过程安全工程设计指南（第二版）

本书重点介绍了化工、石化和烃加工设施设计中的过程安全问题

本书原版由CCPS编写，旨在说明如何通过工程设计降低过程危害带来的风险，将过程安全工程设计的重点放在设计前期阶段，追求以最低成本实现最大限度的风险降低。同时，强调要在化工装置设施的全生命周期内考量获取的最佳过程安全效果。本书重点介绍了化工、石化和烃加工设施设计中的过程安全问题，涵盖了过程安全的基本概念、基本物理性质热稳定性数据、风险分析技术、一般设计原则、设备设计、保护层及过程安全文档管理等内容。
本书适用于化工建设项目的工程设计人员、化工工艺研发团队、危险化学品安全管理技术人员及高等院校相关人员等。

Center for Chemical Safety,是美国AIChE下属的化过程安全中心。出版多部化工安全类图书。 Center for Chemical Process Safety，为美国化工过程安全中心，长期致力于化工过程安全研究。吴德飞，男，工学博士，现任中国石化工程建设有限公司执行董事、党委书记、法定代表人，中石化炼化工程（集团）股份有限公司监事，中国化工学会会士。2004年进入中国石化工程建设公司，历任工艺工程师、炼油工艺室主任等职，2018年任中国石化炼油事业部副主任，2019年调任中石化南京工程有限公司副总经理。2023年4月起任中国石化工程建设有限公司执行董事、党委书记，同年5月任中石化炼化工程监事。长期从事石化工程技术研发与管理，主持高效环保芳烃成套技术开发，推动我国成为全球第三个掌握该技术的国家，获国家科学技术进步奖特等奖、中国石化科技进步特等奖，拥有授权专利30余项。曾获“中央企业优秀共产党员”“突出贡献专家”等称号。

缩略语 Ⅸ
术语 ⅩⅤ
致谢 ⅩⅫ
序言 ⅩⅩⅣ
前言 ⅩⅩⅥ


1引言 1
1.1化工装置全生命周期过程安全工程设计 2
1.2监管审查对过程安全的影响 4
1.3本书受益者 6
1.4本书架构 6
1.5其他CCPS资料 6
1.6参考文献 8
2基本概念 10
2.1认识危害 11
2.1.1工艺物料的危险特性 11
2.1.2工艺条件 15
2.1.3物料存量 15
2.2基于风险的设计 16
2.2.1风险概念 18
2.2.2选择过程安全体系设计基础 18
2.3可预见的不稳定状态评估 21
2.4未预见的不稳定状态 24
2.4.1失控反应 24
2.4.2偏离设计意图 25
2.5设计过程的阶段性 25
2.6参考文献 28
3基本物理性质热稳定性数据 30
3.1基本物理性质 30
3.2易燃性数据 31
3.2.1闪点 32
3.2.2燃点 33
3.2.3自燃温度 33
3.2.4燃烧极限 34
3.2.5最小极限氧浓度 34
3.2.6粉尘爆燃指数——KSt 35
3.2.7气体爆燃指数——Kg 35
3.3反应性热稳定性数据 35
3.3.1化学反应性 36
3.3.2爆轰与爆燃 38
3.3.3失控反应 38
3.3.4热值数据 38
3.3.5交互作用矩阵 40
3.3.6测试方法 43
3.4参考文献 46
4风险分析技术 49
4.1危害辨识 49
4.1.1过程危害 50
4.1.2化学品物料危害 55
4.1.3人员伤害影响数据 61
4.2危害分析技术 73
4.2.1全生命周期管理 73
4.2.2定性分析技术 75
4.2.3半定量分析技术 78
4.2.4定量分析技术 79
4.2.5人机因素分析 81
4.2.6分析技术选择 82
4.3风险评估 83
4.3.1定量风险评估技术概述 84
4.3.2风险评估基准 88
4.3.3定量风险评估结果应用 90
4.3.4风险接受决策基准 91
4.4可靠性可维护性分析 91
4.5参考文献 92
5一般设计原则 94
5.1安全防护策略 94
5.1.1本质安全 95
5.1.2被动防护 95
5.1.3主动防护 96
5.1.4管理程序 96
5.1.5各类防护设计特点 96
5.1.6安全系数 97
5.1.7防护设施管理 97
5.2本质更安全设计 98
5.2.1最小化 99
5.2.2替代 99
5.2.3减缓 100
5.2.4稀释 100
5.2.5简化 100
5.3基本过程控制 101
5.3.1报警管理 102
5.3.2仪表测试 103
5.4仪表化安全系统 103
5.5工艺设计工艺原理 103
5.5.1工艺设备安全操作限值 103
5.5.2偏差的后果 105
5.6厂址选择与布置 105
5.6.1场地布置 106
5.6.2单元布置 107
5.6.3储存设施布置 107
5.6.4人员集中建筑物布置 108
5.7制造材料 108
5.7.1材料性质 108
5.7.2腐蚀环境 109
5.7.3材料选择的潜在问题 109
5.8材料腐蚀 110
5.8.1均匀腐蚀与金相变化 110
5.8.2应力腐蚀 110
5.8.3设计考虑因素 112
5.8.4磨损 112
5.9土建结构基础设计 113
5.10绝热保温 116
5.10.1保温性能 116
5.10.2保温材料选择 117
5.10.3保温层下腐蚀 118
5.11设计中的人机因素 120
5.12现场安保 122
5.12.1实体防范 123
5.12.2网络电子安全 123
5.13参考文献 124
6设备设计 127
6.1容器 128
6.1.1过往事故案例 129
6.1.2失效场景与设计解决方案 129
6.1.3设计考虑因素 136
6.1.4参考文献 139
6.2反应器 140
6.2.1过往事故案例 141
6.2.2失效场景与设计解决方案 142
6.2.3设计考虑因素 147
6.2.4参考文献 148
6.3传质设备 149
6.3.1过往事故案例 150
6.3.2失效场景与设计解决方案 151
6.3.3设计考虑因素 155
6.3.4参考文献 157
6.4传热设备 157
6.4.1过往事故案例 157
6.4.2失效场景与设计解决方案 158
6.4.3设计考虑因素 163
6.4.4参考文献 164
6.5干燥器 165
6.5.1过往事故案例 165
6.5.2失效场景与设计解决方案 166
6.5.3设计考虑因素 170
6.5.4参考文献 171
6.6流体输送设备 172
6.6.1过往事故案例 172
6.6.2失效场景与设计解决方案 172
6.6.3设计考虑因素 177
6.6.4参考文献 181
6.7流-固分离器 181
6.7.1过往事故案例 182
6.7.2失效场景与设计解决方案 183
6.7.3设计考虑因素 186
6.7.4参考文献 187
6.8固体物料处理与加工设备 188
6.8.1过往事故案例 189
6.8.2失效场景与设计解决方案 190
6.8.3设计考虑因素 195
6.8.4参考文献 196
6.9明火设备 197
6.9.1过往事故案例 197
6.9.2失效场景与设计解决方案 198
6.9.3设计考虑因素 203
6.9.4参考文献 205
6.10管道和管件 205
6.10.1过往事故案例 206
6.10.2失效场景与设计解决方案 206
6.10.3设计考虑因素 214
6.10.4参考文献 220
6.11物料后处理及仓储设施 224
6.11.1过往事故案例 224
6.11.2失效场景与设计解决方案 226
6.11.3设计考虑因素 230
6.11.4参考文献 234
6.12公用工程系统 234
6.12.1过往事故案例 235
6.12.2设计考虑因素 235
6.12.3参考文献 242
7保护层 243
7.1点火源控制 244
7.1.1电气爆炸危险区划分 244
7.1.2吹扫外壳和正压通风外壳 246
7.1.3危险场所的低能量电气设备 246
7.1.4通风排气 247
7.1.5静电 248
7.1.6雷电 250
7.2仪表化安全系统 250
7.2.1安全仪表系统 251
7.2.2仪表化安全系统的工程设计 252
7.3压力真空泄放系统 255
7.3.1泄放设计场景 256
7.3.2压力泄放设施 257
7.3.3确定压力泄放系统尺寸 259
7.3.4确定爆破片尺寸 260
7.3.5其他考虑因素 260
7.3.6两相流的超压保护 261
7.4设备隔离排放 261
7.4.1设备隔离 261
7.4.2减压 262
7.5排放处理系统 263
7.5.1火炬 263
7.5.2火炬设计考虑因素 265
7.5.3排放系统 266
7.5.4焚烧系统 268
7.5.5蒸气控制系统 268
7.6应急响应报警系统 269
7.6.1装置应急报警和监控 269
7.6.2气体火灾探测 271
7.6.3泄漏探测 274
7.7防火 275
7.7.1结构耐火保护 275
7.7.2灭火剂 276
7.7.3消防水系统 276
7.7.4火灾减缓系统 277
7.7.5移动式灭火设备 279
7.7.6灭火器 279
7.8爆燃爆轰阻火器 279
7.9抑制爆炸 281
7.9.1降低氧化剂浓度 282
7.9.2爆燃压力抑制 282
7.9.3爆炸泄放 282
7.9.4设备和管道隔离 283
7.10特殊减缓系统 284
7.10.1水蒸汽幕 284
7.10.2蒸汽熄火 284
7.10.3机械联锁 284
7.10.4阻聚剂注入 285
7.10.5急冷系统 285
7.10.6倒空系统 286
7.11消防废水、工艺废液和事故冲洗水处理 286
7.12参考文献 288
8过程安全文档管理 291
8.1过程知识管理 291
8.1.1过程知识管理的重要性 292
8.1.2过程知识和信息文件类型 292
8.1.3设计基础 293
8.1.4变更管理 294
8.1.5其他考虑因素 294
8.2工程设计文件包 295
8.3操作维护程序 295
8.3.1对程序的要求 296
8.3.2程序制定 297
8.3.3程序维护 298
8.4资产完整性可靠性预测性数据维护 299
8.5参考文献 300