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工艺安全信息. 谢传欣 博士、教授 15505327173. 青岛科技大学环境与安全工程学院. 二 ○ 一四年五月. 主要包括化学品的反应性、稳定性、毒性等信息;工艺技术流程图、安全操作范围、偏离正常工况后果的评估;工艺设备材质、泄压、安全系统以及工艺控制流程图( P&ID );物料安全技术说明书( MSDS )、技术手册、操作规程、培训材料等工艺安全信息。. 2. 跌倒 重复运动 碰头 跟老板谈话 上班迟到 安全会议缺席 动态能力. 纸刃划伤 交通事故 有毒化学品 易燃化学品 负重. 危险 ? 有哪些 ?. 什么才是真正的危险?.
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工艺安全信息 谢传欣 博士、教授 15505327173 青岛科技大学环境与安全工程学院 二○一四年五月
主要包括化学品的反应性、稳定性、毒性等信息;工艺技术流程图、安全操作范围、偏离正常工况后果的评估;工艺设备材质、泄压、安全系统以及工艺控制流程图(P&ID );物料安全技术说明书(MSDS)、技术手册、操作规程、培训材料等工艺安全信息。 2
跌倒 重复运动 碰头 跟老板谈话 上班迟到 安全会议缺席 动态能力 纸刃划伤 交通事故 有毒化学品 易燃化学品 负重 危险? 有哪些?
Fires Toxic Releases Explosions Just Say NO FOCUS!
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化学品安全信息 吞食、吸入或与皮肤接触后可能造成死亡、严重受伤或损害人类健康的性质。 毒性 8
毒性 急性毒性: 急性口服毒性的LD50值; 急性皮肤接触毒性的LD50值; 急性吸入毒性的LC50值; 皮肤腐蚀/刺激; 严重眼损伤/眼刺激等 慢性或亚慢性毒性: 生殖细胞致突变性; 致癌性; 生殖毒性; 特定靶器官毒性等
某炼化企业三氧化硫爆炸死亡事故 熔点(℃):16.8 沸点(℃):44.8 相对密度(水=1):1.97 相对蒸气密度(空气=1):2.8 饱和蒸气压(kPa):37.32/25℃ 燃烧热(kJ/mol):无意义 临界温度(℃):无资料 临界压力(MPa):无资料 辛醇/水分配系数的对数值:无资料 闪点(℃):无意义 引燃温度(℃):无意义 爆炸上限%(V/V):无意义 爆炸下限%(V/V):无意义 溶解性:剧烈反应
事故发生时,东黄输油管道输送埃斯坡、罕戈1:1混合原油,密度0.86吨/立方米,饱和蒸汽压13.1千帕,蒸汽爆炸极限1.76%-8.55%,闭杯闪点-16℃。油品属轻质原油。原油出站温度27.8℃,满负荷运行出站压力4.67兆帕。事故发生时,东黄输油管道输送埃斯坡、罕戈1:1混合原油,密度0.86吨/立方米,饱和蒸汽压13.1千帕,蒸汽爆炸极限1.76%-8.55%,闭杯闪点-16℃。油品属轻质原油。原油出站温度27.8℃,满负荷运行出站压力4.67兆帕。
腐蚀性数据 某石化企业轻石脑油罐火灾事故
原设计罐壁壁厚与2008年罐壁厚的比较 量油孔处可燃气体含量3%,人孔处可燃气体含量4%,呼吸阀处可燃气体含量1-2%; 石脑油罐内油品进行了硫含量分析,检测结果为0.0436%(436ppm)。
热稳定性(或化学稳定性)数据 化学物质累积到一定量时,其本身具有分解、聚合或异构化等自反应性或者其所处环境一旦达到某种条件,便会引发自加速反应,从而导致反应失控,最终酿成事故。
评估热稳定性的参数主要有: 氧平衡数(Oxygen Balance, OB) 反应热(Reaction Heat) 起始放热温度T0 绝热温升(Adiabatic Temperature Rise, ΔTad) 到达最大反应速率的时间(Time to Maximum Rate, TMR) 不可逆温度(Temperature of No Return, TNR) 自加速分解温度SADT(Self-accelerating Decomposition Temperature, SADT) 最大反应温度MTSR 瞬时功密度(IPD)
获取化学品热稳定性的技术流程 文献调研 热稳定性估算 热稳定性筛选测试 爆炸性筛选测试 绝热测试
根据化学结构进行理论判定 如C-C不饱键、C-金属、-N≡N-、相邻氧原子等,含有这些官能团的物质如乙炔化物、格式试剂、硝基酯和过氯酸类等都不太稳定。 三硝基甲苯(TNT) 环三亚甲基三硝胺 (黑索金,RDX)
沧州大化爆炸事故 2007年5月11日,中国化工集团公司沧州大化TDI公司硝化装置发生爆炸事故,5人死亡,80人受伤,几千名群众疏散转移。
中石油大连7.16爆炸火灾事故 事故原因:管线加入含过氧化氢的脱硫剂,发生放热反应,引起管线内介质爆炸;紧急切断阀无法关闭,引起原油罐大火;泄漏原油造成大面积海域污染。
事故直接原因是:河北克尔公司一车间的1号反应釜底部放料阀(用导热油伴热)处导热油泄漏着火,造成釜内反应产物硝酸胍和未反应完的硝酸铵局部受热,急剧分解发生爆炸,继而引发存放在周边的硝酸胍和硝酸铵爆炸。事故直接原因是:河北克尔公司一车间的1号反应釜底部放料阀(用导热油伴热)处导热油泄漏着火,造成釜内反应产物硝酸胍和未反应完的硝酸铵局部受热,急剧分解发生爆炸,继而引发存放在周边的硝酸胍和硝酸铵爆炸。 硝酸铵、硝酸胍均属强氧化剂,遇火时能助长火势;与可燃物粉末混合,能发生激烈反应而爆炸;受强烈震动或急剧加热时,可发生爆炸。硝酸胍受热、接触明火或受到摩擦、震动、撞击时,可发生爆炸;加热至150℃时,分解并爆炸。
并非所有的化学品安全信息都能在安全技术说明书中查询得到。并非所有的化学品安全信息都能在安全技术说明书中查询得到。 26
物料意外接触可能导致的危险 不同物料的意外接触、混合会产生严重危害结果。 在安全技术说明书上并没有显示此危险性,但是在具体装置上都是存在的。 可以采用矩阵/数据表格式来显示该类信息。
醋酸 甲醛 甲烷 氮 空气 氯 烧碱 With a matrix... 字母代码含义 F = 易燃 X = 易爆 T = 有毒 R = 反应性 C = 腐蚀性 E = 放热 P = 聚合 D = 分解 醋酸 空气 氯 甲醛 甲烷 氮 烧碱 保存在标准操作程序(SOP)中或在公用电子文件夹中
某精细化工有限公司3.26爆炸事故 氯酸钠、黄血盐钾、硅藻土和SAS60(总质量的5%)混合物的TG-DSC曲线
工艺技术安全信息 方框式流程图或简化工艺流程图 31
基于数据智能挖掘技术提前采取措施 严重程度 操作指导—行动 预警 时 间 应用智能数据挖掘技术反应 • 各项如温度、压力、流量或组分等的安全上限和下限 根据DCS报警及 个人经验采取措施 决策 行动 DCS报警 DCS报警限 传统的DCS反应
专家库 HAZOP分析 工艺知识 专家规则 • 偏离情况评估,包括对安全和员工健康的影响。 工艺偏离以后可能原因及对后果的评估 预警与诊断 推理逻辑 分析与建议 数学、逻辑运算 生产数据
工艺技术信息 • 工艺化学原理:反应器化学反应表述关键词:放热或吸热 • 方框式流程图和化学反应式保存在技术手册中,或公用驱动盘上的共享文件夹中 38
工艺技术信息 • 各项如温度、压力、流量与组分等的安全上限和下限; • (CODs)违背情况评估,包括对安全和员工健康的影响。 可在标准操作规程( SOPs)和工艺风险分析(PHAs)中查到 39
工艺技术信息 贮罐或容器过度充装可能导致溢出,如果贮罐放空装置故障,就会造成容器爆裂,导致员工潜在伤害危险发生。 泵闷打会致使热量积聚,最终导致泵壳爆裂。例如,在过去的事故中,不仅造成重大火灾事件,而且产生大量的爆裂碎片。这些事故都对员工造成重大潜在伤害危险。 接地故障,特别是在装卸区,容易形成静电放电积聚,最终引起爆炸,威胁到员工生命安全。 40
工艺技术信息 冷却不充分通常会导致加热系统如蒸馏塔和放热反应器(视工艺而定)的压力激增,就会导致安全阀泄放物料,一旦安全阀出现故障,容器就会爆裂,存在严重危及员工安全的危险。 动设备如蒸汽透平都有转速限值,一旦超出限值,设备就会出现灾难性事故,存在危及员工健康与安全的潜在危险。 排气阀、排放阀或放空阀始终处于打开状态,通常会导致直接排放,很可能造成对员工的伤害。 其它 41
工艺技术信息 • 公用工程不足(视具体发生的工艺违背结果而定,通常包含在应急事故处理程序中) • 氮气不足可能导致内部起火 • 仪表风不足会导致控制故障 • 蒸汽不足通常只导致生产问题,但也可能造成安全问题 • 断电通常会导致冷却不充分、加热设备压力激增或反应失控 这些事故后果都对员工的健康与安全存在潜在威胁。 42
设备安全信息 既可在设备文件夹中注明,也可以加注在配管仪表图上的配管规范中。 某石化企业煤气化装置气体输送管线破裂爆燃事故 结构材质 43
配管仪表图 (P&ID): • 有问题的部分必须时时更新 • 必须指定持有人,通常是指生产方。 • 确定图纸正式版本存放位置,通常存放在主控室图纸架上。 • 红色标记属可以接受的 • 在需要时或如果项目属于分类区域,应根据项目进展随时更新图纸。 45
电气等级划分 • 按国家有关要求划分电气等级: • 标注在平面图和俯视图上 • 用不同的剖面线标注具体区域划分
泄压系统设计与设计依据 某石化企业分子封脱落造成的燃烧爆炸事故
通风系统设计 • 通风系统设计规范和图纸在设备文件夹中和/或配管仪表图上可查找到。考虑三个方面: • 控制室:增压、进风口检测器、自动关停等 • 工艺厂房:换气与污染物排放率的关系 • 蒸汽/粉尘/烟尘区域控制:象鼻状抽排风装置
设备故障、失效方式及可能引起的安全问题 按故障的发生状态分类 1)突发性故障 由于各种原因或外界影响,外部的作用超过设备所能承担的负荷,在短时间内发生的设备故障。使设备突然失效的原因有停电、超温、超压、润滑终端、操作适当及超负荷。 2)渐进性故障 设备技术状态参数逐渐劣化。可通过检查或监测预测到逐渐趋于恶化的故障。其失效的原因有腐蚀、磨损、疲劳或蠕变等,设备的零部件劣化是渐进的,即零件或材料由萌生缺陷,经过扩展过程,直至变形、丧失精度、丧失功能、开裂、脱落。
按故障的原因分类: 1)固有的薄弱性故障 在设备前期阶段,由于设计不、制造不良或安装不佳,使设备存在固有的缺陷,当设备运行时,由于原有的缺陷,当设备运行时,由于原有的缺陷导致发生的故障。 2)错用性故障 由于操作不当或维护不良造成的故障。如润滑不良、预热温度不够、未经预先盘车而启动机器等违反技术规程引起的故障。 3)磨损性故障 机械、物理、化学等原因造成的故障。如磨蚀、磨损及应力腐蚀等。