化工工艺的热安全 风险评估与工艺设计PDF电子书下载

第一部分 工艺热安全的一般问题 3

第1章 精细化工工艺风险分析概述 3

1.1引言 3

1.2化学工业与安全 3

1.2.1化学工业与社会 4

1.2.2责任 6

1.2.3定义及概念 6

1.3风险分析 8

1.3.1分析范围 9

1.3.2安全数据的收集 9

1.3.3安全条件和临界限值 9

1.3.4偏差查找 9

1.3.5风险评估 11

1.3.6风险图 12

1.3.7风险降低措施 13

1.3.8残余风险 15

1.4安全数据 15

1.4.1物理参数 15

1.4.2化学性质 16

1.4.3毒性 16

1.4.4生态毒性 17

1.4.5火灾爆炸参数 17

1.4.6相互作用 18

1.5危险性的系统辨识 18

1.5.1检查表法 19

1.5.2故障模式与影响分析 21

1.5.3危险与可操作性研究 21

1.5.4决策表 23

1.5.5事件树分析 24

1.5.6事故树分析 24

1.6风险分析的主要影响因素 26

参考文献 27

第2章 工艺热风险的基础知识 28

2.1引言 29

2.2潜热 30

2.2.1热能 30

2.2.2压力效应 33

2.3温度对反应速率的影响 35

2.3.1单一反应 35

2.3.2复杂反应 36

2.4热平衡 37

2.4.1热平衡项 37

2.4.2热平衡的简化表达式 42

2.4.3绝热条件下的反应速率 42

2.5失控反应 44

2.5.1热爆炸 44

2.5.2 Semenov热温图 44

2.5.3参数敏感性 45

2.5.4临界温度 46

2.5.5热爆炸的时间范围，TMRad的概念 47

2.6习题 49

参考文献 50

第3章 热风险评估 51

3.1引言 51

3.2热风险 51

3.3系统评估程序 52

3.3.1冷却失效情形 52

3.3.2严重度 55

3.3.3可能性 56

3.3.4工艺危险度评估 57

3.3.5危险度分级 58

3.4评估程序 61

3.4.1热风险评估的一般规则 61

3.4.2热风险评估的实用程序 61

3.5习题 67

参考文献 68

第4章 实验技术 69

4.1引言 69

4.2量热法的测量原理 70

4.2.1量热仪的分类 70

4.2.2量热仪的运行模式 71

4.2.3量热仪的热平衡 72

4.3如何选择安全实验室所用的仪器 73

4.3.1绝热量热仪 73

4.3.2微量热仪 77

4.3.3反应量热仪 80

4.4习题 82

参考文献 83

第二部分 放热化学反应的控制 89

第5章 反应器安全的一般知识 89

5.1引言 90

5.2反应器的动态稳定性 90

5.2.1参数敏感性 90

5.2.2温度敏感性 91

5.2.3热平衡 92

5.2.4冷却失效后反应器的安全性 96

5.3范例 97

参考文献 100

第6章 间歇反应器 102

6.1引言 103

6.2间歇反应的原理 103

6.2.1导言 103

6.2.2物料平衡 104

6.2.3热量平衡 104

6.3温度控制方法 105

6.4等温反应 105

6.4.1原理 105

6.4.2等温反应器的安全设计 105

6.4.3安全评估 107

6.5绝热反应 108

6.5.1原理 108

6.5.2绝热间歇反应器的安全设计 109

6.5.3安全评估 109

6.6多变反应 109

6.6.1原理 109

6.6.2多变操作的设计，温度控制 110

6.6.3安全评估 113

6.7恒温反应 114

6.7.1原理 114

6.7.2恒温操作的设计，温度控制 114

6.7.3安全评估 115

6.8温度控制反应 115

6.8.1原理 115

6.8.2温度控制反应的设计 115

6.8.3安全评估 116

6.9间歇反应器安全设计的关键因素 118

6.9.1相关安全数据的确定 118

6.9.2间歇反应器的安全操作规则 120

6.10习题 122

参考文献 124

第7章 半间歇反应器 125

7.1引言 126

7.2半间歇反应的基本原理 126

7.2.1半间歇操作的定义 126

7.2.2物料平衡 127

7.2.3半间歇反应器的热量平衡 128

7.3半间歇反应器中反应物料的累积 129

7.3.1快反应 130

7.3.2慢反应 132

7.4半间歇反应器的安全设计 134

7.5等温反应 135

7.5.1等温半间歇操作的基本原理 135

7.5.2等温半间歇反应器的设计 135

7.6恒温环境，恒定冷却介质温度 139

7.7非等温反应 141

7.8加料控制方法 141

7.8.1分段加料方式 141

7.8.2加料速度恒定 142

7.8.3加料与温度联锁 143

7.8.4降低累积的原因 144

7.9温度和加料速率的选择 145

7.10通过累积控制加料 146

7.11习题 149

参考文献 151

第8章 连续反应器 153

8.1引言 154

8.2连续搅拌釜式反应器 154

8.2.1物料平衡 154

8.2.2热量平衡 155

8.2.3冷却CSTR 155

8.2.4绝热CSTR 156

8.2.5自热CSTR 158

8.2.6安全问题 158

8.3管式反应器 161

8.3.1物料平衡 161

8.3.2热量平衡 162

8.3.3安全问题 163

8.4其他类型的连续反应器 168

参考文献 171

第9章 反应器安全技术 173

9.1引言 174

9.2工业反应器的温度控制 175

9.2.1载热体技术 175

9.2.2加热与冷却技术 177

9.2.3温度控制方法 181

9.2.4热交换系统的动态行为 185

9.3透过反应器壁面的热交换 188

9.3.1双膜理论 188

9.3.2搅拌釜的内膜系数 188

9.3.3内膜系数的确定 189

9.3.4设备的传热阻力 190

9.3.5传热系数的实际测定 191

9.4蒸发冷却 194

9.4.1溶剂的蒸发量 195

9.4.2蒸汽流率和蒸发率 195

9.4.3蒸汽管的溢流问题 196

9.4.4反应物料的膨胀 197

9.4.5沸点时反应器安全性的实用评估程序 198

9.5温度控制系统的动态特性与工艺设计 199

9.5.1背景 199

9.5.2工业反应器动态行为的建模 200

9.5.3工业反应器的实验模拟 200

9.6习题 202

参考文献 205

第10章 风险降低措施 207

10.1引言 208

10.2对策措施的选择 209

10.3消除风险的措施 209

10.4技术预防措施 211

10.4.1控制加料 211

10.4.2应急冷却 211

10.4.3骤冷及浇灌 212

10.4.4倾泄 214

10.4.5控制减压 214

10.4.6报警系统 215

10.4.7时间因素 216

10.5应急措施 217

10.5.1紧急泄压 217

10.5.2封闭法 220

10.6技术措施的设计 221

10.6.1失控后果 221

10.6.2可控性 224

10.6.3不同危险度级别的严重度和可能性的评估 227

10.6.4基于风险评估的保护系统 234

10.7习题 236

参考文献 238

第三部分 二次反应的预防 243

第11章 热稳定性 243

11.1引言 243

11.2热稳定性和二次分解反应 244

11.3二次反应的后果 245

11.3.1分解反应的化学计量比 245

11.3.2分解热的估算 245

11.3.3分解热 246

11.4引发条件 247

11.4.1起始分解温度：一个没有科学依据的观点 247

11.4.2分解反应动力学，TMRad的概念 248

11.4.3复杂的二次反应 255

11.5分解反应的实验表征 257

11.5.1实验技术 257

11.5.2选择待分析样品 258

11.5.3工艺偏差 261

11.6习题 264

参考文献 266

第12章 自催化反应 269

12.1引言 269

12.2自催化分解 270

12.2.1定义 270

12.2.2自催化反应行为 270

12.2.3自催化反应的速率方程 272

12.2.4自催化现象 275

12.3自催化反应的表征 276

12.3.1化学表征 276

12.3.2动态DSC表征 277

12.4自催化反应的实用安全问题 282

12.4.1自催化反应的特定安全问题 282

12.4.2自催化分解反应的评估程序 287

12.5习题 288

参考文献 289

第13章 传热受限 291

13.1引言 291

13.2热累积情况 291

13.3热量平衡 293

13.3.1时间尺度与热量平衡 293

13.3.2强制对流，Semenov模型 293

13.3.3自然对流 294

13.3.4高黏液体和固体 296

13.4反应性物料的热平衡 297

13.4.1含有热源的反应性固体中的热传导，Frank-Kamenetskii模型 297

13.4.2容器壁处存在温度梯度的反应性固体中的热传导，Thomas模型 301

13.4.3具有规范动力学的反应性固体中的热传导，有限元模型 303

13.5热累积状态的评估 304

13.6习题 309

参考文献 310

第14章 符号与字符 312

符号 312

下标 313

希腊字母 315

缩写 316

无因次数群 316