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化工安全設計

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化工安全設計
教材：化工安全設計概論，王德堂主編，化學工業出版社
參考書：化工安全設計，崔克清，張禮敬，陶剛編，化學工業出版社

石建東
講授內容
第一章  緒論
第二章  廠址的選擇
第三章 總平面布置
第四章 工藝裝置設計
第五章 建筑設計
第六章  消防設計

第一節  化學工業的發展
一、化工與石油化工的地位及作用
1 化工和石油化工
 chemical  plant  化工廠
Institute of chemical technology  化工學院
The ministry of chemical industry  化學工業部
Chemical engineering  化學工程
化工是化學工業（chemical industry）、化學工程（chemical engineering）、化學工藝（chemical technology）的簡稱。
化工內含化學肥料、農藥、無機鹽、染料、涂料、化學試劑、感光材料、合成橡膠、合成纖維等。

石油化工是石油化學工業及石油化學工藝的總稱

2 化工與人類文明

工業革命的助手

呂布蘭法制純堿、有機化工的發展如烴類裂解生產乙烯和丙烯，高能炸藥的合成，核工業中同位素的合成

發展農業的支柱（化肥、農藥、塑料薄膜等等）

戰勝疾病的武器（阿斯匹林、青霉素、各種疫苗）

改善生活的手段
3 化工與能源
一次能源系指從自然界獲得、而且可以直接應用的熱能或動力，通常包括煤、 石油、 天然氣等化石燃料以及水能、核能等。
二次能源(除電外)通常是指從一次能源（主要是化石燃料）經過各種化工過程加工制得的、使用價值更高的燃料。例如：由石油煉制獲得的汽油、噴氣燃料、 柴油、 重油等液體燃料，它們廣泛用于汽車、飛機、輪船等，是現代交通運輸和軍事的重要物資；還有煤加工所制成的工業煤氣、民用煤氣等重要的氣體燃料；此外，也包括從煤和油頁巖制取的人造石油。
化石型燃料：煤：100~200年；石油：30~50年；
                        天然氣：200~300年
二、化工生產的特點
 1．化工生產的物料絕大多數具有潛在危險性
如聚乙烯樹脂生產使用的原材料乙烯、甲苯、C4，中間產品二氯乙烷和氯乙烯都是易燃易爆物質。氯氣、二氯乙烷和氯乙烯具有較強的毒性，氯和氯化氫在有水分存在時具有強烈的腐蝕性。
據我國化工部門統計，因一氧化碳、硫化 氫、氯氣、氯氧化物、氨、苯、二氧化碳、二氧化硫、光氣、氯化鋇、氮氣、甲烷、氯乙烯、磷、苯酚、砷化物等16種化學物質造成中毒、窒息的 死亡人數占中毒死亡總人數的87.6％。而這些物質在一般化工廠中是常 見的。

2．生產工藝過程復雜、工藝條件苛刻
 化工生產從原料到產品，一般都需要經過許多工序和復雜的加工單元，通過多次反應或分離才能完成。

化工生產的工藝參數前后變化很大

有些反應過程要求的工藝條件很苛刻 
 
3．生產規模大型化、生產過程連續性強

化工裝置的大型化使大量化學物質都處于工藝過程或貯存狀態。

化工生產從原料輸入到產品輸出具有高度的連續性，前后單元息息相關，相互制約，某一環節發生故障常常會影響到整個生產的正常進行。

4．生產過程自動化程度高

第二節  化學工業的危險與安全
在化工生產中，從原料、中間體到成品，大都具有易燃、易爆、毒性等化學危險性，化工工藝過程復雜多樣化，高溫、 高壓、深冷等不安全的因素很多。事故的多發性和嚴重性是化學工業獨有的特點。

一、化學工業危險因素
 美國保險協會(AIA)對化學工業的317起火災、爆炸事故進行調查，分析了主要和次要原因，把化學工業危險因素歸納為以下九個類型。 
1．工廠選址
 (1)易遭受地震、洪水、暴風雨等自然災害；
 (2)水源不充足；
 (3)缺少公共消防設施的支援； 
 (4)有高濕度、溫度變化顯著等氣候問題；
 (5)受鄰近危險性大的工業裝置影響；
 (6)鄰近公路、鐵路、機場等運輸設施； 
 (7)在緊急狀態下難以把人和車輛疏散至安全地。  
2．工廠布局 
(1)工藝設備和貯存設備過于密集； 
(2)有顯著危險性和無危險性的工藝裝置間的安全距離不夠； 
(3)昂貴設備過于集中； 
(4)對不能替換的裝置沒有有效的防護；
(5)鍋爐、加熱器等火源與可燃物工藝裝置之間距離太小；
(6)有地形障礙。 
3.結構 
(1)支撐物、門、墻等不是防火結構；
(2)電氣設備無防護措施； 
(3)防爆通風換氣能力不足； 
(4)控制和管理的指示裝置無防護措施； 
(5)裝置基礎薄弱。
4．對加工物質的危險性認識不足。 
(1)在裝置中原料混合，在催化劑作用下自然分解；
(2)對處理的氣體、粉塵等在其工藝條件下的爆炸范圍不明確；
(3)沒有充分掌握因誤操作、控制不良而使工藝過程處于不正常狀態時的物料和產品的詳細情況。  
5.化工工藝 
(1)沒有足夠的有關化學反應的動力學數據： 
(2)對有危險的副反應認識不足； 
(3)沒有根據熱力學研究確定爆炸能量； 
(4)對工藝異常情況檢測不夠。 
6．物料輸送 
(1)各種單元操作時對物料流動不能進行良好控制；   
(2)產品的標示不完全； 
(3)風送裝置內的粉塵爆炸；
(4)廢氣、廢水和廢渣的處理； 
(5)裝置內的裝卸設施。 
7．誤操作 
(1)忽略關于運轉和維修的操作教育； 
(2)沒有充分發揮管理人員的監督作用； 
(3)開車、停車計劃不適當；
(4)缺乏緊急停車的操作訓練； 
(5)沒有建立操作人員和安全人員之間的協作體制。  
8.設備缺陷 
(1)因選材不當而引起裝置腐蝕、損壞； 
(2)設備不完善，如缺少可靠的控制儀表等； 
(3)材料的疲勞； 
(4)對金屬材料沒有進行充分的無損探傷檢查或沒有經過專家驗收； 
(5)結構上有缺陷，如不能停車而無法定期檢查或進行預防維修； 
(6)設備在超過設計極限的工藝條件下運行； 
(7)對運轉中存在的問題或不完善的防災措施沒有及時改進;
(8)沒有連續記錄溫度、壓力、開停車情況及中間罐和受壓罐內的壓力變動。 
9．防災計劃不充分 
(1)沒有得到管理部門的大力支持； 
(2)責任分工不明確； 
(3)裝置運行異常或故障僅由安全部門負責 
(4)沒有預防事故的計劃，或即使有也很差 
(5)遇有緊急情況未采取得力措施， 
(6)沒有實行由管理部門和生產部門共同進行的定期安全檢查 
(7)沒有對生產負責人和技術人員進行安全生產的繼續教育和防災培訓。 
瑞士再保險公司統計了化學工業和石油工業的102起事故案例，分析了上述九類危險因素所起的作用，表1為統計結果。 
表1－1 化學工業和石油工業的危險因素 
類別	危險因素	危險因素的比例/%	危險因素的比例/%
類別	危險因素	化學工業	石油工業
1
2
3
4
5
6
7
8
9	工廠選址問題
工廠布局問題
結構問題
對加工物質的危險性認識不足
化工工藝問題
物料輸送問題
誤操作問題
設備缺陷問題
防災計劃不充分	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，設備缺陷問題是第一位的危險，若能消除此項危險 因素，則化學工業和石油工業的安全就會獲得有效改善。 
在化學工業中， “4”和“5”兩類危險因素占較大比例。這是由以化學反應為主的化學工業 的特征所決定的。在石油工業中， “2”和“3”兩類危險因素占較大比例。石油工業的特點是需要處理大量可燃物質，由于火災、爆炸的能量很大，所以裝置的安全間距和建筑物的防火層不適當時就會形成較大的危險。
誤操作問題在兩種工業危險中都占較大比例。操作人員的疏忽常常是兩種工業事故的共同原因。而在化學工業中所占比重更大一些。在以化學反應為主體的裝置中，誤操作常常是事故的重要原因。 
三、化學工業安全措施
在前面，已經給出了化學工業和石油工業的危險因素，以下將針對較大比例的危險因素提出相應的安全措施。 
1．設備安全 
確定設備的安全性，需要考慮以下因素： 
(1)是否按照相應的安全標準、規范進行設計；  
(2)是否按照設計說明書正確進行制造； 
(3)是否有適當的安全防護裝置； 
(4)維護、檢查的程序是否完善。 
    對于所有化工裝置的設計，目前還沒有全部達到標準化，但在機械設備方面的設計則已經實現了標準化。
關于壓力容器，許多規格標準或法規都規定了設計標準。在設計時，除這些標準外，還需要考慮結構材料、施工方法、設計強度、金屬厚度等因素。
自動化、儀表化是化工裝置安全運行的重要因素。所有的儀表都應該是可靠的，且具有良好的耐腐蝕性和耐候性。儀表安裝時應考慮到易于檢查和維修。 
2．物料加工和操作安全
應該建立原料、中間體、產物和副產物的完整的物性數據檔案。對各種物質的狀態、閃點、沸點、熔點、爆炸極限、燃點等性質數據，以及操作、貯運、應急處置等，都應該有清晰地了解。對物 質性質所伴生的危險和可能造成的損失或損害，以及相應的對策應進行分析和說明，達到防患于未然的目的。 
對于操作程序，可分為有化學反應的和無化學反應的兩種類型。對可能發生的誤操作，以及一旦發生所造成的后果，應分門別類地進 行分析和評價。特別是對可能造成重大損失或損害的操作要格外注意。 
3．裝置布局安全
化工裝置的布局和排列，對于絕大多數操作都應該是最有效的，而且安 全問題也必須放在同等重要的地位。對于大量處理可燃液體的石油和化工企 業，裝置布局和設備間距應該注意以下幾點： 
(1)需要留有足夠的空地以把工藝單元可能的火災控制在最小范圍； 
(2)對于極為重要的單系列裝置，要保留足夠的空間，或用其他方法進 行防護；
(3)危險性極大的區域應該與其他部分保持足夠的安全距離；

(4)裝置事故不能直接影響水、電、氣(汽)等公用工程設施；
(5)因各種原因有可能使裝置界區內浸水時，應該設置防水設備；
(6)應該特別注意公路、鐵路在裝置附近的情況；
(7)對于道路的設置，應該注意在發生事故時能較方便地接近裝置；
(8)在裝置的邊界和出入口，應該安裝監視設施。

四 、化工安全理論和設計的發展動向
化工安全設計是一門涉及范圍很廣、內容極為豐富的綜合性學科。它涉及數學、物理、化學、生物、天文、地理等基礎科學；電工學、材料力學、 勞動衛生學等應用科學：化工、機械、電力、冶金、建筑、交通運輸等工程 技術科學。在過去幾十年中，化工安全的理論和技術隨著化學工業的發展和各學科知識的不斷深化，取得了較大進展。除了對火災、爆炸、靜電、輻 射、噪聲、職業病和職業中毒等方面的研究不斷深入外，還把系統工程學的理論和方法應用于安全領域，派生出了一個新的分支——安全系統工程學。 化工裝置和控制技術的可靠性研究發展很快，化工設備故障診斷技術、化工 安全評價技術，以及防火、防爆和防毒的技術和手段都有了很大發展。 
第三節  安全設計概論
一 安全設計概述
化工革命： 單元操作、三傳一反、產品工程
幾個階段 ：研究室的試驗裝置、小試裝置、中試裝置、半工業化裝置、工業化裝置
應用研究領域內容：制造方法的研究、制造條件的研究、物料平衡、能量平衡及生產成本估算；原料質量和產品質量的研究；產品作用及應用產品質量的研究
小試試驗:使用工業材料、用最小的設備對不同的制造過程進行研究的階段；
中試試驗：設置一系列可以連續運行的設備的階段。

現代化學工業過程開發可以概括為： 
1．利用現有的情報資料、技術數據、同類過程的成熟經驗、小試或模 試的實驗結果和化學化工知識，把化學工業過程抽象為理論模型；
 2．進行工業裝置的概念設計，并根據概念設計相似縮小為中試裝置； 
3．比較電子計算機的數學模擬和中試結果，反復比較．不斷修正數學 模型，使其達到一定精度，用于放大設計。
第三節  安全設計概論
二、 安全設計的重要性
化工裝置大型化，在基建投資和經濟效益方面的優勢是無可爭辯的。但是，大型化是把各種生產過程有機地聯合在一起，輸入輸出都是在管道中進行的。許多裝置互相連接，形成一條很長的生產線。規模巨大、結構復雜，不再有獨立運轉的裝置，裝置間互相作用、互相制約。這樣就存在許多薄弱 環節，使系統變得比較脆弱。為了確保生產裝置的正常運轉并達到規定目標的產品，裝置的可靠性研究變得越來越重要。 
化工裝置大型化，加工能力顯著增大，大量化學物質都處在工藝過程中，增加了物料外泄的危險性。化工生產中的物料，多半本身就是能源和毒性源，一旦外泄就會造成重大事故，給生命和財產帶來巨大災難。這就需要對過程物料和裝置結構材料進行更為詳盡地考察，對可能的危險做出準確的評估并采取恰當的對策，對化工裝置的制造加工工藝也提出了更高的要求。化工安全設計在化工設計中變得更加重要。
第三節  安全設計概論
       化工裝置大型化，必然帶來生產的連續化和操作的集中化，以及全流程的自動控制。省掉了中間貯存環節，生產的彈性大大減弱。生產線上每一環節的故障都會對全局產生嚴重影響。對工藝設備的處理能力和工藝過程的參數，要求更加嚴格，對控制系統和人員配置的可靠性也提出了更 高的要求。     新材料的合成、新工藝和新技術的采用，可能會帶來新的危險性。面臨從未經驗過的新的工藝過程和新的操作，更加需要辨識危險，對危險進行定性和定量評價，并根據評價結果采取優化的安全措施。對危險進行辨識和評價的安全評價技術的重要性越來越突出。 
第四節  安全設計概論
三 、設計的安全經濟分析
1 裝置的安全設計產生的效益。（費用不能太高，對于所有的設備及其規格都要在設計允許的范圍內滿足安全生產條件下采用低費用設計）
2 裝置中各段設備使用壽命大致相當（腐蝕、高溫、高壓，主要考慮大型設備）
3 固定投資和操作費用的關系（一般寧可增加固定投資，不愿增加操作費用）
4 安全設計應滿足規定條件下的最低費用保障

第四節  安全設計概論
四、安全設計的基本原則
(1) 應遵循本質安全設計原則
采用削減、緩解、替代、簡化等手段，通過局部改用沒有危險或危險性很小的物料或過程，從設計源頭上消除或削減危險源。
本質安全設計  inherently safer design
采用削減、緩解、替代、簡化等手段，局部改用沒有危險或危險性很小的物料和工藝條件（而不是通過遏制或其他附加控制手段），使工藝過程及其裝備含有內在的能夠從根本上防止事故發生的功能的設計。

（2）應遵循合理降低風險原則
在技術可行、經濟合理的前提下，采用適宜、可靠的安全對策措施，將化工建設項目預期壽命周期內的風險盡可能降到合理、可行的最低程度。
（3）應遵循三同時原則
化工安全設計應貫徹新建、改建、擴建工程項目的安全設施與主體工程“同時設計”“同時施工”“同時投產”的“三同時”原則 
第四節  安全設計概論
五、安全設計的方法
化工安全設計：通過全面系統的過程危險源分析、科學縝密的安全設計、合理有效的對策措施，將化工建設項目可能產生的風險在法律和合同規定的范圍內減小到當今社會可接受的水平。

三階段法： （1）法令規則
                     （2）標準規范
                     （3）企業經驗標準（具體）

問題發現法：預先設想（系統危險分析）
事故后補
六、化工安全設計程序
涉及化工安全設計的任何一種形式的程序都應包含下列要素：
化工安全設計策劃；
過程危險源分析；
化工安全對策措施設計；
化工安全設計審查；
化工安全設計變更。
6.1化工安全設計的策劃
化工安全設計策劃的主要內容包括：
明確設計范圍、確定設計依據及應采用的法律法規、標準規范和有關規定； 
確定開展過程危險源分析和化工安全設計審查的時間、方法、內容和要求；
確定安全設計有關人員的主要任務、職責和工作程序。
 6.2過程危險源分析
6.2.1  過程危險源分析的基本要求
（1） 過程危險源分析是辨識過程危險源并對其產生的原因及其后果進行分析的一種有組織的、系統的安全設計審查。審查結果將為設計人員糾正或完善化工安全設計、提高建設項目本質安全設計水平提供決策的依據。
（2）過程危險源分析開始前應進行準備和策劃
設計單位應根據化工建設項目的設計范圍、風險大小、設計階段、安全信息收集的完備性以及合同和業主的要求，確定具體的分析對象、目標和內容，選擇適宜的方法，組建審查小組對化工建設項目進行全面系統的過程危險源分析 
（3） 過程危險源分析應由一個具有不同專業背景的人員（必要時還應聘請有操作經驗的人員）組成的小組來執行，至少小組主持人應全面掌握所采用的審查方法。設計單位應有計劃地對審查組長和審查人員進行培訓。
（4）過程危險源分析時應注意
辨識導致火災、爆炸、毒氣釋放或易燃化學品和危險化學品重大泄漏的潛在危險源；
辨識在同類裝置中曾經發生過的可能導致工作場所潛在災難性后果的事件
辨識設備、儀表、公用工程、人員活動（常規的和非常規的）、以及來自過程以外的各種危險因素；
辨識和評價設計已經采取的安全對策措施的充分性和可靠性；
辨識和評價事故后果的工程和管理控制措施；
評價事故控制措施失效以后對現場操作人員安全和健康的影響。
6.2 .2 過程危險源分析的基本程序
過程危險源分析的基本程序應包括：
定義過程危險源分析的依據、對象、范圍和目標；
收集過程危險源分析所需的數據和相關信息；
辨識過程危險源；
確定風險并進行風險評價提出風險控制措施建議；
形成分析結果文件；
風險控制的跟蹤和再評價。
6.2.3  過程危險源分析的基本方法
過程危險源分析方法是保證過程危險源辨識和評價質量的重要手段。設計單位應采用下列一種或多種適用于過程危險源分析的方法，用于過程危險源的分析：
預先危險源分析 （Preliminary Hazards Analysis）
預先危險源分析相對比較簡單，容易掌握，主要用于項目開發初期（如概念設計階段）的物料、裝置、工藝過程的主要危險源的辨識和評價，為方案比選、項目決策提供依據 
故障假設分析（What-If）
故障假設分析是針對過程和操作的每一步驟系統地提出故障假設，并組織專家針對故障假設的集思廣益的回答和討論，辨識和評價物料組分量或質的異常、設備功能故障或程序錯誤對過程的影響。它主要用于從原料到產品的相對比較簡單的過程。該方法的核心是問題的假設要由有經驗的專家事先設計。
安全檢查表分析（Checklist）
安全檢查表分析是將一系列對象，例如周邊環境、總平面布置、工藝、設備、操作、安全設施、應急系統等列出檢查表，逐一進行檢查和評價的方法。
安全檢查表分析可應用于設計的各個階段，但必須對設計的裝置有成熟的經驗、了解有關的法規、標準規范和規定、事先編制合適的安全檢查表。
故障假設/安全檢查表分析（What-If/Checklist）
故障假設/安全檢查表分析是通過故障假設提出問題，針對問題對照安全檢查表進行全面分析的方法。該方法由于吸收了故障假設分析方法的創造性和安全檢查表分析的規范性，可以應用于比較復雜的過程危險源分析。

危險與可操作性研究（Hazard and Operability Study ：HAZOP);
是由具有不同專業背景的成員組成的小組在組長的主持下以一種結構有序的方式對過程進行系統審查的技術方法。它以工藝儀表流程圖（PID）為研究對象，在引導詞提示下，對系統中所有重要的過程參數可能由于偏離預期的設計條件所引起的潛在危險和操作性問題、以及設計中已采取的安全防護措施進行辨識和評價，提出需要設計者進一步甄別的問題和修改設計或操作指令的建議。HAZOP的應用現已針對不同對象和目標有了多種形式的演變和發展，并已幾乎擴展到包括設計在內的裝置生命周期的所有階段。

故障類型和影響分析（Failure Mode and Effects Analysis： FMEA)
故障類型是指設備或子系統功能故障的形式，例如：開、關、接通、切斷、泄漏、腐蝕、變形、破損、燒壞、脫落等。故障類型和影響分析（EMEA）就是針對上述各種類型的功能故障的研究方法。
該方法主要用于設備功能故障的分析，也可以與HAZOP配合使用。分析的途徑一般包括：
辨識潛在的故障類型；
分析故障的后果（故障對全系統、子系統、人員的影響）；
確定危險級別（例如：高，中，低）；
確定故障的概率；
辨識故障的檢測方法；
提出改進設計的建議。
故障樹分析（Fault Tree Analysis：FTA） 
故障樹分析是一種采用邏輯符號進行演繹的系統安全分析方法。它從特定事故（頂上事件）開始，像延伸的樹枝一樣，層層列出可能導致事故的序列事件（故障）及其發生的概率，然后通過概率計算找出事故的基本原因，即故障樹的底部事件。該方法主要用于重大災難性的事故分析，像火災、爆炸、毒氣泄漏等；也特別適用于評價兩種可供選擇的安全設施對減輕事件出現可能性的效果；該方法既可以用作定性分析也可用作定量分析。
其他合適的方法
除了上述推薦的方法以外，設計單位還可以考慮采用其他合適的方法。但是，任何一種方法都有一定的適用范圍和條件，沒有絕對的優劣之分，簡單的方法未必不是恰當的選擇。為了保證分析方法選擇的合適，一般應考慮以下因素：
化工建設項目的規模和復雜程度
建設項目初步危險性分析的結果（如果可以提供）
建設項目對周邊環境的影響（如果可以提供）
新技術采用的深度
設計所處的階段
法律法規的要求
合同或業主要求
合同相關方的要求
6.2.4  化工裝置主要的過程危險源
(1)  火災與爆炸
火災和爆炸是化工生產過程中發生較多且危害較大的主要事故，造成火災爆炸事故的主要危險源包括：
具有易燃易爆性的各種物料
包括設計范圍內的各種原料、輔助材料、中間產品、副成品、成品等； 
高溫操作
高壓操作
高溫設備和管道表面易引起與之接觸的可燃物質著火；
高溫下的可燃氣體，一旦空氣或含氧氣體進入系統與之混合并達到爆炸極限時，極易在設備和管道內爆炸；
溫度達到或超過自燃點的可燃氣體，一旦泄漏即引起燃燒爆炸；

操作壓力高使可燃氣體爆炸極限加寬，尤其是對上限影響較大,使爆炸危險性增加;
高壓操作對設備選材、制造都帶來一定難度，也增加了平時維護的困難，同時易使設備發生疲勞腐蝕，造成泄漏；

d） 其他因素：
操作不當或失誤
設備故障
控制不當或失靈
意外事件等
（3）  中毒及窒息
在生產過程中，員工接觸、使用化學有毒、有害物質的幾率高、種類多；
事故狀態下有毒、有害物質外泄，污染作業環境，導致人員中毒或窒息；
人員個體防護不當、工藝事故處理不及時，導致中毒及窒息事故擴大；
（4）  其他危險源
噪聲、粉塵、高溫中暑、低溫冷凍、化學灼傷、電擊、輻射、雷擊、靜電、墜落和機械傷害等均是可能造成對人員傷害的危險源。
6.2.5  設計階段過程危險源分析的時機
設計階段過程危險源分析原則上可以與設計階段同步，分三個時期進行：
前期工作過程危險源分析
基礎工程設計過程危險源分析

詳細工程設計過程危險源分析
詳細工程設計過程危險源分析通常在詳細設計（或施工圖設計）階段工藝、自控和設備設計完成三分之一的某一控制點上開始實施。
前期工作過程危險源分析通常在設計前期項目工藝路線和工藝方案確定過程中進行。設計前期階段包括：工藝開發、概念設計、工藝包設計、編制項目建議書和可行性研究報告、項目申請報告等。
基礎工程設計過程危險源分析可以按照不同的分析對象、目標、方法選擇不同的開始點。如果選用HAZOP分析，一般可以根據項目的需求選擇兩個不同的開始點：
第一個開始點是基礎工程設計的初期在工藝流程圖（PFD） 或條件版PID圖上進行HAZOP初步分析，為基礎工程設計提供安全設計依據；
第二個開始點是在PID圖完成內審版修改提交用戶審查之前用于對基礎工程設計全面、系統的審查。
（1） 前期工作過程危險源分析
前期工作過程危險源分析的目的
前期工作過程危險源分析用于提供化工建設項目的初步安全性分析，為化工建設項目決策提供依據。具體目的包括：
辨識需要特別關注的和潛在的危險化學物質和過程危險源。對工藝路線和工藝方案的本質安全設計進行審查；
根據業主的要求對化工建設項目安全條件進行論證，評估項目廠址選擇的可行性。
確認缺失的重要信息，提示下一級過程危險源分析的注意點。
前期工作過程危險源分析的重點
對來自于過程中使用的危險化學物質進行分析
根據危險化學物質安全數據表（MSDS）及有關數據資料，對工藝過程所有物料（既包括原料、中間體、副產品、最終產品，也包括催化劑、溶劑、雜質、排放物等）的危險性進行分析：
定性或定量確定物料的危險特性和危險程度；
危險物料的過程存量和總存量
物料與物料之間的相容性；
物料與設備材料之間的相容性；
危險源的檢測方法；
危險物料的使用、加工、儲存、轉移過程的技術要求以及存在的危險性；
對需要進行定量分析的危險源提出定量分析的要求。
對來自于加工和處理過程潛在的危險源進行分析
根據工藝流程圖、單元設備布置圖，危險化學品基礎安全數據表（MSDS）以及物料危險源分析的結果等對加工和處理過程的危險源進行分析：
聯系物料的加工和處理的過程，辨識設備發生火災、爆炸、毒氣泄漏等危險和危害的可能性及嚴重程度（定性和定量分析）；
辨識不同設備之間發生事故的相互影響；
辨識各獨立裝置之間發生事故的相互影響；
辨識一種類型的危險源與另一種類型危險源之間的相互影響 ；
辨識裝置與周邊環境之間的相互影響
對建設項目的安全條件進行分析
根據總平面布置方案圖、周邊設施區域圖、建設項目內在危險源分析的結果以及搜集、調查和整理建設項目的外部情況，對建設項目的安全條件進行分析：
建設項目內在的危險、有害因素和建設項目可能發生的各類事故，對建設項目周邊單位生產、經營活動或者居民生活的影響。
建設項目周邊單位生產、經營活動或者居民生活對建設項目投入生產或者使用后的影響。
建設項目所在地的自然條件對建設項目投入生產或者使用后的影響。
前期工作過程危險源分析的結果
前期工作過程危險源分析的結果決定于分析所確定的對象、目標和內容。可能獲取的結果包括下列全部或部分：
物料危險有害性質的基礎數據
裝置各部分危險有害物料總量清單
對潛在危險源的辨識和評價
需要特別關注的危險源一覽表
對影響其他裝置和周邊地區的重大危險源定量評價的建議
對項目決策的全面評估和建議
對本質安全對策措施和其他安全對策措施的建議。
對廠址選擇、總平面布置的建議。
災難應急計劃的指導原則
缺失數據一覽表
（2）基礎工程設計過程危險源分析
基礎工程設計過程危險源分析的目的
通過對PFD圖（或條件版PID圖）的系統審查，為基礎工程設計提供安全設計的依據；
通過對基礎工程設計輸出的系統審查，以確保所有潛在的不可接受的危險源得到充分地辨識和評價并采取了可靠的預防控制措施；
識別和評價基礎工程設計已經采取的安全設施設計的充分性、可靠性和合規性； 
審查前期工作過程危險源分析的執行結果，對未關閉的問題納入本級審查；
為《建設項目安全設施設計專篇》的編制提供依據。
基礎工程設計過程危險源分析的主要工作
專業過程危險源分析
設計各相關專業應在前期工作過程危險源分析和《安全預評價報告》審查意見書的基礎上，對照采用的法規、標準、規范和規定對本專業的基礎工程設計進行專業過程危險源分析。
各專業過程危險源分析可與安全設計審查合并實施；
分析的形式包括設計者個人審查、專家審查或由專業組選用5.3節提供的一種或多種方法進行審查;
分析內容可參照附錄B 《化工安全設計檢查提綱》的相關部分并結合項目的具體情況增添和裁減。
各專業在進行危險源分析時應注意以下問題：
前期工作過程危險源分析對本專業提出的問題和建議是否已經回答并采取了措施，新措施安全性是否已經評價：
基礎工程設計系統危險源分析對本專業提出的問題和建議是否已經回答并采取了措施，新措施安全性是否已經評價：
《安全預評價報告》審查意見書對本專業提出的問題和建議是否已經回答并采取了措施，新措施安全性是否已經評價： 
系統的過程危險源分析
系統的過程危險源分析是指對選定的某個設計裝置（單元）進行多專業的、全過程的綜合分析，以辨識危險源對全局的影響。
系統的過程危險源分析一般應由具有不同專業背景的人員組成的小組在組長的主持下實施。
系統的過程危險源分析應經過周密的策劃，明確分析的目的、對象和范圍；做好充分的信息和資料的準備；選擇合適的分析方法；確定分析小組成員的構成；制定可行的執行計劃。
系統的過程危險源分析的程序決定于采用的分析方法。
HAZOP方法是系統過程危險源分析使用較多的方法。該方法一般包括以下步驟：
將系統分成若干部分（例如：反應器、存儲設備）
選擇一個研究的節點（例如：管線、容器、泵、操作說明）
解釋此一節點的設計意圖
選擇某一過程參數
選擇某一引導詞應用于該過程參數以辨識出有意義的偏離
分析偏離的原因
分析與偏離相關的后果
辨識已經采取的防護措施
確定后果嚴重性等級
確定后果可能性等級
確定風險的等級
評估風險的可接受性
提出改進建議
對其它過程參數重復上述步驟
不確定
是
否
使用所有引導詞和參數的相關組合，識別是否有任何危險和操作性問題？

將部分分成節點
選擇一個節點
記錄結果和原因建議的糾正措施

需要更多信息

形成審查報告

系統過程危險源分析應形成詳細的審查記錄和書面的審查報告并跟蹤后續措施的落實情況。
系統過程危險源分析應注意以下問題：
審查組應在方法的引導下確保審查對象的全覆蓋，使所有潛在的不可接受的危險源盡可能得到辨識；
在分析時應注意危險源對全系統的影響，對其他單元的影響；
有些裝置從過程本身來看似乎沒有直接的聯系，但是從布置來看卻相互毗鄰。在分析時應高度關注它們之間的相互影響；
在對每一部分進行分析時應考慮裝置的操作方式，例如：
正常操作、減量操作、正常開車、正常停車、緊急停車、試車、特殊操作方式
應注意對設計中已采用的安全設施，特別是相互關聯的一次響應、二次響應甚至多次響應的設施的識別和評價。
詳細工程設計過程危險源分析
6.8.1  詳細工程設計過程危險源分析的目的
詳細工程設計過程危險源分析實質上是在基礎工程設計過程危險源分析的基礎上進行補充審查，防止遺漏（包括廠商供貨的接口）和設計變更帶來的新風險。
6.8.2  詳細工程設計過程危險源分析的重點
基礎工程設計過程危險源分析對詳細工程設計的建議；
基礎工程設計過程危險源分析未關閉的遺留問題；
因設計方案調整、成套設備廠家文件的確定等各種原因而導致的設計變更。
對于一些高風險的化工建設項目，詳細工程設計凍結以后，國家安監主管部門或業主可能要求對項目的某部分或全部進行逐線條的HAZOP審查。 
6.3化工安全對策措施
6.3.1化工安全對策措施設計原則
(1)事故預防優先原則  
采取本質安全設計，通過局部改用沒有危險或危險性很小的物料或過程消除或削減危險；
削減：最大限度地減少危險物資的用量、儲存量；
替代：如果做不到削減，則選用危險性相對較小的物質及風險系數小的流程，盡可能減少安全措施的使用；
緩解：通過溫和反應條件將危險的狀態減到最弱；
簡化：設計的設備應消除不必要的復雜性，使操作不容易出錯，并且容許發生的錯誤。
采取預防事故的設施，防止因裝置失靈和操作失誤導致事故的發生。
探測、報警設施
設備安全防護設施
防爆設施
作業場所防護設施
安全警示標志
 （2）可靠性優先原則
按照可靠性優先原則排序：
采用被動性安全技術措施，不需要啟動任何主動動作的元件或功能來消除或降低風險，例如
 防油防溢堤
 防火防爆墻
 較高壓力等級的設備和管道
采取主動性安全技術措施，能夠自動啟動預防事故發生、或減輕事故后果的功能，例如：
安全儀表系統（SIS）
泄壓裝置
采取程序性的化工安全對策措施，通過管理措施預防事故的發生，
例如：
標準操作程序\緊急響應程序\特殊培訓程序\安全管理制度
(3)針對性、可操作性和經濟合理性原則
根據化工建設項目的特點和對風險評價的結論采取有針對性的化工安全對策措施;
化工安全對策措施應在經濟、技術、時間上具有可行性和可操作性；
當化工安全技術措施與經濟效益發生矛盾時，要統籌兼顧、綜合平衡，在優先考慮化工安全技術措施要求的同時，避免采取不必要的過高標準所造成的工程建設投資和操作運行費用增加。 
第四節  安全設計概論
七、安全設計的內容
1 裝置結構和材料的安全設計
2 過程安全裝置設計
3 引燃、引爆能量的安全設計
4 危險物處理安全設計
5 電力及動力系統安全設計
6 防止誤操作的安全設計
7 防止意外事故破壞或擴展的安全設計
8 平面布置的安全設計
9 耐火結構的安全設計
10 防止火災蔓延及爆炸擴展的安全設計
11流體局限化安全設計
12 消防滅火系統安全設計
13報警、通信系統安全設計
第四節  安全設計概論
1 裝置結構和材料的安全設計
使用的材料應考慮工藝流體、流速、溫度、壓力以及流體反應特性和腐蝕特性等各種因素，選擇滿足耐腐蝕性、滿足強度要求以及可加工性(特別是可焊性、機械加工性)的材料。
2 過程安全裝置設計
安全裝置要求：能從異常狀態恢復到正常狀態（穩定裝置）
                            發生異常時能避免危險發生（泄壓裝置）
                            異常進一步發生時的控制（報警裝置，緊急控制裝置）
緊急控制裝置有下列幾種：緊急切斷動力的裝置；緊急停止流入流體的裝置(緊急斷流閥等)；使流體旁通的緊急處理裝置(三通閥等)，將流體緊急排放到系統外的裝置(放空管線、燃燒油或排泄池等)；緊急冷卻裝置；緊急送入情性氣體裝置；緊急送入反應控制劑裝置等。

第四節  安全設計概論
3 引燃、引爆能量的安全設計
常見的引燃引爆能量： 裝置內的火源(加熱爐、鍋爐、煙囪、高溫的裸露配管等高溫物體、機械的撞擊、摩擦、絕熱壓縮能等)；電氣設備、操作中發生的靜電；雷電；雜散電流；施工用火；吸煙等

裝置內的火源  最重要的是使其配置適當。應根據需要將設備本身制成易燃性氣體和蒸汽難以進入設備內部的結構．而且，作為輔助手段內設置緊急送入情性氣體的裝置。 
第四節  安全設計概論
3 引燃、引爆能量的安全設計
電氣設備：
耐壓防爆結構 Ex d
油浸防爆結構Ex o
沖氣防爆結構Exp

增安防爆結構Ex e
本安防爆結構Ex i
第四節  安全設計概論
3 引燃、引爆能量的安全設計
靜電：如何消除靜電
（1）接地
（2）增濕
（3）添加抗靜電劑
（4）屏蔽
雷電：可采用避雷針、網等避雷設施
雜散電流：接地處理
第四節  安全設計概論
4 危險物處理安全設計
排放設備：廢氣處理設備、液體抽出設備
排水器和放空管：在運轉中工藝流體中所含的水和空氣進入裝置中，有可能引起突沸和爆炸，因而事前將水和空氣排到系統外部的設備
廢水、廢液處理設備的兩個系統： 含油污水處置系統（油水分離）、排水系統

第四節  安全設計概論
5 電力及動力系統安全設計
   ①安全的供電系統及自動切換系統。
    ②貯存儀表風并留有余量。儀表風是指給自動化儀表中的調節機構使用的動力,有氣動閥,流量計等的空氣源。
    ③蒸汽供給系統應設法相互利用或設置備用鍋爐。
6 防止誤操作的安全設計
程序控制裝置；聯鎖機構；聯動機構；照明、人機接口條件；標識、標色

儀表風是為氣動閥門提供動力的壓縮空氣。 裝置風是為設備提供動力的壓縮空氣。 
第四節  安全設計概論
7 防止意外事故破壞或擴展的安全設計
天災的預防措施
防止運輸工具沖撞的措施
8 平面布置的安全設計
（1）工廠與廠外的安全距離
（2）工廠內部的安全距離
點火源與易燃易爆裝置（鍋爐房，配電室，火炬）
人員密集場所和易燃易爆裝置（管理區，操作間，辦公區）
易燃易爆裝置之間（生產裝置和儲存區）
第四節  安全設計概論
9 耐火結構的安全設計
10 防止火災蔓延及爆炸擴展的安全設計
防火門：安裝在建筑物外墻或防火墻的出入口的門，耐高溫，密封性能好。如鋼板卷口、鐵門等
防火墻：用混凝土、磚、石棉板、鋼材、灰泥等不燃性材料按照建筑物墻體建造的構造物。防止火焰接觸易燃物或屏蔽輻射熱
防爆墻：減輕爆炸沖擊波壓力，遮蔽爆炸產生的飛散物或爆炸火焰而保護附近設施的效果
爆炸抑制裝置（防空或泄漏）
阻爆裝置
第四節  安全設計概論
11流體局限化安全設計
擋油堤、擋液堤、緊急斷流裝置
12 消防滅火系統安全設計
防火設備、滅火設備
13報警、通信系統安全設計
通知火災發生的火災報警系統
探測氣體泄漏的可燃氣體濃度報警系統
傳達發生事故的通訊設備
                                            思 考 題
1、安全設計的原則
2 、安全設計的方法
3 、為什么要對化工裝置進行安全設計？
4 、化工裝置安全設計中應考慮哪些經濟問題?
5、安全設計的主要內容有哪些？如何設計？

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