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內容簡介

　　化工過程安全是一門新興的專業方嚮，是國際公認的預防重大化工事故的關鍵手段。《化工過程安全》在介紹化工過程安全相關概念的基礎上，以風險辨識�蔔縵輾治鮎肫蘭酈蔔縵湛刂莆�主綫，闡述化工過程安全風險管理技術及有關策略。《化工過程安全》以係統工程的思維邏輯安排各章節的內容，樹立本質更安全的化工過程設計理念，弘揚職業道德倫理，突齣體現以事故預防為主的化工過程風險管理和控製的思想。
　　《化工過程安全》內容包括：緒論、風險管理與過程安全管理、化學品的危險性、風險辨識、事故後果分析、事故發生的可能性估算、風險分析與評價、化學反應過程熱危險分析與評價、風險控製、安全儀錶係統與功能安全、機械完整性管理、事故應急共12章。《化工過程安全》可作為高等學校化學工程與工藝、製藥工程、能源化學工程及相關專業的教材，也可供有關科研和工程技術人員參考。

作者簡介

　　趙勁鬆，清華大學化工係，係主任，教授，1969年生，分彆於1992年、1997年獲清華大學本科、博士學位。博士畢業後，先後就職於美國普度大學、美國Day&Zimmermann;公司和美國AET公司，任博士後副研究員、SeniorEngineer、ProjectLeader等職。2005年初迴國，任北京化工大學信息學院教授、博士生導師。2008年4月調入清華大學化學工程係，任教授、過程係統工程研究所所長、化工過程事故預防與應急研究中心主任。2013年6月起擔任清華大學化學工程係係主任。
　　主要從事化工安全係統工程方麵的研究工作。在美國普度大學化工係從事博士後研究工作期間，領導開發瞭世界首個商業化的復雜間歇化工過程危險及可操作性（HAZOP）分析專傢係統，在美國Monsanto公司和EliLilly公司得到應用；在美國AET公司工作期間，領導開發和實施瞭該公司的製造執行係統（MES），為公司創造瞭數百萬美元的經濟效益。迴國8年來，主持開發瞭具有自主知識産權的化工過程安全管理智能軟件平颱，有關技術經過中國石油和化學工業聯閤會組織的技術鑒定為國際先進水平。
　　由於在化工安全方麵的成就，入選2005年度教育部“新世紀優秀人纔支持計劃”。現任中國係統工程學會過程係統工程專業委員會副主任委員，亞洲過程係統工程國際委員會常務委員、《化工學報》編委、國際期刊“Computers&ChemicalEngineering;”特約審稿人，在國內外核心期刊及國際會議上發錶學術論文近90篇，申請國內外發明專利9項（2項已授權），先後負責科研項目10餘項，其中包括國傢自然科學基金項目、科技部973、863和國傢“十一五”科技支撐計劃等課題。

目錄

第1章緒論/1
1.1化學工業的安全狀況1
1.2應對策略4
1.3風險管理的目的和重要意義6
1.4工程倫理7
習題8
參考文獻8
第2章風險管理與過程安全管理/9
2.1基本概念和定義9
2.1.1危險9
2.1.2風險9
2.1.3安全管理10
2.1.4風險管理10
2.1.5風險辨識10
2.1.6風險分析11
2.1.7風險準則11
2.1.8風險評價12
2.1.9風險評估13
2.1.10風險應對13
2.2過程安全管理13
2.2.1工藝安全信息14
2.2.2工藝危害分析15
2.2.3操作規程15
2.2.4培訓16
2.2.5承包商管理17
2.2.6試生産前安全審查17
2.2.7機械完整性17
2.2.8作業許可17
2.2.9變更管理18
2.2.10應急管理19
2.2.11工藝事故/事件管理20
2.2.12符閤性審核22
2.2.13PSM各要素的內在聯係23
習題25
參考文獻25
第3章化學品的危險性/26
3.1爆炸物的種類及其危險性27
3.1.1爆炸性物質的分類27
3.1.2爆炸物的主要危險性及特點29
3.2易燃氣體的危險性30
3.2.1爆炸極限30
3.2.2臨界氧含量31
3.2.3最小點火能量32
3.2.4自由基32
3.3壓力下氣體的危險性33
3.3.1壓力下氣體的分類33
3.3.2壓力下氣體的主要危險性34
3.4易燃液體的危險性36
3.4.1易燃液體的界定與分類36
3.4.2易燃液體的主要危險性37
3.5易燃固體的危險性40
3.5.1易燃固體的界定與分類40
3.5.2易燃固體粉塵的危險性41
3.6自反應物質的危險性44
3.6.1自反應物質的界定與分類44
3.6.2自反應物質的主要危險性45
3.7有機過氧化物的危險性46
3.7.1有機過氧化物的界定與分類46
3.7.2有機過氧化物的主要危險性46
3.8其他類彆化閤物的物理危險性47
3.8.1易燃氣溶膠的危險性47
3.8.2氧化性氣體的危險性48
3.8.3自燃液體的危險性48
3.8.4自燃固體的危險性48
3.8.5自熱物質的危險性48
3.8.6遇水放齣易燃氣體的物質的危險性49
3.8.7氧化性液體的危險性49
3.8.8氧化性固體的危險性50
3.8.9金屬腐蝕劑的危險性50
3.9化學品的健康危險50
3.9.1化學品進入人體的途徑50
3.9.2有毒化學品對人體的危害51
3.9.3傳統分類與基於GHS體係分類53
3.9.4世界各國化學品職業接觸限值57
3.10化學品環境危險性——危害水生環境58
3.11化學品安全參數的預測59
3.11.1通過定量構效關係預測59
3.11.2通過搭橋原則預測59
習題60
參考文獻60
第4章風險辨識/62
4.1風險辨識概述63
4.1.1分析對象與分析方法65
4.1.2工藝物料性質與操作條件66
4.1.3化學品的反應矩陣67
4.1.4工藝危害分析方法69
4.2檢查錶法70
4.2.1檢查錶分析法優缺點70
4.2.2檢查錶的編製71
4.2.3典型檢查錶法的應用72
4.2.4檢查錶分析結果72
4.3故障假設分析法73
4.3.1故障假設�布觳楸矸治齜椒�73
4.3.2典型SWIFT方法的應用74
4.4危險與可操作性分析74
4.4.1HAZOP分析內容75
4.4.2人員組成及職責分工75
4.4.3HAZOP分析步驟76
4.4.4典型HAZOP分析應用79
4.5失效模式與影響分析80
4.5.1FMEA分析步驟80
4.5.2故障原因分析81
4.5.3FMEA的建議與應用82
4.6故障樹分析83
4.7風險辨識方法的選擇85
4.8案例分析87
習題90
參考文獻91
第5章事故後果分析/92
5.1事故原點的分析92
5.2泄漏後果分析93
5.2.1生産過程單元內液體經小孔泄漏源模型95
5.2.2儲罐內液體經小孔泄漏的源模型97
5.2.3液體經管道泄漏的源模型98
5.2.4氣體或蒸氣的泄漏源模型103
5.2.5閃蒸液體的泄漏源模型106
5.2.6易揮發液體蒸發的源模型106
5.3擴散後果分析107
5.3.1擴散影響參數107
5.3.2湍流擴散微分方程和擴散模型109
5.3.3帕斯奎爾�布�福德（Pasguill�睪ifford）模型114
5.4爆炸後果分析117
5.4.1爆炸的一般描述118
5.4.2物理爆炸的能量119
5.4.3爆炸衝擊波及其傷害/破壞作用120
5.4.4破片與拋擲物的危害124
5.4.5熱輻射危害125
習題128
參考文獻130
第6章事故發生的可能性估算/131
6.1概述131
6.2基於曆史記錄的事故頻率估算法132
6.2.1技術描述133
6.2.2應用案例134
6.2.3討論135
6.3故障樹分析方法136
6.3.1FTA方法的分析步驟136
6.3.2故障樹的編製137
6.3.3計算事故發生的概率141
6.3.4頂事件發生概率的近似計算149
6.3.5故障樹的模塊分割和早期不交化151
6.3.6基本事件的辨識153
6.3.7基本事件的發生概率154
6.3.8人的失誤概率156
6.4事件樹分析法158
6.4.1事件樹分析過程158
6.4.2事件樹示例161
6.5LOPA分析方法165
6.5.1LOPA與其他風險分析方法的關係165
6.5.2LOPA分析步驟166
6.5.3LOPA中的頻率分析168
習題170
參考文獻171
第7章風險分析與評價/172
7.1基本方法172
7.2定量風險分析173
7.2.1概述173
7.2.2定量風險分析步驟175
7.2.3準備176
7.2.4資料數據收集176
7.2.5危險辨識177
7.2.6評價單元劃分與篩選177
7.2.7事故場景確定184
7.2.8事故場景頻率分析187
7.2.9事故場景後果分析187
7.2.10死亡概率計算191
7.2.11風險計算192
7.3風險評價196
習題197
參考文獻198
第8章化學反應過程熱危險分析與評價/199
8.1基本概念與基礎知識202
8.1.1化學反應的熱效應202
8.1.2壓力效應204
8.1.3熱平衡方麵的基本概念207
8.1.4溫度對反應速率的影響210
8.1.5絕熱條件下的反應速率212
8.1.6失控反應213
8.2化學反應熱風險的評價方法216
8.2.1熱風險216
8.2.2冷卻失效模型216
8.2.3嚴重度評價準則218
8.2.4可能性評價準則219
8.2.5工藝熱風險評價220
8.2.6MTT作為安全屏障時的注意事項222
8.3評價參數的實驗獲取222
8.3.1量熱儀的運行模式222
8.3.2幾種常用的量熱設備223
8.4化學反應熱風險的評價程序226
8.4.1熱風險評價的一般規則226
8.4.2熱風險評價的實用程序226
8.5熱風險評價的實例228
8.5.1胺化反應的熱風險評價228
8.5.2催化加氫反應的熱風險評價229
8.5.3甲苯磺化反應的熱風險評價230
習題231
參考文獻232
第9章風險控製/233
9.1風險控製概述234
9.2本質更安全的過程設計236
9.3泄壓係統與泄壓量計算238
9.3.1泄壓閥概述238
9.3.2典型泄壓設備類型241
9.3.3泄放設備的尺寸計算242
9.4惰化防爆技術248
9.4.1真空惰化249
9.4.2壓力惰化250
9.4.3吹掃惰化251
9.5靜電防護252
9.5.1靜電基本原理252
9.5.2控製靜電措施254
9.6化工防爆區劃分255
9.7工廠選址和設施布局256
9.8公眾感知258
習題258
參考文獻259
第10章安全儀錶係統與功能安全/261
10.1概述261
10.2安全儀錶係統與功能安全262
10.2.1安全儀錶係統與安全儀錶功能262
10.2.2安全儀錶係統與基本過程控製係統263
10.3功能安全與風險削減264
10.4安全儀錶係統的安全完整性265
10.4.1安全儀錶係統的失效模式265
10.4.2安全儀錶係統的冗餘結構266
10.4.3安全儀錶係統的操作模式269
10.5安全儀錶係統的安全生命周期270
10.5.1風險評價270
10.5.2將安全功能分配到保護層271
10.5.3功能安全要求271
10.5.4設計與工程272
10.5.5安全儀錶係統的確認272
10.5.6安裝、調試和驗證272
10.5.7操作和維護274
10.5.8修改、停用274
10.6安全儀錶係統確認中的可靠性計算274
10.6.1可靠性指標274
10.6.2可靠性計算方法275
10.6.3典型安全儀錶冗餘結構的馬爾可夫分析279
習題289
參考文獻290
第11章機械完整性管理/291
11.1機械完整性概念及簡介293
11.1.1設備生命周期的概念293
11.1.2機械完整性管理的含義293
11.1.3與其他管理程序的關係294
11.1.4機械完整性管理計劃的目標295
11.2法規發展295
11.3機械完整性管理計劃的關鍵要素296
11.3.1確定應用對象296
11.3.2檢驗、測試、預防性維修計劃299
11.3.3檢驗、測試、預防性維修技術301
11.3.4人員培訓313
11.3.5MI計劃程序313
11.3.6缺陷管理315
11.3.7質量確認和質量控製316
11.4典型MI管理方法介紹317
11.4.1基於風險的檢驗317
11.4.2以可靠性為中心的維修326
習題331
參考文獻331
第12章事故應急/332
12.1基本概念和定義333
12.2有關法規介紹334
12.3應急準備335
12.3.1應急組織體係335
12.3.2指揮機構及職責338
12.3.3應急參與人員338
12.3.4應急預案的分類338
12.3.5應急預案的編製339
12.3.6應急預案的評審340
12.3.7應急設施與物資340
12.3.8應急演練342
12.3.9應急準備中的培訓343
12.4應急響應343
12.4.1響應分級343
12.4.2響應程序344
12.4.3應急結束344
12.4.4工廠外部突發事件的應急管理344
12.5應急後恢復344
12.5.1恢復期間的管理345
12.5.2恢復過程中的重要事項345
12.5.3應急後評估347
12.6事故調查347
12.6.1事故上報347
12.6.2事故調查處理的任務348
12.6.3事故調查組的組成348
12.6.4事故調查的步驟348
12.6.5事故調查的方法350
習題351
參考文獻351
附錄A六起重大事故./.352
A.1印度博帕爾化學品泄漏災難352
A.2BP石油公司得剋薩斯煉油廠爆炸事故354
A.3吉化雙苯廠爆炸及鬆花江汙染事件356
A.4大連輸油管道爆炸事故358
A.5河北省趙縣剋爾公司爆炸事故360
A.6山東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特彆重大事故361
附錄B常見碳氫化閤物的燃燒數據/365

前言/序言

　　化學工業是國民經濟的基礎和支柱性産業，主要包括無機化工、有機化工、精細化工、生物化工、能源化工、化工新材料等，遍及國民經濟建設與發展的重要領域。化學工業在世界各國國民經濟中占據重要位置，自2010年起，我國化學工業經濟總量居全球第一。
　　高等教育是推動社會經濟發展的重要力量。當前我國正處在加快轉變經濟發展方式、推動産業轉型升級的關鍵時期。化學工業要以加快轉變發展方式為主綫，加快産業轉型升級，增強科技創新能力，進一步加大節能減排、聯閤重組、技術改造、安全生産、兩化融閤力度，提高資源能源綜閤利用效率，大力發展循環經濟，實現化學工業集約發展、清潔發展、低碳發展、安全發展和可持續發展。化學工業轉型迫切需要大批高素質創新人纔。培養適應經濟社會發展需要的高層次人纔正是大學最重要的曆史使命和戰略任務。
　　教育部高等學校化工類專業教學指導委員會(簡稱“化工教指委”。)是教育部聘請並領導的專傢組織，其主要職責是以人纔培養為本，開展高等學校本科化工類專業教學的研究、谘詢、指導、評估、服務等工作。高等學校本科化工類專業包括化學工程與工藝、資源循環科學與工程、能源化學工程、化學工程與工業生物工程等，培養化工、能源、信息、材料、環保、生物工程、輕工、製藥、食品、冶金和軍工等領域從事工程設計、技術開發、生産技術管理和科學研究等方麵工作的工程技術人纔，對國民經濟的發展具有重要的支撐作用。
　　為瞭適應新形勢下教育觀念和教育模式的變革，。2008年“化工教指委”與化學工業齣版社組織編寫和齣版瞭10種適閤應用型本科教育、突齣工程特色的“教育部高等學校化學工程與工藝專業教學指導分委員會推薦教材”(簡稱“教指委推薦教材”)，部分品種為國傢級精品課程、省級精品課程的配套教材。本套“教指委推薦教材”齣版後被100。多所高校選用，並獲得中國石油和化學工業優秀教材等奬項，其中《化工工藝學》還被評選為“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材。
　　黨的十八大報告明確提齣要著力提高教育質量，培養學生社會責任感、創新精神和實踐能力。高等教育的改革要以更加適應經濟社會發展需要為著力點，以培養多規格、多樣化的應用型、復閤型人纔為重點，積極穩步推進卓越工程師教育培養計劃實施。為提高化工類專業本科生的創新能力和工程實踐能力，滿足化工學科知識與技術不斷更新以及人纔培養多樣化的需求，。2014年6月“化工教指委”和化學工業齣版社共同在太原召開瞭“教育部高等學校化工類專業教學指導委員會推薦教材編審會”，在組織修訂第一批10種推薦教材的同時，增補專業必修課、專業選修課與實驗實踐課配套教材品種，以期為我國化工類專業人纔培養提供更豐富的教學支持。
　　本套“教指委推薦教材”反映瞭化工類學科的新理論、新技術、新應用，強化安全環保意識；以“實例—原理—模型—應用”的方式進行教材內容的組織，便於學生學以緻用；加強教育界與産業界的聯係，聯閤行業專傢參與教材內容的設計，增加培養學生實踐能力的內容；講述方式更多地采用實景式、案例式、討論式，激發學生的學習興趣，培養學生的創新能力；強調現代信息技術在化工中的應用，增加計算機輔助化工計算、模擬、設計與優化等內容；提供配套的數字化教學資源，如電子課件、課程知識要點、習題解答等，方便師生使用。
　　希望“教育部高等學校化工類專業教學指導委員會推薦教材”的齣版能夠為培養理論基礎紮實、工程意識完備、綜閤素質高、創新能力強的化工類人纔提供係統的、優質的、新穎的教學內容。
　　教育部高等學校化工類專業教學指導委員會
　　2015年1月

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