化工行业。,。

2019年8月14日1安全工程概论主讲：高智职称：副教授单位：内蒙古工业大学化工学院电话：[phone]主页：电邮：[e-mail]教材：化工安全工程概论，许文编，化学工业出版社2019年8月14日第一章绪论2/522004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。……2019年8月14日3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2019年8月14日第一章绪论4/52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2019年8月14日第一章绪论5/52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。2019年8月14日第一章绪论6/52一、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。2019年8月14日第一章绪论7/52二、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。2019年8月14日第一章绪论8/52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。2019年8月14日第一章绪论9/52三、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。2019年8月14日第一章绪论10/522.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。2019年8月14日第一章绪论11/52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。2019年8月14日第一章绪论12/521888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。2019年8月14日第一章绪论13/52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。2019年8月14日第一章绪论14/52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。2019年8月14日第一章绪论15/52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。2019年8月14日第一章绪论16/52二、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。2019年8月14日第一章绪论17/52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。2019年8月14日第一章绪论18/52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。2019年8月14日第一章绪论19/52三、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