第1章　概　论

1.1　过程工业生产特点

1.1.1　过程工业的概念

按照“技术特征” 可将制造业分为两类。

一类是通过物质的化学、物理或生物转化，生成新的物质产品或转化物质的结构形态，多为流程性材料产品，以气体、液体、粉体等形态存在，产品计量不计件，连续操作，生产环节具有一定的不可分性，可统称为过程工业（过程制造业），如涉及化学资源和矿产资源利用的产业（化工、石油化工、冶金等）；另一类是以物件的加工和组装为核心的产业，根据机械电子原理加工零件并装配成产品，但不改变物质的内在结构，仅改变大小和形状，产品计件不计量，多为非连续操作，这类工业可统称为装备制造业。

过程工业是加工制造流程性材料产品的现代制造业。我国的主要过程工业按大行业分类有：食品加工业、食品制造业、造纸及制品业、印刷业、石油加工及炼焦业、化学原料及化学制品业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业、塑料制品业、矿物制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶金及压延加工业等。

另外还有包含在其他大行业中的过程工业，如：金属表面处理及热处理业、铸件制造业、粉末冶金制品业、绝缘制品业、集成电路制造业（部分生产环节）、电子元件制造业（部分生产环节）、纤维原料初步加工业、棉纺印染业、毛染整业、丝印染业、火力发电业、煤气生产业、自来水生产业等。

1.1.2　过程工业生产特点

从安全的角度来说，过程工业生产具有如下特点。

（1）工作介质多为易燃易爆、有毒有害和有腐蚀性的危险化学品

过程工业生产中从原材料到产品，包括工艺过程的半成品、中间体、溶剂、添加剂、催化剂、试剂等，许多属于易燃易爆物质，且在高温、高压等苛刻条件下极易发生泄漏或挥发，甚至发生自燃。如果操作失误、违反操作规程或设备管理不善、年久失修，发生事故的可能性就增大。一旦发生事故，不仅损伤设备，还会造成人员伤亡。如原料药的合成、化肥和农药生产、硫黄制酸、染料生产、氯碱化工等。

过程工业生产中的有毒物质，种类多，数量大。许多原料和产品本身有毒，在生产过程中添加的一些化学物质也多数有毒性，在生产过程中因化学反应又生成一些新的有毒物质。这些毒物有的属于一般毒性物质，也有的属于剧毒物质。它们以气、液、固三态存在，并随生产条件的变化而改变原来的形态。

过程工业生产过程还存在一些腐蚀性物质。如在生产过程中使用的硫酸、硝酸、盐酸和强碱等一些强腐蚀性物质，它们不但对人有很强的化学灼伤作用，而且对金属设备也有很强的腐蚀作用。另外，在生产过程中有些原料和产品本身具有较强的腐蚀作用，如原油中含有硫化物就会腐蚀设备管道。化学反应中还会生成新的、具有不同腐蚀性的物质，如硫化氢、氯化氢、氯氧化物等。如在设计时没考虑到该类腐蚀产物的出现，不但会大大降低设备的使用寿命，还会使设备减薄、变脆，甚至承受不了设计压力而发生突发事故。

（2）生产过程复杂、工艺条件苛刻恶劣

现代化过程工业生产过程复杂，从原料到产品，一般都需要经过许多工序和复杂的加工单元。而且广泛采用高温、高压、深冷、真空等工艺，有反应釜、塔、换热器、储罐、锅炉等各种各样的设备，再加上众多的管线，使工艺装置更加复杂化。工艺操作不当也会造成危害，例如，进行加氢反应时，不同的反应过程采用不同的反应压力。当选择高压进行反应时，对于低压反应而言，又增加了潜在超压的危害。当工艺系统的运行“偏离”原来的设计条件时，就可能出现异常的工况，进而导致化学品或能量泄漏，形成工艺安全事故。比如意外停电、失去冷却水、失去仪表空气、操作人员开错阀门、加错物料、遗忘操作步骤、环境温度过高或过低、工艺设施遭受车辆撞击、管道破裂、设备穿孔等。有些反应要求的工艺条件苛刻，如丙烯相空气直接氧化生产丙烯酸的反应，物料配比在爆炸极限附近，且反应温度超过中间产物丙烯醛的自燃点，在安全控制上稍有失误就有发生爆炸的危险。

（3）生产规模大型化、生产过程连续化

现代过程工业生产装置规模越来越大，以求降低成本、提高生产率、降低能耗。因此各国都把采用大型装置作为加快过程工业发展的重要手段。装置的大型化有效提高了生产效率，但规模越大，装置越复杂，危险源越多，安全隐患越大。化工生产从原料输入到产品输出具有高度的连续性，前后单元息息相关，相互制约。某一环节发生故障常常会影响到整个生产的正常进行。安全事故都是瞬间发生，尤其是火灾和爆炸事故，不仅死亡人数多、波及范围广，而且带来的危害也十分巨大。有时还会引起恶性的社会群体性事件，给经济发展以及社会稳定带来巨大影响。

（4）生产过程自动化程度高

由于装置大型化、连续化、工艺过程复杂和工艺参数要求苛刻，因而现代化过程工业生产中，人工操作已不能适应其需要，必须采取自动化程度较高的控制系统。近年来随着计算机技术的发展，过程工业生产中普遍采用了DCS集散控制系统，对生产过程的各参数及开停车实行监控、控制和管理，从而有效地提高了控制的可靠性。但是也可能因控制系统和仪器仪表维护不好、性能下降、检测或控制失效而发生事故。

（5）局部停机将导致全线停机

过程工业的最主要特征是某一局部停机会导致全线停机。从胶片、造纸、卷烟、连铸连轧的轧钢设备，到反应介质流动的石油化工过程，局部停机就意味着上、下游存在制品的积压或短缺，迫使全线停机。全线停机会造成严重的经济损失，化工反应、冶金熔炼设备等停机往往会造成大量在用材料和能源的浪费。

（6）运行中无法停机排除小故障隐患

过程工业在运行中，局部小故障隐患即使被发现，也会因不能停机而无法排除。只要此故障隐患不会造成质量、成本、安全等严重后果，或者短时间内不会造成全线停机，装备 “带病”运行是允许的，也是企业里常见的状况。

（7）事故应急救援难度大

由于过程工业大量易燃易爆物品的存在、复杂的管道布置，增加了事故应急救援的难度。

1.1.3　过程工业安全生产

过程工业发生事故的可能性及其后果的严重性比其他行业来说要大得多，所以安全生产显得尤为重要。安全是生产的前提，没有安全作保障，生产就不能顺利进行。安全是过程工业生产发展的关键，没有安全作保障，生产就不能实现向大型化、连续化方向发展。随着社会的发展，人类文明程度的提高，人们对安全的要求也越来越高。因此，深入研究安全管理和预防事故的科学方法，控制和消除各种危险因素，做到防患于未然，就显得尤为重要。对于担负着开发新技术、新产品重任的工程技术人员，必须树立安全观念，认真探讨和掌握伴随生产过程而可能发生的事故及预防对策，努力为企业提供技术先进、工艺合理、操作可靠的生产技术，使过程工业生产中的事故和损失降低到最低限度。

由于过程工业的生产装置是由许多机器与设备按照工艺要求通过管道阀门等互相连接形成的，装备之间互相作用、互相制约。因此装备的可靠性研究变得越来越重要。对工艺设备的处理能力和工艺过程的参数要求更加严格，对控制系统和人员配置的可靠性也提出了更高的要求。在这些装备中，大多数危险都具有潜在的性质，即存在着“危险源”。危险源在一定的条件下可以发展成为“事故隐患”，若事故隐患继续失去控制，则转化为事故的可能性会大大增加。即危险失控，可导致事故；危险受控，能获得安全。所以辨识危险源成为重要问题。目前国内外流行的安全评价技术，就是在危险源辨识的基础上，对存在的事故危险源进行定性和定量评价，并根据评价结果采取优化的安全措施。提高过程工业生产的安全性，需要增加设备的可靠性，同样也需要强化现代化的安全管理。

本书按照安全人机工程学理念，从过程装备本身安全检测、工况环境的检测、安全装置、过程装备安全管理、典型过程装备安全技术、过程装备事故分析及处理等几个方面进行安全分析。