第1章 引言

1.1 背景簡介

化工過程的安全需要法規、制度、管理和技術等多方面配合來解決這一問題。在技術方面，需要應用化學、化工、材料、機械、自動化等多個學科的知識來綜合分析。為提高化工過程的安全性，目前常采用層次保護系統，而最有效的途徑是在設計階段就采用本質安全化的設計方法來設計化工過程。本節首先介紹層次保護系統，之后介紹本質安全化設計的方法，并且對系統的多穩態和穩定性進行闡述。

層次保護[1],[2]系統如圖1-1所示，化工過程的安全保護層次由內往外依次為：過程設計、基本控制、監控報警、自動防護、物理防護、工廠應急預案和社區應急預案。

圖1-1 化工過程的層次保護系統

如圖1-2所示，經過一層層的保護措施之后，化工過程最終面臨的風險大幅降低。但是隨著時間的推移、設備的老化、控制器的失靈等，層次保護措施的作用會減弱，化工過程面臨的潛在風險增加，如圖1-3所示。因此，為了設計更加安全的化工系統，本質安全化的設計方案是最佳選擇，在理想情況下如圖1-4所示。

圖1-2 化工過程的層次保護系統面臨的風險

圖1-3 化工過程的層次保護系統失效時面臨的風險

圖1-4 本質安全化設計的潛在風險