化工过程安全基本原理与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 安全计划 2

1.2 工程伦理 3

1.3 事故和损失统计 3

1.4 可接受风险 9

1.5 公众感知 9

1.6 事故过程特征 10

1.7 本质安全 14

1.8 七起重大灾难性事故 16

1.8.1 英国Flixborough事故 16

1.8.2 印度Bhopal事故 17

1.8.3 意大利Seveso事故 18

1.8.4 美国得克萨斯州Pasadena事故 19

1.8.5 美国得克萨斯州Texas City事故 20

1.8.6 美国佛罗里达州Jacksonville事故 20

1.8.7 美国佐治亚州Port Wentworth事故 21

推荐读物 21

习题 22

参考文献 25

第2章 毒物学 26

2.1 毒物侵入生物体的途径 26

2.1.1 胃肠道 27

2.1.2 皮肤 28

2.1.3 呼吸系统 28

2.2 从生物体内消除毒物的途径 29

2.3 毒物对生物体的影响 29

2.4 毒物学研究 30

2.5 剂量与反应的关系 31

2.6 反应-剂量曲线模型 36

2.7 相对毒性 39

2.8 阈限值 40

2.9 美国国家消防协会菱形图 41

在线资源 42

推荐读物 42

习题 43

参考文献 46

第3章 工业卫生 47

3.1 政府法规 47

3.1.1 法律、法规 47

3.1.2 法律的制定 48

3.1.3 法规的制定 48

3.1.4 OSHA：过程安全管理 52

3.1.5 EPA：风险管理计划 54

3.1.6 DHS：化工设施反恐标准 55

3.2 工业卫生：预测和辨识 57

3.3 工业卫生：评价 62

3.3.1 通过监测对挥发性毒物的暴露进行评价 62

3.3.2 员工暴露于粉尘中的评价 64

3.3.3 员工暴露于噪声中的评价 65

3.3.4 员工暴露于有毒蒸气中的评价 66

3.4 工业卫生：控制 71

3.4.1 呼吸器 72

3.4.2 通风 73

在线资源 77

推荐读物 77

习题 77

参考文献 82

第4章 源模型 83

4.1 源模型介绍 84

4.2 液体经孔洞流出 85

4.3 液体经储罐上的孔洞流出 87

4.4 液体经管道流出 90

4.5 气体或蒸气经孔洞流出 97

4.6 气体或蒸气经管道流出 101

4.6.1 绝热流动 101

4.6.2 等温流动 106

4.7 闪蒸液体 113

4.8 液池蒸发或沸腾 116

4.9 实际和最坏情景释放 117

4.10 保守分析 118

推荐读物 119

习题 119

参考文献 126

第5章 毒物释放与扩散模型 127

5.1 扩散影响参数 127

5.2 中性浮力气体扩散模型 130

5.2.1 情况1：无风时的稳态连续点源释放 132

5.2.2 情况2：无风时的烟团 132

5.2.3 情况3：无风时的非稳态连续点源释放 133

5.2.4 情况4：有风时的稳态连续点源释放 133

5.2.5 情况5：无风时的烟团且涡流扩散系数是方向的函数 134

5.2.6 情况6：有风时的稳态连续点源释放且涡流扩散系数是方向的函数 134

5.2.7 情况7：有风时的烟团 134

5.2.8 情况8：释放源在地面上的无风时的烟团 135

5.2.9 情况9：释放源在地面上的稳态烟团 135

5.2.10 情况10：在地面上方Hr高度的连续稳态释放源 135

5.2.11 Pasquill-Gifford模型 136

5.2.12 情况11：地面上瞬时点源的烟团（坐标系固定在释放点，风速u恒定，风向仅沿x轴方向） 139

5.2.13 情况12：地面上连续稳态源的烟羽（风速u恒定，风向仅沿x轴方向） 139

5.2.14 情况13：在地面上方Hr高度的连续稳态源的烟羽（风速u恒定，风向仅沿x轴方向） 140

5.2.15 情况14：在地面上方Hr高度的瞬时点源的烟团（坐标系位于烟团中心的地面投影上，随烟团移动） 140

5.2.16 情况15：在地面上方Hr高度的瞬时点源的烟团（坐标系固定在释放点的地面投影上） 141

5.2.17 最坏事件情景 141

5.2.18 Pasquill-Gifford扩散模型的局限性 141

5.3 重气扩散模型 142

5.4 重气向中性浮力气体的转变 148

5.4.1 连续释放的转变 149

5.4.2 连续释放时的下风向浓度 149

5.4.3 瞬时释放的转变 150

5.4.4 瞬时释放时的下风向浓度 150

5.5 毒性作用标准 152

5.6 释放动量和浮力的影响 160

5.7 释放缓解 160

推荐读物 162

习题 162

参考文献 167

第6章 火灾和爆炸 169

6.1 火三角 169

6.2 火灾和爆炸的区别 170

6.3 与火灾和爆炸有关的定义 170

6.4 液体和蒸气的燃烧特性 172

6.4.1 液体 172

6.4.2 气体和蒸气 173

6.4.3 蒸气混合物 174

6.4.4 燃烧极限随温度的变化 175

6.4.5 燃烧极限随压力的变化 175

6.4.6 燃烧极限估算 176

6.5 极限氧浓度与惰化 178

6.6 可燃界限图 180

6.7 点火能 184

6.8 自燃 185

6.9 自氧化 185

6.10 绝热压缩 186

6.11 点火源 186

6.12 薄雾和飞沫 187

6.13 爆炸 187

6.13.1 爆轰和爆燃 188

6.13.2 受限爆炸 189

6.13.3 超压造成的爆炸破坏 195

6.13.4 TNT当量法 198

6.13.5 TNO多能法 199

6.13.6 化学爆炸能 201

6.13.7 机械爆炸能 202

6.13.8 抛射物伤害 204

6.13.9 爆炸对人的伤害 204

6.13.10 蒸气云爆炸 205

6.13.11 沸腾液体扩展蒸气云爆炸 206

推荐读物 206

习题 207

参考文献 213

第7章 防火防爆基本理念 215

7.1 惰化 215

7.1.1 真空惰化 216

7.1.2 压力惰化 218

7.1.3 真空-压力联合惰化 219

7.1.4 使用不纯的氮气进行真空和压力惰化 219

7.1.5 各种压力和真空惰化过程的优缺点 220

7.1.6 吹扫惰化 220

7.1.7 虹吸惰化 220

7.1.8 使用可燃界限图避免可燃性气氛 221

7.2 静电 225

7.2.1 静电基本原理 225

7.2.2 电荷积聚 225

7.2.3 静电放电 226

7.2.4 静电释放能 227

7.2.5 静电点火源能量 227

7.2.6 流动电流 228

7.2.7 静电电压降 230

7.2.8 荷电电容器的能量 230

7.2.9 物体的电容 233

7.2.10 电荷平衡 234

7.3 控制静电 237

7.3.1 防止静电点燃的一般设计方法 237

7.3.2 弛豫 238

7.3.3 搭接和接地 238

7.3.4 采用浸渍管 239

7.3.5 采用添加剂增加导电性 239

7.3.6 在没有可燃蒸气存在的条件下操作固体 239

7.3.7 在可燃蒸气存在的条件下操作固体 239

7.4 防爆设备与工具 239

7.4.1 防爆外壳 242

7.4.2 区域和物质的分类 242

7.4.3 XP区域的设计 243

7.5 通风 244

7.5.1 露天装置 244

7.5.2 建筑内的装置 244

7.6 喷淋系统 246

7.7 综合设计 248

推荐读物 249

习题 249

参考文献 252

第8章 反应性化学 254

8.1 背景理解 254

8.2 反应性化学危害的承诺、认知和辨识 256

8.3 用量热仪表征反应性化学危害 260

8.3.1 反应性危害量热的介绍 261

8.3.2 量热仪数据的理论分析 265

8.3.3 量热仪数据的参数估算 272

8.3.4 样品容器的热容数据调整 275

8.3.5 量热仪的反应热数据 276

8.3.6 量热仪压力数据的使用 276

8.3.7 量热仪数据的应用 277

8.4 反应性化学危害的控制 277

推荐读物 279

习题 279

参考文献 288

第9章 泄放系统概述 289

9.1 泄放的概念 290

9.2 泄放相关术语 291

9.3 泄放设备的位置 292

9.4 泄放设备的类型和特征 294

9.4.1 弹簧式泄放阀及爆破片 294

9.4.2 屈曲销式泄放阀 296

9.4.3 先导式泄放阀 296

9.4.4 抖动 297

9.4.5 不同泄放方法的优缺点 298

9.5 泄放情景 298

9.6 确定泄放尺寸的数据 299

9.7 泄放系统 299

9.7.1 泄放设备安装实践 300

9.7.2 泄放设计注意事项 301

9.7.3 水平分液罐 302

9.7.4 火炬 303

9.7.5 洗涤器 304

9.7.6 冷凝器 304

推荐读物 304

习题 305

参考文献 307

第10章 泄放尺寸 309

10.1 用于液体系统的传统弹簧式泄放阀 310

10.2 用于蒸气或气体系统的传统弹簧式泄放阀 313

10.3 用于液体系统的爆破片 316

10.4 用于蒸气或气体系统的爆破片 317

10.5 失控反应器泄放的两相流 317

10.6 先导式与屈曲销式泄放 323

10.7 粉尘和蒸气爆炸的爆燃泄放 323

10.7.1 低压结构的泄放 324

10.7.2 高压结构的泄放 325

10.8 火灾环境下工艺容器的泄放 327

10.9 工艺流体热膨胀的泄放 330

推荐读物 332

习题 333

参考文献 338

第11章 危害辨识 340

11.1 过程危害检查表 341

11.2 危害调查 346

11.3 危险与可操作性分析 356

11.4 安全审查 364

11.4.1 非正式安全审查 365

11.4.2 正式安全审查 367

11.5 其他方法 369

推荐读物 370

习题 370

参考文献 375

第12章 风险评价 376

12.1 概率论回顾 376

12.1.1 工艺单元之间的相互作用 378

12.1.2 显性失效和隐性失效 382

12.1.3 重合概率 384

12.1.4 冗余 385

12.1.5 共模失效 385

12.2 事件树 385

12.3 事故树 388

12.3.1 最小割集的确定 390

12.3.2 事故树的定量计算 392

12.3.3 事故树的优缺点 392

12.3.4 事故树与事件树的联系 393

12.4 QRA和LOPA 393

12.4.1 定量风险分析 394

12.4.2 保护层分析 394

12.4.3 后果 395

12.4.4 频率 396

12.4.5 典型LOPA 399

推荐读物 401

习题 402

参考文献 405

第13章 安全程序与设计 406

13.1 过程安全层级 406

13.1.1 过程安全应对策略 406

13.1.2 保护层 407

13.2 安全管理 407

13.2.1 文档 407

13.2.2 沟通 407

13.2.3 授权 408

13.2.4 跟进 408

13.3 最佳实践 408

13.4 操作程序 408

13.5 许可程序 408

13.5.1 动火作业许可 409

13.5.2 上锁—挂牌—测试许可 409

13.5.3 容器进入许可 409

13.6 安全评审和事故调查程序 410

13.6.1 安全评审 410

13.6.2 事故调查 410

13.7 过程安全设计 411

13.7.1 本质安全设计 411

13.7.2 双关双泄放控制 412

13.7.3 保护措施或冗余控制 412

13.7.4 隔断阀控制 413

13.7.5 抑爆控制 413

13.7.6 阻火器 414

13.7.7 容纳 414

13.7.8 设备选材 415

13.7.9 工艺容器 415

13.7.10 爆燃 416

13.7.11 爆轰 416

13.8 火灾和爆炸设计 418

13.9 失控反应设计 418

13.10 粉尘处理设计 419

13.10.1 防止粉尘爆炸的设计 419

13.10.2 防止粉尘爆炸的管理实践 419

推荐读物 420

习题 420

参考文献 421

第14章 事故案例 423

14.1 静电 423

14.1.1 正在装载的油罐车发生爆炸 424

14.1.2 离心分离机爆炸 424

14.1.3 输送系统爆炸 424

14.1.4 固体储仓中的导体 424

14.1.5 颜料和过滤器 425

14.1.6 管道工的助手 425

14.1.7 静电相关的教训 425

14.2 反应性化学 426

14.2.1 官能团 426

14.2.2 过氧化物 426

14.2.3 反应危害指数 428

14.2.4 盛放异丙醚的瓶子 429

14.2.5 硝基苯磺酸分解 430

14.2.6 有机氧化 430

14.2.7 反应性化学相关的教训 430

14.3 系统设计 430

14.3.1 环氧乙烷爆炸（一） 431

14.3.2 乙烯爆炸（一） 431

14.3.3 丁二烯爆炸 431

14.3.4 轻烃爆炸 431

14.3.5 泵振动 431

14.3.6 泵失效 432

14.3.7 乙烯爆炸（二） 432

14.3.8 乙烯爆炸（三） 432

14.3.9 环氧乙烷爆炸（二） 432

14.3.10 系统设计相关的教训 433

14.4 规程 434

14.4.1 容器泄漏检测 434

14.4.2 人员在容器内作业 435

14.4.3 氯乙烯爆炸 435

14.4.4 水的危险膨胀 435

14.4.5 苯酚-甲醛失控反应 436

14.4.6 二次反应引起的爆炸 436

14.4.7 燃料混合罐爆炸 436

14.4.8 规程相关的教训 437

14.5 培训 437

14.5.1 焊接失效 437

14.5.2 安全文化 438

14.5.3 大学内的培训 438

14.5.4 关于标准使用的培训 438

14.5.5 培训相关的教训 439

14.6 结论 439

推荐读物 440

习题 441

参考文献 442

附录A 单位换算常数 444

附录B 常见碳氢化合物的燃烧数据 447

附录C 可燃界限图 451

附录D 例10-4的正式安全审查报告 456

附录E 饱和蒸气压数据 464

附录F 特殊类型的反应性化学物质 465

附录G 化学物质的危险特性数据 471

索引 477