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化工安全设计

		点击数：	更新时间： 2023年07月23日
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化工安全设计
教材：化工安全设计概论，王德堂主编，化学工业出版社
参考书：化工安全设计，崔克清，张礼敬，陶刚编，化学工业出版社

石建东
讲授内容
第一章  绪论
第二章  厂址的选择
第三章 总平面布置
第四章 工艺装置设计
第五章 建筑设计
第六章  消防设计

第一节  化学工业的发展
一、化工与石油化工的地位及作用
1 化工和石油化工
 chemical  plant  化工厂
Institute of chemical technology  化工学院
The ministry of chemical industry  化学工业部
Chemical engineering  化学工程
化工是化学工业（chemical industry）、化学工程（chemical engineering）、化学工艺（chemical technology）的简称。
化工内含化学肥料、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。

石油化工是石油化学工业及石油化学工艺的总称

2 化工与人类文明

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产乙烯和丙烯，高能炸药的合成，核工业中同位素的合成

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）

改善生活的手段
3 化工与能源
一次能源系指从自然界获得、而且可以直接应用的热能或动力，通常包括煤、 石油、 天然气等化石燃料以及水能、核能等。
二次能源(除电外)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、使用价值更高的燃料。例如：由石油炼制获得的汽油、喷气燃料、 柴油、 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。
化石型燃料：煤：100~200年；石油：30~50年；
                        天然气：200~300年
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
如聚乙烯树脂生产使用的原材料乙烯、甲苯、C4，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。
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。

2．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序和复杂的加工单元，通过多次反应或分离才能完成。

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 
 
3．生产规模大型化、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。

4．生产过程自动化程度高

第二节  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，大都具有易燃、易爆、毒性等化学危险性，化工工艺过程复杂多样化，高温、 高压、深冷等不安全的因素很多。事故的多发性和严重性是化学工业独有的特点。

一、化学工业危险因素
 美国保险协会(AIA)对化学工业的317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．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；
 (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．工厂布局 
(1)工艺设备和贮存设备过于密集； 
(2)有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安全距离不够； 
(3)昂贵设备过于集中； 
(4)对不能替换的装置没有有效的防护；
(5)锅炉、加热器等火源与可燃物工艺装置之间距离太小；
(6)有地形障碍。 
3.结构 
(1)支撑物、门、墙等不是防火结构；
(2)电气设备无防护措施； 
(3)防爆通风换气能力不足； 
(4)控制和管理的指示装置无防护措施； 
(5)装置基础薄弱。
4．对加工物质的危险性认识不足。 
(1)在装置中原料混合，在催化剂作用下自然分解；
(2)对处理的气体、粉尘等在其工艺条件下的爆炸范围不明确；
(3)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。  
5.化工工艺 
(1)没有足够的有关化学反应的动力学数据： 
(2)对有危险的副反应认识不足； 
(3)没有根据热力学研究确定爆炸能量； 
(4)对工艺异常情况检测不够。 
6．物料输送 
(1)各种单元操作时对物料流动不能进行良好控制；   
(2)产品的标示不完全； 
(3)风送装置内的粉尘爆炸；
(4)废气、废水和废渣的处理； 
(5)装置内的装卸设施。 
7．误操作 
(1)忽略关于运转和维修的操作教育； 
(2)没有充分发挥管理人员的监督作用； 
(3)开车、停车计划不适当；
(4)缺乏紧急停车的操作训练； 
(5)没有建立操作人员和安全人员之间的协作体制。  
8.设备缺陷 
(1)因选材不当而引起装置腐蚀、损坏； 
(2)设备不完善，如缺少可靠的控制仪表等； 
(3)材料的疲劳； 
(4)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； 
(5)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； 
(6)设备在超过设计极限的工艺条件下运行； 
(7)对运转中存在的问题或不完善的防灾措施没有及时改进;
(8)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。 
9．防灾计划不充分 
(1)没有得到管理部门的大力支持； 
(2)责任分工不明确； 
(3)装置运行异常或故障仅由安全部门负责 
(4)没有预防事故的计划，或即使有也很差 
(5)遇有紧急情况未采取得力措施， 
(6)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 
(7)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。 
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1－1 化学工业和石油工业的危险因素 
类别	危险因素	危险因素的比例/%	危险因素的比例/%
类别	危险因素	化学工业	石油工业
1
2
3
4
5
6
7
8
9	工厂选址问题
工厂布局问题
结构问题
对加工物质的危险性认识不足
化工工艺问题
物料输送问题
误操作问题
设备缺陷问题
防灾计划不充分	3.5
2.0
3.0
20.2
10.6
4.4
17.2
31.1
8.0	7.0
12.0
14.0
2.0
3.0
4.0
10.0
46.0
2.0
由表1—1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
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。 
1．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)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。

四 、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、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  安全设计概论
一 安全设计概述
化工革命： 单元操作、三传一反、产品工程
几个阶段 ：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
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；原料质量和产品质量的研究；产品作用及应用产品质量的研究
小试试验: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；
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： 
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。
第三节  安全设计概论
二、 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。
第三节  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。 
第四节  安全设计概论
三 、设计的安全经济分析
1 装置的安全设计产生的效益。（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满足安全生产条件下采用低费用设计）
2 装置中各段设备使用寿命大致相当（腐蚀、高温、高压，主要考虑大型设备）
3 固定投资和操作费用的关系（一般宁可增加固定投资，不愿增加操作费用）
4 安全设计应满足规定条件下的最低费用保障

第四节  安全设计概论
四、安全设计的基本原则
(1) 应遵循本质安全设计原则
采用削减、缓解、替代、简化等手段，通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。
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
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，将化工建设项目预期寿命周期内的风险尽可能降到合理、可行的最低程度。
（3）应遵循三同时原则
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“同时设计”“同时施工”“同时投产”的“三同时”原则 
第四节  安全设计概论
五、安全设计的方法
化工安全设计：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。

三阶段法： （1）法令规则
                     （2）标准规范
                     （3）企业经验标准（具体）

问题发现法：预先设想（系统危险分析）
事故后补
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：
化工安全设计策划；
过程危险源分析；
化工安全对策措施设计；
化工安全设计审查；
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、职责和工作程序。
 6.2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 
（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靠性；
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；
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；
形成分析结果文件；
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法，用于过程危险源的分析：
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，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。
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、标准规范和规定、事先编制合适的安全检查表。
故障假设/安全检查表分析（What-If/Checklist）
故障假设/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。

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（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、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（EMEA）就是针对上述各种类型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HAZOP配合使用。分析的途径一般包括：
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、人员的影响）；
确定危险级别（例如：高，中，低）；
确定故障的概率；
辨识故障的检测方法；
提出改进设计的建议。
故障树分析（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，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；该方法既可以用作定性分析也可用作定量分析。
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的选择。为了保证分析方法选择的合适，一般应考虑以下因素：
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）
建设项目对周边环境的影响（如果可以提供）
新技术采用的深度
设计所处的阶段
法律法规的要求
合同或业主要求
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；
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，尤其是对上限影响较大,使爆炸危险性增加;
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
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；
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；
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、目标、方法选择不同的开始点。如果选用HAZOP分析，一般可以根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（PFD） 或条件版PID图上进行HAZOP初步分析，为基础工程设计提供安全设计依据；
第二个开始点是在PID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。
（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意点。
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
根据危险化学物质安全数据表（MSDS）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：
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量
物料与物料之间的相容性；
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；
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
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（MSDS）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：
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（定性和定量分析）；
辨识不同设备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；
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 ；
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
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各类事故，对建设项目周边单位生产、经营活动或者居民生活的影响。
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：
物料危险有害性质的基础数据
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
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。
对厂址选择、总平面布置的建议。
灾难应急计划的指导原则
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的
通过对PFD图（或条件版PID图）的系统审查，为基础工程设计提供安全设计的依据；
通过对基础工程设计输出的系统审查，以确保所有潜在的不可接受的危险源得到充分地辨识和评价并采取了可靠的预防控制措施；
识别和评价基础工程设计已经采取的安全设施设计的充分性、可靠性和合规性； 
审查前期工作过程危险源分析的执行结果，对未关闭的问题纳入本级审查；
为《建设项目安全设施设计专篇》的编制提供依据。
基础工程设计过程危险源分析的主要工作
专业过程危险源分析
设计各相关专业应在前期工作过程危险源分析和《安全预评价报告》审查意见书的基础上，对照采用的法规、标准、规范和规定对本专业的基础工程设计进行专业过程危险源分析。
各专业过程危险源分析可与安全设计审查合并实施；
分析的形式包括设计者个人审查、专家审查或由专业组选用5.3节提供的一种或多种方法进行审查;
分析内容可参照附录B 《化工安全设计检查提纲》的相关部分并结合项目的具体情况增添和裁减。
各专业在进行危险源分析时应注意以下问题：
前期工作过程危险源分析对本专业提出的问题和建议是否已经回答并采取了措施，新措施安全性是否已经评价：
基础工程设计系统危险源分析对本专业提出的问题和建议是否已经回答并采取了措施，新措施安全性是否已经评价：
《安全预评价报告》审查意见书对本专业提出的问题和建议是否已经回答并采取了措施，新措施安全性是否已经评价： 
系统的过程危险源分析
系统的过程危险源分析是指对选定的某个设计装置（单元）进行多专业的、全过程的综合分析，以辨识危险源对全局的影响。
系统的过程危险源分析一般应由具有不同专业背景的人员组成的小组在组长的主持下实施。
系统的过程危险源分析应经过周密的策划，明确分析的目的、对象和范围；做好充分的信息和资料的准备；选择合适的分析方法；确定分析小组成员的构成；制定可行的执行计划。
系统的过程危险源分析的程序决定于采用的分析方法。
HAZOP方法是系统过程危险源分析使用较多的方法。该方法一般包括以下步骤：
将系统分成若干部分（例如：反应器、存储设备）
选择一个研究的节点（例如：管线、容器、泵、操作说明）
解释此一节点的设计意图
选择某一过程参数
选择某一引导词应用于该过程参数以辨识出有意义的偏离
分析偏离的原因
分析与偏离相关的后果
辨识已经采取的防护措施
确定后果严重性等级
确定后果可能性等级
确定风险的等级
评估风险的可接受性
提出改进建议
对其它过程参数重复上述步骤
不确定
是
否
使用所有引导词和参数的相关组合，识别是否有任何危险和操作性问题？

将部分分成节点
选择一个节点
记录结果和原因建议的纠正措施

需要更多信息

形成审查报告

系统过程危险源分析应形成详细的审查记录和书面的审查报告并跟踪后续措施的落实情况。
系统过程危险源分析应注意以下问题：
审查组应在方法的引导下确保审查对象的全覆盖，使所有潜在的不可接受的危险源尽可能得到辨识；
在分析时应注意危险源对全系统的影响，对其他单元的影响；
有些装置从过程本身来看似乎没有直接的联系，但是从布置来看却相互毗邻。在分析时应高度关注它们之间的相互影响；
在对每一部分进行分析时应考虑装置的操作方式，例如：
正常操作、减量操作、正常开车、正常停车、紧急停车、试车、特殊操作方式
应注意对设计中已采用的安全设施，特别是相互关联的一次响应、二次响应甚至多次响应的设施的识别和评价。
详细工程设计过程危险源分析
6.8.1  详细工程设计过程危险源分析的目的
详细工程设计过程危险源分析实质上是在基础工程设计过程危险源分析的基础上进行补充审查，防止遗漏（包括厂商供货的接口）和设计变更带来的新风险。
6.8.2  详细工程设计过程危险源分析的重点
基础工程设计过程危险源分析对详细工程设计的建议；
基础工程设计过程危险源分析未关闭的遗留问题；
因设计方案调整、成套设备厂家文件的确定等各种原因而导致的设计变更。
对于一些高风险的化工建设项目，详细工程设计冻结以后，国家安监主管部门或业主可能要求对项目的某部分或全部进行逐线条的HAZOP审查。 
6.3化工安全对策措施
6.3.1化工安全对策措施设计原则
(1)事故预防优先原则  
采取本质安全设计，通过局部改用没有危险或危险性很小的物料或过程消除或削减危险；
削减：最大限度地减少危险物资的用量、储存量；
替代：如果做不到削减，则选用危险性相对较小的物质及风险系数小的流程，尽可能减少安全措施的使用；
缓解：通过温和反应条件将危险的状态减到最弱；
简化：设计的设备应消除不必要的复杂性，使操作不容易出错，并且容许发生的错误。
采取预防事故的设施，防止因装置失灵和操作失误导致事故的发生。
探测、报警设施
设备安全防护设施
防爆设施
作业场所防护设施
安全警示标志
 （2）可靠性优先原则
按照可靠性优先原则排序：
采用被动性安全技术措施，不需要启动任何主动动作的元件或功能来消除或降低风险，例如
 防油防溢堤
 防火防爆墙
 较高压力等级的设备和管道
采取主动性安全技术措施，能够自动启动预防事故发生、或减轻事故后果的功能，例如：
安全仪表系统（SIS）
泄压装置
采取程序性的化工安全对策措施，通过管理措施预防事故的发生，
例如：
标准操作程序\紧急响应程序\特殊培训程序\安全管理制度
(3)针对性、可操作性和经济合理性原则
根据化工建设项目的特点和对风险评价的结论采取有针对性的化工安全对策措施;
化工安全对策措施应在经济、技术、时间上具有可行性和可操作性；
当化工安全技术措施与经济效益发生矛盾时，要统筹兼顾、综合平衡，在优先考虑化工安全技术措施要求的同时，避免采取不必要的过高标准所造成的工程建设投资和操作运行费用增加。 
第四节  安全设计概论
七、安全设计的内容
1 装置结构和材料的安全设计
2 过程安全装置设计
3 引燃、引爆能量的安全设计
4 危险物处理安全设计
5 电力及动力系统安全设计
6 防止误操作的安全设计
7 防止意外事故破坏或扩展的安全设计
8 平面布置的安全设计
9 耐火结构的安全设计
10 防止火灾蔓延及爆炸扩展的安全设计
11流体局限化安全设计
12 消防灭火系统安全设计
13报警、通信系统安全设计
第四节  安全设计概论
1 装置结构和材料的安全设计
使用的材料应考虑工艺流体、流速、温度、压力以及流体反应特性和腐蚀特性等各种因素，选择满足耐腐蚀性、满足强度要求以及可加工性(特别是可焊性、机械加工性)的材料。
2 过程安全装置设计
安全装置要求：能从异常状态恢复到正常状态（稳定装置）
                            发生异常时能避免危险发生（泄压装置）
                            异常进一步发生时的控制（报警装置，紧急控制装置）
紧急控制装置有下列几种：紧急切断动力的装置；紧急停止流入流体的装置(紧急断流阀等)；使流体旁通的紧急处理装置(三通阀等)，将流体紧急排放到系统外的装置(放空管线、燃烧油或排泄池等)；紧急冷却装置；紧急送入情性气体装置；紧急送入反应控制剂装置等。

第四节  安全设计概论
3 引燃、引爆能量的安全设计
常见的引燃引爆能量： 装置内的火源(加热炉、锅炉、烟囱、高温的裸露配管等高温物体、机械的撞击、摩擦、绝热压缩能等)；电气设备、操作中发生的静电；雷电；杂散电流；施工用火；吸烟等

装置内的火源  最重要的是使其配置适当。应根据需要将设备本身制成易燃性气体和蒸汽难以进入设备内部的结构．而且，作为辅助手段内设置紧急送入情性气体的装置。 
第四节  安全设计概论
3 引燃、引爆能量的安全设计
电气设备：
耐压防爆结构 Ex d
油浸防爆结构Ex o
冲气防爆结构Exp

增安防爆结构Ex e
本安防爆结构Ex i
第四节  安全设计概论
3 引燃、引爆能量的安全设计
静电：如何消除静电
（1）接地
（2）增湿
（3）添加抗静电剂
（4）屏蔽
雷电：可采用避雷针、网等避雷设施
杂散电流：接地处理
第四节  安全设计概论
4 危险物处理安全设计
排放设备：废气处理设备、液体抽出设备
排水器和放空管：在运转中工艺流体中所含的水和空气进入装置中，有可能引起突沸和爆炸，因而事前将水和空气排到系统外部的设备
废水、废液处理设备的两个系统： 含油污水处置系统（油水分离）、排水系统

第四节  安全设计概论
5 电力及动力系统安全设计
   ①安全的供电系统及自动切换系统。
    ②贮存仪表风并留有余量。仪表风是指给自动化仪表中的调节机构使用的动力,有气动阀,流量计等的空气源。
    ③蒸汽供给系统应设法相互利用或设置备用锅炉。
6 防止误操作的安全设计
程序控制装置；联锁机构；联动机构；照明、人机接口条件；标识、标色

仪表风是为气动阀门提供动力的压缩空气。 装置风是为设备提供动力的压缩空气。 
第四节  安全设计概论
7 防止意外事故破坏或扩展的安全设计
天灾的预防措施
防止运输工具冲撞的措施
8 平面布置的安全设计
（1）工厂与厂外的安全距离
（2）工厂内部的安全距离
点火源与易燃易爆装置（锅炉房，配电室，火炬）
人员密集场所和易燃易爆装置（管理区，操作间，办公区）
易燃易爆装置之间（生产装置和储存区）
第四节  安全设计概论
9 耐火结构的安全设计
10 防止火灾蔓延及爆炸扩展的安全设计
防火门：安装在建筑物外墙或防火墙的出入口的门，耐高温，密封性能好。如钢板卷口、铁门等
防火墙：用混凝土、砖、石棉板、钢材、灰泥等不燃性材料按照建筑物墙体建造的构造物。防止火焰接触易燃物或屏蔽辐射热
防爆墙：减轻爆炸冲击波压力，遮蔽爆炸产生的飞散物或爆炸火焰而保护附近设施的效果
爆炸抑制装置（防空或泄漏）
阻爆装置
第四节  安全设计概论
11流体局限化安全设计
挡油堤、挡液堤、紧急断流装置
12 消防灭火系统安全设计
防火设备、灭火设备
13报警、通信系统安全设计
通知火灾发生的火灾报警系统
探测气体泄漏的可燃气体浓度报警系统
传达发生事故的通讯设备
                                            思 考 题
1、安全设计的原则
2 、安全设计的方法
3 、为什么要对化工装置进行安全设计？
4 、化工装置安全设计中应考虑哪些经济问题?
5、安全设计的主要内容有哪些？如何设计？

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