毕业论文 聚氯乙烯（PVC）聚合生产过程危险源辨识及安全评价

河南理工大学本科毕业论文I聚氯乙烯（PVC）聚合生产过程危险源辨识及安全评价摘要：聚氯乙烯聚合过程存在许多潜在的危险因素，一旦发生事故，将会导致人员伤亡和经济损失，给经济社会的发展带来巨大的负面影响。根据危险源辨识的基本理论，论文从危险物料、危险单元、危险操作设备和触发危险源四个方面对聚氯乙烯聚合过程进行了危险源辨识。在此基础上对聚氯乙烯聚合过程进行安全评价，采用英国帝化学公司的蒙德法对聚合过程的三个单元进行分析评价，确立了需重点分析的对象聚合单元中的聚合釜爆炸事故；然后用事故树分析法对这一特定事故进行定性与定量分析，得出聚合釜发生爆炸的概率及各基本事件对顶事件的影响程度，并给出了聚氯乙烯悬浮聚合过程中的一些安全对策及控制措施。论文对聚氯乙烯的聚合生产过程，乃至整个化工行业日常的安全生产都具有一定的借鉴意义。关键词：聚氯乙烯 聚合过程 聚合釜爆炸事故 危险源辨识 安全评价 蒙德法 事故树分析法河南理工大学本科毕业论文IIPVC polymerization production process hazard identification and safety evaluationAbstract:There are many potential risk factors in the PVC polymerization process, once the accident happens, it will result in casualties and economic losses, and bring huge negative influence to economic society development. According to the basic theory of Hazard identification, PVC polymerization process is within hazard identification in four aspects from hazardous materials, dangerous units, dangerous operation equipment and trigger sources of danger in this paper. On the basis, the PVC polymerization process is being in safety evaluation, it uses ICI Mond method to evaluate and analyze the three units of the polymerization process, and establishes the object which is needed to focus on the polymerization reactor explosion in the polymerization unit;Then use Fault Tree Analysis to have this particular incident of the qualitative and quantitative analysis, acquiring the probability of the polymerization reactor explosion and the influence degree the basic events on the top event,moreover, it gives some safety countermeasures and control measures in the PVC suspension polymerization process. The paper will have certain reference significance to the PVC polymerization process, and even the daily work of safety production in the entire chemical industry.Keywords:Polyvinyl Chloride Polymerization process Polymerization reactor explosion Hazard identification Safety evaluation Mond method Fault Tree Analysis河南理工大学本科毕业论文III目 录1 绪论 .11.1 研究背景及意义 11.1.1 研究背景 .11.1.2 研究意义 .21.2 国内外聚氯乙烯发展现状 31.3 国内外危险源辨识及评价现状 31.3.1 国内外危险源辨识现状 .31.3.2 国内外安全评价现状 .51.4 主要研究内容及方法 82 化工生产过程危险源辨识基本理论 102.1 危险源辨识 .102.1.1 危险源的概念及分类 102.1.2 危险源辨识的内容、方法和原则 102.2 化工生产过程危险源辨识 .122.2.1 危险物料辨识 122.2.2 危险单元辨识 132.2.3 危险操作设备辨识 132.2.4 化工生产过程中的触发危险源 133 聚氯乙烯悬浮法聚合过程危险源辨识 153.1 聚氯乙烯聚合过程概况 .153.1.1 悬浮法聚合工艺过程 153.1.2 聚合过程单元划分 163.2 危险物料辨识 .173.3 危险单元辨识 .19河南理工大学本科毕业论文IV3.3.1 聚合单元辨识 193.3.2 汽提单元辨识 193.3.3 尾气回收单元辨识 203.4 危险操作设备辨识 .203.5 聚合过程中的触发危险源辨识 .214 化工生产过程安全评价基本理论 234.1 安全评价基本理论 .234.1.1 安全评价的概念 234.1.2 安全评价的目的、内容及程序 234.1.3 常用的安全评价方法 264.2 化工生产过程中的安全评价 .294.2.1 化工行业安全生产的特点和现状 294.2.2 化工行业安全评价的目的 304.2.3 化工行业安全评价方法的选择 304.3 小结 .315 聚氯乙烯悬浮法聚合过程安全评价 325.1 蒙德评价法 .325.1.1 蒙德评价法概述 325.1.2 蒙德法评价步骤 335.1.3 聚氯乙烯悬浮聚合过程的蒙德法评价 405.2 事故树分析 .455.2.1 事故树分析概述 455.2.1.1 事故树分析的概念 455.2.1.2 事故树分析的步骤 455.2.2 事故树定性分析 465.2.3 事故树定量分析 485.2.4 聚合釜爆炸事故的事故树分析 515.3 小结 .57河南理工大学本科毕业论文V6 结论与措施 586.1 结论 .586.2 安全对策及控制措施 .58致 谢 .62参 考 文 献 63河南理工大学本科毕业论文11 绪论近年来聚氯乙烯化工生产在我国得到快速发展，特备是悬浮聚合工艺显示出聚氯乙烯（PVC）产品质量较高，工艺相对简单，成本低廉等优点，从而在实际生产中被广泛应用。聚氯乙烯的聚合过程涉及的的物质有毒性、易燃、易爆等特点，一旦发生事故，造成的人员伤亡和经济损失较大，对于以生产聚氯乙烯为代表的化工企业，只有做好日常安全管理工作，才能更好地保障正常生产。1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着我国现代化步伐的加快，以及国民经济的迅猛发展，对化工产品的需求量与日俱增，从而促进了化工行业的快速发展。众所周知，化工行业已成为安全生产的高危行业，在其生产过程中存在着许多潜在危险因素，这些危险因素在一定条件下可能转化为事故。而一旦事故发生，不但会导致生产停顿，设备损坏，更有可能造成大量人员伤亡，更有可能波及社会，造成局部环境的严重污染，产生无法估量的损失和难以挽回的影响。20 世纪 70 年代以来，国际上发生了许多震惊世界的火灾、爆炸、有毒物质的泄漏等重大恶性事故。例如：1974 年，英国夫利克斯保罗化工厂发生了环己烷蒸汽爆炸事故，死亡 29 人、受伤 109 人，直接经济损失达 700 万美元；1976 年，意大利塞维索发生了环己烷泄漏事故，造成 30 人伤亡，22 万人被迫紧急疏散；1978 年，西班牙一辆丙烷槽车因充装过量发生爆炸，烈火浓烟造成 150 人被烧死、120 多人烧伤、100 多辆汽车和 14 幢建筑物被烧毁；1984 年，墨西哥城由于液化气储气容器泄漏引发火灾，造成 500 多人死亡，79000 多人严重受伤，及大量的财产损失，它是上个世纪全世界范围内最大的工业伤亡事故之一；1984 年，印度博帕尔市郊农药厂发生一起甲基异氰酸脂泄漏的恶性中毒事故，有 2500 多人中毒死亡，20 余万人中毒，使居民深受其害，是世界上绝无仅有的大惨案。就国内而言，我国的化工行业也是事故频频：1979 年温州电化厂液氯泄漏，这是我国第一个受到广泛注意的严重泄漏事故，造成 59 人死亡，约800 人严重中毒；1993 年 8 月 5 日，深圳清水河地区危险化学品仓库发生特大爆炸火灾事故，事故死亡 15 人，重伤 25 人，直接经济损失达 2 亿元；1996 年 2 月 18 日，江苏省扬州市某住宅楼因地下煤气管道破裂发生火灾爆炸，造成 19 人死亡，5 人受伤，直接财产损失 112 万元；2002 年 4 月 26 日发生在鞍山市鞍钢化工总厂的泄漏爆炸火灾，令人触目惊心；2004 年 1 月南京市浦口永宁镇护国化工厂一台正在作业的钢制反应釜河南理工大学本科毕业论文2发生爆炸，一名操作工被当场炸死，多人被火球严重烧伤。2005 年 11 月 14 日中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸，整个事故共造成 8 人死亡，1 人重伤，59 人轻伤，直接经济损失 4600 多万元，在整个爆炸事故和灭火过程中，有约 80 吨苯类污染物流入松花江，最终酿成重大水污染事件；2008 年 9 月 17 日，云南南磷集团寻甸磷电有限公司液氯充装车间发生氯气泄漏事故，导致厂区 71 工人出现中毒反应。根据美国化学安全和危害调查委员会化学事故报告中心资料，从 1999 年 2 月 23日到 2000 年 2 月 23 日全球共发生化学事故(泄漏、火灾、爆炸)693 起。1999 年，山西省化工系统共发生死亡事故 7 起，死亡 10 人；重伤事故 3 起，重伤 3 人；轻伤事故58 起，轻伤 64 人。年千人负伤率为 0.42，千人死亡率为 0.068。2000 年 4 月至2001 年 11 月，我国共发生化学品泄漏、火灾、爆炸及中毒事故 364 起，死亡人数为114 人，受伤人数为 200 人，中毒人数为 64 人。其中运输事故 126 起(品种由高到低依次为：油品、液化气、硫酸、氰化物、三氯化磷、煤气等)，占事故总数 34.6%，其中：违章、违规、违纪、违法运输占 61%，设备原因占 18%。由以上实例及统计数据可以看出，随着经济和社会的迅猛发展，化工企业的泄漏、火灾和爆炸事故趋于恶劣化，造成的人员伤亡和财产损失越来越大，经济损失也越来越大，甚至可能由单一事故导致一系列事故的连锁发生。这些泄漏、火灾、爆炸事故，尽管起因和影响因素不尽相同，但它们都有一些共同的特征，它们是失控的偶然事件，发生事故的根源是设施或系统中存储或使用易燃易爆或有毒物质；这些事故一旦发生，往往会给整个经济社会造成极其恶劣的影响。1.1.2 研究意义安全、健康、环保是当今世界各国经济、社会发展的目标和各国政府制定产业政策的出发点，也是人类在社会生产、生活过程中所追求的理想境界。化工行业作为国民经济的支柱产业之一，是经济、社会发展进步的重要物质基础。但是，化工行业的安全生产状况却不容乐观，各类大小事故时有发生。尤其是化工行业的泄漏、火灾及爆炸事故，严重威胁着公众和施救人员的生命安全。随着现代科学技术和化工工业的迅猛发展，各种生产中对聚氯乙烯（PVC）的需求量愈来愈大，聚氯乙烯以其优良的综合性能、便宜的价格以及氯碱工业关系密切，自20 世纪 30 年代工业化以来，一直受到各工业国的普遍重视，保持着长盛不衰的发展势头。近年来，聚氯乙烯化工生产在我国得到迅猛发展，聚氯乙烯悬浮法聚合生产工艺因其自身优势被广泛应用，但是，聚合过程依然存在很多风险，主要风险因素是聚合反应失控的“暴聚”事故或氯乙烯泄漏引起的火灾、爆炸及中毒事故。由于氯乙烯气体易燃易爆，若和空气混合，一定浓度下可形成爆炸气体，另外，它对人有致癌作用，所以，事故的发生不仅会导致巨大的经济损失，还可能导致灾难河南理工大学本科毕业论文3性的后果，不仅厂区内部，而且邻近地区人员的生命与财产都将遭受巨大损失和危害，尤其是对生态环境的不可逆性损害将无法挽回。因此，对聚氯乙烯聚合过程进行危险源辨识及安全评价具有非常重要的现实意义和研究价值。1.2 国内外聚氯乙烯发展现状聚氯乙烯是合成树脂中重要的品种，从世界范围内聚氯乙烯消费看聚氯乙烯仅次于聚乙烯排在五大通用树脂中消费量的第二位，在中国，聚氯乙烯的消费量是五大通用树脂之首，高于聚乙烯的消费量。近年来，尽管在发达国家受到来自环保等多方面的压力，但世界对的总需求量仍出现稳定的增长态势。1992 年，世界生产能力约为2200 万吨，需求量为 1900 万吨；2002 年世界总产能约为 3400 万吨，消费量约为 2800万吨；2009 年世界生产能力已上升到约 3900 万吨，需求量约为 3700 万吨；2010 年世界生产能力为 4300 万吨 ，需求量 4200 万吨。尽管目前世界对聚氯乙烯的生产和使用存在许多争议，特别在欧洲，对聚氯乙烯生产和制品的环保制约政策越来越严厉，但由于性能优良，生产成本低廉，仍具有较强的活力，特别在塑料门窗、塑料管道等建材领域。近年来，中国聚氯乙烯（PVC）发展速度惊人，新建、扩建项目纷纷上马，产能迅速扩大，产量大幅提高。1997-2006 年，中国聚氯乙烯产能、产量年均增长率分别高达22.2%和 20.0%。2006 年全国聚氯乙烯树酯累计产量为 8,238,583.86 吨；2007 年全国聚氯乙烯树酯累计产量达到 9,716,783.63 吨；2008 年 1-5 月全国聚氯乙烯树酯累计产量为 4,028,666.03 吨。2008-2012 年，全球聚氯乙烯（PVC）的市场需求有望以年均4的速度快速增长，尤其是一些发展中国家，市场需求将呈现迅猛增长的态势。中国聚氯乙烯树脂需求也将保持快速增长，特别是在建材方面，近年来正处于高速增长期。随着中国市场国际化的步伐加大，聚氯乙烯树脂包装材料和管材在水泥、化肥、粮食、食品、饮料、药品、洗涤剂、化妆品等领域都将有广阔的发展空间，其需求量相应大幅度增长；另外，汽车、通讯、交通领域对聚氯乙烯树脂的需求也呈高速增长，中国聚氯乙烯树脂工业仍有较大的发展空间。中国聚氯乙烯工业有着广阔的发展前景,中国地大物博、人口众多,为聚氯乙烯产品提供了广大的市场。在进入 21 世纪以后,我们要学习和借鉴国外的先进技术和发展模式,结合我国的具体情况,发展我国的聚氯乙烯工业。我们要发挥全行业的力量,克服前进过程中的各种困难,一定能够在较短的时间内赶上世界聚氯乙烯工业的先进水平。河南理工大学本科毕业论文41.3 国内外危险源辨识及评价现状1.3.1 国内外危险源辨识现状危险源辨识就是识别危险源并确定其特性的过程。危险源辨识不但包括对危险源的识别，而且必须对其性质加以判断。人类自出现以后，就一直为生存与发展而不懈地奋斗着，安全问题也就成为一种需要客观地表现了出来。要确保自身的安全，人类就必须认识造成“不安全”的因素和规律，判断它们对人类可能造成的危害有多大，这就是危险源的辨识。自从进入工业社会以后，生产过程中的危险成为威胁人类安全和健康的主要因素之一。据估计，全世界每年共发生 2 亿 5 千万起工伤事故，导致 33 万人死亡。工伤事故和职业病所造成的经济损失相当于全球国民生产总值(GDP)的 4%。沉痛的教训告诫我们，由于现代工业生产的规模集中、设备庞大、单位时间的能量消耗量大，特别是生产过程中存在大量的高能量物质，这些高能量物质一旦意外释放，可能造成巨大的损失。要预防并控制工业生产事故的发生，必须做好危险源辨识评价工作，特别要做好重大工业危险源的辨识、评价和控制。 关于危险源的研究主要在于对危险源的辨识、评价和监控等方面，从国外的研究来看，英国是最早系统地研究重大危险源控制技术的国家。1974 年，英国发生了弗利克斯巴勒爆炸事故。此事件后，英国重大危险咨询委员会（ACMH）成立。并于 1976 年，首次提出了重大危险设施标准的建议书。1979 年，对该标准提出了进一步修改。随后，于 1982 年 6 月，原欧共体颁布了工业活动中重大事故危险法令(EEC Directive 82501，简称塞韦索法令)。80 年代末，国际劳工组织编撰了重大事故控制实用手册 ，1991 年，出版重大工业事故的预防 ，1993 年通过了预防重大工业事故公约 ，均对重大危险源的辨识方法及控制措施提出了建议。1992 年，美国劳工部职业安全卫生管理局颁布了高度危害化学品处理过程的安全管理(PSM)标准。美国环境保护署颁布了预防化学泄漏事故的风险管理程序(RMP)标准，对危险源的确认做出了比较详细的规定。我国对重大危险源辨识研究起步较晚。2000 年，结合我国工业生产的特点和火灾、爆炸、毒物泄漏等重大事故的发生情况，参考国外同类标准，中国安全生产科学研究院(原国家经贸委安全科学技术研究中心)研究提出重大危险源辨识(GBl82182000)标准，此标准为我国对重大危险源的辨识和监控工作奠定了坚实的基础。近几年，我国学者在重大危险源的辨识研究领域做了大量工作，高进东、吴宗之、王广亮等（1999）介绍了国外重大危险设施的辨识标准研究情况，并结合我国重大危险源普查试点工作的初步辨识标准，以及几个试点城市普查的数据分析，提出了我国重大危险源辨识最小标准的建议。张甫仁、景国勋、顾志凡等（2001）通过对矿山各种重大危河南理工大学本科毕业论文5险源的分析与辨识，提出矿山重大危险源的评价方法，针对各个矿的具体情况提出了相应的定性和定量评价方法，特别是危险指数法在对危险源的定量评价中的应用，找出相应的重大危险源。林香民、李剑峰等（2003）认为重大危险源是一个模糊概念，这些概念的类属也是不明确的，由此从分类、判断和推理上也反映了其模糊性。因此，提出了对重大危险源的分级控制管理的思想。贾智伟（2004）在研究危险源、重大危险源辨识的基础上，结合矿山企业生产的实际情况和矿山灾害系统的构成特性，提出了矿山危险源及矿山重大危险源辨识、分级的体系与标准。吴立荣、程卫民、鹿广利等（2006）利用基于模糊数学的人工神经网络辨识方法解决了那些不适合重大危险源辨识标准的企业的重大危险源辨识问题。易光旺（2007）通过分析国内外重大危险源辨识标准中危险物质临界量的差异，结合我国企业的安全管理状况，说明了修改我国重大危险源辨识中危险物质临界量的必要性。何天平、程凌等（2007）在重大危险源定义和分类的基础上，从物质的固有能量和诱发能量两方面考虑，提出了以当量法来确定重大危险源的方法。刘骥、师立晨、孙猛等（2008）提出了重大危险源辨识适用范围、分类、危险物质种类及临界量等方面的修订建议，解决了以前重大危险源申报登记工作中存在的一些技术性问题。另外，现在我国已出版了一些有关危险源研究的专著，提出了一些危险源控制方法，这对提高我国化工行业的安全管理水平起到了举足轻重的作用。近几年来，国内外危险源辨识技术虽然得到了迅速发展，但由于这是一个新的研究领域，而且它所涉及的内容广泛，以前的研究还没有形成完善的科学体系。目前，危险源辨识技术还存在着不足之处：研究发展不平衡，局部的、专项的危险源辨识技术发展比较快，而系统的、综合的危险源辨识技术研究理论缺乏；危险源辨识模型指标体系的实践性、时效性和可操作性不强。1.3.2 国内外安全评价现状安全评价起源于 20 世纪 30 年代美国的保险业。保险公司为客户承担各种风险，必然要收取一定的费用，而收取费用的多少是由所承担的风险大小决定的。因此，就产生了一个衡量风险程度的问题，这个衡量风险程度的过程就是当时美国保险协会所从事的风险评价。安全评价技术在 20 世纪 60 年代得到了很大的发展，首先使用于美国军事工业，1962 年 4 月美国公布了第一个有关系统安全的说明书“空军弹道导弹系统安全工程” ，以此对民兵式导弹计划有关的承包商提出了系统安全的要求，这是系统安全理论的首次实际应用。1969 年美国国防部批准颁布了最具有代表性的系统安全军事标准系统安全大纲要点(MILSTD822)，对完成系统在安全方面的目标、计划和手段，包括设计、措施和评价，提出了具体要求和程序，此项标准于 1977 年修订为MILSTD822A，1984 年又修订为 MILSTD822B，该标准对系统整个寿命周期中的河南理工大学本科毕业论文6安全要求、安全工作项目都作了具体规定。我国于 1990 年 10 月由国防科学技术工业委员会批准发布了类似美国军用标准 MILSTD822B 的军用标准系统安全性通用大纲(GJB 900-90)。MILSTD822 系统安全标准从一开始实施，就对世界安全和防火领域产生了巨大影响，迅速为日本、英国和欧洲其他国家引进使用。此后，系统安全工程方法陆续推广到航空、航天、核工业、石油、化工等领域，并不断发展、完善，成为现代系统安全工程的一种新的理论、方法体系，在当今安全科学中占有非常重要的地位。系统安全工程的发展和应用，为预测、预防事故的系统安全评价奠定了可靠的基础。安全评价的现实作用又促使许多国家政府、企业集团加强对安全评价的研究，开发自己的评价方法，对系统进行事先、事后的评价，分析、预测系统的安全可靠性，努力避免不必要的损失。1964 年美国道化学公司根据化工生产的特点，首先开发出“火灾、爆炸危险指数评价法” ，用于对化工装置进行安全评价，该法已修订 6 次，1993 年发展到第七版。它是以单元重要危险物质在标准状态下的火灾、爆炸或释放出危险性潜在能量的大小为基础，同时考虑工艺过程的危险性，计算单元火灾爆炸指数(F美国对重要工程项目的竣工、投产都要求进行安全评价;英国政府规定，凡未进行安全评价的新建企业不准开工;欧共体 1982 年颁布关于工业活动中重大危险源的指令 ，欧共体成员国陆续制定了相应的法律;国际劳工组织(ILO)也先后公布了 1988 年的重大事故控制指南 、1990 年的重大工业事故预防实用规程和 1992 年的工作中安全使用化学品实用规程 ，对安全评价提出了要求。20 世纪 80 年代初期，安全系统工程、安全评价引入我国，受到许多大中型企业和行业管理部门的高度重视。通过吸收，消化国外安全检查表和安全分析方法，机械、冶金、化工、航空、航天等行业的有关企业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表(SCL)、事故树分析(FTA)、故障类型及影响分析(FMEA)、事件树分析(ETA)、预先危险性分析(PHA)、危险与可操作性研究(HAZOP)、作业条件危险性评价(LEC)等。此外，一些石油、化工等易燃、易爆危险性较大的企业，应用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法进行了安全评价，许多行业和地方政府有关部门制定了安全检查表和安全评价标准。为推动和促进安全评价方法在我国企业安全管理中的实践和应用，1986 年原劳动人事部分别向有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化工厂危险程度分级、冶金工厂危险程度分级等科研项目。1987 年原机械电子部首先提出了在机械行业内开展机械工厂安全评价，并于 1988年 1 月 1 日颁布了第一个部级安全评价标准机械工厂安全性评价标准 ，1997 年进行修订，颁布了修订版。由原化工部劳动保护研究所提出的化工厂危险程度分级方法是在吸收道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法的基础上，通过计算物质指数、物量指数和工艺参数、设备系数、厂房系数、安全系数、环境系数等，得出工厂的固有危险指数，进行固有危险性分级，用工厂安全管理的等级修正工厂固有危险等级后，得出工厂的危险等级。 机械工厂安全性评价标准已应用于我国 1000 多家企业，化工厂危险程度分级方法和冶金工厂危险程度分级方法等也在相应行业的几十家企业进行了实践。1992 年，国家技术监督局发布了光气及光气化产品生产装置安全评价通则GBl354892 强制性国家标准，标准中规定了安全评价的原则和方法。1992 年 10 月，原中国石化总公司颁发了石油化工企业安全性综合评价办法 ，此外，我国有关部门还颁布了电子企业安全性评价标准 、 航空航天工业工厂安全评价规程 、 兵器工业机械工厂安全性评价方法和标准 、 医药工业企业安全性评价通则等。河南理工大学本科毕业论文81991 年国家“八五”科技攻关课题中，安全评价方法研究列为重点攻关项目。由原劳动部劳动保护科学研究所、化工部劳动保护研究所等单位完成的“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识、评价技术研究” ，将重大危险源评价分为固有危险性评价和现实危险性评价，后者是在前者的基础上考虑各种控制因素，反映了人对控制事故发生和事故后果扩大的主观能动作用。固有危险性评价主要反映物质的固有特性、危险物质生产过程的特点和危险单元内、外部环境状况，分为事故易发性评价和事故严重度评价。事故易发性取决于危险物质事故易发性与工艺过程危险性的耦合。易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价方法填补了我国跨行业重大危险源评价方法的空白，在事故严重度评价中建立了伤害模型库，采用了定量的计算方法，使我国工业安全评价方法的研究从定性评价进入定量评价阶段。1996 年 10 月原劳动部颁发了第 3 号令，规定 6 类建设项目必须进行劳动安全卫生预评价。预评价是根据建设项目的可行性研究报告内容，运用科学的评价方法，分析和预测该建设项目存在的职业危险、有害因素的种类和危险、危害程度，提出合理可行的安全技术和管理对策，作为该建设项目初步设计中安全技术设计和安全管理、监察的主要依据。与之配套的规定、标准还有原劳动部第 10 号令、第 11 号令和部颁标准建设项目(工程)劳动安全卫生预评价导则(LD/T106-1998)。这些法规和标准在进行预评价的阶段、预评价承担单位的资质、预计价程序、预评价大纲和报告的主要内容等方面作了详细的规定，规范和促进了建设项目安全预评价工作的开展。国务院机构改革后，国家安全生产监督管理局重申要继续做好建设项目安全预评价、安全验收评价、安全现状综合评价及专项安全评价。2002 年 6 月 29 日中华人民共和国第 70号主席令颁布了中华人民共和国安全生产法 ，规定生产经营单位的建设项目必须实施“三同时” ，同时还规定矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目应进行安全条件论证和安全评价。 中华人民共和国安全生产法的颁布，将进一步推动安全评价工作向更广、更深的方向发展。尽管国内外已研究开发出几十种安全评价方法和商业化的安全评价软件包，但每种评价方法都有一定的适用范围和限度。定性评价方法主要依靠经验判断，不同类型评价对象的评价结果没有可比性。美国道化学公司开发的火灾爆炸危险指数评价法主要用于评价规划和运行的石油、化工企业生产、储存装置的火灾、爆炸危险性，该方法在指标选取和参数确定等方面还存在缺陷。概率风险评价方法以人机系统可靠性分析为基础，要求具备评价对象的元部件和子系统以及人的可靠性数据库和相关的事故后果伤害模型。定量安全评价方法的完善，还需进一步研究各类事故后果模型、事故经济损失评价方法、事故对生态环境影响评价方法、人的行为安全性评价方法以及不同行业可接受的风险标准等。河南理工大学本科毕业论文91.4 主要研究内容及方法目前，聚氯乙烯聚合方法主要有悬浮法、乳液法、溶液法和本体法等，其中悬浮法聚氯乙烯是目前聚氯乙烯产量最大的一个品种，约占聚氯乙烯总产量的 80%左右，故本文考虑对聚氯乙烯悬浮聚合生产过程进行危险源辨识及安全评价。本文选取河南省焦作市一化工企业为研究对象，该企业聚氯乙烯的年生产规模为 18 万吨。本文的主要研究内容和研究方法如下：（1）从系统安全的角度出发，基于危险源辨识的基本理论，结合聚氯乙烯聚合生产过程，分别对聚合过程中的危险物料、危险单元、危险操作设备及触发危险源进行辨识，找出聚氯乙烯聚合过程中可能存在的危险源。（2）对危险单元进行划分，然后根据英国帝化学公司蒙德法的评价结果，对各危险单元的危险性进行排序，从而确定需要重点研究的危险单元。（3）通过以上步骤，对需重点研究的危险单元聚合单元的典型事故聚合釜爆炸事故进行事故树定性分析与定量分析，求得各重要度及聚合釜爆炸事故发生的概率。（4）根据聚氯乙烯悬浮聚合过程的危险源辨识及安全评价的结果，得出一定结论，并提出聚氯乙烯聚合过程中为防止事故发生的控制措施及建议。河南理工大学本科毕业论文102 化工生产过程危险源辨识基本理论事故的发生有两个前提，第一是存在危险源，第二是存在失控的偶然事件。危险源的辨识是防止重大事故发生的第一步，危险源是可能导致事故的潜在的不安全因素，是危险的根源。按一般意义上理解，应该在危险源辨识的基础上进行安全评价，根据安全评价的结果采取危险源控制措施。危险源辨识是发现、识别和评价系统中的危险源的基础性工作。2.1 危险源辨识2.1.1 危险源的概念及分类危险源是指可能引起事故的根源，能造成人身伤亡或造成物品突发性损坏的危险因素或能影响人的身体健康、导致疾病或慢性损坏的危害因素。危险源从事故的本质上讲即为能量的意外释放、有害物质的泄漏或扩散。当能量在受控制的条件下可以做出有用功，但当失去控制，就会起到破坏作用。如果这些失去控制的能量作用于人体，且超过人所能够承受的范围，就会造成人员伤亡；若此能量作用于设备、设施、环境等，且超过其抵抗范围，设备、设施就会受到损害、环境也会遭到破坏。根据东北大学陈宝智教授提出的两类危险源理论：第一类危险源为系统中存在的可能发生意外释放的能量或危害物质；第二类危险源为在生产、生活中，为利用能量而采取措施约束、限制能量，而导致这些限制能量措施失衡或破坏的不安全因素。在此基础上西安科技大学田水承教授提出了第三类危险源的概念：由于安全管理决策、组织失误而造成系统失衡的不安全因素为第三类危险源。有的学者把危险源分为固有型危险源和触发型危险源。他们认为：固有型危险源是生产系统中客观存在的各种能量的物质；触发型危险源是固有型危险源正常存在的条件，包括遭到破坏的各种硬件和软件保障系统故障。这两类危险源既有区别又有联河南理工大学本科毕业论文11系。固有型危险源涉及到本质安全化问题，其控制更多地依赖于技术、工艺水平，它是系统危险和事故发生的内在因素，是造成灾害的物质决定因素。触发型危险源是引发固有型危险源能量失控的外在因素，是危险源监控管理的主要对象。2.1.2 危险源辨识的内容、方法和原则危险源辨识是发现、识别系统中危险源的存在并确定其特性的过程，是危险评价的基础，只有辨识了危险源之后才能进行危险分析和评价，才能有的放矢地考虑如何采取措施控制风险。根据危险源的分类，危险源辨识的内容主要有：(1)固有危险源辨识固有危险指物质生产过程的必要条件所衍生出来的危险性。它一般来自三个方面，即：使用、加工、生产出危险的物料；可能采用具有危险性的工艺过程；可能采用危险的装置和单元操作。按照危险源二分理论，使用、加工、生产出的危险物料是化工生产过程中的第一类危险源，它的量的多少决定了发生事故的严重程度。而化工生产过程中采用的危险化学反应工艺过程和危险的单元操作是在现代科学技术水平条件下不能被取代的，是客观条件要求的，因此是系统的固有危险源。(2)触发危险源辨识在工业生产领域中，能量和危害物质的失控更多体现在人员素质不高(人的不安全行为)、环境的影响和安全管理三个方面。因此触发危险源包括人的不安全行为、环境（厂区车间的自然环境）的影响及安全管理的缺陷三个方面。按照危险源二分理论，触发危险源与第二类危险源的含义是一致的。危险源辨识是一个过程，在这个过程中，除了利用经验外，还有一些方法可供使用，其中常用的辨识方法有直观经验分析方法和系统安全分析方法。（1）直观经验分析方法直观经验分析方法适用于有可供参考先例、有以往经验可以借鉴的系统，不能应用在没有可供参考先例的新开发系统。直观经验分析方法包括对照、经验法和类比方法。（2）系统安全分析方法随着系统安全工程的兴起，系统安全分析方法逐渐成为危险源辨识的主要方法。系统安全分析是从安全的角度进行的系统分析，它通过揭示系统中可能导致系统故障或事故的各种因素及其相互关系来辨识系统中的危险源。它既可以用来辨识可能带来严重后果的危险源，也可以用来辨识没有事故先例的系统的危险源。系统越复杂，越需要利用系统安全分析方法辨识危险源。河南理工大学本科毕业论文12在系统安全分析过程中，针对生产系统、工作环境、研究对象等因素的不同，国内外相继提出了几十种具体的系统安全分析技术方法，大致可以归为定性分析方法、概率危险评价技术、危险指数评价方法、基于人机环管四因素的系统综合评价方法和系统安全分析的人工神经网络方法等五种方法。对危险源的辨识、确认是实行监控、管理的基础。对危险源的辨识基本原则主要是以下几方面：（1）本质属性有潜在危险性。（2）隐患容易产生又不易被发觉且难以控制。（3）有统计分析依据，即危险性导致事故发生概率的大小。2.2 化工生产过程危险源辨识在化工产品的生产过程中，存在着诸多危险源，给化工行业的安全生产带来了极大的安全隐患，故对其进行危险源辨识就显得极为紧迫，本文考虑从以下几方面着手进行辨识。2.2.1 危险物料辨识化工生产过程中，危险物料的辨识是对物质危险性的分析。生产过程中的原材料、半成品、中间产品、副产品以及贮运中的物质分别以气、液、固态存在，它们在不同的状态下分别具有相对应的物理、化学性质及危险危害特性，因此了解并掌握这些物质固有的危险特性是进行危险辨识、分析和评价的基础。危险物料的辨识应从其理化性质、稳定性、化学反应活性、燃烧及爆炸特性、毒性及健康危害等方面进行分析与辨识。进行危险物料的辨识应考虑如下几个方面：(1) 危险物料危险物料主要包括原料、中间产品等，辨识时应考虑的问题如：哪些是剧毒物质；哪些是慢性有毒物质、致癌物质、诱导有机体突变的物质；哪些是易燃物质；哪些是可燃物质等问题。危险物料的分类如下：1) 易燃、易爆物质；2) 有毒物质；3) 有害物质；4) 致癌、致突变及致畸物质；5) 刺激性物质；6) 腐蚀性物质；7) 造成缺氧的物质；河南理工大学本科毕业论文138) 麻醉物质；9) 氧化剂。(2) 主要考虑的物料危险性质1) 物理性质；2) 剧毒物质的性质及暴露的极限；3) 慢性有毒物质的性质及暴露极限；4) 燃烧及爆炸性质；5) 反应性质；6) 物质的反应或分解速度、热效应数据及受热分解导致压力迅速增高或分解出有毒易燃易爆物质。(3) 危险物料可能导致的危险性1) 急性中毒；2) 火灾；3) 爆炸；4) 化学性灼伤及腐蚀；4) 对人体有其他危害。2.2.2 危险单元辨识化工生产过程往往相当复杂，若直接对整个生产过程进行危险源辨识，工作量非常大，且不太切合实际，故在实际辨识过程中，可根据化工生产过程的特点，将其按照一定原则分成若干危险单元，然后逐个对危险单元进行危险源辨识。2.2.3 危险操作设备辨识化工生产过程中涉及到的设备一般都比较多，工艺参数的要求也都比较苛刻，因此生产过程中的许多危险都是直接或间接由人为失误造成的，故对危险操作设备的辨识就集中体现在对人员危险操作的辨识上。化工过程中的危险操作是指化工生产中以物理过程为主的处理方法，以处理大量危险物料和含有活性物质物料的操作过程为分析研究的重点。它主要包括加热、冷却、冷冻、物料输送、干燥、蒸发、蒸馏、熔融、加压、减压等。处理易燃气体物料时要防止爆炸性混合物的形成。特别是减压状态下的操作，要防止混入空气而形成爆炸性混合物。处理易燃固体或可燃固体物料时，要防止形成爆炸性粉尘混合物。2.2.4 化工生产过程中的触发危险源由前可知，就一般而言，触发危险源包括人的不安全行为、环境（厂区车间的自河南理工大学本科毕业论文14然环境）的影响及安全管理的缺陷三个方面。因此，化工生产过程中的触发危险源也包括人的不安全行为、环境的影响及安全管理的缺陷。（1）人的不安全行为人的不安全行为一般指明显违反安全操作规程的行为，这种行为往往直接导致事故发生。人的不安全行为可能会造成能量或危险物质控制系统故障，使屏蔽破坏或失效，从而造成对第一类危险源控制的直接破坏，也可能造成物的因素的问题，从而导致事故的发生。（2）环境的影响环境因素主要指系统运行的环境，包括温度、湿度、照明、粉尘、通风换气、噪声和振动等物理环境，以及企业和社会的软环境。不良的物理环境或软环境会促使设备故障和缺陷或人的不安全行为的发生。（3）安全管理的缺陷安全管理的缺陷是由于制度不健全、检查不到位、人的能力不到位等因素导致人的失误和故障的发生。安全管理的缺陷有:1)对物（含作业环境）性能控制的缺陷，如设计、监测和不符合处置方面的缺陷；2）对人失误控制的缺陷，如教育、培训、指示、雇用选择、行为监测方面的缺陷；3）工艺过程、作业程序的缺陷，如工艺、技术错误或工艺、技术不当，无作业程序或作业程序有错误；4）作业组织的缺陷，如人事安排不合理、负荷超限、无必要的监督和联络、禁忌作业等；5）对来自相关方（供应商、承包商等）的风险管理的缺陷，如合同签订、采购等活动中忽略了安全健康方面的要求；6）违反工效学原理，如使用的机器不适合人的生理或心理特点。河南理工大学本科毕业论文153 聚氯乙烯悬浮法聚合过程危险源辨识聚氯乙烯是我国发展较早、产量最大的塑料品种之一，目前，占全国塑料产量的一半。近年来，聚氯乙烯化工生产在我国得到了长足的发展，聚氯乙烯悬浮法聚合过程因其生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广泛的应用，在四种聚合方法中占据主导地位。尽管如此，聚氯乙烯聚合反应的固有风险依然存在，即聚合过程中聚合放热失控即所谓“暴聚”事故以及易燃易爆有毒物质泄漏导致的火灾爆炸事故。故仍需对聚氯乙烯悬浮法聚合过程进行危险源辨识。3.1 聚氯乙烯聚合过程概况3.1.1 悬浮法聚合工艺过程氯乙烯在常温常压下为气体，其沸点-13.4，加压后在聚合釜内转变为液体，本悬浮法聚合工艺过程采用等温入料工艺，并由 DCS 集散型控制系统对本装置生产全过程进行自动控制。将纯水、氯乙烯单体(VCM)及各种助剂按照一定程序加入聚合釜内，在一定温度、压力下发生聚合反应生成聚氯乙烯（PVC） ，聚合后的聚氯乙烯浆料送至出料槽，再经汽提塔脱除聚氯乙烯颗粒内部的氯乙烯后，通过干燥脱除水分，经包装后入库。未反应的气相氯乙烯经压缩机、冷凝器压缩冷凝后回收至回收单体槽。聚氯乙烯生产工艺流程如图 3-1 所示。河南理工大学本科毕业论文16图 3-1 聚氯乙烯生产工艺流程Figure3-1 Polyvinyl chloride (PVC) production process3.1.2 聚合过程单元划分根据聚氯乙烯聚合过程的特点，可考虑将聚氯乙烯悬浮聚合过程划分为以下三个主要单元：聚氯乙烯聚合单元、聚氯乙烯汽提单元和尾气回收单元。（1）聚氯乙烯聚合单元图 3-2 聚合釜Figure3-2 Polymerizer本文采用的是聚氯乙烯悬浮聚合方法。聚合过程中采用过氧化物或偶氮化合物做引发剂，将液态氯乙烯单体（VCM）在搅拌的作用下分散成小液滴，悬浮于水介质中进行聚合。溶于单体中的引发剂，在聚合温度（4565）下分解成自由基，引发氯乙河南理工大学本科毕业论文17烯单体（VCM）进行聚合，而水中溶有分散剂，以防止氯乙烯液滴的并聚和防止达到一定转化率后 PVC-VCM 溶胀粒子的粒并。整个聚合过程是按照一定的程序，在一定的条件下在聚合釜（图 3-2）内进行并完成的。（2）聚氯乙烯汽提单元图 3-3 汽提塔Figure3-3 Stripper反应结束的聚氯乙烯被加热到 70100，送到汽提塔（图 3-3）顶，汽提塔底部通入的蒸汽与从塔顶下来的聚氯乙烯料浆逆流接触进行传热，聚氯乙烯颗粒吸附的氯乙烯和水相中的氯乙烯被加热气化，随上升的水蒸气汽提带逸出去，随着料浆的不断往下流动，温度逐渐升高使水相中的氯乙烯随温度的升高而降低，树脂内部与水相中氯乙烯的含量形成浓度差，在这浓度差的推动下，聚氯乙烯内部的氯乙烯不断向水相进行扩散，并逐渐被气化，随着蒸汽的上升被带走，经冷凝器冷却、分离后进入氯乙烯气柜，从而使树脂中的残留单体减少，聚氯乙烯浆料被送入干燥包装。在整个过程中，主要是通过控制汽提塔的差压、出口压力、汽提塔的底温来获得较好的控制效果。（3）尾气回收单元在氯乙烯聚合过程中，考虑到聚氯乙烯（PVC）树脂的质量和聚合经济性，氯乙烯反应转化率一般控制在 85%90%，这样就存在大量未反应的单体需要回收。回收前期由于压力高，气相氯乙烯直接进入冷凝器，冷凝为液相氯乙烯。当回收后期压力降低时，启动压缩机提高压力入冷凝器，继续回收，直至回收压力达到目的值。所有回收单体贮存在回收氯乙烯单体槽中，为再聚合使用。3.2 危险物料辨识表 3-1 物料的危险特性参数Table3-1 The risk parameters of materials河南理工大学本科毕业论文18名称熔点/沸点/闪点/自燃点/在空气中爆炸极限/饱和蒸气压/(kPa -1)毒性电石 2300 - - - - - -乙炔 -81.8 -83.8 -50 305 2.1-80.0 506.32/-164 微毒氢气 -259.2 -252.8 -50 400 4.1-74.1 13.33/-257.9 -氯气 -101 -34.5 - - - 909/271.5 高毒氯化氢 -114.2 -85.0 - - - 30.66/21 低毒氯乙烯 -159.8 -13.4 -50 415 3.6-31.0 346.53/25 低毒乙烷 -183 -88.6 -78 472 3.0-16.0 53.32/-99.7 -二氯乙烷 -96.7 57.3 -10 - 5.6-16.0 8.7/20 微毒氮气 -209.8 -195.6 - - - 1026.42/-173 -硫化氢 -85.5 -60.4 - -50 4.0-46.0 2026.5/25.5 低毒磷化氢 -132.5 -87.5 -50 100 - 53.32/-98.3 高毒砷化氢 -113.5 -55 -50 - 4.5- 高毒聚氯乙烯的聚合生产过程中涉及到的原料包括电石、氢气、氯气，产物有乙炔、氯化氢、氯乙烯，同时产生少量乙烷、二氯乙烷，最终产物为聚氯乙烯。由于电石中含有少量硫化钙、磷化钙、砷化钙，电石水解过程中会产生硫化氢、磷化氢、砷化氢气体。物料危险特性的主要参数详见表 3-1，物料的危险特性及分类见表 3-2。表 3-2 物料的危险特性及分类Table3-2 Hazardous characteristics and classification of materials物料名称 可能的危险 危险物料类别电石 本身不燃烧，但当与水作用或在潮湿环境中均能产生乙炔气，在空气中达到一定浓度时，可产生爆炸灾害。电石能与酸性物质发生剧烈反应 不燃晶体乙炔与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸；与氧化剂接触会发生剧烈反应；与氧、氟等接触会发生剧烈的化学反应。能与铜、银、汞等的化合物生成爆炸性物质易燃气体氢气 与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即发生爆炸 易燃气体氯气氯气不会燃烧，但可以助燃。一般可燃物大多能在氯气中燃烧，一般易燃气体或蒸汽也都能与氯气形成爆炸性混合物。氯气能与多种化学品如乙炔、氨、氢气等剧烈反应发生爆炸或生成爆炸性介质。它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用不燃气体氯化氢 遇水有强腐蚀性。能与一些活性金属粉末发生反应，放出氢气。遇氰化物能产生剧毒的氰化氢气体 不易燃气体氯乙烯易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险，在燃烧或无抑制剂时可发生剧烈聚合。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃易燃气体乙烷 易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氟、氧等接触会发生剧烈的化学反应 易燃气体二氯乙烷 易燃，其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生 易燃液体河南理工大学本科毕业论文19剧烈反应。受高热分解产生有毒的腐蚀性气体。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险氮气 惰性气体，有窒息性，在密闭空间内可使人窒息死亡。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险 不燃气体硫化氢易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与浓硝酸、发烟硝酸或其他强氧化剂剧烈反应，发生爆炸。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃易燃气体磷化氢 暴露在空气中能自燃。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生剧烈反应 自燃气体砷化氢 与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸 易燃气体由于氯乙烯聚合、汽提等都是在高压下进行的，容易发生泄漏，从而造成火灾爆炸事故和中毒事故。相较而言，聚合过程中危害程度最大的物质是氯乙烯。氯乙烯在常温常压下是比空气重一倍的微溶于水的无色气体，带有一种麻醉性的芳香气味。氯乙烯分子式为 C2H3Cl,分子量为 62.51，沸点为-13.9，凝固点为-159.7，闪电为-77.8（开杯） 、-61.1（闭杯） ，自燃点为 472，燃烧热为 1134.2kJ/mol，爆炸温度极限低于-45，在空气中的爆炸范围是 3.6%32%（体积） ，在氧气中的爆炸范围是4%70%（体积） ，沸点条件下的汽化潜热为 24.011kJ/mol,均聚聚合反应热为96.3108.9KJ/mol。总之，氯乙烯是一种易燃易爆且有毒的物质。易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。燃烧或无抑制剂时可发生剧烈聚合。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。氯乙烯通常由呼吸道吸入人体内较高浓度引起急性轻度中毒，呈现麻醉前期症状，有晕眩、头痛、恶心、胸闷、步态蹒跚和丧失定向能力，严重中毒时可致昏迷。对人体有麻醉作用，当浓度为 256g/m3(10%)时，1h 致死，当浓度达到 20%40%时很快引起急性中毒，长时间接触氯乙烯气体可使人致癌。慢性中毒主要为肝脏损害、神经衰弱症候群、胃肠道及肢端溶骨症等综合症。3.3 危险单元辨识由前可知，聚氯乙烯悬浮聚合过程可划分为聚合单元、汽提单元和尾气回收单元三个主要单元。下面就分别对三个单元的危险源进行辨识：3.3.1 聚合单元辨识聚氯乙烯聚合单元的主要反应为氯乙烯以偶氮化合物或过氧化合物为引发剂，纤维素醚、聚乙烯醇为分散剂，水作为分散和传热介质，并伴有搅拌进行反应。该聚合单元的主要危险、有害因素如下：（1）聚合过程中使用的氯乙烯具有易燃易爆性和毒性，大量的氯乙烯泄漏到空气中遇明火会引起爆炸事故，被人体吸入后会产生头晕、浑身软弱无力等症状，逐渐神河南理工大学本科毕业论文20志不清，站立不稳，四肢痉挛，呼吸由急变弱，最后失去知觉，甚至死亡；（2）该聚合反应是在在高压条件下进行的，氯乙烯单体在压缩过程中或在高压系统中容易泄漏，发生火灾、爆炸事故；（3）聚合生产过程中使用的各种助剂（如引发剂、分散剂等）的选择和用量都将影响聚合反应的正常进行，同时也将影响聚氯乙烯的分子结构和主要性能。如果使用不当，也可能酿成事故，如引发剂用量多时，反应速度快，聚合时间短，设备利用率高；但用量过多，反应激烈，不易控