化工需要科學繫統的評價。

本書編寫的目的是應國家化工生產日益增長的需求，指導化工工藝危險性的分析人員、新工藝的研發人員或生產部門的管理人員科學性、繫統性地對化工過程中存在的識別、評估、以及事故後果分析。

本書的主要在於集中介紹了當前常用的化工評估方法和新理論括頒布的反應過程熱風險評估方法、計算機輔助的HAZOP分析方法等。同時，從介紹了化學品全生命周期這一視角，介紹如何在不同階段有效采用不同評估方法的。對於後果模擬的定量評估方法亦做了較詳細的闡述。

《化工過程評估》是“危險化學品叢書”（第二版）的一個分冊。本書力圖簡潔地闡述化工過程評估領域的基礎知識以及當前評估技術與方法括頒布的反應過程熱風險評估方法、計算機輔助分析方法等。本書共七章：章介紹了化工過程中的專業術語以及化工評估的發展史；第二章和第三章詳細論述了化工過程風險識別方法和不同事故後果的分析模型；第四章對定性和定量風險評估方法及過行了繫統的闡述，其中主要介紹了事件樹分析方法、故障樹分析方法、保護層分析（LOPA）以及定量風險分析（QRA ；第五章著重介紹了反應過程熱風險評估的基本理論、評估流程以及實驗和計算估算方法；第六章對整個化學品的生命周期——小試、中試以及工業化階段中各個環節評行了繫統的介紹；後一章通過一個個典型案例將前幾章的理論知識應用於實踐，並為讀者提供一些風險評估報告的參考範本。

《化工過程評估》是多項成果的繫結，提供了大量新方。本書可作為從事化工評估專業人員，以及化學、制藥和所有流程工業的工程技術人員以及管理人員閱讀。本書還可作為高等院校化工類、制藥類、輕工類及相關專業教材。

衛宏遠教授，天津大學傑出人纔的化學工程專家，國家“”特聘專家，擔任17、 18、19、20屆國際工業結晶大會的科學委員會委員，同時是亞洲結晶技術協會創始人之一和執。中國精細化工專業委員會副主任委員、中國攪拌技術專家委員會副主任委員。衛教授在英國曼徹斯特理工大學化工繫攻讀博士學位期間師從前英國化工學會（IChemE、英國工程院院士Garside教授，在工業結晶以及過程流體力學計算等領域開展具有創新性的研究，畢業後在英國國家流體力學研究中心任高級研究員和顧問。歸國後, 衛宏遠就職於天津大學化工學院,其帶領的團隊在化工技術產業化方面成果，已地在中石化、寶鋼、攀鋼、中信、中冶焦耐等20多家國有大型企業實現產業化。這些產業化技術不僅具備自主研發和集的特征，而且多項技術成果達到，並打破了國外多年的技術壁壘，為用戶創造出巨大的經濟效益，為國家節約的技術費用。2002至今任天津大學教授，講授“化工過程計算流體”和“化工及環保”課程，出版了《化工》《化工過程評估》等教材。發表SCI學術論文100餘篇，擁有國家發明專利20餘項。主持1項國家研發、3項國家863項目、3項結晶領域的國家自然項目、多項國際合作研發項目和產業化項目，在工業結晶、化工、精細化工產業化領域具有很高的度。

曾獲得2008年中國石油和化學工業協會首屆青年科技突出貢獻獎、2010年中國顆粒學會寶潔青年顆粒學獎、2013年自然科學獎（第1完成人）、2014年中國石油和化學工業聯合會科步獎（第1完成人項；入選2009年新世紀人纔支持計劃、2015年科技部創新人纔計劃中青年科技創新領纔、2017年國家“萬人計劃”科技創新領纔。

章緒論1

節化學工業的狀況1

第二節危險辨識和風險評估概述3

一、背景3

二、基本概念4

三、化工過程危險分類4

四、化工事故的過程特征5

五、化工事故的剖析7

六、防護措施10

七、風險評估與過程管理的關繫13

八、風險評估的局限性15

第三節國內外風險評估發展狀況16

一、國內外發展狀況16

二、我國相關的法律法規19

第四節風險評估策略20

一、本質21

二、化工過程生命周期26

參考文獻28



第二章危險辨識32

節檢查表34

第二節故障假設分析38

第三節危險與可操作性分析39

一、HAZOP分析小組40

二、HAZOP分析步驟41

三、HAZOP分析的基本程序44

四、HAZOP分析的展44

第四節審查49

一、審查表50

二、非正式的審查51

三、正式的審查51

第五節陶氏化學指數法53

一、陶氏化學火災、爆炸指數53

二、陶氏化學暴露指數59

第六節失效模式及影響分析61

第七節本質指數法63

一、本質原型指數法63

二、本質指數法63

三、INSET工具箱64

四、EHS指數法64

五、i-safe指數法64

六、基於模糊理論的本質指數法65

七、集成本質指數法65

八、圖示本質指數法66

九、分層評價法66

十、本質優良性指數法66

十程指數法66

十二、綜合本質指數法67

參考文獻67



第三章事故後果分析71

節洩漏後果分析72

一、反應釜內液體經小孔洩漏73

二、儲罐內液體經小孔洩漏74

三、液體經管道洩漏75

四、氣體或蒸氣經小孔洩漏77

五、氣體或蒸氣經管道洩漏79

六、閃蒸液體洩漏82

七、液池蒸發或沸騰83

八、實際和壞洩漏情形84

九、保守分析85

第二節擴散後果分析86

一、擴散影響參數86

二、中性氣擴散模型89

三、重氣擴散模型97

第三節火災爆炸後果分析98

一、池火98

二、噴射火100

三、蒸氣雲爆炸102

四、沸騰液體擴展蒸氣爆炸103

第四節CFD在洩漏模型的應用104

參考文獻105



第四章風險評估108

節可能性分析109

一、之間的相互作用110

二、顯性失效和隱形失效111

三、重合概率113

四、冗餘113

五、共模失效113

第二節事件樹分析114

第三節故障樹分析115

一、故障樹的符號及意義115

二、故障樹的分析步驟116

三、計算頂事件發生的概率117

第四節保護層分析118

一、LOPA的基本程序118

二、評估後果和嚴重度120

三、篩選事故場景122

四、確定初始事件的頻率123

五、識別獨立保護層125

六、場景頻率計算127

七、風險評估和決策129

八、LOPA報告132

第五節定量風險分析133

一、定量風險分析的基本程序133

二、準備工作134

三、危險辨識136

四、選擇136

五、事故場景確定139

六、事故場景頻率分析143

七、事故場景後果分析144

八、暴露影響149

九、風險計算157

十、風險評估162

參考文獻162



第五章化學反應風險分析與評估165

節基本概念和基礎知識165

一、化學反應的熱效應165

二、壓力效應169

第二節化學反應衡及失控反應171

一、衡項171

二、衡及其簡化表達式175

三、絕熱條件下的反應速率176

四、失控反應177

第三節化學反應熱風險的評估方法181

一、熱風險181

二、冷卻失效模型182

三、嚴重度評估判據184

四、可能性評估判據186

五、矩陣評估判據187

六、物料分解熱評估判據188

七、危險度評估判據188

八、MTT作為屏障時的注意事項192

第四節評估參數的實驗獲取192

一、量熱儀的運行模式192

二、幾種常用的量熱設備193

第五節化學反應熱風險的評估程序200

一、熱風險評估的一般規則200

二、熱風險評估的實用程序200

第六節化學反應熱風險評估展203

參考文獻209



第六章基於化工工藝生命周期的風險評估216

節工藝開發小試階段217

一、文案篩選217

二、初期篩選測試218

三、正常反應過程表征與數據分析219

第二節中試規模階段220

第三節工業化階段225

第四節流程模擬軟件在化工設計和評估的應用226

參考文獻229



第七章風險評估案例與報告範本231

節檢查表231

第二節故障假設分析233

一、DAP反應工藝233

二、氯氣輸送過程234

第三節危險與可操作性分析238

一、DAP反應工藝239

二、正己烷儲罐打料工藝242

三、某金屬有機化合物制備工藝242

第四節審查264

一、異氰酸鹽制備工藝264

二、大型石油化工企業某266

三、甲苯水洗過程266

第五節失效模式及影響分析276

第六節可能性分析277

量控制繫統失效277

二、反應器防護繫統失效278

第七節事件樹分析281

第八節故障樹分析284

第九節保護層分析289

第十節化學反應熱風險評估298

一、某金屬有機化合物制備工藝299

二、環合反應工藝304

參考文獻309

索引311

化工需要科學繫統的評價。早在1962年，美國公布了有關軍事工業的繫統理論應用說明書——《空軍彈道導彈繫統工程》，是早可查閱到的繫統評價體繫；1974年，英國帝國化學工業公司（ICI）在原有的“火災、爆炸指數評價法”基礎上加入了毒性指標，提出了“火災、爆炸、毒性指標評價方法”，使裝置潛在的危險性初期評價更切合實際。1976年，日本勞動省提出一種綜合性評價方法“化工廠六階段評價法”；1982年，歐共體(EC 頒布了《關於工業活動中重大危險源的指令》,並依此制定了相關的法律法規；1988～1992年，國際勞工組織（ILO）先後頒布了《重大事故控制指南》《重大工業事故實用規程》《工業中使用化學品實用規程》等。20世紀80年代，機械、化工、冶金等行業纔將故障樹分析(FTA 、事件樹分析(ETA 、檢查表(SCL 、危險與可操作性(HAZOP 分析、預先危險性分析(PHA 等方法引入我國；1991年，國家“八五”科技攻關課題中,將評價方法研究列為攻關項目。2002年，國家頒布了《中華人民共和法》，規定生產必須實施“三同時”：同時設計、同時施工、同時生產；頒布了《危險化學品管理條例》,對危險化學品的生產、儲存、使用等過程應每兩行一次評價。隨後的十幾年中，國家及各省局又陸續頒布了一繫列的法規和條例，逐步加強化工生產。2017年1月5日，監督管局頒布了《國家監局關於加強精細化工反應風險評估工作的指導意見》，要求各精細化工企業充分認識開展精細化工反應風險評估的意義，把握精細化工反應風險評估範圍和內容，充分強化精細化工反應風險評估結果的運用，完善風險管控措施。

本書編寫的目的是應國家化工生產日益增長的需求，指導化工工藝危險性的分析人員、新工藝的研發人員或生產部門的管理人員科學性、繫統性地對化工過程中存在的識別、評估以及事故後果分析。同時，本書也可以作為化工、制藥以及其他流程工業的相關專業教材，為將來有志從事化工工作的人員提供繫統的專業知識。

本書的主要在於集中介紹了當前常用的化工評估方法和新理論括頒布的反應過程熱風險評估方法、的計算機輔助的HAZOP分析方法等。同時，從化學品全生命周期這一視角，介紹如何在不同階段有效采用不同評估方法。後，對於後果模擬的定量評估方法亦做了較詳細的闡述。本書的編寫彙聚了編著者團隊多年來在過程評估和本質研究方面的積累；同時，也集成了編著者團隊所承擔的國家自然科學委員會對應“8·12天津港爆炸重大事故”應急專項——“時空變化條件下危化品污染物次生反應的構建”［2016BEM-0006］、國家研發計劃——“氟化工自聚失控反應敏感參數檢測與工藝評定技術研究”［2018YFC0808601］、多項國防科工局基礎科研專項的部分成果，以及為中外企業做過的幾百項化工評估工作的經驗。

本書的出版首先要感謝英國阿斯利康制藥公司（原英國ICI的制藥部，本質理論的發源地），是他們支持我們建立了國內家過程本質研究與評臺——“天津大學-阿斯利康過程聯合實驗室”。感謝David Haywood博士、Mark Hoyle先生十多年來堅持不懈的指導與幫助，可以說沒有他們的支持，我們很難保持在領域的“初心”。本書在編寫和出版過程中得到了國內外眾多學者和專家的指導與斧正，願借本書問世之機，對他們的幫助表示衷心感謝！要感謝化學工業出版社在本書整個編寫和出版過程中自始至終的鼓勵與支持，沒有他們的幫助，這本書不可能這麼快和讀者見面。由於時間限制，本書不可避免地還存在一些問題需要修正，敬請讀者批評，我們將在未一步修訂和完善。



衛宏遠 白文帥 郝琳

於天津大學北洋園校區