第1章　概　論

1.1　過程工業(yè)生產(chǎn)特點

1.1.1　過程工業(yè)的概念

按照“技術(shù)特征” 可將制造業(yè)分為兩類。

一類是通過物質(zhì)的化學(xué)、物理或生物轉(zhuǎn)化，生成新的物質(zhì)產(chǎn)品或轉(zhuǎn)化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，多為流程性材料產(chǎn)品，以氣體、液體、粉體等形態(tài)存在，產(chǎn)品計量不計件，連續(xù)操作，生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有一定的不可分性，可統(tǒng)稱為過程工業(yè)（過程制造業(yè)），如涉及化學(xué)資源和礦產(chǎn)資源利用的產(chǎn)業(yè)（化工、石油化工、冶金等）；另一類是以物件的加工和組裝為核心的產(chǎn)業(yè)，根據(jù)機械電子原理加工零件并裝配成產(chǎn)品，但不改變物質(zhì)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，僅改變大小和形狀，產(chǎn)品計件不計量，多為非連續(xù)操作，這類工業(yè)可統(tǒng)稱為裝備制造業(yè)。

過程工業(yè)是加工制造流程性材料產(chǎn)品的現(xiàn)代制造業(yè)。我國的主要過程工業(yè)按大行業(yè)分類有：食品加工業(yè)、食品制造業(yè)、造紙及制品業(yè)、印刷業(yè)、石油加工及煉焦業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、化學(xué)纖維制造業(yè)、橡膠制品業(yè)、塑料制品業(yè)、礦物制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬冶金及壓延加工業(yè)等。

另外還有包含在其他大行業(yè)中的過程工業(yè)，如：金屬表面處理及熱處理業(yè)、鑄件制造業(yè)、粉末冶金制品業(yè)、絕緣制品業(yè)、集成電路制造業(yè)（部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)）、電子元件制造業(yè)（部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)）、纖維原料初步加工業(yè)、棉紡印染業(yè)、毛染整業(yè)、絲印染業(yè)、火力發(fā)電業(yè)、煤氣生產(chǎn)業(yè)、自來水生產(chǎn)業(yè)等。

1.1.2　過程工業(yè)生產(chǎn)特點

從安全的角度來說，過程工業(yè)生產(chǎn)具有如下特點。

（1）工作介質(zhì)多為易燃易爆、有毒有害和有腐蝕性的危險化學(xué)品

過程工業(yè)生產(chǎn)中從原材料到產(chǎn)品，包括工藝過程的半成品、中間體、溶劑、添加劑、催化劑、試劑等，許多屬于易燃易爆物質(zhì)，且在高溫、高壓等苛刻條件下極易發(fā)生泄漏或揮發(fā)，甚至發(fā)生自燃。如果操作失誤、違反操作規(guī)程或設(shè)備管理不善、年久失修，發(fā)生事故的可能性就增大。一旦發(fā)生事故，不僅損傷設(shè)備，還會造成人員傷亡。如原料藥的合成、化肥和農(nóng)藥生產(chǎn)、硫黃制酸、染料生產(chǎn)、氯堿化工等。

過程工業(yè)生產(chǎn)中的有毒物質(zhì)，種類多，數(shù)量大。許多原料和產(chǎn)品本身有毒，在生產(chǎn)過程中添加的一些化學(xué)物質(zhì)也多數(shù)有毒性，在生產(chǎn)過程中因化學(xué)反應(yīng)又生成一些新的有毒物質(zhì)。這些毒物有的屬于一般毒性物質(zhì)，也有的屬于劇毒物質(zhì)。它們以氣、液、固三態(tài)存在，并隨生產(chǎn)條件的變化而改變原來的形態(tài)。

過程工業(yè)生產(chǎn)過程還存在一些腐蝕性物質(zhì)。如在生產(chǎn)過程中使用的硫酸、硝酸、鹽酸和強堿等一些強腐蝕性物質(zhì)，它們不但對人有很強的化學(xué)灼傷作用，而且對金屬設(shè)備也有很強的腐蝕作用。另外，在生產(chǎn)過程中有些原料和產(chǎn)品本身具有較強的腐蝕作用，如原油中含有硫化物就會腐蝕設(shè)備管道。化學(xué)反應(yīng)中還會生成新的、具有不同腐蝕性的物質(zhì)，如硫化氫、氯化氫、氯氧化物等。如在設(shè)計時沒考慮到該類腐蝕產(chǎn)物的出現(xiàn)，不但會大大降低設(shè)備的使用壽命，還會使設(shè)備減薄、變脆，甚至承受不了設(shè)計壓力而發(fā)生突發(fā)事故。

（2）生產(chǎn)過程復(fù)雜、工藝條件苛刻惡劣

現(xiàn)代化過程工業(yè)生產(chǎn)過程復(fù)雜，從原料到產(chǎn)品，一般都需要經(jīng)過許多工序和復(fù)雜的加工單元。而且廣泛采用高溫、高壓、深冷、真空等工藝，有反應(yīng)釜、塔、換熱器、儲罐、鍋爐等各種各樣的設(shè)備，再加上眾多的管線，使工藝裝置更加復(fù)雜化。工藝操作不當(dāng)也會造成危害，例如，進行加氫反應(yīng)時，不同的反應(yīng)過程采用不同的反應(yīng)壓力。當(dāng)選擇高壓進行反應(yīng)時，對于低壓反應(yīng)而言，又增加了潛在超壓的危害。當(dāng)工藝系統(tǒng)的運行“偏離”原來的設(shè)計條件時，就可能出現(xiàn)異常的工況，進而導(dǎo)致化學(xué)品或能量泄漏，形成工藝安全事故。比如意外停電、失去冷卻水、失去儀表空氣、操作人員開錯閥門、加錯物料、遺忘操作步驟、環(huán)境溫度過高或過低、工藝設(shè)施遭受車輛撞擊、管道破裂、設(shè)備穿孔等。有些反應(yīng)要求的工藝條件苛刻，如丙烯相空氣直接氧化生產(chǎn)丙烯酸的反應(yīng)，物料配比在爆炸極限附近，且反應(yīng)溫度超過中間產(chǎn)物丙烯醛的自燃點，在安全控制上稍有失誤就有發(fā)生爆炸的危險。

（3）生產(chǎn)規(guī)模大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)化

現(xiàn)代過程工業(yè)生產(chǎn)裝置規(guī)模越來越大，以求降低成本、提高生產(chǎn)率、降低能耗。因此各國都把采用大型裝置作為加快過程工業(yè)發(fā)展的重要手段。裝置的大型化有效提高了生產(chǎn)效率，但規(guī)模越大，裝置越復(fù)雜，危險源越多，安全隱患越大。化工生產(chǎn)從原料輸入到產(chǎn)品輸出具有高度的連續(xù)性，前后單元息息相關(guān)，相互制約。某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障常常會影響到整個生產(chǎn)的正常進行。安全事故都是瞬間發(fā)生，尤其是火災(zāi)和爆炸事故，不僅死亡人數(shù)多、波及范圍廣，而且?guī)淼奈：σ彩志薮蟆Ｓ袝r還會引起惡性的社會群體性事件，給經(jīng)濟發(fā)展以及社會穩(wěn)定帶來巨大影響。

（4）生產(chǎn)過程自動化程度高

由于裝置大型化、連續(xù)化、工藝過程復(fù)雜和工藝參數(shù)要求苛刻，因而現(xiàn)代化過程工業(yè)生產(chǎn)中，人工操作已不能適應(yīng)其需要，必須采取自動化程度較高的控制系統(tǒng)。近年來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，過程工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用了DCS集散控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程的各參數(shù)及開停車實行監(jiān)控、控制和管理，從而有效地提高了控制的可靠性。但是也可能因控制系統(tǒng)和儀器儀表維護不好、性能下降、檢測或控制失效而發(fā)生事故。

（5）局部停機將導(dǎo)致全線停機

過程工業(yè)的最主要特征是某一局部停機會導(dǎo)致全線停機。從膠片、造紙、卷煙、連鑄連軋的軋鋼設(shè)備，到反應(yīng)介質(zhì)流動的石油化工過程，局部停機就意味著上、下游存在制品的積壓或短缺，迫使全線停機。全線停機會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，化工反應(yīng)、冶金熔煉設(shè)備等停機往往會造成大量在用材料和能源的浪費。

（6）運行中無法停機排除小故障隱患

過程工業(yè)在運行中，局部小故障隱患即使被發(fā)現(xiàn)，也會因不能停機而無法排除。只要此故障隱患不會造成質(zhì)量、成本、安全等嚴(yán)重后果，或者短時間內(nèi)不會造成全線停機，裝備 “帶病”運行是允許的，也是企業(yè)里常見的狀況。

（7）事故應(yīng)急救援難度大

由于過程工業(yè)大量易燃易爆物品的存在、復(fù)雜的管道布置，增加了事故應(yīng)急救援的難度。

1.1.3　過程工業(yè)安全生產(chǎn)

過程工業(yè)發(fā)生事故的可能性及其后果的嚴(yán)重性比其他行業(yè)來說要大得多，所以安全生產(chǎn)顯得尤為重要。安全是生產(chǎn)的前提，沒有安全作保障，生產(chǎn)就不能順利進行。安全是過程工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵，沒有安全作保障，生產(chǎn)就不能實現(xiàn)向大型化、連續(xù)化方向發(fā)展。隨著社會的發(fā)展，人類文明程度的提高，人們對安全的要求也越來越高。因此，深入研究安全管理和預(yù)防事故的科學(xué)方法，控制和消除各種危險因素，做到防患于未然，就顯得尤為重要。對于擔(dān)負(fù)著開發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品重任的工程技術(shù)人員，必須樹立安全觀念，認(rèn)真探討和掌握伴隨生產(chǎn)過程而可能發(fā)生的事故及預(yù)防對策，努力為企業(yè)提供技術(shù)先進、工藝合理、操作可靠的生產(chǎn)技術(shù)，使過程工業(yè)生產(chǎn)中的事故和損失降低到最低限度。

由于過程工業(yè)的生產(chǎn)裝置是由許多機器與設(shè)備按照工藝要求通過管道閥門等互相連接形成的，裝備之間互相作用、互相制約。因此裝備的可靠性研究變得越來越重要。對工藝設(shè)備的處理能力和工藝過程的參數(shù)要求更加嚴(yán)格，對控制系統(tǒng)和人員配置的可靠性也提出了更高的要求。在這些裝備中，大多數(shù)危險都具有潛在的性質(zhì)，即存在著“危險源”。危險源在一定的條件下可以發(fā)展成為“事故隱患”，若事故隱患繼續(xù)失去控制，則轉(zhuǎn)化為事故的可能性會大大增加。即危險失控，可導(dǎo)致事故；危險受控，能獲得安全。所以辨識危險源成為重要問題。目前國內(nèi)外流行的安全評價技術(shù)，就是在危險源辨識的基礎(chǔ)上，對存在的事故危險源進行定性和定量評價，并根據(jù)評價結(jié)果采取優(yōu)化的安全措施。提高過程工業(yè)生產(chǎn)的安全性，需要增加設(shè)備的可靠性，同樣也需要強化現(xiàn)代化的安全管理。

本書按照安全人機工程學(xué)理念，從過程裝備本身安全檢測、工況環(huán)境的檢測、安全裝置、過程裝備安全管理、典型過程裝備安全技術(shù)、過程裝備事故分析及處理等幾個方面進行安全分析。