《化工安全生产与反应风险评估》

前言

化工生产的方针是“安全第一，预防为主”，这一方针明确了化工生产企业从事安全生产的重要性以及安全在化工生产活动中的重要地位。安全生产把握着企业的命脉，决定着企业的可持续发展。

我国是一个农业大国，精细化学品的需要量日益增多，化工生产企业的数量十分可观。化学品的开发生产，在给人们的基本生活要求提供有效保障的同时，各类火灾、爆炸及中毒等事故的发生，也造成了众多的人员伤亡，给生产企业和国家带来了财产损失，对自然资源和生态环境造成了巨大的影响。化工企业各类安全事故的发生，可归结为两个方面的原因，一是生产企业对化工过程本质安全的理解不到位，盲目放大生产；二是化工安全管理部到位，各种违规违章行为时有发生。如今，随着国家和政府对化工企业安全生产重视程度的日益提高，现行的安全生产管理模式正在发生根本性的变化。逐渐由传统的、经验的、事后处理的方式转变为现代的、系统的、事前预测的科学方法。

反应风险研究与工艺风险评估是化工安全生产的技术保障。化工生产过程中的主要风险来源于化学物质风险和工艺过程风险，化工反应风险研究和工艺风险评估是化学品开发生产的重要研究内容，西方发达国家早在20世纪80年代就开展了相关工作，但是，反应风险研究和工艺风险评估在我国尚处于起步或空白阶段。化工反应风险研究主要任务是在工艺研究的基础上完成相关工艺过程的反应风险研究和工艺风险评估，提出安全的操作条件。开展反应风险研究和工艺风险评估对充分认识化工生产本质安全具有重要意义。

本书以保障精细化工安全生产为主要目的，详细介绍了化工生产的相关风险、反应风险研究方法和工艺风险评估办法，结合实际生产，阐述了化工安全操作机安全管路等内容，旨在提高化工安全生产理念，为化工行业开展反应风险研究与工艺风险评估，实现安全生产，提供一份学习和参考资料。

化工行业危险因素与风险分析

美国保险协会（American International Assurance，AIA）把化学工业危险因素归纳为九个类型。 ⑴ 工厂地址选择 下述地区不宜选择作为化工生产厂址，否则，将潜在巨大的风险。（3.5%）

① 易遭受地震、洪水、暴风雨等自然灾害的地区； ② 水源不充足的地区；

③ 缺少公共消防设施支援的地区；

④ 有高湿度，温度变化显著等气候问题的地区； ⑤ 受邻近危险性大的工业装置影响较大的地区； ⑥ 邻近公路、铁路、机场等运输设施的地区；

⑦ 在紧急状态下难以把人和车辆疏散至安全地带的地区。

⑵ 工厂布局 下述布局不适合于进行化工生产，否则，将潜在巨大的风险。（2.0%）

① 工厂的工艺设备和贮存设备过于密集；

② 工厂内有显著危险性和无危险性的工艺装置的安全距离不符合相关规定和要求； ③ 工厂内的昂贵设备过于集中；

④ 工厂内对于不能替换的装置没有建立有效的防护措施；

⑤ 工厂内锅炉、加热器等火源与可燃物料和工艺装置之间的距离不符合相关规定和要求； ⑥ 有地形障碍的工厂。

⑶ 厂房结构 下述建筑物内不能进行化工生产，否则，将潜在巨大的风险。（3.0%）

① 支撑物、车间的门和墙体等不符合防火结构的建筑要求； ② 厂房内的电气设备没有安装防护措施；

③ 防爆通风系统的排气能力不符合相关规定和要求； ④ 厂房内的控制、管理和指示装置没有防护措施； ⑤ 厂房内安装的装置基础薄弱。

⑷ 对生产产品的危险性认识不足 在对生产产品危险性认识不足的情况下，不允许开展生产，否则，

将潜在巨大的风险。（20.2%）

① 研究和确认在装置中进行原料混合的过程中，是否存在物质间强烈的相互作用，或者存在某些

催化作用，导致分解反应的发生；

② 对处理的气体、粉尘等具有爆炸性的物质，必须明确其在工艺条件下的爆炸范围和燃烧范围，

建立相应的控制和防护措施。

③ 如果不能充分掌握因为误操作、不良控制而使工艺过程处于不正常状态时的详细情况，化工生

产将潜在巨大的风险。

⑸ 化工工艺 进行化工生产时，如果对化学工艺的认识不充分，潜在的工艺风险将没有办法避免。

（10.6%）

① 没有足够的有关化学反应的热力学数据和动力学数据，对反应速率和传质、传热的要求不明确； ② 对化学反应缺乏认识，特别是对具有危险性的副反应认识不足； ③ 没有足够的反应热数据，对于热失控、热爆炸和热反应风险缺乏认识； ④ 没有控制反应失控和处理工艺异常情况的检测手段和处理办法。 ⑹ 物料输送 下述情况下进行化工物料输送和开工生产，将潜在风险。（4.4%）

① 在进行化工生产各单元操作时，对物料流动和输送不能进行良好的控制； ② 化工产品的标识不完全；

③ 引风系统的设计不合理，容易发生粉尘聚集，并引起粉尘爆炸； ④ 工艺产生的废气、废水、废液和废渣没有明确的去处和妥善的处理方法； ⑤ 装置区域内没有考虑安装检修情况下的设备装卸设施。

⑺ 误操作 没有建立妥善的办法，有效地控制误操作情况的发生。（17.2%）

① 忽略了对操作员工进行关于设备运转和设备维护和保养的培训教育； ② 没有建立监督管理机制，充分发挥管理人员的监督作用； ③ 开车、停车没有合适的计划或者是计划不适当； ④ 缺乏紧急停车相关规定和相应的操作训练；

⑤ 没有建立岗位操作人员和安全管理人员之间的协作机制。

⑻ 设备缺陷 设备存在下列任意一种缺陷，即不能进行化工生产，否则，潜在巨大风险。（31.1%）

① 设备材质选择不合适，因选材不当而引起装置的腐蚀和损坏； ② 设备设计和安装不完善，例如：缺少可靠的控制仪表等； ③ 设备、管线等材质老化，出现装置材料的疲劳现象；

④ 对金属材料的焊接、安装等没有进行充分的无损探伤检查，没有办法进行专家组的验收评审； ⑤ 在设备设计和安装结构上存在缺陷，例如：不能停车，没有办法进行定期检查或进行维护和维

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护措施没有及时进行改进；

⑧ 不能连续记录温度、压力、开停车情况，不能记录中间罐和压力容器内的压力变动情况。 ⑼ 防患计划不充分 化工生产需要以预防为主，防患计划不充分的情况不能进行化工生产。（8.0%） ① 没有得到政府等相关部门的许可时，不能进行化工生产； ② 化工生产时责任分工不明确时，不能进行化工生产；

③ 装置运行异常或发生故障时仅仅依靠安全部门，没有建立联动机制，这样的情况下，不能进行化

工生产；

④ 没有建立应急预案以及预防事故发生的计划或者应急预案和计划过于简单，不能进行化工生产； ⑤ 在遇有紧急情况下不能采取有力的措施，不能进行化工生产；

⑥ 化工生产需要实行包括HSE等管理部门和生产部门在内的共同进行的定期安全检查； ⑦ 化工生产需要对生产负责人和技术人员进行安全生产的继续教育和必要的防患培训和教育。

1.5风险分析

风险分析（hazard analysis，HAZAN）是指对暴露出的风险及其产生的后果进行分析。风险分析可分为以下三个步骤。

（1）风险识别 风险识别方法可以采用第1.4节提到的事件树分析（ETA）、事故树分析(FTA)、危险与可操作性研究（HAZOP）等。

（2）风险评估 风险评估是针对系统潜在的危险性进行定性和定量分析，主要评估系统发生危险的可能性以及造成的损失及其严重程度，为安全管理和科学决策提供理论基础，同时，还可以充分利用专家经验，采用计算机及相关软件等先进的科学测试设备，预防事故的发生。

（3）风险的控制与管理 风险的控制与管理指的是提出降低风险的措施。在化工行业中，通过风险分析常常能够分析出工艺过程中的不足，并提出相应的解决措施。风险的控制与管理，同样需要一个专家组，专家组的工作也同样是围绕着风险分析分析的三个步骤开展工作：

?对事故发生的频率给出假设；

?对事故可能对员工、公众和工厂造成的后果给出假设；

?将上述结果与目标或准则进行比较，决定是否接受风险，或是采取行动减少风险发生的概率；

1.5.1 风险识别过程

工艺风险评估的基础条件是首先进行风险识别。化工生产过程的风险识别包括化学物质风险识别、目标工艺反应过程风险识别、未知二次分解反应过程风险识别以及生产工艺过程中设备及其操作风险识别等。其中，工艺生产过程中设备及其操作风险的识别可以通过事件树分析（ETA）、事故树分析(FTA)、危险与可操作性研究（HAZOP）、风险检查法（checklist）等不同的方法开展。在工艺放大生产初始设计阶段或在生产阶段进行定性的识别。而化学物质风险、目标工艺反应过程风险和未知二次分解反应过程风险则需要通过信息资料的查询和实验室反应风险测试研究来获取相关数据和结论。

化学物质风险需要进行大量的安全数据收集和必要的测试工作，包括参与反应的所有化工原料以及工艺过程中形成的各个中间体的稳定性测试研究等。大多数参与反应的化学物质的安全数据等，包括反应原料、中间体、产品和相关杂质等，一部分可以通过查询物质安全数据表（MSDS）得到，有些特殊的化工原料、中间体以及相关杂质的安全性数据不属于常规数据，需要通过实验测试求取。重要的安全性数据包括物质的燃烧性、闪点、引燃温度、爆炸极限、最低引燃能量、自燃温度等。

各种重要安全性数据的定义汇总解释如下。

燃烧性 燃烧性是指物质在空气中遇到明火、高温或氧化剂等条件时的燃烧行为，具