第一章緒論1
第一節化工安全概述1
一、我國化工安全現狀1
二、化工生產的危險性及其分類3
三、化工事故的特征及主要原因4
第二節化工過程本質安全化設計內容7
一、化工設計7
二、化工安全設計8
三、化工過程本質安全化設計24
第三節化工過程本質安全化設計的發展33
一、化工過程本質安全化設計的由來33
二、化工過程本質安全化設計展望35
參考文獻37

第二章化工過程本質安全度評估39
第一節基本概念及基礎知識39
一、化學反應熱效應39
二、化學反應熱平衡43
三、失控反應47
四、反應熱失控風險評估53
第二節化工物料的固有風險評估55
一、易燃易爆化工物料的固有結構危險性及致災機理55
二、易燃易爆化工物料危險特性的定量預測58
三、易燃易爆化工物料的固有安全風險評估63
第三節化工物料的熱危險性評估69
一、熱危險性評價的理論模型69
二、基於實驗測試的化工物料熱危險性評估82
第四節化學反應過程熱危險性評估93
一、基於特征溫度的反應熱危險性評估93
二、基於事故概率與臨界判據的反應熱失控定量風險評估方法103
第五節化工過程安全評估128
一、指數型安全評估方法128
二、基於數學模型的安全評估方法138
三、其他本質安全評估方法143
四、化工過程安全評估方法的比較143
參考文獻145

第三章化工過程本質安全化設計151
第一節基於過程強化原則的本質安全化設計151
一、過程強化原則的優點與不足151
二、過程強化原則下不同類型反應器選擇152
三、強化原則提高精餾過程本質安全度169
四、強化原則提高換熱過程本質安全度173
五、強化原則在微化工技術中的應用175
第二節基於替代原則的本質安全化設計178
一、替代原則的優點與不足178
二、使用更安全的非反應性物料179
三、選擇危險性更低的工藝187
四、基於替代原則的本質安全設計實例192
第三節基於減弱原則的本質安全化設計202
一、減弱原則的優點與不足202
二、減弱原則的應用202
三、基於減弱原則的本質安全設計實例204
第四節基於限制原則的本質安全化設計206
一、限制原則206
二、限制原則在優化反應條件中的應用206
參考文獻209

第四章化工裝置本質安全化設計215
第一節基於簡化原則的化工裝置本質安全化設計215
一、簡化原則的優點與不足215
二、工廠設計復雜原因分析216
三、簡化原則的應用217
第二節基於強化、減弱、限制原則的本質安全化設計220
一、強化原則在化工裝置本質安全化設計中的應用220
二、減弱原則在化工裝置儲存和運輸本質安全化設計中的應用227
三、限制原則在化工裝置本質安全化設計中的應用228
第三節基於其他原則與方法的化工裝置本質安全化設計244
一、正確組裝工藝設備244
二、使用更易於觀察工藝狀態的設備244
三、設備應能容忍錯誤安裝或操作245
四、設備應易於控制245
五、計算機控制注意事項246
六、加強操作指令的可讀性247
七、工廠全生命周期的本質安全設計247
參考文獻248

第五章化工裝置平面布局安全設計250
第一節化工裝置外部安全距離設計250
一、基於事故後果的化工裝置外部安全距離設計250
二、基於定量風險評價的化工裝置外部安全距離設計256
三、基於指數法的化工裝置外部安全距離設計267
第二節基於連鎖效應的化工裝置平面布局安全設計273
一、化工裝置事故連鎖效應273
二、連鎖效應風險評估275
三、基於風險的化工裝置區布局優化技術285
四、基於保護層的事故連鎖效應削弱技術289
第三節基於性能化的化工裝置平面布局安全設計297
一、性能化目標的確定297
二、性能化目標判定準則的確定299
三、事故模式的確定308
四、基於性能化思想的設計框架流程311
參考文獻313

第六章化工過程本質安全化評估與設計實例317
第一節過氧化叔丁酯合成工藝本質安全化評估與設計317
一、工藝簡介317
二、過氧化叔丁酯合成工藝本質安全化評估流程318
三、過氧化叔丁酯合成工藝本質安全評估與設計319
第二節正丁基溴化鎂格氏試劑制備工藝本質安全化評估與設計324
一、工藝簡介324
二、正丁基溴化鎂格氏試劑等溫合成工藝的安全性評估325
三、正丁基溴化鎂格氏試劑合成工藝的本質安全化設計327
第三節1-乙酰氨基-3,5-二甲基金剛烷合成工藝的本質安全化評估與設計328
一、工藝簡介328
二、醫藥中間體合成工藝的安全性評估329
三、醫藥中間體合成工藝的本質安全化設計333
第四節二環酮合成工藝的本質安全化評估與設計334
一、工藝簡介334
二、狄爾斯-阿爾德反應過程安全評估334
三、狄爾斯-阿爾德反應過程本質安全化設計339
第五節基於微化工技術的二硝基萘合成工藝優化設計342
一、工藝簡介342
二、微通道中二硝基萘合成工藝設計342
三、工藝參數對二硝基萘收率及選擇性的影響343
四、微反應器中二硝基萘硝化的最優工藝346
參考文獻346

索引349

化學工業是國民經濟的基礎性、支柱性產業，和人類的生產生活密切相關。現代化學工業的迅猛發展，給經濟社會發展做出了巨大貢獻。隨著化工產業規模日益擴大、化工過程日趨復雜，生產過程連續化、生產裝置大型化、化工產品精細化的特點愈發顯著。伴隨而來，化工過程中的火災、爆炸、中毒等重特大事故時有發生，事故常常造成重大人員傷亡、財產損失、環境生態污染和社會負面影響，嚴重影響和制約了化學工業的健康可持續發展。國內外專家學者、工程技術人員針對化工事故的預防與控制理論及技術做了大量的研究與實踐應用，取得了卓有成效的進步。然而化工過程固有風險的辨識與管控、事故發生發展演化及其防控的復雜性使得化工安全任重而道遠。
化工過程本質安全化設計是從設計的角度出發，以化工過程安全技術為基礎，以化學工業生產工藝為對像，降低化工繫統的固有危險性，提升化工過程的本質安全度，使其在生命周期內具有更寬的穩定運行條件，降低事故發生概率。一方面，繫統在發生異常偏離情況下有良好的韌性與柔性，使繫統自身具有一定的“免疫力”；另一方面，在事故發生後繫統有足夠可控性，盡可能地減輕事故後果，控制次生衍生災害事故的發生。可見，化工過程本質安全化設計理論與技術是有效預防化工過程重特大事故的治本之策和重要途徑。
在國家自然科學基金重點項目（No.21436006）、面上項目（No.20976081）和青年項目（No.21006045，51804167,51904157）的資助下，著者課題組在化工過程本質安全化設計研究方面開展了相關研究，本書主要根據課題組十餘年的研究成果編寫而成。同時，書稿力爭反映近年來國內外在化工過程本質安全化設計領域的最新研究進展，以求全書內容的充實和完善。本書緊緊圍繞本質安全化設計的“強化”“替代”“減弱”“限制”四大基本原則，重點通過案例，分別介紹化工過程本質安全化設計的內涵、基本概念、原理與方法、本質安全度評估方法、本質安全化設計方法、典型應用案例及發展趨勢等內容。希望能夠幫助讀者理解化工過程本質安全化設計的基本原理及內涵，並將這些原理與知識應用到實際的化工過程生產實踐和研究開發中去，保障化工過程的安全平穩運行，減少重特大安全事故的發生。
本書適合於化工尤其石油化工行業從事研發、設計、生產和安全等工作的科技人員和管理人員閱讀參考，也可供高等學校化工和安全等相關專業師生學習參考。
本書由蔣軍成、潘勇等著。具體編寫人員有：南京工業大學/常州大學蔣軍成教授（第一、三、六章部分）、南京工業大學潘勇教授（第一、二、六章部分）、南京工業大學江佳佳博士（第二章部分、第四章）、南京工業大學倪磊博士（第三章部分、第五章）。全書由蔣軍成教授統稿。
謹以此書獻給同心協力奮力抗擊新冠肺炎疫情的全國人民。感謝國家自然科學基金委員會對著者課題組研究項目的資助。感謝著者課題組全體師生所做的研究工作、成果貢獻和圖文整理。本書在撰寫過程中，參閱了大量期刊文獻及學術著作，吸納了國內外本領域相關學者專家的優秀研究成果，在此向他們表示衷心感謝。化工過程本質安全化設計涉及的知識綜合性強、學科交叉性強，限於著者的水平，在撰寫過程中難免出現疏漏與不足之處，敬請廣大讀者給予批評指正。

著者
2020年4月5日