第1章　概　論

1.1　過程工業生產特點

1.1.1　過程工業的概念

按照“技術特征” 可將制造業分為兩類。

一類是通過物質的化學、物理或生物轉化，生成新的物質產品或轉化物質的結構形態，多為流程性材料產品，以氣體、液體、粉體等形態存在，產品計量不計件，連續操作，生產環節具有一定的不可分性，可統稱為過程工業（過程制造業），如涉及化學資源和礦產資源利用的產業（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業，根據機械電子原理加工零件并裝配成產品，但不改變物質的內在結構，僅改變大小和形狀，產品計件不計量，多為非連續操作，這類工業可統稱為裝備制造業。

過程工業是加工制造流程性材料產品的現代制造業。我國的主要過程工業按大行業分類有：食品加工業、食品制造業、造紙及制品業、印刷業、石油加工及煉焦業、化學原料及化學制品業、醫藥制造業、化學纖維制造業、橡膠制品業、塑料制品業、礦物制造業、黑色金屬冶煉及壓延加工業、有色金屬冶金及壓延加工業等。

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

1.1.2　過程工業生產特點

從安全的角度來說，過程工業生產具有如下特點。

（1）工作介質多為易燃易爆、有毒有害和有腐蝕性的危險化學品

過程工業生產中從原材料到產品，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，且在高溫、高壓等苛刻條件下極易發生泄漏或揮發，甚至發生自燃。如果操作失誤、違反操作規程或設備管理不善、年久失修，發生事故的可能性就增大。一旦發生事故，不僅損傷設備，還會造成人員傷亡。如原料藥的合成、化肥和農藥生產、硫黃制酸、染料生產、氯堿化工等。

過程工業生產中的有毒物質，種類多，數量大。許多原料和產品本身有毒，在生產過程中添加的一些化學物質也多數有毒性，在生產過程中因化學反應又生成一些新的有毒物質。這些毒物有的屬于一般毒性物質，也有的屬于劇毒物質。它們以氣、液、固三態存在，并隨生產條件的變化而改變原來的形態。

過程工業生產過程還存在一些腐蝕性物質。如在生產過程中使用的硫酸、硝酸、鹽酸和強堿等一些強腐蝕性物質，它們不但對人有很強的化學灼傷作用，而且對金屬設備也有很強的腐蝕作用。另外，在生產過程中有些原料和產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備管道。化學反應中還會生成新的、具有不同腐蝕性的物質，如硫化氫、氯化氫、氯氧化物等。如在設計時沒考慮到該類腐蝕產物的出現，不但會大大降低設備的使用壽命，還會使設備減薄、變脆，甚至承受不了設計壓力而發生突發事故。

（2）生產過程復雜、工藝條件苛刻惡劣

現代化過程工業生產過程復雜，從原料到產品，一般都需要經過許多工序和復雜的加工單元。而且廣泛采用高溫、高壓、深冷、真空等工藝，有反應釜、塔、換熱器、儲罐、鍋爐等各種各樣的設備，再加上眾多的管線，使工藝裝置更加復雜化。工藝操作不當也會造成危害，例如，進行加氫反應時，不同的反應過程采用不同的反應壓力。當選擇高壓進行反應時，對于低壓反應而言，又增加了潛在超壓的危害。當工藝系統的運行“偏離”原來的設計條件時，就可能出現異常的工況，進而導致化學品或能量泄漏，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、環境溫度過高或過低、工藝設施遭受車輛撞擊、管道破裂、設備穿孔等。有些反應要求的工藝條件苛刻，如丙烯相空氣直接氧化生產丙烯酸的反應，物料配比在爆炸極限附近，且反應溫度超過中間產物丙烯醛的自燃點，在安全控制上稍有失誤就有發生爆炸的危險。

（3）生產規模大型化、生產過程連續化

現代過程工業生產裝置規模越來越大，以求降低成本、提高生產率、降低能耗。因此各國都把采用大型裝置作為加快過程工業發展的重要手段。裝置的大型化有效提高了生產效率，但規模越大，裝置越復雜，危險源越多，安全隱患越大。化工生產從原料輸入到產品輸出具有高度的連續性，前后單元息息相關，相互制約。某一環節發生故障常常會影響到整個生產的正常進行。安全事故都是瞬間發生，尤其是火災和爆炸事故，不僅死亡人數多、波及范圍廣，而且帶來的危害也十分巨大。有時還會引起惡性的社會群體性事件，給經濟發展以及社會穩定帶來巨大影響。

（4）生產過程自動化程度高

由于裝置大型化、連續化、工藝過程復雜和工藝參數要求苛刻，因而現代化過程工業生產中，人工操作已不能適應其需要，必須采取自動化程度較高的控制系統。近年來隨著計算機技術的發展，過程工業生產中普遍采用了DCS集散控制系統，對生產過程的各參數及開停車實行監控、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和儀器儀表維護不好、性能下降、檢測或控制失效而發生事故。

（5）局部停機將導致全線停機

過程工業的最主要特征是某一局部停機會導致全線停機。從膠片、造紙、卷煙、連鑄連軋的軋鋼設備，到反應介質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。全線停機會造成嚴重的經濟損失，化工反應、冶金熔煉設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

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

（7）事故應急救援難度大

由于過程工業大量易燃易爆物品的存在、復雜的管道布置，增加了事故應急救援的難度。

1.1.3　過程工業安全生產

過程工業發生事故的可能性及其后果的嚴重性比其他行業來說要大得多，所以安全生產顯得尤為重要。安全是生產的前提，沒有安全作保障，生產就不能順利進行。安全是過程工業生產發展的關鍵，沒有安全作保障，生產就不能實現向大型化、連續化方向發展。隨著社會的發展，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防事故的科學方法，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。對于擔負著開發新技術、新產品重任的工程技術人員，必須樹立安全觀念，認真探討和掌握伴隨生產過程而可能發生的事故及預防對策，努力為企業提供技術先進、工藝合理、操作可靠的生產技術，使過程工業生產中的事故和損失降低到最低限度。

由于過程工業的生產裝置是由許多機器與設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。對工藝設備的處理能力和工藝過程的參數要求更加嚴格，對控制系統和人員配置的可靠性也提出了更高的要求。在這些裝備中，大多數危險都具有潛在的性質，即存在著“危險源”。危險源在一定的條件下可以發展成為“事故隱患”，若事故隱患繼續失去控制，則轉化為事故的可能性會大大增加。即危險失控，可導致事故；危險受控，能獲得安全。所以辨識危險源成為重要問題。目前國內外流行的安全評價技術，就是在危險源辨識的基礎上，對存在的事故危險源進行定性和定量評價，并根據評價結果采取優化的安全措施。提高過程工業生產的安全性，需要增加設備的可靠性，同樣也需要強化現代化的安全管理。

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