石油化工安全技术概述.docx

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石油化工安全技术概述

石油化工安全技术

▪第一章安全技术基础

▪第二章石油化工过程安全

▪第三章石油化工过程安全

▪第四章石油化工控制系统安全概论

▪第五章石油化工经济安全概论

∙第一章安全技术基础                            

   本章是《石油化工安全技术》的基础部分。

本章的教案目的是使学生在进行专业安全教育之前了解系统安全的基本理论，对安全原理和安全技术有一个总体的、初步的认识。

通过学习和练习，要求学生们熟悉安全与系统安全的基本概念和思维方式；掌握系统安全分析、系统危险性评价、系统危险控制的基本原理和主要方法，并能够运用这些方法考查石油化工生产过程中的一般安全问题；了解事故经管、事故评价的主要概念；了解安全法规和安全经管体系的主要内容。

∙第二章石油化工过程安全                         

   了解物质燃烧爆炸的基本原理及其影响因素；

   掌握防火防爆的基本措施。

   了解工业毒物的种类；

   熟悉工业毒辣物的毒性评价指标与分级；

   熟悉工业毒物侵入人体的主要途径以及对人体的主要危害；

   掌握工业毒物急性中毒的现场抢救的原则及常用方法；掌握预防尘毒物质的常用的技术措施；

   了解车间空气中尘、毒物质常用的测定方法。

   了解化学灼伤的定义，引起化学灼伤的原因，熟悉化学灼伤的症状及灼伤深度等级，掌握化学灼伤现场急救的原则及方法，熟悉化学灼伤的预防措施。

了解声音的特性及常用物理量度，熟悉噪声的类型与频谱分析以及噪声的危害，了解噪声的允许规范，掌握预防和治理噪声的常用方法。

   了解电离辐射、非电离辐射的定义及分别在电磁波谱图中的范围，熟悉紫外辐射、射频辐射、电离辐射对人体的危害，以及常用的防护措施。

∙第三章石油化工过程安全                         

   了解石油化工装备的类型及特点，了解石油化工装备安全设计、安全经管、安全应用及安全检查的要点，了解典型石油化工装备事故分析的分析方法。

∙第四章石油化工控制系统安全概论                  

   本章内容学习的目的是为了加强石油化工工业安全教育，加强劳动保护，搞好安全生产，保障职工安全和健康。

目前，石油化工行业测量与控制系统非常广泛，电子计算机日益普及，石油化工控制系统的安全显的尤为重要。

   熟悉典型石化过程中的自动保护系统,DCS系统的可靠性,熟悉各种安全检测仪器的使用以及连锁保护系统和紧急停车系统,了解计算机软件安全及数据库安全的概貌.掌握基本安全技术,了解静电危害及防治方法,了解典型的事故案例．

∙第五章石油化工经济安全概论

   本章的教案目的是使经管系本科生对安全经济学、风险经管、经济风险经管的基础知识有个大致的了解，并能运用有关知识分析、解决生产和经济生活中出现的问题。

1-1.安全与系统安全 

  1-2.系统安全分析   

1-3.系统危险性评价

1-4.系统危险控制

   1-5.事故经管

   1-6.安全法规与安全经管体系

2-1.燃烧与爆炸

2-2.防火防爆基本措施

   2-3.工业毒物危害及防护

   2-4.灼伤、噪声、辐射的危害及防护

   2-5.安全检修

   2-6.典型化工过程的安全技术及事故案例

3-1.石油化工装备常见事故类型

   3-2.石油化工装备本质安全化

   3-3.人机工程设计在石化装备上的应用

   3-4.石油化工装备的安全设计

   3-5.石油化工装备的安全经管

   3-6.石油化工装备的检测

   3-7.典型石油化工装备事故分析

4-1.石油化工过程控制及其自保系统

4-2.安全检测仪器与安全保护系统

   4-3.信息安全技术概论

   4-4.电气安全技术概论

   4-5.静电及其防治

   4-6.典型石油化工控制系统事故分析

5-1.安全经济学概论   5-2.风险经管基础 5-3.经济风险的经管   5-4.风险经管典型案例

第一章安全技术基础

1.1安全与系统安全

1．1．1安全的基本概念

1．安全（Safety）

安全是指在生产活动过程中，能将人员伤亡或财产损失控制在可接受水平之下的状态。

   2．危险（Danger）

危险是指在生产活动过程中，人员或财产遭受损失的可能性超出了可接受水平的一种状态。

人们随着立场、目的、条件等的变化，可接受的危险水平也在在变化，对安全与危险的认识也不相同。

   3．风险（Risk）

风险是描述系统危险程度的客观量，又称危险性。

风险R具有概率和后果的二重性，风险可用损失程度c和发生概率p的函数来表示

R＝f（p,c）

4．安全性（SafetyProperty）

安全性指确保安全的程度，是衡量统安全程度的客观量。

与安全性对立的概念是风险（危险性）。

假定系统的安全性为S，危险性为R，则有S＝1－R。

5．事故（Accident）

事故是指在生产活动过程中，由于人们受到科学知识和技术力量的限制，或者由于认识上的局限，当前还不能防止，或能防止但未有效控制而发生的违背人们意愿的事件序列。

6．隐患（AccidentPotential）

隐患系指潜藏的祸患。

隐患包括一切可能对人－机－环境系统带来损害的不安全因素。

1．1．2安全科学

1．安全科学

安全科学是研究人与机器和环境之间的相互作用，保障人类生产和生活安全的科学。

安全科学的研究对象是人类生产和生活中的不安全因素，如工业事故、交通事故、职业危害等。

安全科学的研究内容主要包括：

安全科学的基础理论，如事故致因理论、灾变理论、灾害物理学、灾害化学等；安全科学的应用理论，如安全人机学、安全心理学、安全法学、安全经济学等；安全科学的专业技术，如各类安全工程、职业卫生工程、经管工程等

   2．安全科学的发展

近百年来，安全科学的发展大致可分为三个阶段：

第一阶段：

本世纪初至50年代。

在这一阶段，工业发达国家成立了安全专业机构，形成了安全科学研究群体，从事工业生产中的事故预防技术和方法的研究。

第二阶段：

50年代至70年代中期。

在这一阶段，发展了系统安全分析方法和安全评价方法，提出了事故故致因理论。

安全工程学受到广泛重视，在各生产领域中逐渐得到应用和发展。

 第三阶段：

70年代中期以后。

在这一阶段，逐步建立了安全科学的学科体系，发展了本质安全、过程控制、人的行为控制等事故控制理论和方法。

1．1．3系统安全与系统安全工程

1.系统安全

系统安全是在系统寿命期间内应用系统安全工程和经管方法，辨识系统中的危险源，评价系统的危险性，并采取控制措施使其危险性最小，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。

系统安全的主要观点包括：

（1）没有绝对的安全。

任何事物中都包含有不安全的因素，具有一定的危险性。

（2）安全工作贯穿于系统的整个寿命期间。

即，在新系统的构思、可行性论证、设计、建造、试运转、运转、维修直到废弃的各个阶段都要辨识、评价、控制系统中的危险源，体现预防为主的安全工作方针。

（3）系统危险源是事故发生的根本原因。

危险源（即危机）是可能导致事故的潜在的不安全因素。

系统中不可避免地会存在着某种种类的危险源。

系统安全的基本内容就是辨识系统中的危险源，采取措施消除和控制系统中的危险源，使系统安全。

2.系统安全工程

系统安全工程（SystemSafetyEngineering）运用科学和工程技术手段辨识、消除或控制系统中的危险源，实现系统安全。

系统安全工程包括系统危险源辨识、危险性评价、危险源控制等基本内容。

（1） 危险源辨识（HazardIdentification）是发现、识别系统中危险源的工作。

系统安全分析是危险源辨识的主要方法。

（2） 危险性评价（RiskAssessment）是评价危险源导致事故、造成人员伤害或财产损失的危险程度的工作。

危险源的危险性评价包括对危险源自身危险性的评价和对危险源控制措施效果的评价两方面的问题。

  （3） 危险源控制（HazardControl）是利用工程技术和经管手段消除、控制危险源，防止危险源导致事故、造成人员伤害和财物损失的工作。

危险源控制技术包括防止事故发生的安全技术和避免或减少事故损失的安全技术。

1．1．4石油化工生产系统安全

石化生产系统是以原油、原油炼制后的产品、油田伴生气或天然气为原料，采取特定工艺，生产燃料性油品、润滑性油品、化工原料、化工中间体和化工产品的工业生产过程系统。

石化生产系统是高危险性生产系统，从安全上考虑，石化生产系统具有如下特征：

    1.生产物资的多危险性；

   2.生产工艺的连续性和长周期性；

   3.加工过程的封闭性；

   4.物耗、能耗的集中化和扩大化。

1.2系统安全

1．2．1系统安全分析概述

系统安全分析（SystemSafetyAnalysis）是从安全角度对系统进行的分析，它通过提示可能导致系统故障或事故的各种因素及其相互关联来查明系统中的危险源，以便采取措施消除或控制它们。

1、系统安全分析内容

1）调查和评价可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险源及其相互关系。

2）调查和评价与系统有关的环境条件、设备、人员及其它有关因素。

3）调查和评价利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险源的措施。

4）调查和评价对可能出现的危险源的控制措施及实施这些措施的最好方法。

5）调查和评价对不能根除的危险源失去或减少控制可能出现的后果。

6）调查和评价一旦对危险源失去控制，为防止伤害和损害的安全防护措施。

2、系统安全分析的主要方法

1）安全检查表法（checklist）

2）予先危害分析（PreliminaryHazardAnalysis,PHA）

3）故障类型和影响分析（FailureModelandEffectsAnalysis,FMEA）

4）危险性和可操作性研究（HazardandOperabllityAnalysis,HAZOP）

5）事件树分析（EventTreeAnalysis,ETA）

6）事故树分析（FaultTreeAnalysis,FTA）

   7）因果分析（Cause-ConsequenceAnalysis,CCA）

   8）如果-则分析（WhatIf）

9）MORT经管疏忽和危险树分析（MORT）

系统寿命期间内各阶段适用的系统安全分析方法的情况如下表。

表1－2系统安全方法适用情况

分析方法

开发研制

技术方案设计

样机

详细设计

建造投产

日常运行

改建扩建

事故调查

拆除

安全检查表

√

√

√

√

√

√

√

预先危险分析

√

√

√

√

√

√

危险性与可操作研究

√

√

√

√

√

故障类型和影响分析

√

√

√

√

√

事件树分析

√

√

√

√

√

事故树分析

√

√

√

√

√

√

因果分析

√

√

√

√

√

√

1.2.2安全检查表

 安全检查表是一份进行安全检查和诊断的清单。

它由一些有经验的、并且对工艺过程、机械设备和作业情况熟悉的人员，事先对检查对象共同进行详细分析、充分讨论、列出检查工程和检查要点并编制成表。

为防止遗漏，在制定安全检查表时，通常要把检查对象分割为若干子系统，按子系统的特征逐个编制安全检查表。

在系统安全设计或安全检查时，按照安全检查表确定的工程和要求，逐项落实安全措施，保证系统安全。

 1．安全检查表的编制程序

（1）确定人员。

要编制一个符合客观实际，能全面识别系统危险性的安全检查表，首先要建立一个编制小组，其成员包括熟悉系统的各方面人员；

（2）熟悉系统。

包括系统的结构、功能、工艺流程、操作条件、布置和已有的安全卫生设施；

 （3）收集资料。

收集有关安全法律、法规、规程、规范、制度及本系统过去发生的事故资料，作为编制安全检查表的依据；

 （4）判别危险源。

按功能或结构将系统划分为子系统或单元，逐个分析潜在的危险因素；

 （5）列出安全检查表。

针对危险因素和有关规章制度、以往的事故教训以及本单位的检验，确定安全检查表的要点和内容，然后按照一定的要求列出表格。

 2．安全检查表的格式

 安全检查表的格式要根据检查的目的而具体设计，不可能完全一致。

用于危险性识别的安全检查表一般包括了检查日期、检查人员、检查工程、检查内容和要求、检查结果、处理意见、整改措施等。

1.2.3预先危害分析

预先危害分析（PHA）是一种系统安全分析方法。

它主要用于新系统设计、已有系统改造之前的技术方案设计、选址阶段，人们还没有掌握其详细资料的时刻，用来分析、辨识可能出现或已经存在的危险源，并尽可能在付诸实施之前找出预防、改正、补救措施，消除或控制危险源。

1．预先危害分析程序

（1）准备工作

在进行分析之前要收集对象系统的资料和其他类似系统或使用类似设备、工艺物质的系统的资料。

要弄清对象系统的功能、构造，为实现其功能选用的工艺过程、使用的设备、物质、材料等。

（2）审查

通过对技术方案设计、主要工艺和设备的安全审查，辨识其中的主要危险源，也包括审查设计规范和采取的消除危险源的措施。

。

根据导致事故原因的重要性和事故后果的严重程度，可以把危险源划分为4级：

Ⅰ级：

安全的，可以忽略；

Ⅱ级：

临界的，有导致事故的可能性，事故后果轻微，应该注意控制；

Ⅲ级：

危险的，可能导致事故、造成人员伤亡或财物损失，必须采取措施控制；

Ⅳ级：

灾难的，可能导致事故、造成人员严重伤亡或财物巨大损失，必须设法消除。

（3）结果汇总

以表格的形式汇总分析结果。

典型的结果汇总表包括主要的事故，产生原因，可能的后果，危险性级别，应采取的措施等栏目。

1.2.4故障类型和影响分析

故障类型和影响分析（FMEA）是对系统的各组成部分、元素进行的分析。

系统的组成部分或元素在运行过程中会发生故障，并且往往可能发生不同类型的故障。

最初的故障类型和影响分析（FMEA）只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率。

更进一步地，把它与危险度分析（CriticalAnalysis）结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析（FMECA）。

这样，如果确定了每个元素故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率。

从而定量的描述故障的影响。

1．故障类型和影响分析程序

（1）确定对象系统

进行故障类型和影响分析之前必须确定被分析的对象系统边界条件和分析的详细程度。

（2）分析系统元素的故障类型和产生原因

一般地，一个元素可能至少有4种可能的故障类型：

意外运行；不能按时运行；不能按时停止；运行期间故障。

（3）研究故障类型的影响

（1）故障类型和影响分析表

在分析结束后要将分析结果汇总,编制一览表,简捷明了显示分析工程和结果。

2．故障类型和影响、危险度分析

把故障类型和影响分析从定性分析发展到定量分析，则形成了故障类型和影响、危险度分析（FailureModes,EffectsandCriticalityAnalysis,FMECA）。

危险度分析的目的在于评价每种故障类型的危险度。

一般地，采用故障出现的概率与故障后果的严重度的乘积表示故障的危险度。

美国杜邦公司把故障的概率划分为6个等级，故障后果的严重度划分为3个等级，如下表。

表2美国杜邦公司对故障的概率及其后果严重度的划分

工程

划分

故障后果的严重度

大（危险）

中（临界）

小（安全）

故障概率

非常容易发生1×10-1容易发生1×10-2

偶尔发生1×10-3不太发生1×10-4

几乎不发生1×10-5很难发生1×10-6

相应的校正措施

立即停止作业

看准机会修理

注意

 1．2．5危险性与可操作性研究

危险性与可操作性研究（HAZOP）运用系统审查方法来分析新设计或已有工厂的生产工艺和工程意图，以评价因装置、设备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。

1．基本概念和术语

开展危险性和可操作性研究时，全面地审查工艺过程，对各个部分进行系统的提问，发现可能的偏离设计意图的情况，分析其产生原因及其后果，并针对其产生原因采取恰当的控制措施。

表3为危险性与可操作性研究系统的提问的引导词。

表3危险性与可操作性研究系统的提问的引导词及其意义

引导词

意义

注释

没有或不

对意图的完全否定

意图的任何部分没有达到，也没有其它事情发生

较多或较少

量的增加或减少

原有量±增值，或对原有活动的增减

也，又

部分

量的增加

量的减少

与某些附加活动一起，全部设计或操作意图达到只是一些意图达到，还有一些未达到

反向

不同于

非

意图的逻辑反面意图的完全替代

最适用于活动，例如，流动或化学反应的反向。

也可用于物质，如“中毒”代“解毒”原意图一部分没有达到完全另外的事情发生

 在进行危险性和可操作性研究时，依次利用引导词，来设想对象部分或操作步骤出现了与意图的偏离，于是可以详细地分析出现偏离的可能的原因，偏离可能造成的后果，进而研究为防止出现偏离应该采取的安全措施。

2．分析程序

（1）准备工作

包括：

确定分析的目的、对象和范围；成立研究小组；获取必要的资料；制定研究计划。

（2）开展审查

通过会议对工艺的每个部分或每个操作步骤进行审查。

会议组织者以各种形式的提问来启发大家，让大家对可能出现的偏离、偏离的原因、后果及应采取的措施发表意见。

1．2．6事件树分析

事件树分析（ETA）是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辩识的方法。

1．事件树定性分析

事件树定性分析的基本内容是通过编制事件树，研究系统中的危险源如何相继出现而最终导致事故、造成系统故障或事故的。

编制事件树时需要确定初始事件、发展事件树和简化事件树。

（1）编制事件树

从初始事件开始，自左至右发展事件树。

首先考察初始事件一旦发生时应该最先起作用的安全功能，把发挥功能（又称正常或成功）的状态画在上面的分枝；把不能发挥功能（又称故障或失败）的状态画在下面的分枝，直到到达系统故障或事故为止。

（2）事件树分析

①找出事故连锁和最小割集合

②找出预防事故的途径

2．事件树的定量分析

事件树的定量分析其基本内容是由各事件的发生概率计算系统故障或事故发生的概率。

1．2．7事故树分析

事故树分析（FTA）是从特定的事故开始，利用逻辑门构成的树图考察可能引起该事件发生的各种原因事件及其相互关系的系统安全分析方法。

它本来是一种复杂系统可靠性分析方法，由于可靠性与安全性有密切的因果关系，所以事故树分析方法在安全工程领域得到了广泛的应用。

1．事故树中的符号

（1）事故树中的事件及其符号

a.矩形符号。

表示需要进一步被分析的事故事件，如顶事件和中间事件。

b.圆形符号。

表示属于基本事件的事故事件。

c.菱形符号。

一种省略符号，表示目前不能分析或不必要分析的事件。

d.房形符号。

表示属于基本事件的正常事件，一些对输出事件的出现必不可少的事件。

e.转移符号。

表示与同一事故树中的其它部分内容相同。

（2）逻辑门及其符号

逻辑与门表示全部输入事件都出现时输出事件出现，只要有一个输入事件不出现则输出事件就不出现的逻辑关系；逻辑或门表示只要有一个或一个以上输入事件出现则输出事件就出现，只有全部输入事件都不出现则输出事件才不出现的逻辑关系。

2．事故树的数学表达

布尔代数是事故树的数学基础。

例如可按下面的步骤写出如图1所示事故树的布尔表达式：

 图1

 3.事故树定性分析

事故树定性分析包括三方面的工作，即编制事故树，找出顶事故发生的全部基本事件；求出基本事件的最小割集合和最小径集合；确定各基本事件对顶事件发生的重要度，为采取危险源控制措施提供依据。

（1）最小割集合与最小径集合

1）最小割集合

在事故树分析中，把能使顶事件发生的基本事件集合叫做割集合。

如果割集合中任一基本事件不发生就会造成顶事件不发生，即割集合中包含的基本事件对引起顶事件发生不但充分而且必要，则该割集合叫做最小割集合。

2）最小径集合

在事故树分析中，把其中的基本事件都不发生就能保证顶事件不发生的基本事件集合叫做径集合。

若径集合中包含的基本事件不发生对保证顶事件不发生不但充分而且必要，则该径集合叫做最小径集合。

3）最小割集合求法

利用事故树的布尔表达式可以方便地找出简单事故树的最小割集合。

例如，对于图1所示的事故树，其布尔表达式展开后化简：

T=x3×x4+x2×x4×x5+x1×x3+x1×x5

最终得到最小割集合为

（x3×x4）（x2×x4×x5）（x1×x3）（x1×x5）

4）最小径集合求法

   根据布尔代数的对偶法则把事故树中事故事件用其对立的非事故事件代替，把逻辑与门用逻辑或门、逻辑或门用逻辑与门代替，便得到了与原来事故树对偶的成功树。

求出成功树的最小割集合，就得到了原来事故树的最小径集合。

例如，图1-11所示。

该成功树的最小割集合为

于是，原事故树的最小径集合为

（2）基本事件重要度

在事故树分析中，用基本事件重要度来衡量某一事件对顶事件影响的大小。

 1）结构重要度基本事件的结构重要度取决于它们在事故树结构中的位置。

可以根据基本事件在故障树最小割集合（或最小径集合）中出现的情况，评价其结构重要度。

按下式计算第I个基本事件的结构重要度：

式中：

k——事故树包含的最小割集合数目；

m——包含第i个基本事件的最小割集合数目；

Rj——包含第i个基本事件的第i个最小割集合中基本事件的数目。

例如，图1-10所示事故树的最小割集合为（x3×x4），（x2×x4×x5），（x1×x3），（x1×x5），按上式计算各基本事件的结构重要度如下：

2）概率重要度基本事件对顶事件的影响还与基本事件发生概率有关。

概率重要度的定义为：

式中：

g（q）——事故树的概率函数；

q1——第i个基本事件的发生概率。

例如，图1-10所示事故树的概率函数：

g（q）=1-{1-q4[1-（1-q3）（1-q2q5）]}{1-q1[1-（1-q3）（1-q5）]}

假设各基本事件发生的概率为q1=0.01,q2=0.02,q3=0.03,q4=0.04,q5=0.05.按上式计算,基本事件x1的概率重要度为

=1-{1-q4[1-（1-q3）（1-q2q5）]}