对运转中存在的问题或不完善的防灾措施没

15、有及时改对运转中存在的问题或不完善的防灾措施没有及时改进进; ;(8)(8)没有连续记录温度、压力、开停车情况及中间罐和受没有连续记录温度、压力、开停车情况及中间罐和受压罐内的压力变动。压罐内的压力变动。 9 9防灾计划不充分防灾计划不充分 (1)(1)没有得到管理部门的大力支持；没有得到管理部门的大力支持； (2)(2)责任分工不明确；责任分工不明确； (3)(3)装置运行异常或故障仅由安全部门负责装置运行异常或故障仅由安全部门负责 (4)(4)没有预防事故的计划，或即使有也很差没有预防事故的计划，或即使有也很差 (5)(5)遇有紧急情况未采取得力措施，遇有紧急情况未采取得力措施， (6)(

16、6)没有实行由管理部门和生产部门共同进行的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定期安全检查 (7)(7)没有对生产负责人和技术人员进行安全生产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。的继续教育和防灾培训。 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11 化学工业和石油工业的危险因素 类类别别危险因素危险因素危险因素的比例危险因素的比例/%化学工业化学工业石油工业石油工业123456789工厂选址问题工厂选址问题工厂布局问题工厂布局问题结构问题结构问题对加工物质的危险性认识不足对加工物质的危险

17、性认识不足化工工艺问题化工工艺问题物料输送问题物料输送问题误操作问题误操作问题设备缺陷问题设备缺陷问题防灾计划不充分防灾计划不充分3.52.03.020.210.64.417.231.18.07.012.014.02.03.04.010.046.02.0由表11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

18、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。 三、化学工业安全措施三、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。安全措施。 1 1设备安全设备安全 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

19、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到标准化，但在机械设备方面的设计则已经实现了标准化。标准化。关于压力容器，许多规格标准或法规都规定了设关于压力容器，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。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。自动化、仪表化是化工装置安全运行的重

20、要因素。所有的仪表都应该是可靠的，且具有良好的耐腐蚀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性和耐候性。仪表安装时应考虑到易于检查和维修。 2 2物料加工和操作安全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、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。对物运、应急处置等，都应该有清晰地了解。对物 质质性质所伴生的危险和可能造

21、成的损失或损害，以及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，达到防患于未然的相应的对策应进行分析和说明，达到防患于未然的目的。目的。 对于操作程序，可分为有化学反应的和无化学反对于操作程序，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，应分门别类地进生所造成的后果，应分门别类地进 行分析和评价。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特别是对可能造成重大损失或损害的操作要格外注意。意。 3 3装置布局安全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

22、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)(1)需要留有足够的空地以把工艺单元可能的火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；灾控制在最小范围； (2)(2)对于极为重要的单系列装置，要保留足够的对于极为重要的单系列装置，要保留足够的空间，或用其他方法进空间，或用其他方法进 行防护；行防护；(3)(3)危险性极大的区域应该与其他部分保持足够危险性极大的区域应该与其他部分保持足够的安全距离；的安全距离； (4)(4)装置事故不能直接影响水、电、气装置事故不能直接影响水、电、气( (汽汽)

23、 )等公等公用工程设施；用工程设施；(5)(5)因各种原因有可能使装置界区内浸水时，应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；该设置防水设备；(6)(6)应该特别注意公路、铁路在装置附近的情况；应该特别注意公路、铁路在装置附近的情况；(7)(7)对于道路的设置，应该注意在发生事故时能对于道路的设置，应该注意在发生事故时能较方便地接近装置；较方便地接近装置；(8)(8)在装置的边界和出入口，应该安装监视设施。在装置的边界和出入口，应该安装监视设施。 四四 、化工安全理论和设计的发展动向、化工安全理论和设计的发展动向化工安全设计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

24、、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。 第三节第三节 安全设计概论安全设计概论一 安全设计概述化工革命：化工革命：

25、单元操作单元操作、三传一反三传一反、产品工程产品工程几个阶段几个阶段 ：研究室的试验装置、小试装置、中试装置、：研究室的试验装置、小试装置、中试装置、半工业化装置、工业化装置半工业化装置、工业化装置应用研究领域内容：制造方法的研究、制造条件的研究、应用研究领域内容：制造方法的研究、制造条件的研究、物料平衡、能量平衡及生产成本估算；原料质量和产品质物料平衡、能量平衡及生产成本估算；原料质量和产品质量的研究；产品作用及应用产品质量的研究量的研究；产品作用及应用产品质量的研究小试试验小试试验:使用工业材料、用最小的设备对不同的制造过使用工业材料、用最小的设备对不同的制造过程进行研究的阶段；程进行研究

26、的阶段；中试试验：设置一系列可以连续运行的设备的阶段。中试试验：设置一系列可以连续运行的设备的阶段。现代化学工业过程开发可以概括为：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、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；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；为中试装置； 3比较电子计算机的数学模拟和中试结果，反复比较不比较电子计算机的数学模拟和中

27、试结果，反复比较不断修正数学断修正数学 模型，使其达到一定精度，用于放大设计。模型，使其达到一定精度，用于放大设计。第三节第三节 安全设计概论安全设计概论二、二、 安全设计的重要性安全设计的重要性化工装置大型化，在基建投资和经济效益化工装置大型化，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，大、结构

28、复杂，不再有独立运转的装置，装置间互相作用、互相制约。这样就装置间互相作用、互相制约。这样就存在存在许多薄弱许多薄弱 环节环节，使系统变得比较脆弱。为，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了确保生产装置的正常运转并达到规定目标的产品，标的产品，装置的可靠性研究变得越来越装置的可靠性研究变得越来越重要重要。 化工装置大型化，加工能力显著增大，大量化学化工装置大型化，加工能力显著增大，大量化学物质都处在工艺过程中，物质都处在工艺过程中，增加了物料外泄的危险性。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，化工生产中的物料，多半本身就是能源和毒性源，一旦外

29、泄就会造成重大事故，给生命和财产带来巨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。出了更高的要求。化工安全设计在化工设计中变得化工安全设计在化工设计中变得更加重要。更加重要。第三节第三节 安全设计概论安全设计概论 化工装置大型化，必然带来生产的连续化和操作的化工装置大型化，必然带来生产的连续化和操作的集中化，以及全流程

30、的自动控制。省掉了中间贮存环节，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。局产生严重影响。对工艺设备的处理能力和工艺过程的参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出了更 高的要求高的要求。 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新的危险性。面临从未经验过的新的工艺过程和新的操作，面临从未经验过的新的工艺过程和

31、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。安全评价技术的重要性越来越突出。 第四节第四节 安全设计概论安全设计概论三三 、设计的安全经济分析、设计的安全经济分析1 1 装置的安全设计产生的效益装置的安全设计产生的效益。（费用不能太高，（费用不能太高，对于所有的设备及其规格都要在设计允许的范围内对于所有的设备及其规格都要在设计允许的范围内满足安全生产条件下采用低费用设计）满足安全生产条件下采用低费用

32、设计）2 2 装置中各段设备使用寿命大致相当装置中各段设备使用寿命大致相当（腐蚀、高（腐蚀、高温、高压，主要考虑大型设备）温、高压，主要考虑大型设备）3 3 固定投资和操作费用的关系固定投资和操作费用的关系（一般宁可增加固（一般宁可增加固定投资，不愿增加操作费用）定投资，不愿增加操作费用）4 4 安全设计应满足规定条件下的最低费用保障安全设计应满足规定条件下的最低费用保障第四节第四节 安全设计概论安全设计概论四、安全设计的基本原则四、安全设计的基本原则(1) 应遵循本质安全设计原则应遵循本质安全设计原则采用采用削减、缓解、替代、简化削减、缓解、替代、简化等手段，通等手段，通过局部改用没有危险或

33、危险性很小的物料或过局部改用没有危险或危险性很小的物料或过程，从设计源头上消除或削减危险源。过程，从设计源头上消除或削减危险源。本质安全设计本质安全设计 inherently safer design采用削减、缓解、替代、简化等手段，局部改用没有危采用削减、缓解、替代、简化等手段，局部改用没有危险或危险性很小的物料和工艺条件（而不是通过遏制或其险或危险性很小的物料和工艺条件（而不是通过遏制或其他附加控制手段），使工艺过程及其装备含有内在的能够他附加控制手段），使工艺过程及其装备含有内在的能够从根本上防止事故发生的功能的设计。从根本上防止事故发生的功能的设计。 （2）应遵循合理降低风险原则）应遵

34、循合理降低风险原则在技术可行、经济合理的前提下，采用适在技术可行、经济合理的前提下，采用适宜、可靠的安全对策措施，将化工建设项目宜、可靠的安全对策措施，将化工建设项目预期寿命周期内的风险尽可能降到合理、可预期寿命周期内的风险尽可能降到合理、可行的最低程度。行的最低程度。（3）应遵循三同时原则）应遵循三同时原则化工安全设计应贯彻新建、改建、扩建工化工安全设计应贯彻新建、改建、扩建工程项目的安全设施与主体工程程项目的安全设施与主体工程“同时设同时设计计”“”“同时施工同时施工”“”“同时投产同时投产”的的“三同时三同时”原则原则 第四节第四节 安全设计概论安全设计概论五、安全设计的方法化工安全设计

35、：化工安全设计：通过全面系统的过程危险源分析、科学通过全面系统的过程危险源分析、科学缜密的安全设计、合理有效的对策措施，将化工建设项目缜密的安全设计、合理有效的对策措施，将化工建设项目可能产生的风险在法律和合同规定的范围内减小到当今社可能产生的风险在法律和合同规定的范围内减小到当今社会可接受的水平。会可接受的水平。三阶段法： （1）法令规则）法令规则 （2）标准规范）标准规范 （3）企业经验标准（具体）企业经验标准（具体）问题发现法：预先设想（系统危险分析）预先设想（系统危险分析）事故后补六、化工安全设计程序六、化工安全设计程序涉及化工安全设计的任何一种形式的程序都应包含下列要素：化工安全设计

36、策划；化工安全设计策划；过程危险源分析；过程危险源分析；化工安全对策措施设计；化工安全对策措施设计；化工安全设计审查；化工安全设计审查；化工安全设计变更化工安全设计变更。6.1化工安全设计的策划化工安全设计的策划化工安全设计策划的主要内容包括：化工安全设计策划的主要内容包括：明确设计范围、确定设计依据及应采用的法律法明确设计范围、确定设计依据及应采用的法律法规、标准规范和有关规定；规、标准规范和有关规定； 确定开展过程危险源分析和化工安全设计审查的确定开展过程危险源分析和化工安全设计审查的时间、方法、内容和要求；时间、方法、内容和要求；确定安全设计有关人员的主要任务、职责和工作确定安全设计有关

37、人员的主要任务、职责和工作程序。程序。 6.2过程危险源分析过程危险源分析6.2.1 过程危险源分析的基本要求（1） 过程危险源分析是辨识过程危险源并对其产生的原因及其后果进行分析的一种有组织的、系统的安全设计审查。审查结果将为设计人员纠正或完善化工安全设计、提高建设项目本质安全设计水平提供决策的依据。（2）过程危险源分析开始前应进行准备和策划设计单位应根据化工建设项目的设计范围、风险大小、设计单位应根据化工建设项目的设计范围、风险大小、设计阶段、安全信息收集的完备性以及合同和业主的要求，设计阶段、安全信息收集的完备性以及合同和业主的要求，确定具体的分析对象、目标和内容，选择适宜的方法，组确定

38、具体的分析对象、目标和内容，选择适宜的方法，组建审查小组对化工建设项目进行全面系统的过程危险源分建审查小组对化工建设项目进行全面系统的过程危险源分析析 （3） 过程危险源分析应由一个具有不同专业背景的人员（必要时还应聘请有操作经验的人员）组成的小组来执行，至少小组主持人应全面掌握所采用的审查方法。设计单位应有计划地对审查组长和审查人员进行培训。（4）过程危险源分析时应注意辨识导致火灾、爆炸、毒气释放或易燃化学品和危险化辨识导致火灾、爆炸、毒气释放或易燃化学品和危险化学品重大泄漏的潜在危险源；学品重大泄漏的潜在危险源；辨识在同类装置中曾经发生过的可能导致工作场所潜在辨识在同类装置中曾经发生过的可

39、能导致工作场所潜在灾难性后果的事件灾难性后果的事件辨识设备、仪表、公用工程、人员活动（常规的和非常辨识设备、仪表、公用工程、人员活动（常规的和非常规的）、以及来自过程以外的各种危险因素；规的）、以及来自过程以外的各种危险因素；辨识和评价设计已经采取的安全对策措施的充分性和可辨识和评价设计已经采取的安全对策措施的充分性和可靠性；靠性；辨识和评价事故后果的工程和管理控制措施；辨识和评价事故后果的工程和管理控制措施；评价事故控制措施失效以后对现场操作人员安全和健康评价事故控制措施失效以后对现场操作人员安全和健康的影响的影响。6.2 .2 过程危险源分析的基本程序过程危险源分析的基本程序应包括：定义过

40、程危险源分析的依据、对象、范围和目标；定义过程危险源分析的依据、对象、范围和目标；收集过程危险源分析所需的数据和相关信息；收集过程危险源分析所需的数据和相关信息；辨识过程危险源；辨识过程危险源；确定风险并进行风险评价提出风险控制措施建议；确定风险并进行风险评价提出风险控制措施建议；形成分析结果文件；形成分析结果文件；风险控制的跟踪和再评价。风险控制的跟踪和再评价。6.2.3 过程危险源分析的基本方法过程危险源分析方法是保证过程危险源辨识和评过程危险源分析方法是保证过程危险源辨识和评价质量的重要手段。设计单位应采用下列一种或多价质量的重要手段。设计单位应采用下列一种或多种适用于过程危险源分析的方

41、法，用于过程危险源种适用于过程危险源分析的方法，用于过程危险源的分析：的分析：预先危险源分析预先危险源分析 （Preliminary Hazards Analysis）预先危险源分析相对比较简单，容易掌握，主要预先危险源分析相对比较简单，容易掌握，主要用于项目开发初期（如概念设计阶段）的物料、装用于项目开发初期（如概念设计阶段）的物料、装置、工艺过程的主要危险源的辨识和评价，为方案置、工艺过程的主要危险源的辨识和评价，为方案比选、项目决策提供依据比选、项目决策提供依据 故障假设分析（What-If）故障假设分析是针对过程和操作的每一步骤系统地提出故障假设分析是针对过程和操作的每一步骤系统地提出

42、故障假设，并组织专家针对故障假设的集思广益的回答和故障假设，并组织专家针对故障假设的集思广益的回答和讨论，辨识和评价物料组分量或质的异常、设备功能故障讨论，辨识和评价物料组分量或质的异常、设备功能故障或程序错误对过程的影响。它主要用于从原料到产品的相或程序错误对过程的影响。它主要用于从原料到产品的相对比较简单的过程。该方法的核心是问题的假设要由有经对比较简单的过程。该方法的核心是问题的假设要由有经验的专家事先设计。验的专家事先设计。安全检查表分析（Checklist）安全检查表分析是将一系列对象，例如周边环境、总平安全检查表分析是将一系列对象，例如周边环境、总平面布置、工艺、设备、操作、安全设

43、施、应急系统等列出面布置、工艺、设备、操作、安全设施、应急系统等列出检查表，逐一进行检查和评价的方法。检查表，逐一进行检查和评价的方法。安全检查表分析可应用于设计的各个阶段，但必须对设安全检查表分析可应用于设计的各个阶段，但必须对设计的装置有成熟的经验、了解有关的法规、标准规范和规计的装置有成熟的经验、了解有关的法规、标准规范和规定、事先编制合适的安全检查表。定、事先编制合适的安全检查表。故障假设故障假设/安全检查表分析（安全检查表分析（What-If/Checklist）故障假设故障假设/ /安全检查表分析是通过故障假设提出安全检查表分析是通过故障假设提出问题，针对问题对照安全检查表进行全面

44、分析的方问题，针对问题对照安全检查表进行全面分析的方法。该方法由于吸收了故障假设分析方法的创造性法。该方法由于吸收了故障假设分析方法的创造性和安全检查表分析的规范性，可以应用于比较复杂和安全检查表分析的规范性，可以应用于比较复杂的过程危险源分析。的过程危险源分析。危险与可操作性研究（Hazard and Operability Study ：HAZOP);是由具有不同专业背景的成员组成的小组在组长的主持下以一种结构有序的方式对过程进行系统审查的技术方法。它以工艺仪表流程图（PID）为研究对象，在引导词提示下，对系统中所有重要的过程参数可能由于偏离预期的设计条件所引起的潜在危险和操作性问题、以及

45、设计中已采取的安全防护措施进行辨识和评价，提出需要设计者进一步甄别的问题和修改设计或操作指令的建议。HAZOP的应用现已针对不同对象和目标有了多种形式的演变和发展，并已几乎扩展到包括设计在内的装置生命周期的所有阶段。故障类型和影响分析（故障类型和影响分析（Failure Mode and Effects Analysis： FMEA)故障类型是指设备或子系统功能故障的形式，例如：开、故障类型是指设备或子系统功能故障的形式，例如：开、关、接通、切断、泄漏、腐蚀、变形、破损、烧坏、脱落关、接通、切断、泄漏、腐蚀、变形、破损、烧坏、脱落等。故障类型和影响分析（等。故障类型和影响分析（EMEAEMEA

46、）就是针对上述各种类型）就是针对上述各种类型的功能故障的研究方法。的功能故障的研究方法。该方法主要用于设备功能故障的分析，也可以与该方法主要用于设备功能故障的分析，也可以与HAZOPHAZOP配配合使用。分析的途径一般包括：合使用。分析的途径一般包括：辨识潜在的故障类型；辨识潜在的故障类型；分析故障的后果（故障对全系统、子系统、人员的影分析故障的后果（故障对全系统、子系统、人员的影响）；响）；确定危险级别（例如：高，中，低）；确定危险级别（例如：高，中，低）；确定故障的概率；确定故障的概率；辨识故障的检测方法；辨识故障的检测方法；提出改进设计的建议。提出改进设计的建议。故障树分析（故障树分析（

47、Fault Tree Analysis：FTA） 故障树分析是一种采用逻辑符号进行演绎的系统安全分故障树分析是一种采用逻辑符号进行演绎的系统安全分析方法。它从特定事故（顶上事件）开始，像延伸的树枝析方法。它从特定事故（顶上事件）开始，像延伸的树枝一样，层层列出可能导致事故的序列事件（故障）及其发一样，层层列出可能导致事故的序列事件（故障）及其发生的概率，然后通过概率计算找出事故的基本原因，即故生的概率，然后通过概率计算找出事故的基本原因，即故障树的底部事件。该方法主要用于重大灾难性的事故分析，障树的底部事件。该方法主要用于重大灾难性的事故分析，像火灾、爆炸、毒气泄漏等；也特别适用于评价两种可供

48、像火灾、爆炸、毒气泄漏等；也特别适用于评价两种可供选择的安全设施对减轻事件出现可能性的效果；该方法既选择的安全设施对减轻事件出现可能性的效果；该方法既可以用作定性分析也可用作定量分析。可以用作定性分析也可用作定量分析。其他合适的方法其他合适的方法除了上述推荐的方法以外，设计单位还可以考虑采用其除了上述推荐的方法以外，设计单位还可以考虑采用其他合适的方法。但是，任何一种方法都有一定的适用范围他合适的方法。但是，任何一种方法都有一定的适用范围和条件，没有绝对的优劣之分，简单的方法未必不是恰当和条件，没有绝对的优劣之分，简单的方法未必不是恰当的选择。为了保证分析方法选择的合适，一般应考虑以下的选择。

49、为了保证分析方法选择的合适，一般应考虑以下因素：因素：化工建设项目的规模和复杂程度化工建设项目的规模和复杂程度建设项目初步危险性分析的结果（如果可以提供）建设项目初步危险性分析的结果（如果可以提供）建设项目对周边环境的影响（如果可以提供）建设项目对周边环境的影响（如果可以提供）新技术采用的深度新技术采用的深度设计所处的阶段设计所处的阶段法律法规的要求法律法规的要求合同或业主要求合同或业主要求合同相关方的要求合同相关方的要求6.2.4 化工装置主要的过程危险源(1) 火灾与爆炸火灾和爆炸是化工生产过程中发生较多且危害较大的主要事故，造成火灾爆炸事故的主要危险源包括：具有易燃易爆性的各种物料包括设

50、计范围内的各种原料、辅助材料、中间产品、副成品、成品等； 高温操作高压操作高温设备和管道表面易引起与之接触的可燃物质着火；高温设备和管道表面易引起与之接触的可燃物质着火；高温下的可燃气体，一旦空气或含氧气体进入系统与之混合并高温下的可燃气体，一旦空气或含氧气体进入系统与之混合并达到爆炸极限时，极易在设备和管道内爆炸；达到爆炸极限时，极易在设备和管道内爆炸；温度达到或超过自燃点的可燃气体，一旦泄漏即引起燃烧爆炸；温度达到或超过自燃点的可燃气体，一旦泄漏即引起燃烧爆炸；操作压力高使可燃气体爆炸极限加宽，操作压力高使可燃气体爆炸极限加宽，尤其是对上限影响较大尤其是对上限影响较大, ,使爆炸危险性使爆

51、炸危险性增加增加; ;高压操作对设备选材、制造都带来一定高压操作对设备选材、制造都带来一定难度，也增加了平时维护的困难，同时难度，也增加了平时维护的困难，同时易使设备发生疲劳腐蚀，造成泄漏；易使设备发生疲劳腐蚀，造成泄漏；d） 其他因素：操作不当或失误设备故障控制不当或失灵意外事件等（3） 中毒及窒息l在生产过程中，员工接触、使用化学有毒、有害物质的几率高、种类多；l事故状态下有毒、有害物质外泄，污染作业环境，导致人员中毒或窒息；l人员个体防护不当、工艺事故处理不及时，导致中毒及窒息事故扩大；（4） 其他危险源噪声、粉尘、高温中暑、低温冷冻、化学灼伤、电击、辐射、雷击、静电、坠落和机械伤害等均

52、是可能造成对人员伤害的危险源。6.2.5 设计阶段过程危险源分析的时机设计阶段过程危险源分析原则上可以与设计阶段同步，分三个时期进行：前期工作过程危险源分析基础工程设计过程危险源分析详细工程设计过程危险源分析详细工程设计过程危险源分析通常在详细设计（或施工图设计）阶段工艺、自控和设备设计完成三分之一的某一控制点上开始实施。前期工作过程危险源分析通常在设计前期项目工艺路线和工艺方案确定过程中进行。设计前期阶段包括：工艺开发、概念设计、工艺包设计、编制项目建议书和可行性研究报告、项目申请报告等。基础工程设计过程危险源分析可以按照不同的分析对象、目基础工程设计过程危险源分析可以按照不同的分析对象、目

53、标、方法选择不同的开始点。如果选用标、方法选择不同的开始点。如果选用HAZOPHAZOP分析，一般可以根分析，一般可以根据项目的需求选择两个不同的开始点：据项目的需求选择两个不同的开始点：第一个开始点是基础工程设计的初期在工艺流程图（第一个开始点是基础工程设计的初期在工艺流程图（PFDPFD） 或条件版或条件版PIDPID图上进行图上进行HAZOPHAZOP初步分析，为基础工程设计提供安初步分析，为基础工程设计提供安全设计依据；全设计依据；第二个开始点是在第二个开始点是在PIDPID图完成内审版修改提交用户审查之前用图完成内审版修改提交用户审查之前用于对基础工程设计全面、系统的审查。于对基础工

54、程设计全面、系统的审查。（1） 前期工作过程危险源分析前期工作过程危险源分析的目的前期工作过程危险源分析用于提供化工建设项目的初步安全性分析，为化工建设项目决策提供依据。具体目的包括：辨识需要特别关注的和潜在的危险化学物质和过程危险辨识需要特别关注的和潜在的危险化学物质和过程危险源。对工艺路线和工艺方案的本质安全设计进行审查；源。对工艺路线和工艺方案的本质安全设计进行审查；根据业主的要求对化工建设项目安全条件进行论证，评根据业主的要求对化工建设项目安全条件进行论证，评估项目厂址选择的可行性。估项目厂址选择的可行性。确认缺失的重要信息，提示下一级过程危险源分析的注确认缺失的重要信息，提示下一级过

55、程危险源分析的注意点。意点。前期工作过程危险源分析的重点前期工作过程危险源分析的重点对来自于过程中使用的危险化学物质进行分析对来自于过程中使用的危险化学物质进行分析根据危险化学物质安全数据表（根据危险化学物质安全数据表（MSDSMSDS）及有关数据资料，）及有关数据资料，对工艺过程所有物料（既包括原料、中间体、副产品、最对工艺过程所有物料（既包括原料、中间体、副产品、最终产品，也包括催化剂、溶剂、杂质、排放物等）的危险终产品，也包括催化剂、溶剂、杂质、排放物等）的危险性进行分析：性进行分析：定性或定量确定物料的危险特性和危险程度；定性或定量确定物料的危险特性和危险程度；危险物料的过程存量和总存

56、量危险物料的过程存量和总存量物料与物料之间的相容性；物料与物料之间的相容性；物料与设备材料之间的相容性；物料与设备材料之间的相容性；危险源的检测方法；危险源的检测方法；危险物料的使用、加工、储存、转移过程的技术要求以危险物料的使用、加工、储存、转移过程的技术要求以及存在的危险性；及存在的危险性；对需要进行定量分析的危险源提出定量分析的要求。对需要进行定量分析的危险源提出定量分析的要求。对来自于加工和处理过程潜在的危险源进行分析对来自于加工和处理过程潜在的危险源进行分析根据工艺流程图、单元设备布置图，危险化学品基础安根据工艺流程图、单元设备布置图，危险化学品基础安全数据表（全数据表（MSDSMS

57、DS）以及物料危险源分析的结果等对加工和）以及物料危险源分析的结果等对加工和处理过程的危险源进行分析：处理过程的危险源进行分析：v联系物料的加工和处理的过程，辨识设备发生火灾、联系物料的加工和处理的过程，辨识设备发生火灾、爆炸、毒气泄漏等危险和危害的可能性及严重程度爆炸、毒气泄漏等危险和危害的可能性及严重程度（定性和定量分析）；（定性和定量分析）；v辨识不同设备之间发生事故的相互影响；辨识不同设备之间发生事故的相互影响；v辨识各独立装置之间发生事故的相互影响；辨识各独立装置之间发生事故的相互影响；v辨识一种类型的危险源与另一种类型危险源之间的辨识一种类型的危险源与另一种类型危险源之间的相互影响

58、相互影响 ；v辨识装置与周边环境之间的相互影响辨识装置与周边环境之间的相互影响对建设项目的安全条件进行分析对建设项目的安全条件进行分析根据总平面布置方案图、周边设施区域图、建设项目内根据总平面布置方案图、周边设施区域图、建设项目内在危险源分析的结果以及搜集、调查和整理建设项目的外在危险源分析的结果以及搜集、调查和整理建设项目的外部情况，对建设项目的安全条件进行分析：部情况，对建设项目的安全条件进行分析：建设项目内在的危险、有害因素和建设项目可能发生的建设项目内在的危险、有害因素和建设项目可能发生的各类事故，对建设项目周边单位生产、经营活动或者居民各类事故，对建设项目周边单位生产、经营活动或者居

59、民生活的影响。生活的影响。建设项目周边单位生产、经营活动或者居民生活对建设建设项目周边单位生产、经营活动或者居民生活对建设项目投入生产或者使用后的影响。项目投入生产或者使用后的影响。建设项目所在地的自然条件对建设项目投入生产或者使建设项目所在地的自然条件对建设项目投入生产或者使用后的影响。用后的影响。前期工作过程危险源分析的结果前期工作过程危险源分析的结果前期工作过程危险源分析的结果决定于分析所确定的对前期工作过程危险源分析的结果决定于分析所确定的对象、目标和内容。可能获取的结果包括下列全部或部分：象、目标和内容。可能获取的结果包括下列全部或部分：物料危险有害性质的基础数据物料危险有害性质的基

60、础数据装置各部分危险有害物料总量清单装置各部分危险有害物料总量清单对潜在危险源的辨识和评价对潜在危险源的辨识和评价需要特别关注的危险源一览表需要特别关注的危险源一览表对影响其他装置和周边地区的重大危险源定量评价的建对影响其他装置和周边地区的重大危险源定量评价的建议议对项目决策的全面评估和建议对项目决策的全面评估和建议对本质安全对策措施和其他安全对策措施的建议。对本质安全对策措施和其他安全对策措施的建议。对厂址选择、总平面布置的建议。对厂址选择、总平面布置的建议。灾难应急计划的指导原则灾难应急计划的指导原则缺失数据一览表缺失数据一览表（2）基础工程设计过程危险源分析基础工程设计过程危险源分析的目