第一模块
基础知识

第一单元
化工安全与环保概论

任务一
化工生产与安全

知识目标： 了解化工事故的特点。

能力目标： 初步具备化工生产中的危险性分析的能力，能初步判断化工生产中的风险，会初步分析化工事故的主要原因。

态度目标： 培养化工安全生产责任意识、端正对化工安全的认知态度。

【案例1-1】

1984年12月3日，美国联合碳化物公司在印度博帕尔市的一座农药厂，发生了一起液态甲基异氰酸酯大量泄漏气化事故，使附近空气中的这种毒气浓度超过了安全标准的1 000倍以上。在事故后的7天内，死亡2 500人，该市70万人口中，约20万人受到影响，其中约5万人双目失明，其他幸存者的健康也受到严重危害。博帕尔地区的食物和水源被污染，大批牲畜和其他动物死亡，生态环境受到严重破坏。事故后果之惨重，损失之大，令世人震惊。

化学工业随着技术的进步和市场的扩大迅速发展起来，目前已占整个制造业的30％以上。特别是进入20世纪以来，化学工业迅速发展，环境污染和重大安全生产事故相继发生。

一、化工事故的特点

1. 火灾爆炸、中毒事故多

根据我国30余年的统计资料，化工厂的火灾爆炸事故导致的死亡人数占因工死亡总人数的13.8%，占化工事故的第一位；中毒窒息事故致死人数为12%，占第二位；高空坠落和触电，分别占第三、四位。

2. 事故多发生于正常生产时

正常生产活动时发生事故造成的死亡人数，占因工死亡总数的66.7%，而非正常生产活动时仅占12%。主要原因有以下几点。

（1）化工生产中伴随有许多副反应，有些机理尚不完全清楚，有些则是在危险边缘（如乙烯制环氧烷、甲醇氧化制甲醛等就处在爆炸极限附近）进行生产，生产条件稍一波动就会发生严重事故。

（2）化工工艺中影响各种参数的干扰因素很多，设定的参数很容易发生偏移，而参数的偏移是事故的根源之一，即使在自动调节的过程中也会产生失调或失控现象，人工调节更易发生事故。

（3）由于人的素质或人机工程设计欠佳，往往会造成误操作，如看错仪表、开错阀门等。

3. 材质和加工缺陷以及腐蚀易造成事故

化工厂的工艺设备大多是在严酷的生产条件下运行的。腐蚀介质的作用、振动、压力波造成的疲劳、高低温度影响材质的性质等都是在安全方面应该引起重视的问题。

化工设备的破损与应力腐蚀裂纹有很大关系。设备材质受到制造时的残余应力和运转时拉伸应力的作用，在腐蚀的环境中就会产生裂纹并发展扩大，在特定的条件下，如压力波动、严寒天气时，就会引起脆性破裂，造成巨大的灾难性事故。

4. 事故常集中、多发

化工装置中的许多关键设备，特别是高负荷的塔槽、压力容器、反应釜、经常开闭的阀门等在运转一定时间后，由于设备进入到寿命周期的故障频发阶段，常会出现多发故障或集中发生故障的情况。

二、化工生产中的危险因素

1. 工厂选址

（1）易遭受地震、洪水、暴风雨等自然灾害；

（2）水源不充足；

（3）缺少公共消防设施的支援；

（4）有湿度高、温度变化显著等气候问题；

（5）受邻近危险性大的工业装置影响；

（6）邻近公路、铁路、机场等运输设施；

（7）在紧急状态下难以把人和车辆疏散至安全地。

2. 工厂布局

（1）工艺设备和储存设备过于密集；

（2）有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安全距离不够；

（3）昂贵设备过于集中；

（4）对不能替换的装置没有有效的防护；

（5）锅炉、加热器等火源与可燃工艺装置之间距离太小；

（6）有地形障碍。

3. 建构筑物结构

（1）支撑物、门、墙等不是防火结构；

（2）电气设备无防护措施；

（3）防爆、通风换气能力不足；

（4）控制和管理的指示装置无防护措施；

（5）装置基础薄弱。

4. 对加工物质的危险性认识不足

（1）原料在装置中混合，在催化剂作用下自然分解；

（2）对所处理的气体、粉尘等在其工艺条件下的爆炸范围不明确；

（3）没有充分掌握因误操作、控制不良而使工艺过程处于不正常状态时的物料和产品的详细情况。

5. 化工工艺

（1）没有足够的有关化学反应的动力学数据；

（2）对有危险的副反应认识不足；

（3）没有根据热力学研究确定爆炸能量；

（4）对工艺异常情况检测不够。

6. 物料输送

（1）进行各种单元操作时对物料流动不能进行良好控制；

（2）产品的标示不完全；

（3）风送装置内的粉尘爆炸；

（4）废气、废水和废渣的处理；

（5）装置内的装卸设施。

7. 误操作

（1）忽略关于运转和维修的操作教育；

（2）没有充分发挥管理人员的监督作用；

（3）开车、停车计划不适当；

（4）缺乏紧急停车的操作训练；

（5）没有建立操作人员和安全人员之间的协作体制。

8. 设备缺陷

（1）因选材不当而引起装置腐蚀、损坏；

（2）设备不完善，如缺少可靠的控制仪表等；

（3）材料的疲劳；

（4）对金属材料没有进行充分的无损探伤检查或没有经过专家验收；

（5）结构上有缺陷，如不能停车而无法定期检查或进行预防维修；

（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灾措施没有及时改进；

（8）没有连续记录温度、压力、开停车情况及中间罐和受压罐内的压力变动。

9. 防灾计划不充分

（1）没有得到管理部门的大力支持；

（2）责任分工不明确；

（3）装置运行异常或故障仅由安全部门负责，只是单线起作用；

（4）没有预防事故的计划，或即使有也很差；

（5）遇有紧急情况未采取得力措施；

（6）没有实行由管理部门和生产部门共同进行的定期安全检查；

（7）没有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灾培训。

瑞士再保险公司统计了化学工业和石油工业的102起事故案例，分析了上述九类危险因素所起的作用，统计结果如表1-1所示。

三、化工事故的主要原因分析

化工生产中发生事故，其原因是多方面的，除自然灾害外，主要有以下几种原因。

（1）设计上的不足。例如厂址选择不好，平面布置不合理，安全距离不符合要求，生产工艺不成熟等，从而给生产带来难以克服的先天性隐患。

（2）设备上的缺陷。如设计上考虑不周，材质选择不当，制造安装质量低劣，缺乏维护及更新等。

（3）操作上的错误。如违反操作规程，操作错误，不遵守安全规章制度等。

（4）管理上的漏洞。如规章制度不健全，隐患不及时消除、治理，人事管理上不足，工人缺乏培训和教育，作业环境不良，领导指挥不当等。

（5）不遵守劳动纪律，对工作不负责任，缺乏主人翁责任感等。

综上所述，造成事故的根本原因主要在于人的过错。上述列举的五条事故起因，无不与人相关。事故既然主要是由人造成的，那么人就必须想方设法去避免事故的发生。

四、化工安全技术措施

安全技术的作用在于消除生产过程中的各种不安全因素，保护劳动者的安全和健康，预防伤亡事故和灾害性事故的发生。采取以防止工伤事故和其他各类生产事故为目的的技术措施，其内容包括：

（1）直接安全技术措施，即使生产装置本质安全化；

（2）间接安全技术措施，如采用安全保护和保险装置等；

（3）提示性安全技术措施，如使用警报信号装置、安全标志等；

（4）特殊安全措施，如限制自由接触的技术设备等；

（5）其他安全技术措施，如预防性实验、作业场所的合理布局、个体防护设备等。

在前文，已经给出了化工的危险因素，以下将针对占较大比例的危险因素提出相应的安全技术措施。

1. 设备安全技术措施

确定设备的安全性，需要考虑以下因素：

（1）是否按照相应的安全标准、规范进行设计；

（2）是否按照设计说明书正确进行制造；

（3）是否有适当的安全防护装置；

（4）维护、检查的程序是否完善。

2. 物料加工和操作安全技术措施

企业应该建立原料、中间体、产物和副产物的完整的物性数据档案。对各种物质的状态、闪点、沸点、熔点、爆炸极限、燃点等性质数据，以及操作、贮运、应急处置等都应该有清晰的了解。对物质性质所伴生的危险和可能造成的损失或损害，以及相应的对策应进行分析和说明，达到防患于未然的目的。

岗位操作程序可分为有化学反应的和无化学反应的两种类型。有化学反应的是指在设备中进行聚合、缩合、热裂解、催化裂化、氧化、脱氢、加氢、烷基化等化学反应。无化学反应的是指混合、溶解、清洗、蒸馏、萃取、吸收、精制、分离、机械加工等不进行化学反应的单元操作。对有化学反应和无化学反应的操作中可能发生的误操作，特别是可能造成重大损失或损害的操作，应分门别类地进行分析和评价。

3. 装置布局安全技术措施

对于大量处理可燃液体的化工企业，装置布局和设备间距应该注意以下几点：

（1）需要留有足够的空地以把工艺单元可能的火灾控制在最小范围；

（2）对于极为重要的单系列装置，要保留足够的空间，或用其他方法进行防护；

（3）危险性极大的区域应该与其他部分保持足够的安全距离；

（4）装置事故不能直接影响水、电、气（汽）等公用工程设施；

（5）因各种原因有可能使装置界区内浸水时，应该设置防水设备；

（6）应该特别注意公路、铁路在装置附近的情况；

（7）对于道路的设置，应该注意在发生事故时能较方便地接近装置；

（8）在装置的边界和出入口，应该安装监视设施。

相关知识拓展

化工生产的特点

化工生产从安全的角度分析，不同于其他行业的生产。化工生产的特点具体表现在以下四点。

1. 易燃易爆

化工生产从原料到产品，包括工艺过程中的半成品、中间体、溶剂、添加剂、催化剂、试剂等，绝大多数属于易燃易爆物质。这些物质又多以气体和液体状态存在，极易泄漏或挥发。尤其在生产过程中，工艺操作条件苛刻，有高温、深冷、高压、真空，许多加热温度都达到或超过了物质的自燃点，一旦操作失误或设备失修，便极易发生火灾、爆炸事故。另外，就目前的工艺技术水平看，在许多生产过程中，物料还必须用明火加热，加之日常的设备检修又要经常动火，这样就构成一个突出的矛盾，既怕火，又要用火，再加之各企业及装置的易燃易爆物质储量很大，一旦处理不好就会发生事故，其后果不堪设想。

2. 毒害性

有毒物质普遍地大量存在于化工生产过程之中，其种类之繁多、数量之大、范围之广，远超过其他任何行业。其中，有许多原料和产品本身即为毒物，在生产过程中添加的一些化学物质也多属有毒物质，在生产过程中因化学反应又生成一些新的有毒物质，如氰化物、氟化物、硫化物、氮氧化物及烃类毒物等。这些毒物有的属一般性毒物，也有许多属于高毒和剧毒物质。它们以气体、液体和固体三种状态存在，并随生产条件的变化而不断改变原来的状态。对这些有毒有害因素应采取相应措施予以控制和防范，否则不但会造成急性中毒事故，还可能因长时间的接触，即便是在低浓度（剂量）条件下，也会因多种有害因素对人体的联合作用，影响职工的身体健康，引发各种职业性疾病。

据我国化工部门统计，因一氧化碳、硫化氢、氯气、氯氧化物、氨、苯、二氧化碳、二氧化硫、光气、氯化钡、氮气、甲烷、氯乙烯、磷、苯酚、砷化物等16种化学物质造成中毒、窒息的死亡人数占中毒死亡总人数的87.6%，而这些物质在一般化工厂中是非常常见的。

3. 腐蚀性

化工生产过程中的腐蚀性主要来源于以下几个方面，首先是在生产工艺过程中使用一些强腐蚀性物质，如硫酸、硝酸、盐酸和烧碱等，这些强腐蚀性物质不但会引起化学性灼伤，而且对设备设施也有很强的腐蚀作用。另外在化工生产过程中有些原料和产品本身具有较强的腐蚀性，如原油中含有的硫化物会腐蚀破坏设备管道。最后，生产过程中的化学反应会生成许多新的具有不同腐蚀性的物质，如硫化氢、氯化氢、氮氧化物等。

腐蚀作用不但大大降低设备使用寿命，缩短开工周期，而且更重要的是腐蚀作用可使设备变薄、变脆，承受不了原设计压力而发生泄漏或爆炸着火事故。

4. 连续性

化工产品的制取过程涉及的生产工序往往较多，且生产过程复杂。生产的连续化可以大大提高生产的效率与规模。这种连续化生产可能在一个联合企业内部，也可能在厂际之间。连续化的化工生产往往用管道互通，原料产品互相利用，是一个组织严密、相互依存、高度统一不可分割的有机整体。任何一个厂或一个车间，乃至一道工序发生事故，都会影响到全局。

基于上述特点，加之对化工生产的危险性认识不足，或在安全管理上存在漏洞，从而容易引发安全生产事故，有些事故会相当严重。

学生课外任务1