《化工安全概論》主要包括緒論,國際化學品安全管理體系,中國化學品安全管理體系,化學品的性質特征及其危險性,燃燒、爆炸與防火防爆安全技術,職業毒害與防毒措施,化學品泄漏與擴散模型,化工廠設計與裝置安全,壓力容器的設計與使用安全,化工廠安全操作與維護,化工事故調查與案例分析。全書內容豐富、針對性強,具有專業突出、與時俱進的特點。
《化工安全概論》可作為高等學校化工、制藥、安全工程等相關專業的本科教材,也可作為化工、制藥、生物、冶金、過程機械等領域相關研究人員、工程技術人員和管理人員的參考用書。
《化工安全概論》系統介紹了化工安全的基本概念、知識和技能,注重理論知識與實踐的結合
讀者可從本教材中可學到先進的化工安全理論、知識和技能,在化工過程的設計、研究、生產或者管理工作能夠更好地肩負化工安全生產之責
在很多國家,化工以及相關的加工制造業一直是國民經濟的支柱產業,包括石油、化工、材料、冶金、過程機械、制藥、生物、輕工、食品等,其中大多數都會涉及危險品或危險過程。一旦發生事故,不僅造成巨額經濟損失,還可能對人身造成嚴重傷害。安全與生產之間的密切關系越來越被人們所重視,化工安全逐漸成為全球性的課題而引起廣泛注意。隨著化學工業的發展,化工過程日益呈現出大型化、工藝復雜化以及化工產品種類復雜多樣化等趨勢,化工安全也呈現出新的特點。高新技術的發展促進了專用產品、高增值產品和具有先進功能的產品開發,使得化工事故的不可預測性、嚴重性和危害性更大。因此,有必要對化工類專業的大專院校學生開設化工安全課程并進行安全技術基礎訓練,以提高學生的安全意識,增長學生的安全知識與技能,為他們在將來的工作中實現安全生產打下良好的基礎。
世界上許多大學都設置了安全課程,而我國在20世紀僅有幾所院校開設安全課,加之缺乏有針對性的教材,使我國化工高等教育在這方面滯后于發達國家。2002年天津大學許文教授編著的面向21世紀課程教材《化工安全工程概論》彌補了這一空缺,為化工類學校學生學習化工安全知識提供了第一本教材。該教材介紹了化工安全新理論、新方法和新技術,注重教材的通用性,側重于知識介紹,對學生了解安全基礎知識并從一些事故案例中獲得實際安全經驗很有幫助。2011年《化工安全工程概論》(第二版)由張毅民副教授修訂再版,并被評選為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。
為了使將來從事化工領域的管理者和從業者掌握全面的化工安全知識,以便了解化工安全工程的基礎理論及具體實踐,本次教材修訂過程中,作者們綜合研究化工過程的發展所帶來的安全問題,查閱了國內外相關書籍,并結合多年的授課經驗,在原版教材基礎上做了較大改動。《化工安全概論》(第三版)第1~6章主要講述了化學品危險性及安全管理體系,包括緒論,國際化學品安全管理體系,中國化學品安全管理體系,化學品的性質特征及其危險性,燃燒、爆炸與防火防爆安全技術,職業毒害與防毒措施等;第7~11章主要講述了化學品生產過程安全,包括化學品泄漏與擴散模型、化工廠設計與裝置安全、壓力容器的設計與使用安全、化工廠安全操作與維護、化工事故調查與案例分析等。
本書作為高等學校化工學科安全方面的教材,重點面向化工與制藥類專業、安全工程類專業學生,注重理論知識與實踐的結合,使學生能系統掌握化工安全的基本概念、知識和技能,在將來的工作中論從事化工過程的設計、研究、生產或者管理,都能夠肩負起化工安全生產重任。本書也可供化工、制藥、生物、冶金、過程機械等領域的研究人員、工程技術人員及管理人員參考使用。
本書第1~6章由天津大學王虹副教授編寫,第7~11章由天津大學李振花教授編寫。
由于編者水平有限,書中難免存在疏漏和不當之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者
2017年6月
李振花,天津大學化工學院研究員,講授本科生課程化工安全與環保十余年,教學經驗豐富。科研方向:一碳化工、綠色化學工藝和等離子體催化,作為負責人或主要參加人開展省部級科研項目10余項,獲得中國發明專利8項,在國內外期刊發表論文100余篇。
第1章緒論 / 1
1.1現代化學工業中的安全問題1
1.2化學工業安全問題的特點2
1.3化工安全理論與技術5
1.3.1化工危險性的分析與識別技術5
1.3.2人機工程學、勞動心理學和人體測量學的應用6
1.3.3化工安全技術的新進展7
1.3.4化工安全工程及其基本內容8
思考題9
第2章國際化學品安全管理體系 / 10
2.1管理組織與機構10
2.2管理體系與制度框架12
2.2.1《21世紀議程》12
2.2.2《可持續發展問題世界首腦會議實施計劃》13
2.2.3《維也納公約》和《蒙特利爾議定書》14
2.2.4《巴塞爾公約》14
2.2.5《鹿特丹公約》15
2.2.6《斯德哥爾摩公約》15
2.2.7《關于汞的水俁公約》16
2.2.8《作業場所安全使用化學品公約》16
2.2.9《國際化學品管理戰略方針》17
2.2.10《全球化學品統一分類和標簽制度》17
2.2.11《國際危規》20
思考題22
第3章中國化學品安全管理體系 / 23
3.1管理組織與機構23
3.1.1政府管理部門23
3.1.2行業協會24
3.1.3其他相關組織與服務機構24
3.1.4化學品安全相關網站24
3.2管理體系與制度框架25
3.2.1國家發展規劃25
3.2.2法律法規與部門規章25
3.2.3標準體系26
3.2.4國際公約與協定30
思考題31
第4章化學品的性質特征及其危險性 / 32
4.1化學品的分類和危險性32
4.1.1理化危險33
4.1.2健康危險34
4.1.3環境危險36
4.2易燃物質的性質和特征36
4.2.1易燃物質的性質36
4.2.2物質易燃性分類和火險等級37
4.2.3物質易燃性評估38
4.3毒性物質的性質和特征39
4.3.1毒性物質的臨界限度和致死劑量39
4.3.2毒性物質的判別和危險等級劃分40
4.4反應性物質的性質和特征40
4.4.1具自燃性質的化學品40
4.4.2具過氧化性質的化學品41
4.4.3具水敏性質的化學品41
4.4.4具不穩定結構基團的化學品42
4.5壓力系統危險性及其影響因素43
4.5.1溫度對蒸氣壓的影響43
4.5.2相變引起的體積變化45
4.5.3不同物質蒸氣和液體的密度47
4.6化學反應危險性的動力學分析48
4.7化學物質的非互容性49
4.8化學反應類型及其危險性51
思考題53
第5章燃燒、爆炸與防火防爆安全技術 / 54
5.1燃燒概述54
5.1.1燃燒三要素54
5.1.2燃燒形式57
5.1.3燃燒類別58
5.1.4燃燒類型及其特征參數58
5.2燃燒過程與燃燒原理60
5.2.1燃燒過程60
5.2.2燃燒的活化能理論61
5.2.3燃燒的過氧化物理論62
5.2.4燃燒的鏈反應理論62
5.3燃燒的特征參數62
5.3.1燃燒溫度62
5.3.2燃燒速率63
5.3.3燃燒熱64
5.4爆炸及其類型65
5.4.1爆炸概述65
5.4.2爆炸分類65
5.4.3常見爆炸類型66
5.5爆炸極限理論與計算69
5.5.1爆炸極限理論69
5.5.2影響爆炸極限的因素71
5.5.3爆炸極限的計算74
5.6燃燒性物質的儲存和運輸76
5.6.1燃燒性物質概述76
5.6.2燃燒性物質的危險性77
5.6.3燃燒性物質的儲存安全78
5.6.4燃燒性物質的裝卸和運輸80
5.7爆炸性物質的儲存和銷毀81
5.7.1爆炸性物質概述81
5.7.2爆炸性物質的儲存82
5.7.3爆炸性物質的銷毀83
5.8火災爆炸危險與防火防爆措施84
5.8.1物料的火災爆炸危險84
5.8.2化學反應的火災爆炸危險85
5.8.3工藝裝置的火災爆炸危險86
5.8.4防火防爆措施87
5.9有火災爆炸危險性物質的加工處理88
5.9.1用難燃溶劑代替可燃溶劑89
5.9.2根據燃燒性物質的特性分別處理89
5.9.3密閉和通風措施90
5.9.4惰性介質的惰化和稀釋作用90
5.9.5減壓操作91
5.9.6燃燒爆炸性物料的處理92
5.10燃燒爆炸敏感性工藝參數的控制92
5.10.1反應溫度的控制92
5.10.2物料配比和投料速率控制93
5.10.3物料成分和過反應的控制94
5.10.4自動控制系統和安全保險裝置95
5.11滅火劑與滅火措施96
5.11.1滅火的原理及措施96
5.11.2滅火劑及其應用97
5.11.3滅火器及其應用98
5.11.4滅火設施98
思考題100
第6章職業毒害與防毒措施 / 101
6.1毒性物質及其有效劑量101
6.1.1毒性物質的來源及其毒害作用101
6.1.2毒性物質的分類102
6.1.3毒性物質有效劑量102
6.2化工常見物質的毒性作用103
6.2.1刺激性氣體104
6.2.2窒息性氣體104
6.2.3金屬及其化合物105
6.2.4有機化合物105
6.3化學物質毒性的影響因素106
6.3.1化學結構對毒性的影響106
6.3.2物理性質對毒性的影響107
6.3.3環境條件對毒性的影響108
6.3.4個體因素對毒性的影響108
6.4毒性物質侵入人體途徑與毒理作用109
6.4.1毒性物質侵入人體途徑109
6.4.2毒性物質毒理作用110
6.5物質毒性資料的應用111
6.5.1毒性物質化學結構與分子量112
6.5.2毒性物質的物性112
6.5.3動物試驗和毒性等級113
6.6職業中毒及其診斷過程113
6.6.1職業中毒分類113
6.6.2職業中毒特點114
6.6.3職業中毒診斷依據114
6.6.4職業中毒診斷過程115
6.7職業中毒的臨床表現115
6.7.1呼吸系統115
6.7.2神經系統116
6.7.3血液系統116
6.7.4消化系統和泌尿系統117
6.8防止職業毒害的技術措施117
6.8.1替代或排除有毒或高毒物料117
6.8.2采用危害性小的工藝118
6.8.3密閉化、機械化、連續化措施118
6.8.4隔離操作和自動控制119
6.9工業毒物的通風排毒與凈化吸收119
6.9.1通風排毒措施119
6.9.2燃燒凈化方法120
6.9.3冷凝凈化方法121
6.9.4吸收和吸附凈化方法121
思考題122
第7章化學品泄漏與擴散模型 / 123
7.1化工中常見的泄漏源124
7.2化學品泄漏模型125
7.2.1液體泄漏125
7.2.2氣體或蒸氣泄漏134
7.2.3液體閃蒸143
7.2.4液池蒸發或沸騰145
7.3擴散方式及擴散模型147
7.3.1擴散方式及其影響因素147
7.3.2中性浮力擴散模型149
7.3.3重氣擴散模型152
7.3.4釋放動量和浮力的影響157
思考題157
第8章化工廠設計與裝置安全 / 159
8.1化工廠設計安全159
8.1.1危險和防護的一般考慮160
8.1.2化工廠的定位161
8.1.3化工廠選址162
8.1.4化工廠布局162
8.1.5化工單元區域規劃164
8.2化工工藝設計安全165
8.2.1什么是化工工藝設計165
8.2.2從實驗室到工業化的實驗過程165
8.2.3裝置工藝設計安全分析168
8.3化工過程裝置與設備設計安全174
8.3.1過程裝置設計安全174
8.3.2典型設備設計安全176
8.4儲存設備安全設計181
8.4.1儲存液化氣體、危險液體的裝備技術安全181
8.4.2呼吸閥的安全設計184
8.5化工廠其他安全附屬裝置設計186
8.5.1阻火器安全設計186
8.5.2火炬系統安全設計189
8.6化工設計安全校核、安全評價及環境評價196
8.6.1評價的目的196
8.6.2安全評價的依據和原則197
8.6.3環境評價依據198
8.7危險與可操作性(HAZOP)分析200
8.7.1HAZOP分析原理及技術進展200
8.7.2什么是HAZOP分析?200
8.7.3HAZOP分析小組成員及職責200
8.7.4HAZOP分析步驟及分析舉例201
思考題203
第9章壓力容器的設計與使用安全 / 204
9.1壓力容器概述和分類204
9.1.1壓力容器安全概述205
9.1.2壓力容器的操作與維護207
9.2壓力容器的設計、制造和檢驗208
9.2.1壓力容器設計208
9.2.2壓力容器的制造和安裝210
9.2.3壓力容器檢驗212
9.3高壓工藝管道的安全技術管理212
9.3.1高壓工藝管道概述212
9.3.2高壓工藝管道的設計、制造和安裝213
9.3.3高壓工藝管道操作與維護214
9.3.4高壓工藝管道技術檢驗214
9.4壓力容器安全附屬裝置設計216
9.4.1壓力容器常用安全附件217
9.4.2安全閥的安全設計218
9.4.3爆破片的安全設計221
思考題224
第10章化工廠安全操作與維護 / 225
10.1化工廠安全管理制度225
10.1.1制定并遵守安全生產管理制度225
10.1.2開、停車安全操作及管理226
10.1.3裝置的安全停車與處理227
10.1.4開、停車過程中的置換過程安全考慮231
10.1.5化工裝置檢修235
10.2化工廠單元操作安全237
10.2.1物料輸送237
10.2.2熔融和干燥238
10.2.3蒸發和蒸餾239
10.2.4冷卻、冷凝和冷凍241
10.2.5篩分和過濾243
10.2.6粉碎和混合244
10.3化學反應工藝操作安全245
10.3.1國家首批重點監管的18種化工工藝245
10.3.2化學反應過程危險分析245
10.4工藝變更管理258
10.4.1工藝和設備變更管理258
10.4.2變更申請、審批259
10.4.3變更實施260
10.4.4變更結束260
思考題261
第11章化工事故調查與案例分析 / 262
11.1化工事故調查的目的和意義262
11.2化工事故調查程序263
11.3化工事故調查報告內容266
11.4化工事故案例分析267
11.4.1火災事故案例267
11.4.2爆炸事故案例268
11.4.3中毒事故案例271
參考文獻 / 274