化工安全培训课件 PPT 教学课件 化工安全生产技术1

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1、化工安全生产技术化工安全生产技术A. 前言l中中国国在在崛崛起起，已已经经成成为为全全球球经经济济、技技术术、管管理理的的重重要要引引擎擎之之一一。整整个个中中国国就就象象一一部部巨巨大大的的机机器器，日日夜夜不不停停地地轰轰鸣鸣，源源源源不断地向世界各国输出着不断地向世界各国输出着“中国制造中国制造”。l然然而而，在在繁繁荣荣和和全全球球仰仰慕慕的的景景气气景景象象的的背背后后，却却是是国国家家、社社会会、企企业业、民民众众等等方方方方面面面面的的沉沉重重付付出出：一一是是生生命命与与健健康康的的损损失失，二二是是环环境境和和生生态态的的破破坏坏，三三是是社会形态的变迁与破坏。社会形态的变迁

2、与破坏。A. 前言l每每年年伤伤亡亡事事故故上上的的损损失失相相当当于于GDP增增幅幅的的1/5，有有13万万个个家家庭庭承承受受着着由由于于事事故故而而失去亲人的痛苦。失去亲人的痛苦。l中中国国的的酸酸雨雨是是世世界界上上最最严严重重的的，中中国国境境内内的的大大河河没没有有一一条条是是干干净净的的，饮饮用用水水的的85%都是难以达到饮用标准的。都是难以达到饮用标准的。经济景气一定要以生命健康和环境破坏为经济景气一定要以生命健康和环境破坏为代价？代价？安全安全化化工工“三传三反三传三反”的学科范式；力、热、质力、热、质的传递；化学物质；人人。化工过程本身导致的；环境因素导致的；人人为因素导致

3、的；其他灾害导致。工工程程理论；方法；技术；设备；物资；管理管理。管理管理人从囚与人口Follow; OpposeFollow ObeyOppose谗毁之言谗毁之言是否全面？是否全面？A. 课程设置动机l学学校校专专业业特特色色：特特色色鲜鲜明明的的多多科科性性大大学学，以大化工为背景以大化工为背景l社社会会需需求求：要要求求明明确确，对对化化工工生生产产过过程程管管理理、化化工工安安全全生生产产技技术术、化化工工生生产产安安全全管管理理的的工工程程技技术术力力量量的的需需求求越越来来越越迫迫切。切。l人人才才培培养养需需要要：工工程程、工工艺艺类类对对管管理理生生疏疏，虽虽然然可可在在实实践

4、践中中学学习习，但但进进入入角角色色慢，现代企业要求人人都能做管理。慢，现代企业要求人人都能做管理。B. 课程简介l课程根据化学工业的主要危险：火灾爆炸、有毒有害等特点，着重介绍毒理学、工业卫生、火灾、爆炸、毒物泄漏扩散、防火防爆设计、紧急泄压设备及设计、危险辨识、风险评价、事故调查及典型事故案例分析等。l对化工过程安全问题进行深入浅出的论述，提供了大量的实验数据；基基础础理理论论与与工工程程实实践结合紧密践结合紧密。l考试权重：平时40%；文献综述/演练20%；课末考试/大作业 40%。C. 课程环节l课课堂堂教教学学、实实践践教教学学与与应应急急响响应应模模型型、系统及应用系统及应用。l课

5、课堂堂教教学学分分为为三三部部分分，第第一一部部分分（前前三三章章）4 4学学时时，介介绍绍安安全全科科学学与与技技术术的的一一般般性性知知识识、学科架构；学科架构；l第第二二部部分分（第第四四至至第第九九章章），2020学学时时，介介绍绍化化工工生生产产过过程程中中的的专专业业性性危危险险性性分分析析与与处处理理；包包括括：泄泄漏漏源源模模型型、有有毒毒物物质质泄泄漏漏及及扩扩散散模模型型、火火灾灾和和爆爆炸炸、防防火火防防爆爆设设计计、静静电电、泄泄压系统与泄压量计算；压系统与泄压量计算； C. 课程环节l第第三三部部分分（第第十十至至第第十十二二章章），4学学时时，侧侧重重安安全全技技术

6、术与与方方法法，包包括括：危危险险辩辩识识、风风险评价、事故调查等；险评价、事故调查等；l实实践践教教学学，2学学时时，包包括括事事故故案案例例分分析析与与事事故调查；故调查；l应应急急响响应应模模型型、系系统统及及应应用用主主要要介介绍绍目目前前国国际际上上应应用用广广泛泛的的应应急急响响应应大大气气扩扩散散模模型型、应应急急系系统统，并并以以实实例例来来描描述述应应急急响响应应系系统统的化学事故应急处理过程。的化学事故应急处理过程。 D. 教材与参考书l教教 材材：Daniel A. Crowl, Joseph F. Louvar，Chemical Process Safety Funda

7、mentals with applications；蒋军成，潘旭海译,化工过程安全原理及应用北京：化学工业出版社，2006l参参 考考 书：书：l1 隋鹏程，陈宝智，隋旭. 安全原理. 北京：化学工业出版社，2005l2 徐德蜀. 安全科学与工程导论. 北京：化学工业出版社，2004l3 蔡凤英，谈宗山，孟赫，蔡仁良. 化工安全工程. 北京：科学出版社，2001D. 教材与参考书l4 崔克清，张礼敬，陶刚. 安全工程与科学导论. 北京：化学工业出版社，2004l5 罗云等著. 安全经济学. 北京：化学工业出版社，2004l6 金龙哲，宋存义. 安全科学技术. 北京：化学工业出版社，2004l7

8、 吴穹，许开立. 安全管理学. 北京：煤炭工业出版社，2002【去去第第1讲讲】HURRY UP NOW!Dont wait for the BOOM ! Prepare NOW !参加各种防火、防爆、防灾讲座！参加各种防火、防爆、防灾讲座！掌握各种灭火、去爆、消灾知识！掌握各种灭火、去爆、消灾知识！开展化工安全、安全管理、应急决策等开展化工安全、安全管理、应急决策等领域的研究领域的研究【第第1讲引出讲引出】第一章：绪论&前言l一、引述：“安全”：术语，总体概念： 徐德蜀P108 页概念 化工安全技术l二、学科结构与关联学科l 安全科学技术体系结构设想徐德蜀徐德蜀. 1985年中国安全科学技术

9、的学科体系已形成年中国安全科学技术的学科体系已形成哲学基础科学技术科学工程技术马克思主义哲学(桥梁：安全观）安全科学(即安全学）安全设备学 （自然科学类）安全工程学安全设备工程学安全设备工程学卫生设备工程学安全工程安全设备工程安全设备工程 卫生设备工程安全管理学 （社会科学类）安全管理工程学安全管理工程安全系统学 （系统科学类）安全系统工程学安全信息论 安全运筹学 安全控制论安全系统工程安全人机学 （人体科学类）安全人机工程学安全工程学 安全生理学 安全心理学安全人机工程2. 安全工程学或工业安全工程学的体系安全工程学或工业安全工程学的体系 3. 安全科学技术体系框架刘潜等:四个层次四大类四大

10、类4、安全科学技术基础学科及其下层三级学科三级 三级 三级 三级 三级 5、安全科学技术基础学科及其下层三级学科2009年：安全科学技术在国标GBT13745-92学科分类与代码中己己有有自自己己的的一一级级学学科科位位置，并由置，并由5个二级学科和个二级学科和27个三级学科组成。个三级学科组成。u（1）安安全全科科学学技技术术基基础础学学科科(代代码码：620.10)：研究安全基础理论并揭示安全的本质和运动规律的学科知识体系。包括灾灾害害学、灾害物理学、灾害毒理学等三级学科学、灾害物理学、灾害毒理学等三级学科。u（2）安安全全学学(代代码码：620.20)：研究人的身心存在状态的运动及其变化

11、规律、安全的本质及运动变化规律,建立起安全、高效的自组织的人机系统，形成保障人们自身安全健康的思维方法和知识体系，包括安安全全人人机机学学、安安全全管管理理学学、安安全全系系统统学学、安全教育学、安全法学等三级学科安全教育学、安全法学等三级学科。5、安全科学技术基础学科及其下层三级学科u（3）安安全全工工程程(代代码码：620.30)：它是研究人类在生产、生活、生存活动中，在防御各种灾害过程中所采用的，以保证人的身心健康和生命安全及减少物质财富损失为目的的安全技术理论及专业技术手段的综合学科。包括消消防防工工程程、爆爆炸炸安安全全工工程程、安全设备工程等三级学科安全设备工程等三级学科 。u（4

12、）职职业业卫卫生生工工程程(代代码码：620.40)：它是研究劳动条件对劳动者健康的影响以及研究改革劳动条件的一门学科，其首要任务是识别、评价、控制不良的劳动条件,保护劳动者的健康，它是劳动医学、劳动卫生与职业病学、预防医学等与工程技术的交叉与综合性科学。包括防防尘尘工工程程、防防毒毒工工程程、生生产产噪噪声声与与振动控制、辐射防护技术、个体防护等三级学科振动控制、辐射防护技术、个体防护等三级学科。5、安全科学技术基础学科及其下层三级学科u（5）安安全全管管理理工工程程(代代码码：620.50)：它是以管理科学的基本原理为基础，结合现代管理工程的新内容，吸收传统管理的成功经验，采用现代科学技术

13、方法，实行教育、法制、经济、技术及行政等安全管理手段.其目的是调节人与其所处环境中相应的物质条件（设备、工具、产品、材料）之间的关系，达到和谐、安全、高效，以实现生产、生活及社会活动正常运转，从而保护活动者及公众的身心安全健康。包括安安全全信信息息工工程程、风险评价与失效分析、工业灾害控制等三级学科风险评价与失效分析、工业灾害控制等三级学科。6、安全科学与工程学科的综合性1）安全科学跨学科门类上的综合性）安全科学跨学科门类上的综合性安全科学跨越国家规定的十个学科门类(见（82）学位办学011号文“关于征求对高等学校和科研机构授予博士和硕士学位的学科、专业目录（草案）意见的通知”) 中的九个，即

14、：医学（劳动卫生与职业病学、卫生工程学、卫生化学、核武器损伤与防护学、化学武器损伤学与防护学等）；工学(安全技术与工程、安全人机工程、安全管理工程、消防工程)；管理学（安全管理学）；法学（安全法学）；教育学（安全教育学）；经济学（安全经济学）；哲学（安全哲学）；历史学（安全史学）；文学（安全文学、安全文化）。由此可见它的综合程度。 6、安全科学与工程的综合性2）安全科学的横断性特征所体现的综合性）安全科学的横断性特征所体现的综合性u人类自诞生以来，通过自身的活动，在获取安全、管理生存物质的同时，防范危害自身安全的不利因素。u围绕前者发展起来的科学，在一定意义上可统称为“生产科学”,这类科学至今

15、已形成门类繁多、交叉渗透的科学群落，如：机械学、建筑学、水利学、生物学、天文学、采矿学、地学、土壤学、物理学和化学等。u围绕着后者形成的科学，可统称为“安全科学”，如：环境科学、灾害科学、预防医学、安全科学等。u前者每门学科都有它自身的安全工程技术，若按行业研究其安全问题的话，那么安全科学将是一个巨大的科学群。因此，只能将各行各业、各纵向学科中有关安全的共性抽出来，进行横向学科综合,形成安全社会学、安全人体学、安全设备学、安全系统学。 6、安全科学与工程的综合性3）安全生产基本法律体现出的综合性）安全生产基本法律体现出的综合性u“安全科学”是学科科学名称，是从学术上来讲的，它在实践应用时，体现

16、在具体工作中称作“安全生产”。2002年11日1日起实施的中华人民共和国安全生产法共七章97条，它作为我国安全生产的基本法律，具有丰富的法律内涵，体现了安全科学在工作层面上的综合性特征，其主要内容集中体现在它所确定的七项基本法律制度中。u（1）安全生产监督管理制度：主要阐述安全管理、安全生产监督管理体制；u（2）生产经营单位安全保障制度：主要讲生产经营单位的安全生产条件和安全保障制度； u（3）生产经营单位负责人安全责任制：主要讲生产经营单位主要负责人和其它负责人、安全生产管理人员的资质及其在安全生产工作中的主要职责 ；6、安全科学与工程的综合性3 3）安全生产基本法律体现出的综合性安全生产基

17、本法律体现出的综合性u（4)从业人员安全生产权利义务制度：主要讲生产经营单位的从业人员在生产经营活动中的基本权利义务，以及应当承担的法律责任； u(5)安全中介服务制度：主要讲从事安全评价、评估、检测、检验、咨询服务等工作的安全中介机构和安全专业技术人员的法律地位、任务和责任。 u(6)安全生产责任追究制度：主要讲安全生产的责任主体、安全生产责任的确定和责任形式、追究安全责任的机关、依据、程序和安全生产法律责任。u(7)事故应急和处理制度：这项制度包括事故应急预案的制定、事故应急体系的建立、事故报告、调查处理的原则和程序、事故责任的追究、事故信息的发布等。 三、安全工程发展过程：安全问题三、安

18、全工程发展过程：安全问题伴随着伴随着社会生产社会生产而产生和发展而产生和发展隋隋代代医学家巢元应所著病源诸候论：进古井深洞，先放羽毛，看其是否转动 北方地区依然在用明明 宋应星天工开物提到采煤时防止瓦斯中毒的方法18世世纪纪中中叶叶，工业化过程中安全事故不断。19世纪初，英、法、比利时等国相继颁布了安全法令：英国1802年纺织厂和其他工厂学徒健康风险保护法；1870年比利时矿场检查法案及公众危害防止法案等三、安全管理发展过程：安全问题伴随着三、安全管理发展过程：安全问题伴随着社会生产而产生和发展社会生产而产生和发展20世世纪纪后后，工业发展速度加快，环境污染和重大工业事故不断，如：m1984年

19、美国联合碳化公司在印度博帕尔农药厂事故m1986年1月28日，挑战者爆炸m1986年4月26日，切尔诺贝利核电站事故1929年年：海因里希工业事故预防1970年年代代：职业安全卫生法规，设立了相应的执法机关和研究机构，加大了安全卫生教育力度，高校开设安全类专业、理论等1990年年代代：可持续发展，提出了职业安全卫生管理体系（OHSMS）三、安全管理发展过程：安全问题伴随着三、安全管理发展过程：安全问题伴随着社会生产而产生和发展社会生产而产生和发展表1 安全管理哲学的发展进程：历史学角度阶阶段段时时 代代生产技术生产技术特征特征管理认识论管理认识论管理方法论管理方法论工业革命前工业革命前农牧业及

20、手农牧业及手工业工业听天由命听天由命无能为力，被动无意识无能为力，被动无意识1717世纪至世纪至2020世纪初世纪初蒸汽机时代蒸汽机时代局部安全局部安全就事论事，亡羊补牢，就事论事，亡羊补牢，事后型管理事后型管理2020世纪初至世纪初至5050年代年代电气化时代电气化时代系统安全系统安全综合对策及管理系统工综合对策及管理系统工程程2020世纪世纪5050年代以来年代以来宇航、核能宇航、核能等新技术等新技术安全系统安全系统本质安全化，预防超前本质安全化，预防超前型管理型管理四、安全工程与管理的意义与作用安全工程与管理在事故控制中起极其重要的作用，3个方面：l 对事故分析可知，绝大多数事故发生有各

21、种原因，但85%左右与管理紧密相关；即若改进安全管理，就可以有效地控制85%左右的事故原因。l“安全第一”已成为共识，但对于一个企业来说，安全不是也不可能是第一位的。经济效益、企业发展、完成生产任务等永远是第一位的。安全之所以处于特殊的地位，是由于其与效益的关系象“水与舟”的关系，只有良好的安全管理才能保证良好的工作效率，只有减少事故的发生才能保证经济效益。 四、安全管理的意义与作用安全管理在事故控制中起极其重要的作用，3个方面：l从控制事故的效果讲，安全管理举足轻重。当今大多数企业之间设备安全水平差异有限，而事故率却大小有异，主要问题是管理问题。 安安全全管管理理（Safety manage

22、ment） ：以安全为目的，进行有关决策、计划、组织和控制方面的活动。 四、安全管理的意义与作用国务院山西屯兰煤矿矿难调查组2009年2月24日上午公布事故原因初步调查结果。调查组副组长、安监总局副局长赵铁锤：事故反映出4个问题：l通风管理管理不到位l瓦斯治理治理不彻底l现场管理管理不严格l安全安全措施不落实主要问题是管理问题，尤其是主要问题是管理问题，尤其是安全管理安全管理问题问题。 四、安全管理的意义与作用 安全安全问题问题实质实质上主上主要是要是管理管理问题！问题！ 新华网上海2010年11月19日（记者杨金志）记者从上海警方获悉，经对遇难者遗骸 的 DNA检测 ， 上 海“1115”特

23、别重大火灾事故遇难人数上升到58人人，其其中中男男性性22人人，女性女性36人人。 五、安全计划（Safety planning） 一个成功的安全计划图1.2需要考虑 l系统 l态度 l基础l经验 l时间 l人员（安全工程师） 建国以来，探索新的管理原则和方法， l引进了国外一些先进的安全管理理论、方法，并积极研究适合中国国情的安全管理模式，探索和推广了一系列的安全l管理方法，如鞍钢公司的“0123安全管理模式”；中海油“五想五不干” 国外国外 国内国内0：死亡事故为零1：一把手为核心的安全责任制2：标准化作业、标准化班组建设3：全员教育、全线管理和全面预防一想安全风险，不清楚不干；二想安全措

24、施，不完善不干；三想安全工具，未配备不干；四想安全环境，不合格不干；五想安全技能，不具备不干 五、安全计划（Safety planning） l良好的安全计划：辨识并且消除已经存在的危险因素。l 优异的安全计划：具有防止危险因素存在的管理体系。l通常使用的管理体系，直接面向消除已经存在的危险，包括安全监察、安全审核、危险辨识技术、检查表和技术知识的正确应用。l补充当前应急响应系统的有关内容。 l安全管理体制等级方面存在一定的缺陷，使我国的安全管理工作仍大大落后于发达国家。l例：有毒物的阈限值疏散救生的时间标准：6分钟?建筑物的设计规范等方法 国外国外 国内国内六、工程守则l安全工程师们为减少损

25、失和为公司的雇员提供安全放心的环境而负责。安全工程师们对自己、同事、家庭、社会以及工程师职业负责。美国化学工程师协会（AIChE）编写的工程师职业道德标准中有叙述。见表1.1。l表1.1 AIChE工程师职业道德标准基本准则基本准则目的目的1、运用知识和技能来提高人类的社会安全 以此三点来维护和提升工工程程师师职职业业的的正正直直、信信用和尊严用和尊严2、诚实公平，忠诚地服务于公众、雇主和客户3、努力奋斗来增加工程职业的能力和威望工程师基本规程1、应在职业任务中将公众的安全、健康和幸福置于最重要的位置2、仅在其能力范围内进行服务3、仅以客观和诚实的方式对公众的声明进行辩护4、应以专业方式为雇主

26、或客户担任重视的代理人或受托人，并且应避免利益冲突 5、应以服务成绩构筑职业声望6、应以维护和增进工程职业的正直、信用和尊严的方式开展工作7、应在整个职业生涯中使其职业不断发展，且应为其下属人员的职业发展提供机会七、事故和损失统计l 事故和损失统计是安全计划效果的重要度量。l 多种统计方法可用来描述事故和损失。但尚无一种方法可用来度量所有的内容。主要介绍三种方法：l OSHA事故发生率美国政府职业安全与健康部门l 重大事故率（FAR）英国化工领域l 死亡率，或者每人每年死亡不依赖于暴露时间l这三种方法都统计了在某一确定的时期内,固定工人人数发生事故和灾害的数量。七、事故和损失统计lFAR方法：

27、108小时，1000名工人，日工作8小时，250天/年，50年。 几个例子：例1-1，1-2，1-3，1-4 表1-3，各行业典型事故统计 表1-4，日常非工业行为的死亡统计(1-3)(1-4) 七、事故和损失统计表1-3 个行业的典型事故统计行业OSHA事件发生率（含远离工作岗位和死亡事件）FAR（死亡）1985199819861990化学及其相关产品0.490.354.01.2摩托车1.086.071.30.6炼钢1.541.288.0造纸2.060.81煤矿2.220.26407.3食品3.281.35建筑3.880.60675.0农业4.530.89103.7肉制品厂5.270.96货

28、车运输7.282.10制造业1.681.2七、事故和损失统计表1-4 日常非工业行为的死亡统计行为FAR(死亡/108小时)死亡率（死亡每人每年）主动行为主动行为 在家中3 开车旅行571710-5 骑自行车旅行骑自行车旅行96 乘飞机旅行240 骑摩托车旅行660 划船划船1000 攀岩4000410-5 吸烟（吸烟（20支支/天）天）50010-5七、事故和损失统计表1-4 日常非工业行为的死亡统计(续)被动行为被动行为陨石撞击610-11闪电击打（英国）110-7火灾（英国）火灾（英国）15010-7交通工具碾压60010-7l化学工程是安全的，为何对化工厂的安全予以更多关注？Reall

29、y Plausible A Thing !So Weird A Thing !七、事故和损失统计l重点说明图1-3、表1-5、图1-4，强调： 图1-3：损失预防中，财产损失和生产损失必须考虑。事故发生的原因在事故发生以前是可以预见的。 安全是一项投资：具有一个安全工作的最优点，度或平衡的问题。七、事故和损失统计l重点说明图1-3、表1-5、图1-4图1-3 事故金字塔七、事故和损失统计l重点说明图1-3、 表1-5、 图1-48表1-5 所有的事故死亡统计致死类型1998年的死亡人数机动车辆无工作的公众38900工作2100在家200小计41200（43.5%）工作非机动车辆3000机动车辆

30、2100小计5100（5.4%）在家非机动车辆3000机动车辆2100小计5100（5.4%）公众活动20000（21.1%）事故总计92200七、事故和损失统计l技术观点：安全设施上花费过多资金，解决简单的问题可能给整个系统带来过度的复杂性，并因此引发出新的安全问题。l表1-5的认识：事故性死亡原因的认识非常重要。l管理者将安全工作重点放在员工伤亡的根本原因上，那么对死亡发生方式的分析很有帮助。图1-4中的数据表明，安全计划需要包括对员工进行培训，防止由于交通、袭击、机械伤害、化学暴露及火灾爆炸的伤害。八、可接受风险（Acceptable Risk）l每一个化工过程都存在一定程度的风险，不可

31、能完全消除风险。l设计阶段，设计人员须确定所存在的风险是否可接受。即：在该环境下遇到的风险比不在该环境下遇到的风险大吗？l安全工程是指必须在安全投入限度内，尽一切努力减少风险。l 任何情况下，工程师们不应该设计他知道将会导致人员受到伤亡或危害的工艺过程。九、公众感知（Public Awareness）l一般大众对于接受风险的概念有困惑。主要障碍在于可接受风险的强制性特点。l化学品危害的公众调查结果，见图1-5。调查题目：“化学品是利大于害，还是害大于利，或者利害各半？”，结果：28%认为利大于害，29%认为害大于利，38%认为利害各半。但总体上：害的略多。l 例1-5：六种非常有益的化工产品：

32、青霉素、汽油、橡胶、纸、塑料、混凝土。十、事故过程特征l化工事故遵循着典型的模式。为预测日后可能发生的事故类型，研究这些模式非常重要。表1-6是三种化工事故的类型 表1-6 三种化工事故类型事故类型 发生可能性潜在死亡性潜在经济损失火灾高低中爆炸中中高毒物释放低高低十、事故过程特征l化工厂事故概貌 图1-6 烃化工厂事故损失类型30年数据汇总图1-7 大型烃化工厂事故损失原因30年数据汇总十、事故过程特征图1-8 导致最大损失的硬件十、事故过程特征图1-9 过去30年中陆地事故损失分布（30年中海上事故7次） 十、事故过程特征十、事故过程特征l事故遵循：三个步骤l示意性例子：工人绊倒；科学界“

33、蝴蝶效应”Butterfly Effectl三步骤：开始（Incipiency，Initiation）引发事故的事件l 发展(evolution, development)使事故持续或扩展的事件、因素l 结束 (conclusion, cease)使事故终止或有规模上减小的事件、因素安全工程：消除开始事件，利用终止事件取代发展步骤，达到安全目的。表1-7十、事故过程特征表1-7 控制事故过程步骤期望的效果措施步骤期望的效果措施开始减少减少连接和接地；惰化；防爆电器；栏杆和防护装置；维修程序；高温作业许可证；人性因素设计；过程设计；对化学品危险特性的意识；发展减少减少物质紧急转移；减少可燃物质的

34、储存总量；设备间距和位置；阻燃建筑材料；安装止回阀和紧急隔断阀；结束加快加快救火设施和程序；泄放系统；自动喷水系统；安装止回阀和紧急隔断阀；十、事故过程特征表1-8 事故案例的定义术语定 义事故产生非预期的伤害、死亡或财产损失的一系列事件，而非事件的结果。危害潜在的能够对人身、财产或环境造成破坏的化学或物理情形事件物质或能量的损失；并非所有事件都能导致故障；也不是所有故障都演化为事故后果对事件结果的预期效应的度量可能性对事件发生的预期可能性或频率的度量，可以为一定时间间隔内发生次数或可能性，也可以是条件概率风险根据事件发生的可能性和损失或伤亡数量，对人员伤亡、环境破坏或经济损失的一种度量风险分

35、析基于工程评价和数学技术的风险定量估算，将事件后果和发生频率结合起来进行评估风险评价风险分析的结果被用于决策过程。或者采取风险控制策略的相对等级划分，或者与风险目标值进行比较情形对造成事故或事件的现象的描述十一、本质安全Inherently Safer Chemical Process l当前学术界、工业企业界的追求和热点领域l本质安全，也是内在安全、本身安全，依靠化学和物理学原理、方法来预防事故，而非依靠控制系统，互锁、冗长而特殊的操作程序来预防事故。 l本质安全的工厂容许有过失，其通常具有最大的成本效率。l 不需要复杂的安全连锁系统和详细程序的工艺过程，是简单的，操作起来很容易，同时比较可

36、靠 l 设备小型化，在不太苛刻的温度和压力下操作，需要更少的资金投入和操作维护费用。十一、本质安全Inherently Safer Chemical Process l过程的安全依赖于多层次的保护：过程设计特征、控制系统、联锁、安全切断系统、保护系统、警报和应急反应计划。本质安全是所有保护层次的一部分，尤其直接面向过程设计特征。预防事故的最好方法就是增加过程设计特征来防止危险情形。本质安全的工厂更能容忍操作人员的失误和不正常的情况出现。工艺过程开发早期，最有效、可能提高过程的本质安全性。十一、本质安全Inherently Safer Chemical Process l本质安全过程设计主要方法

37、有：强化,代替,减弱、影响的限制，简化/容错。 四个词语推荐描述本质安全：最小化（强化）、代替、缓和（减弱和限制影响）、简化（简化和容错） 表1-9为化学工业中使用的本质安全技术类型。具体描述见教材14页15页。第二章第二章 毒物学毒物学 前言：化学物质（品）危害方式lA、B：释放形式：释放形式lC：释放后果：释放后果lC1：毒物作用毒物侵入生物组织的途径l （释放后） 从生物组织内去除毒物的途径l 毒物对生物组织的影响l 组织或减少毒物侵入生物组织的l 方法（工业卫生）【第第2讲引出讲引出】lA： 容器破裂、破坏lB： 化学物质泄漏、释放、扩散、传播lC2：燃烧、爆炸风破孔释放扩 散 、传播

38、燃烧爆炸火毒害生物图2.0 容器破裂释放扩散、传播危害 l毒物：16世纪初，早期的毒性研究者帕拉修斯（Paracelsus）提出：“所有的物质都是有毒的，没有无毒的物质。恰当的剂量区分了毒物和药物。”l毒物学的基本命题：没有无害的物质，只有使用物质的有害方式。如：水，无毒害，但过量饮用，对生物体有害，改变电解质离子平衡，使大脑过度充水。l毒物：不接触不起作用。l实例：中医学的配伍：(1)磷钙相克磷钙相克l目前人们经常采用的牛奶加汉堡包或三明治配膳就十分不恰当。因为牛奶里含有大量的钙，而瘦肉里则含磷，这两种营养素不能同时吸收，医学界称之为磷钙相克。(2)草酸与钙相克l豆腐不宜与菠菜同吃，是因为菠

39、菜中含有草酸较多，易与豆腐中的钙结合成不溶性钙盐，不能为人体吸收。又如含钙丰富的海带、发菜不宜与花菜、厚皮菜等同吃，因后者含草酸较多，两者混合食用则使钙的吸收率大幅度下降。l实例：中医学的配伍：(3)纤维素与锌相克l牡蚜等海生软体动物含锌非常丰富，不宜与蚕豆、玉米制品或黑面包同吃，因后者是高纤维食品，两者同吃能使锌的吸收减少65%100%。(4)纤维素、草酸与铁相克l动物肝类、蛋黄、大豆等均含有丰富的铁质，皆不能与含纤维素多的芹菜、萝h、甘薯同吃，也不宜与含草酸多的蔬菜如菠菜同吃。l实例：中医学的配伍：狗肉狗肉糖精糖精蒜栗子栗子大蒜羊肝羊肝西瓜西瓜豆腐菠菜Food A绿豆绿豆 甜酒甜酒 地黄

40、鸭肉鸭肉 大葱 竹笋竹笋 羊肉羊肉小葱 黄瓜Food B同食会胀破肚皮胀破肚皮。同食会中毒同食会中毒。同食会影响营养成分的吸收。 同食会中毒同食会中毒。 同食会伤胃。 同食会引起中毒同食会引起中毒。 同食伤元气伤元气。 豆腐含钙，小葱中含一定量草酸，二者共食，结合成草酸钙，不易吸收。 维生素C丰富的食品搭配合吃，就会把维生素C破坏殆尽。What will happen to U ?l毒性毒性：化学或物理药剂的毒性是描述它对生物组织影响的一种特性。l中毒危险中毒危险：是指来自有毒物质运输、使用过程中的其他物理因素导致的生物体在有毒物质环境中的暴露，而对生物组织造成损害的可能性。l毒物的性质不能改

41、变，但可适当地应用工业毒物的性质不能改变，但可适当地应用工业卫生技术卫生技术，使毒害物质的毒性危害减少。2.1 毒物侵入生物组织的方式l毒物侵入生物体进入血流，最后被消除，或被输送到目标器官，损害在目标器官处表现出来。l误解：损害发生在毒物大量聚集的器官。（错误） 如铅大部分贮存在骨骼中，但损害却发生在多种器官处，某些农药为触杀类，透过皮肤毛孔可进入机体发生危害。2.1 毒物侵入生物组织的方式表2-1 毒物侵入途径和控制方法侵入途径侵入器官控制方法食入吸入注射皮肤吸收嘴或胃嘴或鼻子皮肤伤口皮肤落实吃饭、饮水和吸烟的规定通风、呼吸器、通风橱及其他个人防护正确着防护服正确着防护服2.1 毒物侵入生

42、物组织的方式正确应用表2-1第三栏的工业卫生技术，所有这些侵入途径是能得到控制的。四种侵入途径中，吸入和皮肤吸收对企业来说最重要。 吸入容易通过直接测量空气中的浓度来量化。侵入通常是暴露于蒸汽中，但微小的固体和液滴也能造成危害。 注射、吸入和皮肤吸收通常导致毒物直接进入血液。经食入而进入人体的毒物通常在胆囊中改变或排泄。 通过注射或皮肤吸收侵入的毒物难以测量和量化。某些毒物能够被皮肤快速吸收。2.1 毒物侵入生物组织的方式图2-1 毒物在血液中的浓度与不同暴露方式的关系2.2 毒物从生物体中去除（Removal of hazardous from organs） 毒物通过以下途径被除去或失去活

43、性 排泄：经肾脏、肝脏、肺或其他器官 解毒：经生物转化经化学物质转变为危害小的物质 贮存：贮存在脂肪组织中2.3 毒物对生物体的影响表2-2 生物体对毒物的各种影响不可恢复的影响可能或不可能恢复的影响致癌物引发癌症诱导有机体突变的物质引发染色体损害生殖危害引发生殖系统损害致畸剂引发生理缺陷对皮肤有害的物质影响皮肤血毒素影响血液肝毒素影响肝脏对肾脏有害的物质影响肾脏毒害神经的物质影响神经系统对呼吸系统有害的物质影响肺2.4 毒物学研究 目的是量化可疑毒物对目标生物体的作用 确定毒物 目标或试验生物体 被监测的效果或反应 剂量范围 试验时期2.5 剂量与反应的关系 l生物体对相同剂量的毒物有不同的

44、反应。这些差异由年龄、性别、体重、饮食、健康及其他因素造成的。l 剂量与反应的数学表达：正态分布。（2-1） 式中：x为反应（程度）；为标准偏差；为平均值。f(x)为个人经历表现反应的概率图2-2：人暴露于毒物中的生物反应的正态分布（高斯分布）（2-2） （2-3） 式中：n为数据点个数，2为方差。 平均值决定了曲线关于X轴的位置，标准偏差决定曲线的形状。 图2-2中， -1x1内个数为68%； -2x2内个数为95.5%。图2-3=0下标准偏差对正态分布的影响2.5 反应-剂量曲线模型l各种暴露都可绘制反应-剂量曲线，包括热暴露、压力暴露、辐射暴露、冲击暴露和噪声暴露。l有很多方法来描述反应

45、-剂量曲线。对单一的暴露，概率法尤其适合，它提供了相当于反应-剂量曲线的线性方程。（2-4） 式中：P：概率； Y：概率变量。P-Y关系如图2-9所示 2.6 反应-剂量曲线模型图2-9 百分比和概率间的关系2.6 反应-剂量曲线模型表2-4 百分比与概率的转换%01234567890-2.672.953.123.253.363.453.523.593.66103.723.773.823.873.923.964.014.054.084.12204.164.194.234.264.294.334.364.394.424.45304.484.504.534.564.594.614.644.674.

46、694.72404.754.774.804.824.854.874.904.924.954.97505.005.035.055.085.105.135.155.185.205.23605.255.285.315.335.365.395.415.445.475.50705.525.555.585.615.645.675.715.745.775.81805.845.885.925.955.996.046.086.136.186.23906.286.346.416.486.556.646.756.887.057.33%0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9997.337.377

47、.417.467.517.587.657.757.888.092.7 相对毒性表2-6 毒性程度的Hodge-Sterner表每kg体重的经验LD50毒性程度70kg的人可能致死剂量15g危险性毒性严重毒性高毒性中度毒性轻微毒性特别低毒尝一点（A little bit taste）一匙的量（A spoon）10Z（盎司）1pt（品脱）1qt（夸脱）1qt2.7 相对毒性相对毒性l有毒物质可对各自 的 LD、 ED、TD曲线对相对毒性进行比较l有毒物A、B：A的反应-剂量曲线位于B的左侧，则A的毒性大于B，即A的毒性更大。050ABP10中毒反应%图2-13 不同毒性物质相对毒性（1）P点以上，

48、A物质比B物质毒性大；（2）P点以下，B物质比A物质毒性大 2.8阈限值（Threshold Limit Value，TLV） 极限剂量：反应-剂量曲线上的最小值。低于该剂量，身体能解毒，不会造成可察觉的影响。l美国政府工业卫生联合会（ACGZH）针对大量化学品建立了极限剂量，作为阈限值（TLVs）。TLVs指空气中的浓度低于该值时，在整个生命周期内工人都不会受到任何副作用。l TLVs包括：TLV-TWA，TLV-STEL和TLV-C2.8阈限值（Threshold Limit Value，TLV）表2-7 阈限值的定义TLV类型定义TLV-TWA对通常的每天8小时或每周40小时的时间加权平

49、均，在该情况下几乎所有工人都能整日暴露，而没有任何副作用。若能通过低于极限值的短期暴露予以补偿，那么高于极限值的短期暴露是许可的TLV-STEL短期暴露极限。工人连续暴露15分钟而不会遭受大伤害的最高浓度：（1）无法忍受的疼痛；（2）慢性的或不可恢复的组织变化；（3）足够程度的麻醉导致增加事故倾向，削弱自救能力，或大大降低工人的效率。修定允许每天不多于4次短期暴露，暴露期之间至少间隔60分钟，或假定每天的TLV-TWA都没有被超过。TLV-C最高极限。不允许被超过的浓度，甚至瞬时超过也不允许。2.8阈限值（Threshold Limit Value，TLV）lOSHA定义了自己的极限剂量，即允

50、许暴露水平(PEL)。PEL与TLV-TWA值很接近，但其数据不多。l IDLH：毒物对生命和健康立即产生危害的量。在任何环境下，都应该避免暴露于此水平或更高水平的浓度下。lTLV以10-6（每百万体积分之一）、mg/m3(每立方米空气中蒸气量，mg)来表示。对于粉尘，用mg/m3或mppcf(每立方英尺空气中百万个颗粒)表示。l表2-8 给出多种化学物质的TLV和PEL值。论题：2-30第三章第三章 工业卫生工业卫生 目的l工业界和社会一直致力于减少由事故造成的人员伤亡和环境破坏。l本章对相关法律和条例来描述，并据此介绍工业卫生。l工业卫生：一门致力于对引起疾病和伤害的职业环境进行辨识、评价

51、和控制的学科。l工业卫生工作者：对工业卫生工程的辨识、控制选择和工作场所的一起检测负责。l工作范围工作范围：典型工程是检测空气中有毒蒸汽浓度、通过通风来减少空气中有毒蒸汽的浓度、选择正确的个人防护用具来防止人员暴露、制定危险性物质的操作程序，以及检测和减少噪声、热、辐射及其他物理因素，确保人员不暴露在危险环境中。l三个阶段三个阶段： 辨识：确定工作场所暴露的存在或可能性。 评价：确定暴露量。 控制：应用适当技术将工作场所的暴露减少到可接受水平。3.1 政府法规政府法规 l法律法规：法律法规是保护人类和环境的主要工具。 美国：国会立法；政府机构；如环境保护（EPA）、OSHA实施； 中国：人大立

52、法；政府机构 英国：议会（上、下院）Home Officel 制定法律 美国： 步骤1：国会议员提出议案，获准后，议案法律；步骤2：两院批准了该提案总统，批准合成法律；步骤3：法律条文出版。3.1 政府法规政府法规 l制定法规 法律制定后，要付诸实施。 法律通常不包括需要遵循的详细内容；需要政府组织，包括EPA。 OSHA制定法规、标准、司法解释。l制定法规的步骤l中国如何制定 1：被授权的组织或机构决定何时需要法规。这些组织进行研究、规划和制定法规。包括征求公众意见（物权法）。 2：法规制定后，作为最终准则张贴在政府记事簿中，同时刊印在政府法规汇编中，成为法典。 3.1 政府法规政府法规 l

53、1936年前l1936年1970年l1970年，颁布了一项涉及健康与安全的法律各自职责l1970年，OSHAct OSHA：管理、执行OSHAct中的职责职责 NIOSH：研究和技术服务研究和技术服务，提高对工人健康的保护。表表3-1 部分法律（部分法律（USC）和法规（）和法规（CFR）；）；表表3-2（权限）（权限）图图3-1：法规数量：法规数量表表3-3：与化工过程有关的联邦立法：与化工过程有关的联邦立法3.1 政府法规政府法规 表表3-1 部分法律（部分法律（USC）和法规（）和法规（CFR）表表3-2 OSHA的重要执行权限的重要执行权限雇主在没有得到预先通知的情况下，必须允许OSH

54、A的执行官进入他们的工厂进行安全检查。可能需要搜查证来表明大概的理由。OSHA的检查权限包括安全和健康记录。可行使刑事处罚。OSHA官员发现危险情况即将发生时，可要求关闭工厂。3.1 政府法规政府法规 图图3-1：法规数量：法规数量3.1 政府法规政府法规 表表3-3：与化工过程有关的联邦立法：与化工过程有关的联邦立法3.1 政府法规政府法规 表表3-3：与化工过程有关的联邦立法：与化工过程有关的联邦立法3.1 政府法规政府法规 lOSHAct的含义、说明和应用随标准的颁布继续发展。特别是在化工企业，这些标准将继续对增强与员工及周围公众和健康相关的过程设计和过程条件起作用。l政府法规仍将是化工

55、过程安全实践的重要部分结合表3-33.1 政府法规政府法规 OSHA职职责责过过程程安安全全管管理理（Process Safety Management）：（保护）：（保护近距离场所近距离场所的人员）的人员） Bhopal事故后发展起来以防止类似事故事故后发展起来以防止类似事故再次发生再次发生 标标准准由由14个个主主要要部部分分：员员工工参参与与、过过程程安安全全信信息息、过过程程危危险险分分析析、操操作作程程序序、培培训训、承承包包人人、开开启启前前的的安安全全监监察察、机机械械完完整整性性、高高温温作作业业许许可可证证、变变更更的的管管理理、事事故故调调查查、应应急急计划和反应、审查和行

56、业秘密。计划和反应、审查和行业秘密。 （具体描述见（具体描述见P4445页）页）3.1 政府法规政府法规 lEPA：风险管理计划(Risk Management Plan) 1996年 6月 20日 ： EPA发 布 了 风 险 管 理 计 划（RMP）。该法规是对Bhopal事故的响应。若切实执行，将减少事故的次数和等级。 目的：减少有毒和可燃物质事故形释放的次数和数量，与PSM相似，但用于保护远距离场所的人和环境。 应用：对使用受控高毒危险化学品的量超过规定的极限量时，就要使用RMP。RMP服务于区段安全（区段安全可能有多个过程），而PSM覆盖了区段的每个过程。3.1 政府法规政府法规 E

57、PA 4个组成部分个组成部分l危险评价l预防计划：14个部分，见表3-4 PSM与RMP比较l应急响应程序l保存现场，向各级政府机构递交事故文档3.1 政府法规政府法规 表表3-4 PSM和和RMP预防计划的对比预防计划的对比3.2 工业卫生：辨识工业卫生：辨识 工业卫生工作者的主要责任之一是辨识和解决工厂内的潜在健康问题。l化工工程技术十分复杂，这项任务需要工业卫生工作者、过程设计人员、操作人员、实验室工作人员和管理者的共同努力。l工业卫生（尤其是辨识）必须成为化学家、工程师和管理者教育过程的一部分。l化工厂涉及大量危险化学品，为保证安全操作，需要关注制度、技能、责任心和技术细节。3.2 工

58、业卫生：辨识工业卫生：辨识 辨识需要对化工过程、操作条件和操作程序进行彻底研究。l信息来源：过程设计描述、操作指南、安全检查、设备卖方的描述、化学品供应商提供的信息和操作人员提供的信息。l辨识的质量：是所使用的信息资源数量和所提问题质量的函数。l辨识过程中，整理和合并（归纳和总结）所得到的信息对于辨识有多种暴露的组合效应所引起的新的潜在危险很有必要。表表3-5：潜在危害辨识：潜在危害辨识P47页页表表3-6：对健康辨识有用的数据：对健康辨识有用的数据P48页页第第11章：具体描述事故风险评价章：具体描述事故风险评价 表表3-5 潜在危害的辨识潜在危害的辨识表表3-6 对健康辨识有用的数据对健康

59、辨识有用的数据3.2 工业卫生：辨识工业卫生：辨识 3.2 工业卫生：辨识工业卫生：辨识 物质安全数据表Materials Safety Database of Substancel涉及有毒化学品的工业卫生研究中，所使用的最重要的参考资料之一是物质安全数据表（MSDS）。l图3.2为一例子，包括10部分：表头、特性、企业名称、危害因素/特性信息、物理/化学特性、火灾爆炸危险数据、反应性数据、健康危害数据、安全操作和使用预防措施、控制措施。lMSDS可从 化学品生产商；商业渠道；化工厂内的图书资料得到l工业卫生工作者或安全专业人员必须说明化学品的物理性质和毒物学性质，以便确定与该物质有关的危害。

60、这些性质也被用来正确的制定控制和操作这些化学品的方案。 例例3-13.2 工业卫生：辨识工业卫生：辨识 例3-1 实验室存放有氯化钠、甲苯、盐酸、苯酚、氢氧化钠、苯和醚。辨识实验室存在的危险。化学物质性状描述和潜在危险氯化钠 无色立方结晶或白色结晶。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨。不溶于浓盐酸。在空气中微有潮解性。用于制造纯碱和烧碱及其他化工产品，矿石冶炼。食品工业和渔业用于盐腌，还可用作调味料的原料和精制食盐。没有危害。甲苯 无色澄清液体。有苯样气味。有强折光性。能与乙醇、 乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和冰乙酸混溶，极微溶于水。相对密度 0.866。凝固点-95。沸点110.6。折光率 1.4

61、967。闪点（闭杯） 4.4。易燃。蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1.2%7.0%（体积）。低毒，半数致死量（大鼠，经口）5000mg/kg。高浓度气体有麻醉性。有刺激性，主要通过蒸汽形式进入人体，超过20010-6时发生急性和慢性暴露。对皮肤和眼睛有刺激性。盐酸 氯化氢的水溶液，是一元酸。盐酸是一种强酸，浓盐酸具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见酸雾，那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。一般情况下，浓盐酸中氯化氢的质量分数在38%左右。同时，胃酸的主要成分也是盐酸。当浓度超过3510-6时对喉咙产生刺激性作用，与很多物质反应剧烈。3.2 工业卫

62、生：辨识工业卫生：辨识 例3-1 实验室存放有氯化钠、甲苯、盐酸、苯酚、氢氧化钠、苯和醚。辨识实验室存在的危险。化学物质性状描述和潜在危险苯酚苯酚（C6H6O，PhOH），又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物，一种弱酸。常温下为一种无色晶体，暴露在空气中呈粉红色。有腐蚀性，常温下微溶于水，易溶于有机溶液；当温度高于65时，能跟水以任意比例互溶，其溶液沾到皮肤上用酒精洗涤。具有中度的火灾危险性，加热时释放出有毒烟气，容易通过皮肤吸收进入人体，在小到64in2的皮肤上暴露不到1h即可导致死亡。氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠，因另一名称caustic soda而在香港称为哥士的，常温下是一种白色

63、晶体，具有强腐蚀性。易溶于水，其水溶液呈强碱性，是一种极常用的碱。氢氧化钠在空气中易吸收水蒸气，对其必须密封保存，且要用橡胶瓶塞。对皮肤和眼睛有刺激性，对全身的石油组织均具有腐蚀作用，与一些物质剧烈反应。3.2 工业卫生：辨识工业卫生：辨识 例3-1 实验室存放有氯化钠、甲苯、盐酸、苯酚、氢氧化钠、苯和醚。辨识实验室存在的危险。化学物质性状描述和潜在危险苯苯（Benzene, C6H6）在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯是一种石油化工基本原料。苯的产

64、量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。具有危险的火灾危害和中度爆炸危险，主要通过吸入进入人体，同时也通过皮肤吸收，高浓度产生麻醉作用。醚水分子中的两个氢原子均被烃基取代的化合物称为醚。醚类化合物都含有醚键。醚是由一个氧原子连接两个烷基或芳基所形成，醚的通式为：ROR。它还可看作是醇或酚羟基上的氢被烃基所取代的化合物。醚类中最典型的化合物是乙醚，它常用于有机溶剂与医用麻醉剂，大剂量能导致死亡。醚类大多数具有危险的易燃和爆炸性。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l评价阶段同样要研究各种类型的已经存在的控制方控制方法及其效果法及

65、其效果。评评价价阶阶段段：目目的的是是确确定定员员工工暴暴露露在在有有毒毒物物质质中中的的范范围围和浓度，以及工作环境的物理危害程度和浓度，以及工作环境的物理危害程度。l评价研究过程中，须考虑大量和少量泄漏和可能性 第4章：泄漏源模型、泄放量确定设备失效 第5章：泄漏后如何影响 第6章：泄漏后会否爆炸？/第7章：防火防爆设计 第2章：效果评估 第8章：泄压（设备安全）/第9章：泄压量计算3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l为确定现有控制措施的有效性，通过取样分析来确定人员是否可能暴露于有害的环境中。l若问题明显，须立即对控制措施进行补充；得到暴露数据后，应将实际的暴露水平与可

66、接受的职业健康标准，如TLVs、PELs或或IDLH浓度进行比较；继而辨识需要采取相应控制措施的潜在性危害。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）6个方面的评价个方面的评价l 通过检测对易挥发性毒物的暴露对易挥发性毒物的暴露进行评价 l人员暴露于粉尘粉尘的评价 l人员暴露于噪声噪声中的评价 l 员工暴露于有毒蒸汽有毒蒸汽中的评价 l估算液体的蒸发速率液体的蒸发速率 l进行容器灌装操作员工的暴露容器灌装操作员工的暴露估算 3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 通过检测对易挥发性毒物的暴露进行评价通过检测对易挥发性毒物的暴露进行评价 TWA：时间加权平均，对连续浓度

67、数据C(t) （3-1） 实际过程中，得到的是不同间隔的样本，假设：浓度Ci在Ti时间内固定不变（或是平均值） 若工作区存在多种物质，可假设毒毒物物效效应应是是叠叠加加的的（除除非非有有其其他他相相反反的的信信息息）。具有不同TLV-TWAs的多种毒物的联合暴露，有： （3-2） 3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） n：毒物总数，Ci为化学物质i相对于其他毒物的浓度，（TLV-TWA）i 为化学物质i的TLV-TWA值若（3-3）值超过1，人员暴露过度。（3-3） 混合物的TLV-TWAs计算 （3-4）若混合物的毒物浓度之和超过该值，人员暴露过度人员暴露过度。例3-2；例3

68、-33.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 解：由式(3-4)，有混合物的整体浓度为：员工暴露过度！也可由式(3-3)：大于1，员工暴露过度！3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 解：由式(3-2)，有由于甲苯的TLV值为10010-6，员工暴露过度！需要采取适宜的控制方法。根据暴露的暂时性，所有员工均应该佩戴适当的呼吸器。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 人员暴露于粉尘的评价人员暴露于粉尘的评价 粉尘对肺的危害 评价方法：浓度单位不使用10-6，而使用mg/m3和和ppcf（每每立立方方英英尺尺多多少少百百万万个个颗颗粒粒）等，与爆炸性蒸汽

69、的评价计算方法相同。 0.20.5 m可吸入颗粒危害最大； m的颗粒通常不能渗透到肺里； 0.5 m的颗粒下沉缓慢，大部分呼出去。0.2例3-53.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 例3-5 确定含有下列颗粒的混合均匀粉尘的TLV粉尘类型浓度（质量分数）% TLV/mppcf非石棉状的滑石粉7020石英302.7解：由式(3-4)，有当实际颗粒数超过6.8mppcf时，就需要专门的控制措施。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 人员暴露于噪声的评价人员暴露于噪声的评价噪声是化工厂常见的问题。要由工业卫生工作者进行评价。 噪声等级以分贝（dB）来度量，用于比较两

70、种声音的强度，一种声音强度为I，一种声音强度为I0，则强度等级差别： 噪声强度 对于单声源，允许噪声暴露水平见表3-8一种声音强度是另一种声音的10倍，强度等级为10dB,绝对声音等级（绝对分贝dB）通过建立参考强度来定义，为方便，听觉阈值没有0dB，表3-7为不同类型日常活动的dB A等级。（3-5）3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 人员暴露于噪声的评价 表3-7 不同类型日常活动的声音强度等级声源声音强度等级/dB声源声音强度等级/dB铆接（令人厌烦的）120私人办公室50冲床110一般住处40路过的卡车100录音棚30工厂90耳语20吵闹的办公室80听觉最低极限10

71、通常讲话60年轻人极好的听觉最低极限03.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 人员暴露于噪声的评价 表3-8允许的噪声暴露声音强度等级/dBA最多暴露时间/h声音强度等级/dBA最多暴露时间/h9081021.592610519541100.59731150.251002例3-6：噪声等级3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 例3-6 确定以下噪声等级是否允许？无控制措施噪声等级/dBA持续时间/h最长允许时/h853.6无限制953.04.01100.50.5解：由式(3-3)，有结果大于1，因此暴露过度。该环境下的员工需要佩戴听觉保护器。由于长期暴露于噪声下

72、，应该采取降噪的措施。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 人员暴露于有毒蒸气中的评价人员暴露于有毒蒸气中的评价 确定有毒蒸汽中的暴露，最好的方法是直接测量蒸汽浓度。对于封闭空间、敞口容器上方、灌装容器的封闭场所和溢出的区域，需要估算蒸汽的浓度。 对对照照图图3-3，假假设设：C为封闭空间中挥发蒸汽的浓度（质量/体积）；V为封闭空间体积；Qv为空气的体积流量流动速率（体积/时间），k为非理想混合系数(无因次数)，Qm为挥发性物质的挥发速率（质量/时间). 非理想混合系数非理想混合系数K反映了封闭空间未被完全充满的情形：反映了封闭空间未被完全充满的情形：k值一般在值一般在0.1

73、0.5之间变化；对理想混合，之间变化；对理想混合，k=1 3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 封闭空间V易挥发物质的浓度C（质量/体积）空气流动速率，Qv（体积/时间）易挥发物质的排出速率 kQvC（质量/时间）易挥发物质的挥发速率Qm（质量/时间）图3-3：封闭空间内挥发性蒸汽的质量平衡3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 进行质量平衡： 封闭空间内挥发物质的总量=VC 封闭空间内挥发物质的质量增加量封闭空间内挥发物质的质量挥发率=挥发物质离开封闭空间的质量速率=守恒关系：守恒关系： 质量增加质量增加=质量流入质量流入-质量流出质量流出，有 （3-6）3.3

74、 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 在稳定状态下，质量增加量为零，可得到： （3-7）应用理想气体定律，将（3-7）转变为以10-6为浓度单位的形式，以m代表质量，代表密度，下标V和b分别表示易挥发物质和其他气体，有：（3-8）将式（3-7）代入（3-8）得到： （3-9）3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） l式（3-9）包含几个重要假设l已知源项Qm和空气流动速率QV下，式（3-9）用来确定封闭空间内易挥发物质的平均浓度（10-6）。l可应用于以下暴露类型：操作人员位于易挥发液体的液池附近，操作人员位于敞口贮罐附近和操作人员位于敞开的易挥发液体的容器附近。 式子

75、得到的浓度是封闭空间内的平均浓度。局部条件可能导致较高的浓度；位于敞口容器正上方的操作人员可能暴露于较高浓度中。 稳定状态的条件是假设的。例例3-73.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2） 解：由式(3-9)，有由 于 k在 0.10.5之 间 ， 实 际 浓 度 预 计 在(18.994.310-6之间变化，应该对实际情形采样，确定真实浓度没有超过TLV。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 估算液体的蒸发速率估算液体的蒸发速率 饱和蒸汽压高的液体蒸发的快蒸发速率（质量/时间）是饱和蒸汽压的函数A. 静止空气中可表示为 （3-10） ：为液体在该温度下纯液体的饱

76、和蒸汽压； ：液体上方静止空气中的蒸汽分压。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 估算液体的蒸发速率 考虑到动力学因素，有： (3-11) 式中：M：易挥发物质分子量；：挥发速率（质量/时间）；：面积A的传质系数（长度/时间）；Rg为理想气体常数；：液体的热力学温度 对大多数情况，（3-11）可简化为 (3-12) 3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 估算液体的蒸发速率 式(3-12)可以估算敞口容器或溢出液体的蒸发速率 式(3-12)转化为ppm，有：（3-15） （3-13）大多数情况下，（3-13）可简化为： （3-14） 气体的传质系数可估算如下：

77、 式中a为常数，D为气相扩散系数 3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 估算液体的蒸发速率 可与参考物质的传质系数K0比较确定所研究物质的传质系数k（3-16）（3-17）（3-18）k水=0.83cm/s气相扩散系数可由物质的分子量M估算通常以水作为参照物通常以水作为参照物，3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 容器罐装操作员的暴露估算容器罐装操作员的暴露估算图3-4 充装容器时的蒸发和置换对于正充装溶液的容器，易挥发物质的散发来自两方面： 液体的蒸发,式（3-14） 位于蒸汽空间的蒸汽被进入容器的液体所置换净挥发率为二者之和净挥发率为二者之和（3-19）

78、液体充装液体圆桶或容器蒸发蒸汽总源=蒸发+被置换的蒸汽3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 容器罐装操作员的暴露估算 为挥发源；可由式（3-12）计算。为置换源。可通过假设蒸汽完全被挥发物饱和来确定（不饱和后面再介绍） 设：Vc 为容器的体积，为容器的恒定充装速率（时间-1） 容器中被置换出来的蒸汽的体积速率(体积/时间)挥发蒸汽的密度，则为置换出的挥发性物质的质量速率（质量/时间）。TL 为容器和液体的热力学温度，Psat 为挥发液体的饱和蒸汽压；3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 容器罐装操作员的暴露估算 由理想气体定律：(3-20)(3-21) （3

79、-22）对容器中的蒸汽未被挥发物饱和的情况，引入修正系数值： 对容器从上部充装，液体冲到容器底部， =1； 对液面下充装(由深入到贮罐底部的管道)，=0.5。3.3 工业卫生：评价（步骤工业卫生：评价（步骤2）l 容器罐装操作员的暴露估算 通过式（3-19），将式（3-12）和（3-22）联立后得：，有 进而计算浓度并取（3-23）（3-24）注：许多实际情况，蒸发项kA比置换项小的多，可忽略不计。例3-9 ：铁路槽车进行倾倒式充装 3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步） 对潜在的健康危害便是和评价后，下步就必须规划和采用合适的控制技术措施采用能够减少工作场所暴露的技术： l

80、表中主要类型：密封、局部通风、稀释通风、湿法、良好的日常管理、个体防护。l设计控制方法是重要而创造性的工作。设计过程中要注意确保新设计的控制技术达到其应有的控制效果，且新的控制技术本身不产生新的危害。（有有时时新新技技术术甚甚至至比比原原来来更更危危险险，如如婴婴儿儿奶奶瓶瓶采采用用双双酚酚A，溶解后导致婴儿痴呆；不粘锅特佛龙涂层），溶解后导致婴儿痴呆；不粘锅特佛龙涂层）l化工厂使用的控制技术类型化工厂使用的控制技术类型见表3-9。3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）l两种主要的控制技术：环境（量）控制，个人防护。l表3-9中前五项为环境控制：目的通过降低环境中的有毒物质的

81、浓度来减少暴露。l第六项为个人防护：通过在工人和工作场所的环境之间设置（保护性）屏障来阻止或减少暴露。有关设备为个人防护设备，典型设备见表3-10（不含呼吸器），表3-11（呼吸器） 3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）l控制技术描述控制技术描述l 呼吸器呼吸器：应用于以下情况。 A：暂时性的，直到执行正式的控制方法； B：作为紧急设备，确保工人在事故发生时的安全； C：作为最后手段，在环境控制技术不能提供紧急保护的情况下使用。 呼吸器类型见表3-11，包括类型、品牌、应用条件等。 D：呼吸器通常会影响工人的技能发挥；因错误的使用和/或损坏，呼吸器可能达不到所需的保护要求。

82、 E：OSHA和NIOSM建立了呼吸器使用标准，包括：3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）l合格检验（确保设备不会过分泄漏）l定期检查（确保设备能正常工作）l详细的使用申请（确保设备用于适合的工作中）l培训（确保设备能够正确使用）l记录的保管（确保计划被有效执行）所所有有呼呼吸吸器器的的定定点点用用户户有有义义务务理理解解和和完完成成OSHA要要求求3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）l通风：对于通过空气传播的有毒物质的环境控制的最常用方法。l原因通风能够（强制对流方式）快速地稀释可燃 和有毒物质(的危险浓度)降低、转移。 通风可灵活设置（在需要的地方）

83、， 使通风量和通风设备尺寸减小 通风设备已标准化、系列化、易购易装易用 通风设备可方便地添加到现有工厂单元设备 过程中l原则将污染（毒害）物稀释到规定浓度以下； 在人员暴露前除去污染（毒害）物。 3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）l不利不利：运行需要费用、能量、维护等。l组成组成：风扇和输送（送风）管道组成。l布置布置：使(所有）工作场所均处于负压在所有工作场所输送管道中，确保工作场所的空气以抽吸口进入排风系统而排出。l方式：局部通风和稀释通风方式：局部通风和稀释通风。 A：局部通风：最常用的是通风橱 B：稀释通风：对需要在开放区域空间内使用，有必要采用稀释通风。目的使人

84、员暴露在已被新鲜空气稀释过的环境中。 3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）lA：局部通风：最常用的是通风橱 l类型：封闭式：污染源被完全封闭；l 外部式：连续将污染物抽吸到一定距离外 的泄放装置 l 接受式：外部通风橱，它利用污染物的排 出动作进行收集 l 吹吸式：用来自供给源的空气流将污染物 推向排出系统 3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）3.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步）lB：稀释通风： 对需要在开放区域空间内使用，有必要采用稀释通风。目的使人员暴露在已被新鲜空气稀释过的环境中。表3-12 各种稀释通风情况下的非理想混合系数

85、k蒸汽浓度/10-6粉尘浓度/mppcf混合系数k（通风条件）差平均好极好5001015000100502051/71/81/111/41/51/81/31/41/71/21/31/63.4 工业卫生：控制（第三步）工业卫生：控制（第三步） 当人员暴露于多个源时，需针对每个源计算所需稀释用气量，所需总量即所有源所需空气量的总和 稀释通风须考虑l 污染物不能是高毒害性l 污染物以较稳定的速率释放l 人员要与污染源保持适当距离，以便确保污染物的按规定稀释。l 空气排出环境前，不需使用清洗系统对空气进行处理。论题：PM2.5的成因、危害、监管与预防；各车间噪音状况与削减措施。第四章第四章 泄漏源模型

86、泄漏源模型 l泄泄漏漏源源：化工厂、化工过程有多种原因（事故、装泄、开停车等），会导致有毒、易燃、易爆物质的释放。l源模型源模型：是后果模拟的重要一个部分。l危危化化品品事事故故顺顺序序：储罐、管道破裂；扩散传播；火灾、爆炸；应急管理、人员疏散、事后恢复等。l事事故故致致因因与与灾灾害害链链：多种致因、事故灾害与损害链条。【第第3讲引出讲引出】第四章第四章 泄漏源模型泄漏源模型 化学事故的化学事故的四要素四要素理论：理论：l物质：甲烷、硫化氢、汽油等物质：甲烷、硫化氢、汽油等l能量：声、超压、热等能量：声、超压、热等l信息：声、光、电等信息：声、光、电等l环境：人群环境：人群、建筑、财物等第第

87、4章章 泄漏源模型泄漏源模型 图4-1 后果分析程序第第4章章 泄漏源模型泄漏源模型 图4-1 后果分析程序(续续)4.1 源模型源模型1、模型建立：依据描述物质释放时所表现出的物理化学过程的理论，或（传递过程理论及）经验方程。l对存在多种源的过程、设备或工厂，需要多种源来描述释放。l需完善、改进： 由于物质的物理性质认识不清楚、不全面、不充分； 由于物理过程、化学过程未得到充分认识； 传输、混合过程机理不清楚l对不确定性问题，参数选择应针对释放速率和释放量最大化，以确保设计是安全的。4.1 源模型源模型2、释放机理 l大孔（瞬时释放，instantaneous release）短时间内大量释

88、放，如储罐失效、槽车倾覆等。l小孔（连续源释放，continuous release）连续释放，有限孔释放。l图4.2 为有限孔释放。主要形式有：贮罐、管道上的空洞和裂纹；法兰、阀门和泵罩的裂缝或破坏；管道断裂等 4.1 源模型源模型安全阀裂纹孔洞孔洞接头泵阀门（主体+垫片）裂纹裂 开 或破 裂 的管道图4-2 各种类型有限孔释放4.1 源模型源模型液体或液体闪蒸蒸汽气 体 /蒸汽泄漏液体PaPTPT Pa， 可能闪蒸图4-3 蒸汽、液体以单相或两相状态的释放蒸汽或两相蒸汽/液体4.1 源模型源模型3、7个基本模型基本模型l 液体经孔洞流出l 液体经贮罐上的孔洞流出l 液体经管道流出l 蒸汽经

89、孔洞流出l 气体经管道流出l 闪蒸液体l 液池蒸发或沸腾l 其他 4.2 具体释放源分析具体释放源分析A. 液体经过孔洞流出图4-4 液体通过小孔流出4.2 具体释放源分析具体释放源分析l本源模型涉及机械能守恒 l式中：P为压强（压力/面积）；为液体密度；为液体平均瞬时流速（长度/时间）；gc为重力常数（长度质量/压力时间2）；为无量纲速率分布修正系数；对层流 =0.5，对活塞流 =1，对湍流 1.0；g为重力加速度（长度/时间2），z为高于基准面的高度；Ws为轴功率（压力长度），m为质量流速，F为静摩擦损失项（长度压力/质量（4-1）4.2 具体释放源分析具体释放源分析l对不可压缩液体，有

90、（4-2）对图4-4孔洞释出涉及的能量转化：压力转化为动能，流动时有摩擦，一部分动能转化为热能，使流速降低。 对图4-4情形，无轴功，与基准面的高差可忽略，过程单元表压为Pg，外部为大气压，故P=Pg.z=0，摩擦损失可由流出系数常数C1来代替，定义：（4-3）对（4-1）简化： 4.2 具体释放源分析具体释放源分析l确定孔洞中流出的液体平均流速为： （4-4）定义新的流出系数C0为：最后可得到，孔洞中液体流出速率为：（4-6）孔洞面积A已知，则质量流率为：（4-5）（4-7）4.2 具体释放源分析具体释放源分析l说明：C0是雷诺数和孔洞直径的复杂函数，为一指导性数据 对锋利的孔洞和Re300

91、00，C0=0.61， 基本上与孔径无关； 圆滑外形喷嘴， C0=1； 与容器连接的短管（L/D3），C0=0.81； C0未知时，可取1，释放/泄漏量最大。4.2 具体释放源分析具体释放源分析B. 液体通过贮罐上的孔洞流出图4-5 过程容器上的小孔泄漏AtA：泄漏面积孔洞在液面以下hl处形成，液体经此小孔流出。无轴功，过程单元表压为Pg，外部为大气压，故P=Pg。 储 罐 中液体流速为0。对不可压缩流体4.2 具体释放源分析具体释放源分析B1、瞬时（某时刻）释放本源模型可采用机械能守恒4-1。流出系数C1为： （4-8）l确定孔洞中流出的液体瞬时平均流速为： （4-9）l定义新的流出系数C0

92、： （4-10）4.2 具体释放源分析具体释放源分析l对于孔洞面积A，瞬时质量流率为：（4-12）（4-11）l孔洞中流出液体的瞬时流速为： 4.2 具体释放源分析具体释放源分析B2、对于储罐以恒定压力、液面变化持续泄放，有： （4-13）l孔洞以上的液体总质量为： l储罐内的质量变化率为： （4-14）l代入 （4-12）的表达式，有： （4-15）4.2 具体释放源分析具体释放源分析（4-16）l从初始高度hL0到任何高度hL进行积分得： l得到储罐中的液面高度为： （4-18）l将（4-18）代入 （4-12）的表达式，得到t时刻质量流出速率： （4-19）4.2 具体释放源分析具体释放

93、源分析（4-20）l高度hL=0时，由(4-18)可得到容器液面降低到孔洞所在高度处需要的时间： l若容器内压力为大气压，Pg=0，(4-20)可简化为： （4-21）例4-2：演示 全部的量；所需时间；最大流量4.2 具体释放源分析具体释放源分析C. 液体通过管道流出图4-6 流体经管道流出Ld=常数4.2 具体释放源分析具体释放源分析lC1：本源模型可由机械能守恒并结合不可压缩流体来表达：lF为摩擦导致的机械能损失，包括管道摩擦损失如阀门、弯头、孔、管道的进、出口、突然扩大、突然缩小等。l对各种摩擦损失，采用如下损失形式： （4-28）（4-29）4.2 具体释放源分析具体释放源分析l式中

94、，Kf为管道或管道配件导致的压差损失，u为流速。lC2：对流经管道的液体， lf: 范宁摩擦系数，L:管长，D：管径 。lC3： f 是雷诺数Re和管道粗糙度的函数。具体关系式及取值见表4-1与图4-7。l层流的直线关系；湍流的Colerbrook方程、粗糙管中完全发展的湍流；光滑管道流； Chen方程等。（4-30）4.2 具体释放源分析具体释放源分析lf 是雷诺数Re和管道粗糙度的函数。表4-1 净管道的粗糙系数 4.2 具体释放源分析具体释放源分析lf 是雷诺数Re和管道粗糙度的函数。图4-7 Fanning摩擦系数与雷诺数之间的关系4.2 具体释放源分析具体释放源分析lC4：2-K方法

95、 l管道附件，阀门及其他流动阻碍物；传统方法是在（4-30）中使用当量管长。一种改进的方法是使用2-K方法，使用实际的流程长度而不是当量长度。l2-K方法由两个常数来定义压差损失。这两个常数即雷诺数和管道内径。 （4-38）式中，Kf为超压位差损失（无量纲）；K1和K为常数（无量纲）；Re为雷诺数（无量纲），ID为流道内径（m，inch） 4.2 具体释放源分析具体释放源分析l表4-2列出了常用的各类管道附件和阀门的K值表4-2 附件和阀门中损失系数的2-K常数（附件）注意表中尺寸为英寸，若用其他单位要换算。4.2 具体释放源分析具体释放源分析l表4-2列出了常用的各类管道附件和阀门的K值表4

96、-2 附件和阀门中损失系数的2-K常数（附件）注意表中尺寸为英寸，若用其他单位要换算。4.2 具体释放源分析具体释放源分析l表4-2列出了常用的各类管道附件和阀门的K值表4-2 附件和阀门中损失系数的2-K常数（三通管）注意表中尺寸为英寸，若用其他单位要换算。4.2 具体释放源分析具体释放源分析l表4-2列出了常用的各类管道附件和阀门的K值表4-2 附件和阀门中损失系数的2-K常数（阀门）注意表中尺寸为英寸，若用其他单位要换算。4.2 具体释放源分析具体释放源分析l对管道的进口和出口，要对式（4-38）进行修改以说明动能变化 说明：管道进口，K1=160；一般进口，K=0.50；边界类型的进口

97、，K=1.0；管道出口，K1=0，K=1.0。（4-39）4.2 具体释放源分析具体释放源分析l进口和出口效应的K系数，通过管道的变化说明了动能的变化，故机械能中不必考虑额外的动能项。两个极限对高Re数（Re100000），式（4-39）中的第一项可以忽略，且Kf=K；对低Re数（Re50），式（4-39）中的第一项占支配地位，且 说明：式(4-39)对孔和管道尺寸的变化也使用；2-K方法也可以用来描述液体通过孔洞的流出，流出系数的表达式为 ：(4-40)4.2 具体释放源分析具体释放源分析lKf为所有压差损失相之和，包括：进口、出口、管长和附件。如对于没有管道连接或附件的贮罐上的一个简单的孔

98、，摩擦仅仅是由孔的进口和出口效应引起的，对Re100000，进口的Kf=0，出口的Kf=1.0， Kf=1.5。则：说明：物质从管道系统流出，具体求解质量流率的过程共分8步，见P80页和 例4-34.2 具体释放源分析具体释放源分析D.蒸汽通过小孔流出（例子：孔板，破孔泄漏 等）过程单元内的带压气体P0，T0外部环境在泄漏通道处图4-9 气体自由膨胀泄漏气体通过小孔等熵膨胀，在膨胀过程中气体的性质（P、T）和速度发生变化4.2 具体释放源分析具体释放源分析l根据机械能守恒，气体是可压缩的，在经孔洞流出时，气体密度、压力、温度等均发生变化。假设没有轴功，忽略势能高度差的变化，可以得到描述孔洞可压

99、缩流动的机械能守恒形式(4-41)(4-42)l流出系数C1与4.2节定义的系数具有相似的形式4.2 具体释放源分析具体释放源分析l式（4-42）与式（4-41）联立，并在任意两个方便的点之间积分。l初始点（下标为“。”）选在速度为零，压力为P0处，到任意的终点（无下标）积分，可得：(4-43)对等熵膨胀的理想气体， (4-44)为热容比 ， =CP/Cv4.2 具体释放源分析具体释放源分析l将式（4-44）代入式（4-43），定义与式（4-5）相同的新的流出系数C0，并积分，得到等熵扩散中任意点处流体速度的方程 利用连续性（质量守恒方程）方程 ， (4-45)(4-46)4.2 具体释放源分

100、析具体释放源分析l对等熵膨胀，理想气体定律可写成 对安全性研究，需要确定通过孔洞流出的蒸气的最大流量：对(4-48)求导数并令其等于0，得到：(4-47)(4-48)l对等熵膨胀，任意点处的质量流率(4-49)不能直接用！不能直接用！4.2 具体释放源分析具体释放源分析l M为泄漏气体或蒸汽的分子量；T0为泄漏源的温度，Rg为理想气体常数。的值可查表4-3l式（4-49）表明塞压仅仅是的函数。l对于锋利的孔，Re30000（同时不出现遏阻）情况下，流出系数C0=0.61，；但对塞流，流出系数随下游压力的下降而增加，对这些流动和C0不确定的情况，推荐使用保守值C0=1.0(4-50)4.2 4.

101、2 具体释放源分析具体释放源分析E. 蒸汽通过管道流出E1：绝热流动图4-11 气体通过管道的绝热非临界流动，气体温度可能升高或降低（依赖于膨胀与摩擦的相对大小）P1T1P2P1P2PchockedT2 4.2 具体释放源分析具体释放源分析l图4-11的流动过程描述：进口（1处）的压力P1大于出口处压力P2，流体在P1-P2压差驱动下由进口（1处）向出口（2处）流动；气体流经管道时，由于P2P1，气体膨胀，膨胀后速度增加，动能增加，而温度降低（热能损失）；另一方面，流动过程中存在摩擦作用，气体温度因摩擦生热而升高。T2取决于膨胀和摩擦的相对大小。l本源模型涉及机械能守恒 l对气体而言 (4-5

102、4)4.2 具体释放源分析具体释放源分析l对于无阀门或管道附件的直管段，联立式(4-29)和(-30)，有l对图4-11结构而言，无轴功,l能量守恒描述流动气体温度的变化。对敞口稳定流动过程，能量守恒为：(4-55)l利用有关的假设，可将式(4-55)和(4-54)联立并求积分，最后得到：4.2 4.2 具体释放源分析具体释放源分析l温度比： 动能 可压缩性 管道摩擦l压力比： l密度比： (4-56)(4-57)(4-58)(4-59)l质量通量： (4-60)可算出T2反应能量分布4.2 具体释放源分析具体释放源分析l将温度比、压力比及密度比代入(4-69)和(4-60)有 (4-61)(

103、4-62)l对大多数实际问题，管长（L），管径（d）,上游温度（T1）与压力（P1）及下游压力（P2）是已知的。计算质量通量G的步骤：4.2 具体释放源分析具体释放源分析l由表4-1确定管道粗糙度，计算/d；l由式（4-34）确定范宁摩擦系数f。假设充分发展的高雷诺数湍流，随后验证这一假设（通常情况下该假设是正确的）l由式（4-62）确定T2；l由式（4-61）计算总的质量通量G；l根据管道大小算出质量流量ms=GA。l特例：对于长管或沿管长有较大压差，气体在出口处流速可能接近声速。气体流速到达声速时的气体流动称作阻塞流（chocked flow），处理如图4-12所示和式(4-63) (4-

104、67)及2-K方法4.2 具体释放源分析具体释放源分析E. 蒸汽通过管道流出E2：等温流动图4-15 气体通过管道的等温非塞流P1T1P2P1P2PchockedT2 4.2 具体释放源分析具体释放源分析l图4-15的流动过程描述：气体在有摩擦的管道中的等温流动。假设气体流速远低于声音在该气体中的速度。沿管程的压力梯度驱动气体流动；随着气体通过压力梯度的扩散，其流速必须增加到保持相同质量通量的大小；出口端的压力与周围环境压力相等；整个管程上温度不变。l本源模型涉及机械能守恒： l对气体而言 (4-54)4.2 具体释放源分析具体释放源分析l对于无阀门或管道附件的直管段，联立式(4-29)和(4

105、-30)，有l对图4-15结构而言，无轴功,l由于过程等温，故不需要能量守恒方程l利用有关的假设，通过计算后得到：温度比、压力比、密度比、质量通量等4.2 具体释放源分析具体释放源分析l温度比： (4-73)动能 可压缩性 管道摩擦l压力比： l密度比： (4-70)(4-71)(4-72)l质量通量： (4-60)4.2 具体释放源分析具体释放源分析l将压力代替马赫数，有 l对大多数实际问题，管长（L），管径（d）,上游压力（P1）及下游压力（P2）是已知的。(4-75)计算质量通量G的步骤：l由式（4-34）取定范宁摩擦因子f。同样假定充分发展高雷诺数湍流，随后再验证这一假设。l由式（4-

106、75）计算质量通量G。 l等温塞流（最大流速），见教材的处理。4.2 具体释放源分析具体释放源分析说明：l气体通过管道的流动，流动是绝热的还是等温的很重要。l绝热或等温情形，压力下降导致气体膨胀，进而促使气体流速增加。对绝热流动，气体温度可能升高，也可能降低，取决于摩擦项和动能项的相对大小。l塞流下，绝热塞压比等温塞压小。l对于源处的温度和压力为常数的实际管道流动，实际流率比绝热流率小，但比等温流率大。例4-5：绝热和等温下的计算4.2 具体释放源分析具体释放源分析F：闪蒸液体图4-16 闪蒸液体闪蒸发生的速度很快，可认为是一绝热过程。过热液体 中的额外能量是液体蒸发，并使其温度降到闪蒸压力下

107、 的沸点。 处于压力P0和温度T0，高于T0下饱和压力的液体在置于较低某储存压力环境P1时，液体压力由P0迅速变为P1，大量液体转变为蒸汽，为闪蒸。闪蒸后的液体变为蒸汽，有时会发生爆炸。 4.2 具体释放源分析具体释放源分析过程分析： l初始液体量为m，Cp为液体定压比热，T0为降压前液体的温度，Tb为降压后液体的沸点，则过热液体的额外能量为 (4-84)l液体在该额外能量作用下蒸发为气体；Hv为单位质量液体的蒸发热，蒸发的液体量为 (4-85)l物理性质不变时，液体蒸发比例为 (4-86)4.2 具体释放源分析具体释放源分析过程分析：变温闪蒸 l温度T的变化导致的液体质量m的变化为：l对式（

108、4-87）在初始条件（温度T0、液体质量m）与最终条件（温度Tb，液体质量m-mv）内积分：l液体蒸发比例为 (4-87)(4-88)(4-89)之间平均值 4.2 具体释放源分析具体释放源分析l求解液体蒸发比例，有：(4-90)l实例4-6：闪蒸计算l混合物物质的闪蒸：参考文献l闪蒸过程中的相态变化：参考文献l饱和闪蒸：参考文献4.2 具体释放源分析具体释放源分析G：液池蒸发或沸腾l化工区、化工厂、运输过程中经常碰到。对易挥发液体从液池中蒸发的情况，已在第3章中作了介绍。式（3-12）来确定来自蒸发液池的质量流率： (3-12 )l 对液池中的沸腾液体，沸腾速度受周围环境与液池中的液体之间的

109、热量传递的影响。热量传递方式有：地面的热传导；空气的传导与对流；太阳辐射或（和）邻近区域的热源（如火源）热辐射。4.2 具体释放源分析具体释放源分析l沸腾初始阶段，通常有来自地面的热量传递过程所控制。特别是对于正常沸点低于周围环境或地面温度的溢出液体更是如此。来自地面的热量传递可简单的描述为： l qg：来自地面的热通量，J/(m2S)；ks为土壤热传导率，W/(m )；Tg为土壤温度，；as为土壤的热扩散率m2/s；t为溢出后的时间（s）。(4-105)4.2 具体释放源分析具体释放源分析lQm：沸腾质量速率(kg/S)； qg：来自地面向液池的热通量，J/(m2S)；A为液池面积，m2；H

110、v为液池中液体的汽化热，J/kg。l来自太阳的热辐射和空气的热对流也起重要作用。可能需要考虑更详细的热量传递机理模型。(4-106)l若所有的热量都用于液体的沸腾，则沸腾速率为：4.3 实际和最坏情形释放实际和最坏情形释放l表4-5列出了大量实际和最坏情形的释放说明：l实际泄漏是具有高发概率的泄漏事件。通常不假设整个贮存容器的突发失效，而是更为实际的假设具有较高发生概率的大管道与贮罐连接处的泄漏；l最坏情形的泄漏：工艺过程或设备几乎灾难性失效，导致整个过程或设备的物质全部瞬时泄漏，或在很短时间内泄漏。l释放情况的选择依赖于后果分析的目的需要。如化工厂内进行后果分析评价应选择实际释放条件；若为了

111、EPA风险管理或应急管理需要，应选择最坏情形释放。 4.3 实际和最坏情形释放实际和最坏情形释放表4-5 过程事件选择指南 事件特征指南实际释放事件：实际释放事件：过程管道软管直通大气的泄压直通大气的泄压 设备设备容器其他下述最大过程管道的破裂下述最大过程管道的破裂直径小于直径小于2英寸的管道，全部孔破裂英寸的管道，全部孔破裂直径直径24英寸的管道，直径为英寸的管道，直径为2in的管道破裂的管道破裂直径大于直径大于4英寸的管道，破裂面积英寸的管道，破裂面积=管道横截面管道横截面积的积的20%全部破裂设置压力下计算的全部泄漏速率。根据泄压计算，设置压力下计算的全部泄漏速率。根据泄压计算，所有泄漏

112、的物质均能随风传播所有泄漏的物质均能随风传播与容器相连的最大直径的管道破裂，由管道侧确定。根据过程工业经验来确定，或有事件检查结果确根据过程工业经验来确定，或有事件检查结果确定或由危害分析确定定或由危害分析确定4.3 实际和最坏情形释放实际和最坏情形释放表4-5 过程事件选择指南 事件特征指南最坏情形最坏情形泄漏量泄漏量风速风速/稳定度稳定度周围环境温度周围环境温度/湿度湿度泄漏高度地形地形泄漏物质的温度任意时刻，一过程容器中恰处于工作状态的最大量的物质泄漏。为估算泄漏速率，假设全部物质在10分钟内泄漏。假设假设F等级稳定度，等级稳定度，1.5m/s风速风速假设最高的日气温和平均湿度假设最高的

113、日气温和平均湿度假设泄漏发生在地面取城市或农村地形取城市或农村地形液体的泄漏是近三年来最高温度或过程的最高温度，处于大气环境下的冷冻液化气体在其沸点泄漏4.4 保守分析保守分析所有模型所有模型，包括后果模型，都具有不确定性，产生的原因有：l 对释放的几何结构不完全清楚（如孔的尺寸、形状等）；l 对泄漏物质的物理性质不清楚（尤其对新化学品）；l 对化工过程或释放过程认识不清楚；l对混合过程（即大气扩散过程）理解不够。4.4 保守分析保守分析l对后果模拟中出现的不确定性，可通过对这些未知的值【指定/限定】保守值来处理。即基于对后果的保守设计，给出设计防护的极限，使缓解或消除危害的工程设计结果是超安全标准设计的。l对任何模型化研究，会存在多个影响因素。在进行保守设计时，需要不同的决策。如：基于地面的扩散模拟将使周围社会所遭受的危害后果最大化，但并不能使位于过程结构顶部（如高层厂房）的人员遭受的后果最大化。 论题：事故数据源的有效性和完整性如何达到？事故数据源的有效性和完整性如何达到？