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内容简介

　　化工过程安全是一门新兴的专业方向，是国际公认的预防重大化工事故的关键手段。《化工过程安全》在介绍化工过程安全相关概念的基础上，以风险辨识�卜缦辗治鲇肫兰郦卜缦湛刂莆�主线，阐述化工过程安全风险管理技术及有关策略。《化工过程安全》以系统工程的思维逻辑安排各章节的内容，树立本质更安全的化工过程设计理念，弘扬职业道德伦理，突出体现以事故预防为主的化工过程风险管理和控制的思想。
　　《化工过程安全》内容包括：绪论、风险管理与过程安全管理、化学品的危险性、风险辨识、事故后果分析、事故发生的可能性估算、风险分析与评价、化学反应过程热危险分析与评价、风险控制、安全仪表系统与功能安全、机械完整性管理、事故应急共12章。《化工过程安全》可作为高等学校化学工程与工艺、制药工程、能源化学工程及相关专业的教材，也可供有关科研和工程技术人员参考。

作者简介

　　赵劲松，清华大学化工系，系主任，教授，1969年生，分别于1992年、1997年获清华大学本科、博士学位。博士毕业后，先后就职于美国普度大学、美国Day&Zimmermann;公司和美国AET公司，任博士后副研究员、SeniorEngineer、ProjectLeader等职。2005年初回国，任北京化工大学信息学院教授、博士生导师。2008年4月调入清华大学化学工程系，任教授、过程系统工程研究所所长、化工过程事故预防与应急研究中心主任。2013年6月起担任清华大学化学工程系系主任。
　　主要从事化工安全系统工程方面的研究工作。在美国普度大学化工系从事博士后研究工作期间，领导开发了世界首个商业化的复杂间歇化工过程危险及可操作性（HAZOP）分析专家系统，在美国Monsanto公司和EliLilly公司得到应用；在美国AET公司工作期间，领导开发和实施了该公司的制造执行系统（MES），为公司创造了数百万美元的经济效益。回国8年来，主持开发了具有自主知识产权的化工过程安全管理智能软件平台，有关技术经过中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定为国际先进水平。
　　由于在化工安全方面的成就，入选2005年度教育部“新世纪优秀人才支持计划”。现任中国系统工程学会过程系统工程专业委员会副主任委员，亚洲过程系统工程国际委员会常务委员、《化工学报》编委、国际期刊“Computers&ChemicalEngineering;”特约审稿人，在国内外核心期刊及国际会议上发表学术论文近90篇，申请国内外发明专利9项（2项已授权），先后负责科研项目10余项，其中包括国家自然科学基金项目、科技部973、863和国家“十一五”科技支撑计划等课题。

目录

第1章绪论/1
1.1化学工业的安全状况1
1.2应对策略4
1.3风险管理的目的和重要意义6
1.4工程伦理7
习题8
参考文献8
第2章风险管理与过程安全管理/9
2.1基本概念和定义9
2.1.1危险9
2.1.2风险9
2.1.3安全管理10
2.1.4风险管理10
2.1.5风险辨识10
2.1.6风险分析11
2.1.7风险准则11
2.1.8风险评价12
2.1.9风险评估13
2.1.10风险应对13
2.2过程安全管理13
2.2.1工艺安全信息14
2.2.2工艺危害分析15
2.2.3操作规程15
2.2.4培训16
2.2.5承包商管理17
2.2.6试生产前安全审查17
2.2.7机械完整性17
2.2.8作业许可17
2.2.9变更管理18
2.2.10应急管理19
2.2.11工艺事故/事件管理20
2.2.12符合性审核22
2.2.13PSM各要素的内在联系23
习题25
参考文献25
第3章化学品的危险性/26
3.1爆炸物的种类及其危险性27
3.1.1爆炸性物质的分类27
3.1.2爆炸物的主要危险性及特点29
3.2易燃气体的危险性30
3.2.1爆炸极限30
3.2.2临界氧含量31
3.2.3最小点火能量32
3.2.4自由基32
3.3压力下气体的危险性33
3.3.1压力下气体的分类33
3.3.2压力下气体的主要危险性34
3.4易燃液体的危险性36
3.4.1易燃液体的界定与分类36
3.4.2易燃液体的主要危险性37
3.5易燃固体的危险性40
3.5.1易燃固体的界定与分类40
3.5.2易燃固体粉尘的危险性41
3.6自反应物质的危险性44
3.6.1自反应物质的界定与分类44
3.6.2自反应物质的主要危险性45
3.7有机过氧化物的危险性46
3.7.1有机过氧化物的界定与分类46
3.7.2有机过氧化物的主要危险性46
3.8其他类别化合物的物理危险性47
3.8.1易燃气溶胶的危险性47
3.8.2氧化性气体的危险性48
3.8.3自燃液体的危险性48
3.8.4自燃固体的危险性48
3.8.5自热物质的危险性48
3.8.6遇水放出易燃气体的物质的危险性49
3.8.7氧化性液体的危险性49
3.8.8氧化性固体的危险性50
3.8.9金属腐蚀剂的危险性50
3.9化学品的健康危险50
3.9.1化学品进入人体的途径50
3.9.2有毒化学品对人体的危害51
3.9.3传统分类与基于GHS体系分类53
3.9.4世界各国化学品职业接触限值57
3.10化学品环境危险性——危害水生环境58
3.11化学品安全参数的预测59
3.11.1通过定量构效关系预测59
3.11.2通过搭桥原则预测59
习题60
参考文献60
第4章风险辨识/62
4.1风险辨识概述63
4.1.1分析对象与分析方法65
4.1.2工艺物料性质与操作条件66
4.1.3化学品的反应矩阵67
4.1.4工艺危害分析方法69
4.2检查表法70
4.2.1检查表分析法优缺点70
4.2.2检查表的编制71
4.2.3典型检查表法的应用72
4.2.4检查表分析结果72
4.3故障假设分析法73
4.3.1故障假设�布觳楸矸治龇椒�73
4.3.2典型SWIFT方法的应用74
4.4危险与可操作性分析74
4.4.1HAZOP分析内容75
4.4.2人员组成及职责分工75
4.4.3HAZOP分析步骤76
4.4.4典型HAZOP分析应用79
4.5失效模式与影响分析80
4.5.1FMEA分析步骤80
4.5.2故障原因分析81
4.5.3FMEA的建议与应用82
4.6故障树分析83
4.7风险辨识方法的选择85
4.8案例分析87
习题90
参考文献91
第5章事故后果分析/92
5.1事故原点的分析92
5.2泄漏后果分析93
5.2.1生产过程单元内液体经小孔泄漏源模型95
5.2.2储罐内液体经小孔泄漏的源模型97
5.2.3液体经管道泄漏的源模型98
5.2.4气体或蒸气的泄漏源模型103
5.2.5闪蒸液体的泄漏源模型106
5.2.6易挥发液体蒸发的源模型106
5.3扩散后果分析107
5.3.1扩散影响参数107
5.3.2湍流扩散微分方程和扩散模型109
5.3.3帕斯奎尔�布�福德（Pasguill�睪ifford）模型114
5.4爆炸后果分析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爆炸冲击波及其伤害/破坏作用120
5.4.4破片与抛掷物的危害124
5.4.5热辐射危害125
习题128
参考文献130
第6章事故发生的可能性估算/131
6.1概述131
6.2基于历史记录的事故频率估算法132
6.2.1技术描述133
6.2.2应用案例134
6.2.3讨论135
6.3故障树分析方法136
6.3.1FTA方法的分析步骤136
6.3.2故障树的编制137
6.3.3计算事故发生的概率141
6.3.4顶事件发生概率的近似计算149
6.3.5故障树的模块分割和早期不交化151
6.3.6基本事件的辨识153
6.3.7基本事件的发生概率154
6.3.8人的失误概率156
6.4事件树分析法158
6.4.1事件树分析过程158
6.4.2事件树示例161
6.5LOPA分析方法165
6.5.1LOPA与其他风险分析方法的关系165
6.5.2LOPA分析步骤166
6.5.3LOPA中的频率分析168
习题170
参考文献171
第7章风险分析与评价/172
7.1基本方法172
7.2定量风险分析173
7.2.1概述173
7.2.2定量风险分析步骤175
7.2.3准备176
7.2.4资料数据收集176
7.2.5危险辨识177
7.2.6评价单元划分与筛选177
7.2.7事故场景确定184
7.2.8事故场景频率分析187
7.2.9事故场景后果分析187
7.2.10死亡概率计算191
7.2.11风险计算192
7.3风险评价196
习题197
参考文献198
第8章化学反应过程热危险分析与评价/199
8.1基本概念与基础知识202
8.1.1化学反应的热效应202
8.1.2压力效应204
8.1.3热平衡方面的基本概念207
8.1.4温度对反应速率的影响210
8.1.5绝热条件下的反应速率212
8.1.6失控反应213
8.2化学反应热风险的评价方法216
8.2.1热风险216
8.2.2冷却失效模型216
8.2.3严重度评价准则218
8.2.4可能性评价准则219
8.2.5工艺热风险评价220
8.2.6MTT作为安全屏障时的注意事项222
8.3评价参数的实验获取222
8.3.1量热仪的运行模式222
8.3.2几种常用的量热设备223
8.4化学反应热风险的评价程序226
8.4.1热风险评价的一般规则226
8.4.2热风险评价的实用程序226
8.5热风险评价的实例228
8.5.1胺化反应的热风险评价228
8.5.2催化加氢反应的热风险评价229
8.5.3甲苯磺化反应的热风险评价230
习题231
参考文献232
第9章风险控制/233
9.1风险控制概述234
9.2本质更安全的过程设计236
9.3泄压系统与泄压量计算238
9.3.1泄压阀概述238
9.3.2典型泄压设备类型241
9.3.3泄放设备的尺寸计算242
9.4惰化防爆技术248
9.4.1真空惰化249
9.4.2压力惰化250
9.4.3吹扫惰化251
9.5静电防护252
9.5.1静电基本原理252
9.5.2控制静电措施254
9.6化工防爆区划分255
9.7工厂选址和设施布局256
9.8公众感知258
习题258
参考文献259
第10章安全仪表系统与功能安全/261
10.1概述261
10.2安全仪表系统与功能安全262
10.2.1安全仪表系统与安全仪表功能262
10.2.2安全仪表系统与基本过程控制系统263
10.3功能安全与风险削减264
10.4安全仪表系统的安全完整性265
10.4.1安全仪表系统的失效模式265
10.4.2安全仪表系统的冗余结构266
10.4.3安全仪表系统的操作模式269
10.5安全仪表系统的安全生命周期270
10.5.1风险评价270
10.5.2将安全功能分配到保护层271
10.5.3功能安全要求271
10.5.4设计与工程272
10.5.5安全仪表系统的确认272
10.5.6安装、调试和验证272
10.5.7操作和维护274
10.5.8修改、停用274
10.6安全仪表系统确认中的可靠性计算274
10.6.1可靠性指标274
10.6.2可靠性计算方法275
10.6.3典型安全仪表冗余结构的马尔可夫分析279
习题289
参考文献290
第11章机械完整性管理/291
11.1机械完整性概念及简介293
11.1.1设备生命周期的概念293
11.1.2机械完整性管理的含义293
11.1.3与其他管理程序的关系294
11.1.4机械完整性管理计划的目标295
11.2法规发展295
11.3机械完整性管理计划的关键要素296
11.3.1确定应用对象296
11.3.2检验、测试、预防性维修计划299
11.3.3检验、测试、预防性维修技术301
11.3.4人员培训313
11.3.5MI计划程序313
11.3.6缺陷管理315
11.3.7质量确认和质量控制316
11.4典型MI管理方法介绍317
11.4.1基于风险的检验317
11.4.2以可靠性为中心的维修326
习题331
参考文献331
第12章事故应急/332
12.1基本概念和定义333
12.2有关法规介绍334
12.3应急准备335
12.3.1应急组织体系335
12.3.2指挥机构及职责338
12.3.3应急参与人员338
12.3.4应急预案的分类338
12.3.5应急预案的编制339
12.3.6应急预案的评审340
12.3.7应急设施与物资340
12.3.8应急演练342
12.3.9应急准备中的培训343
12.4应急响应343
12.4.1响应分级343
12.4.2响应程序344
12.4.3应急结束344
12.4.4工厂外部突发事件的应急管理344
12.5应急后恢复344
12.5.1恢复期间的管理345
12.5.2恢复过程中的重要事项345
12.5.3应急后评估347
12.6事故调查347
12.6.1事故上报347
12.6.2事故调查处理的任务348
12.6.3事故调查组的组成348
12.6.4事故调查的步骤348
12.6.5事故调查的方法350
习题351
参考文献351
附录A六起重大事故./.352
A.1印度博帕尔化学品泄漏灾难352
A.2BP石油公司得克萨斯炼油厂爆炸事故354
A.3吉化双苯厂爆炸及松花江污染事件356
A.4大连输油管道爆炸事故358
A.5河北省赵县克尔公司爆炸事故360
A.6山东省青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故361
附录B常见碳氢化合物的燃烧数据/365

前言/序言

　　化学工业是国民经济的基础和支柱性产业，主要包括无机化工、有机化工、精细化工、生物化工、能源化工、化工新材料等，遍及国民经济建设与发展的重要领域。化学工业在世界各国国民经济中占据重要位置，自2010年起，我国化学工业经济总量居全球第一。
　　高等教育是推动社会经济发展的重要力量。当前我国正处在加快转变经济发展方式、推动产业转型升级的关键时期。化学工业要以加快转变发展方式为主线，加快产业转型升级，增强科技创新能力，进一步加大节能减排、联合重组、技术改造、安全生产、两化融合力度，提高资源能源综合利用效率，大力发展循环经济，实现化学工业集约发展、清洁发展、低碳发展、安全发展和可持续发展。化学工业转型迫切需要大批高素质创新人才。培养适应经济社会发展需要的高层次人才正是大学最重要的历史使命和战略任务。
　　教育部高等学校化工类专业教学指导委员会(简称“化工教指委”。)是教育部聘请并领导的专家组织，其主要职责是以人才培养为本，开展高等学校本科化工类专业教学的研究、咨询、指导、评估、服务等工作。高等学校本科化工类专业包括化学工程与工艺、资源循环科学与工程、能源化学工程、化学工程与工业生物工程等，培养化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等领域从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才，对国民经济的发展具有重要的支撑作用。
　　为了适应新形势下教育观念和教育模式的变革，。2008年“化工教指委”与化学工业出版社组织编写和出版了10种适合应用型本科教育、突出工程特色的“教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会推荐教材”(简称“教指委推荐教材”)，部分品种为国家级精品课程、省级精品课程的配套教材。本套“教指委推荐教材”出版后被100。多所高校选用，并获得中国石油和化学工业优秀教材等奖项，其中《化工工艺学》还被评选为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
　　党的十八大报告明确提出要着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力。高等教育的改革要以更加适应经济社会发展需要为着力点，以培养多规格、多样化的应用型、复合型人才为重点，积极稳步推进卓越工程师教育培养计划实施。为提高化工类专业本科生的创新能力和工程实践能力，满足化工学科知识与技术不断更新以及人才培养多样化的需求，。2014年6月“化工教指委”和化学工业出版社共同在太原召开了“教育部高等学校化工类专业教学指导委员会推荐教材编审会”，在组织修订第一批10种推荐教材的同时，增补专业必修课、专业选修课与实验实践课配套教材品种，以期为我国化工类专业人才培养提供更丰富的教学支持。
　　本套“教指委推荐教材”反映了化工类学科的新理论、新技术、新应用，强化安全环保意识；以“实例—原理—模型—应用”的方式进行教材内容的组织，便于学生学以致用；加强教育界与产业界的联系，联合行业专家参与教材内容的设计，增加培养学生实践能力的内容；讲述方式更多地采用实景式、案例式、讨论式，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力；强调现代信息技术在化工中的应用，增加计算机辅助化工计算、模拟、设计与优化等内容；提供配套的数字化教学资源，如电子课件、课程知识要点、习题解答等，方便师生使用。
　　希望“教育部高等学校化工类专业教学指导委员会推荐教材”的出版能够为培养理论基础扎实、工程意识完备、综合素质高、创新能力强的化工类人才提供系统的、优质的、新颖的教学内容。
　　教育部高等学校化工类专业教学指导委员会
　　2015年1月

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