第五节工艺单元危险系数

确定了适当的物质系数之后，下一步是计算工艺单元危险系数(F3)，F3与MF相乘就得到F&EI。

确定工艺单元危险系数的数值，首先要确定F&EI表中一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数。构成工艺危险系数的每一项都可能引起火灾或爆炸事故的扩大或升级。

计算工艺单元危险系数(F3)中的各项系数时，应选择物质在工艺单元中所处的最危险状态，可以考虑的操作状态有开车、连续操作和停车。严谨的定义是防止对过程中的危险进行重复计算，因为在确定物质系数时已选取了单元中最危险的物质，并据此进行火灾、爆炸分析，实际上肯定将是“最坏情况”，即已考虑到实际上可能发生的最坏状况。

计算F&EI时，一次只评价一种危险。如果MF是按照工艺单元中的易燃液体来确定的，就不要选择与可燃性粉尘有关的系数，即使粉尘可能存在于过程的另一段时间内。合理的计算方法为：先用易燃液体的物质系数进行评价，然后再用可燃性粉尘的物质系数进行评价。只有导致最高F&EI和实际最大可能财产损失的计算结果才需要报告。

一个重要例外是混杂物，已在前面“混合物”部分讨论过。如果某种混杂在一起的混合物被作为最危险物质的代表，则计算工艺单元危险系数时，可燃粉尘和易燃蒸汽的系数都要考虑。在F&EI计算表中有些项已有了固定系数值，对于那些无固定系数值的项，可参阅下面确定适当的系数值。切记：一次只分析一种危险，使分析结果与特定的最危险状况(如开车、正常操作或停车)相对应。始终把焦点放在工艺单元和选出进行分析的物质系数上，并记住只有恰当地对每项系数进行评估，其最终结果才是有效的。

一、一般工艺危险性

一般工艺危险性是确定事故损害大小的主要因素。

此处列出的六项内容适用于大多数作业场合，也许不必每项系数都采用，但是它们在火灾、爆炸事故中所起的巨大作用已被证实，因此，仔细分析工艺单元是重要的。

欲切实地评估工艺单元暴露危险，要把待分析的工艺单元的特定物质系数与最危险运行条件下的一般工艺危险修正系数结合在一起使用。

1.放热化学反应

若所分析的工艺单元有化学反应过程，则选取此项危险系数。所评价物质的反应性危险已经为物质系数所包含。

(1)轻微放热反应的危险系数为0.30，包括：(a)加氢反应——给双键或三键结构的分子上加氢的反应；(b)水合反应——化合物与水的反应，如从氧化物制备硫酸或磷酸等；(c)异构化——有机物分子中原子重新排列的反应，如从直链分子变成带支链的分子；(d)磺化反应——与硫酸反应，在有机化合物分子中引入磺基(一SO₃H)的反应；(e)中和反应——酸和碱生成盐和水的反应，或碱和醇化物与水的反应。

(2)中等放热反应系数为0.50。包括： (a)烷基化——引入烷基形成各种有机化合物的反应；(b)酯化——有机酸和醇生成酯的反应；(c)加成——不饱和碳氢化合物和无机酸的反应。无机酸为强酸时系数增加到0.75； (d)氧化——物质在氧中燃烧生成CO₂和H₂O的反应，或者在控制条件下物质与氧反应生成CO₂和H₂O的反应，对于燃烧过程及使用氯酸盐、硝酸、次氯酸盐类强氧化剂时，系数增加到1.00；(e)聚合——将分子连接成链状物或其他大分子的反应； (f)缩合——两个或多个有机化合物分子连接在一起形成较大分子的化合物，并放出H₂O和HCl的反应。

(3)剧烈放热反应系数为1.00，是指一旦反应失控，有严重火灾、爆炸危险的反应，如卤化，有机分子上引入一个或数个卤素原子的反应。

(4)特别剧烈的放热反应，系数为1.25，是指相当危险的放热反应，如硝化，用硝基取代化合物中氢原子的反应。

2.吸热反应

反应器中所发生的任何吸热反应，系数均取0.20(注：此系数只用于反应器)。当吸热反应的能量是由固体、液体或气体燃料提供时，系数增至0.40。包括：(1)煅烧——加热物质以除去结合水或易挥发性物质的过程，系数为0.40； (2)电解——用电流离解离子的过程，系数为0.20；(3)热解或裂化——在高温、高压和触媒作用下，将大分子裂解成小分子的过程，当用电加热或高温气体间接加热时，系数为0.20，直接火加热时，系数为0.40。

3.物料处理与输送

本项用于评价工艺单元在处理、输送和储存物料时潜在的火灾危险性。I类易燃或液化石油气类的物料，在联接或未联接的管线上装卸时的系数为0.50。人工加料，且空气可随加料过程进入离心机、间歇式反应器、间歇式混料器等设备内，并能引起燃烧或发生反应的危险，不论是否采用惰性气体置换，系数均为0.50。可燃性物质存放于库房或露天时的系数为： (1)对Nr=3或NF=4的易燃液体或气体，系数为0.85，包括桶装、罐装、可移动式挠性容器和气溶胶罐装； (2)对表1-1中所列的NF=3的可燃性固体，系数取0.65；(3)表1-1中所列的NF=2的可燃性固体，系数取0.40； (4)杯闪点大于3708℃并低于60℃的可燃性液体，系数取0.25。

若上述物质存放于货架上且未安设洒水装置时，系数要增加0.20。此处考虑的范围比较适合一般储存容器。

4.封闭单元或室内单元

处理易燃液体和气体的场所为敞开式，有良好的通风，以便能迅速排除泄露的气体和蒸气，减少了潜在的爆炸危险。粉尘捕集器和过滤器也应放置在区域内，并远离其他设备。封闭区域定义为有顶、且三面或多面有墙壁的区域，或者无顶但四周有墙封闭的区域。封闭单元内即使专门设计有机械通风，其效果也不如敞开式结构；但如果机械通风系统能收集所有易燃气体并可排出，则系数可以降低。

系数选取原则如下：(1)粉尘过滤器或捕集器安置在封闭区域内时，系数取0.50；(2)在封闭区域内，在闪点以上处理易燃液体时，系数为0.30，如果易燃液体的量大于4540kg时，系数增至0.45； (3)在封闭区域内，在沸点以上处理液化石油气或任何易燃液体时，系数为0.60，若易燃液体的量大于4540kg，则系数取0.90； (4)若已安装了合理的通风装置，上述(1)、(3)两项中的系数可减少50％。

5.通道

生产装置周围必须有紧急救援车辆的通道，“最低要求”是至少在两个方向上设有通道。选取封闭区域内主要工艺单元的危险系数时要格外注意，至少有一条通道必须是通向公路的，火灾时的消防道路可以看作是第二条通道，设有监控喷水枪并处于待用状态。整个操作区面积大于925m²，且通道不符合要求时，系数为0.35。整个库区面积大于2312m²，且通道不符合要求时，系数为0.35。

面积小于上述数值时，要分析它对通道的要求，如果通道不符合要求，影响消防活动时，系数可取0.20。

6.排放和泄露控制

此项内容是针对大量易燃、可燃液体溢出会危及周围设备的情况，不合理的排放设计已成为造成重大损失的原因。该项系数仅适用于工艺单元内物料闪点小于60℃或操作温度大于其闪点的场合。为了评价排放和泄漏控制是否合理，必须估算易燃、可燃物质的总量以及消防水能否在事故时得到及时排放。

(1)F&EI计算表中排放量按以下原则确定：(a)对工艺和储存设备，取单元中最大储罐的储量加上第二大储罐10％的储量； (b)采用30分钟的消防水量(如30分钟×每分钟升数=消防水升数)(对农用化学物或危害环境化学物设定60分钟的流量——参看LPP4.5.6,与本区环保人员研讨)。

将上述(a)、(b)两项之和的值填人F&EI计算表中一般工艺危险的1.F项内。

(2)系数选取原则

(a)设有堤坝以防止泄漏液流到其他区域，但堤坝内所有设备露天放置时，系数为0.50。

(b)单元周围为一可排放泄漏液的平坦地，一旦失火，会引起火灾，系数为0.50。

(c)单元的三面有堤坝，能将泄漏液引至蓄液池或封闭的地沟，并满足以下条件时，不取系数：(ⅰ)蓄液池或地沟的地面斜度:土质地面不得小于2％，硬质地面不得小于1％；(ⅱ)蓄液池或地沟的最外缘与设备之间的距离至少为15m，如果设有防火墙，可以减少其间距离；(iii)蓄液池的储液能力应至少等于上述(1).(a)和(1).(b)之和。如果只是部分满足以上规定，系数为0.25。

(d)如蓄液池或地沟处设有公用工程管线，或管线的距离不符合要求者，系数取0.50。

简言之，有良好的排放设施才可以不取危险系数。

至此，可评价所有的一般工艺危险，然后计算基本系数和所有选取系数之和，并将其数值填人F&EI表中“一般工艺危险系数(F1)”的栏目中。

二、特殊工艺危险性

特殊工艺危险是影响事故发生概率的主要因素，特定的工艺条件是导致火灾、爆炸事故的主要原因。特殊工艺危险有如下所列12项。

1.毒性物质

毒性物质能够扰乱人们机体的正常反应，因而降低了人们在事故中制定对策和减轻伤害的能力。毒性物质的危险系数为0.2N_H，对于混合物，取其中最高的N_H值。

N_H是美国消防协会在NFPA704中定义的物质毒性系数，其值在NFPA 325M或NFPA49中已列出，表1-7中给出了许多物质的N_H值。对于新物质，可请工业卫生专家帮助确定。

NFPA 704对物质的N_H分类为：(1)N_H=0，火灾时除一般可燃物的危险外，短期接触没有其他危险的物质；(2)N_H=1，短期接触可引起刺激，致人轻微伤害的物质，包括要求使用适当的空气净化呼吸器的物质；(3)N_H=2，高浓度或短期接触可致人暂时失去能力或残留伤害的物质，包括要求使用单独供给空气的呼吸器的物质；(4)N_H=3，短期接触可致人严重暂时失去能力或残留伤害的物质，包括要求全身防护的物质；(5)N_H=4，短暂接触也能致人死亡或严重伤害的物质。

上述毒性系数N_H值只是用来表示人体受害的程度，它可导致额外损失。该值不能用于工业卫生和环境的评价。

2.负压操作

本项内容适用于空气进入系统会引起危险的场合。当空气与湿度敏感性物质或氧敏感性物质接触即可能引起危险，在易燃混合物中引入空气也会导致危险。该系数只用于绝对压力小于500mmHg的情况(1mmHg=133Pa)。系数为0.50。

如果采用了本项系数，就不要再采用下面3“燃烧范围内或其附近的操作”和5“释放压力”中的系数，以免重复。大多数汽提操作、一些压缩过程和少许蒸馏操作都属于本项内容。

3.燃烧范围或其附近的操作

某些操作导致空气引入并夹带进入系统，空气的进入会形成易燃混合物，进而导致危险。这里讨论以下有关情况。

(1)N_F=3或N_F=4的易燃液体储罐，在储罐泵出物料或者突然冷却时可能吸人空气，系统取0.50；打开放气阀或在吸-压操作中未采用惰性气体保护时，系数为0.50；储有可燃液体，其温度在闭杯闪点以上、且无惰性气体保护时，系数为0.50；如果使用了惰性化的密闭蒸汽回收系统，且能保证其气密性，则不用选取系数。

(2)只有当仪表或装置失灵时，工艺设备或储藏才处于燃烧范围内或其附近，系数为0.30。任何靠惰性气体吹扫，使其出于燃烧范围之外的操作，系数为0.30。该系数因为适用于装载可燃物的船舶和槽车，若已按“负压操作”选取系数，此处不再选取。

(3)由于惰性气体吹扫系统不实用或者未采取惰性气体吹扫，使操作总是处于燃烧范围内或其附近时，系数为0.80。

4.粉尘爆炸

粉尘最大压力上升速度和最大压力值，主要受其粒径大小的影响，通常，粉尘越细，危险越大。这是由于细尘具有很高的压力上升速度和极大压力伴生。本项系数将用于含有粉尘处理的单元，如粉体输送、混合、粉碎和包装等。

所有粉尘都有一定的粒径分布范围，为了确定系数，采用10％粒径的概念，也就是在这个粒径处有90％粗粒子，其余10％为细粒子。根据表1-3确定合理的系数，除非粉尘爆炸试验已经证明没有粉尘爆炸危险，否则都要考虑粉尘系数。

表1-3 粉尘爆炸危险系数确定表

粉尘爆炸危险系数			粉尘爆炸危险系数
粉尘粒径／µm	泰勒筛／目	系数①	粉尘粒径／µm	泰勒筛／目	系数①
>175	60—80	0.25	75—100	150—200	1.25
150—175	80—100	O.50	<75	>200	2.00
100—150	100—150	0.75

①在惰性气体气氛中操作时，上述系数减半。

5.释放压力

操作压力高于大气压时，由于高压可能会引起高速率的泄漏，因此要采用危险系数。是否采用系数，取决于单元中的某些导致易燃物料泄漏的构件是否发生故障。例如，己烷液体通过6.5cm²的小孔泄漏，当压力为517kPaG时，泄漏量为272kg／min；压力为2069kPaG时，泄漏量为上述的2.5倍，即680kg／min。释放压力系数评定不同压力下的特殊泄漏危险潜能，释放压力还影响扩散特性。

由于高压使泄漏可能性大大增加，所以随着操作压力提高，设备的设计和保养变得更为重要。

系统操作压力在20685kPaG以上时超出标准规范的范围(美国机械工程师学会非直接火加热压力容器规范，第八章第一节)，对于这样的系统，在法兰设计中必须采用透镜垫圈、圆锥密封或类似的密封结构。

参照图1-5，根据操作压力确定初始危险系数值。下列方程适用于压力为0—6895kPaG时压力系数的确定。

Y=0.16109+1.61503(x／1000)－1.42879(x／1000)²+0.5172(x／1000)³

从表1-4可确定压力为0—6895kPaG的易燃、可燃液体的压力系数(也包括图1-5在内)。

表1-4 易燃、可燃液体的高压系数

压力／kPaG	系数	压力／kPaG	系数	压力／kPaG	系数
6895	0.86	13790	0.96	20685—68950	1.00
10343	0.92	17238	0.98	>68950	1.5

用图1-5中的曲线能直接确定闪点低于60℃的易燃、可燃液体的系数。对其他物质可先由曲线查出初始系数值，再用下列方法加以修正：(1)焦油、沥青、重润滑油和柏油等高粘性物质，用初始系数乘以0.7作为危险系数；(2)单独使用压缩气体或利用气体，使易燃液体压力增至103kPa(G)以上时，用初始系数值乘以1.2作为危险系数； (3)液化的易燃气体(包括所有在其沸点以上储存的易燃物料)用初始系数值乘以1.3作为危险系数。

确定实际压力系数时，首先由图1-5查出操作压力系数，然后求出释放装置设定压力系数，用操作压力系数除以设定压力系数，得出实际压力系数调整系数，再用该调整系数乘以操作压力系数求得实际压力系数。这样，就对那些具有较高设定压力和设计压力的情况给予了补偿。

注意调节释放压力，使之接近于容器设计压力常是有利的。例如，对于使用易挥发溶剂，特别是气态的反应，可以通过调节释放压力使溶剂沸腾，并在温升前移走热量，从而避免出现不合要求的高温反应。一般是根据反应物质及有关动力学数据，用计算机模拟来确定是否需要低释放压力。但是在一些反应系统中并不总需要低释放压力。

在一些特定场合，增加压力容器的设计压力以降低泄放的可能性是有利的，在有些场合也许能达到容器的最大允许压力。以盛放粘性物质容器的计算举例。

容器设计压力是1034kPaG，正常操作压力是690kPaG，安全膜设定压力是862kPaG。

从图1-5查得：690kPaG操作压力的系数为0.31，862kPaG设定压力的系数为0.34。粘性物质需要修正，乘以0.7，于是得到操作压力修正系数是0.31×0.7=0.22；实际系数由压力调整系数乘以操作压力修正系数得出：实际系数=0.22×(0.31／0.34)=0.20。

6.低温

本项主要考虑碳钢或其他金属在其延展或脆化转变温度以下时可能存在的脆性问题。如经过认真评价，确认在正常操作和异常情况下均不会低于转变温度，则不用系数。测定转变温度的一般方法，是对加工单元中设备所用的金属小样进行标准摆锥式冲击试验，然后进行设计，使操作温度高于转变温度。正确设计应避免采用低温工艺条件。

系数给定原则为：(1)采用碳钢结构的工艺装置，操作温度等于或低于转变温度时，系数取0.30，如果没有转变温度数据，则可假定转变温度为10℃； (2)装置为碳钢以外的其它材质，操作温度等于或低于转变温度时，系数取0.20。切记，如果材质适用于最低可能的操作温度，则不用给系数。

7.易燃和不稳定物质的数量

单元中易燃物和不稳定物质的数量与危险性的关系分为三种类型，用各自的系数曲线分别评价。对每个单元而言，只能选取一个系数，依据是已确定为单元物质系数代表的物质。

(1)工艺过程中的液体或气体(图1-6)。该系数主要考虑可能泄漏并引起火灾危险的物质数量，或者因暴露在火中可能导致化学反应事故的物质数量。它应用于任何工艺操作，包括用泵向储罐送料的操作。该系数适用于下列已确定作为单元物质系数代表的物质：(a)易燃液体和闪点低于60℃的可燃液体；(b)易燃气体；(c)液化易燃气；(d)闭杯闪点大于60℃的可燃液体，且操作温度高于其闪点时； (e)化学活性物质，不论其可燃性大小(N_R＝2，3或4)。

确定该项系数时，首先要估算工艺中的物质数量(ks)。这里所说的物质数量是在10分钟内从单元中或相连的管道中可能泄漏出来的可燃物的量。在判断可能有多少物质泄漏时要借助于一般常识。经验表明取下列两者中的较大值作为可能泄漏量是合理的：(a)工艺单元中的物料量；(b)相连单元中的最大物料量。紧急情况时，通过遥控关闭阀门，使相连单元与之隔离的情况不在考虑之列。例如，加料槽、缓冲罐和回流罐是与单元相连的一类设备，它们可能装有比评价单元更多的物料。可是，如果这些容器都配备遥控切断阀，则不能把它们看作是“与工艺单元相连的设备”。

在正确估计工艺中物质数量之前，要回答的问题是“什么是最大可能的泄漏量?”当你熟悉了工艺后作出良好判断的结果，与上述估算有较大差异时，只要确信你的结果可靠，就应当采用它。记住：凭借你对工艺的熟悉和良好的判断，总能使你得到更为符合实际的估算值。但要注意：如果泄漏物具有不稳定性(化学反应性)时，泄漏量一般以工艺单元内的物料量为准。

在火灾、爆炸指数计算表的特殊工艺危险的“G”栏中的有关空格中填写易燃或不稳定物质的合适数量。使用图1-6，将求出的工艺过程中的可燃或不稳定物料总量乘以燃烧热Hc(J／kg)，得到总热量(J)。燃烧热Hc可从表1-7（见后）或化学反应试验数据中查得。

对于N_R=2或N_R值更大的不稳定物质，其Hc值可取6倍于分解热或燃烧热中的较大值。分解热也可从化学反应试验数据中查得。在火灾、爆炸指数计算表的特殊工艺危险“G”栏有关空格处填人燃烧热Hc(J)值。

由图1-6工艺单元能量值(J)查得所对应的危险系数。总能量值与曲线的相交点即代表系数值。该曲线中总能值焦耳(X)与系数(Y)的曲线方程为(计算时式中的能量即X数值的单位应为英热单位×109，以下各公式与此相同)：

lgY=0.17179+0.42988(1gX)－0.37244(1gX)²+0.17712(1gX)³－0.029984(1gX)⁴

(2)储存中的液体或气体(工艺操作场所之外)操作场所之外储存的易燃和可燃液体，气体或液化气的危险系数比“工艺中的”要小，这是因为它不包含工艺过程，工艺过程有产生事故的可能。本项包括桶或储藏中的原料、罐区中的物料以及可移动式容器和桶中的物料。

对单个储存容器可用总能量值J(储存物料乘以燃烧热而得)查图1-7确定其危险系数。对于若干个可移动容器，用所有容器中的物料总量。当两个或更多的容器安置在一个共同的堤坝内，不能将泄漏液排至适当大的蓄液池内时，用堤坝内所有储罐内的物料总热量值查取系数。对于不稳定的物质，采取和F&EI表中Z-G-I相同的方法进行计算，即取最大分解热或燃烧热的6倍作为Hc，然后根据总热量，由图1-7中的曲线A确定系数。

例如，有3个盛有化学物质的储罐(分别装有340100kg苯乙烯单体、340100kg二乙基苯和272100kg丙烯腈)安置在同一堤坝内，且不能排放到蓄液池内。假定储存的环境温度为38℃，所有的Hc取燃烧热值，其总能量计算如下：340100kg苯乙烯×40.5×10⁶J／kg=13.8×10¹²j；340100kg二乙基苯×41.9×10⁶J／kg=14.1×10¹²j；272100kg丙烯腈×31.9X10⁶J／kg=8.7×10¹²J；总能量＝36.6×10¹²j。

根据物质种类确定曲线：苯乙烯，I类易燃液体(图2-10-7曲线B)；丙烯腈，I类易燃液体(图1-7曲线B)；二乙基苯，Ⅱ类可燃液体(图1-7曲线C)。

如果单元中的物质有几种，则查图1-7时，要找出总能量与每种物质对应的曲线中最高的一条曲线的交点，然后再查出与交点对应的系数值，即为所求系数。在本例中总能量与各物质对应的最高曲线是B，其对应的系数是1.00。美国消防协会NFPA30要求用堤坝将这些易燃物质分开存放。

图1-7中曲线A、B和C的总能量值(X)与系数(Y)的对应方程分别为

曲线A：

lgY=－0.289069+0.472171(1gX)－0.074585(1gX)²－0.018641(1gX)³

曲线B：

lgY=－0.403115十0.378703(1gX) －0.046402(1gX)²－0.015379(1gX)³

曲线C：

lgY=－0.558394+0.363321(1gX) －0.057296(1gX)²－0.010759(1gX)³

(3)储存中的可燃固体和工艺中的粉尘(图1-8)。本项包括了储存中的固体和工艺单元中粉尘量的系数，涉及的固体或粉尘即是确定物质系数的那些基本物质。根据物质密度、点火难易程度以及维持燃烧的能力来确定系数。

用储存固体总量(kg)或工艺单元中粉尘总量(kg)，由图1-8查取系数。如果物质的密度小于160.2kg／m³，用曲线A；密度大于160.2kg／m³，用曲线B。对于N_R=2或更高的不稳定物质，用单元中的物质实际质量的6倍，查曲线A来确定系数。

例如，一座仓库，不计通道时面积为1860m²，货物堆放高度为4.6m，即容积为8500m³。若储存物品(苯乙烯桶装的多孔泡沫材料和纸板箱)的平均密度为35.2kg／m³，则总重量为35.2kg／m³×8500m³=29900kg。由于平均密度<160.2kg／m³，故查曲线A得粉尘系数为1.54。

假如在此场所存放的货物是袋装的聚乙烯颗粒或甲基纤维素粉末(其平均密度为449kg／m³)，则总质量为449kg／m³× 8500m³＝3820000kg。由于密度>160.2kg／m³，故用曲线B查得量系数为0.92。

泡沫或纸箱的火灾负荷(依据总热量和密度)比袋装聚乙烯颗粒和甲基纤维素粉末要小得多，但与较重的物质相比，它们更容易被点燃并维持燃烧。总之，较轻物质比较重物质具有更大的火灾危险，即使是存储量较少，也应有较大的粉尘量系数。

图1-8系数曲线A、B的方程式分别为

曲线A：

lgY＝0.280423+0.464559(1gX)－0.28291(1gX)2+0.066218(1gX)3

曲线B：

lgY＝－0.358311十0.459926(1gX) －0.141022(1gX)²+0.02276(1gX)³

8.腐蚀

虽然正规的设计留有腐蚀和侵蚀余量，但腐蚀或侵蚀问题仍可能在某些工艺中发生。此处的腐蚀速率被认为是外部腐蚀速率和内部腐蚀速率之和。切不可忽视工艺物流中少量杂质可能产生的影响，它可能比正常的内部腐蚀和由于油漆破坏造成的外部腐蚀强得多。砖的多孔性和塑料衬里的缺陷可能加速腐蚀。

腐蚀系数按以下规定选取：(1)腐蚀速率(包括点腐蚀和局部腐蚀)小于0.127mm／a时，系数为0.10；(2)腐蚀速率大于0.127mm／a，但小于0.254mm／a，系数为0.20；(3)腐蚀速率大于0.254mm／a，系数为0.50；(4)如果应力腐蚀裂纹有扩大的危险，系数为0.75，这一般是氯气长期作用的结果；(5)要求用防腐衬里时，系数为0.20，但如果衬里仅仅是为了防止产品污染，则不取系数。

9.泄漏——连接头和填料处

垫片、接头或轴的密封及填料处，可能是易燃、可燃物质的泄漏源，尤其是在热和压力周期性变化的场所，应该按工艺设计情况和采用的物质选取系数。按下列原则选取系数：(1)泵和压盖密封处可能产生轻微泄漏时，系数为0.10；(2)泵、压缩机和法兰连续处产生正常的一般泄漏时，系数为0.30；(3)承受热和压力周期性变化的场合，系数为0.30；(4)如果工艺单元的物料是有渗透性或磨蚀性的浆液，则可能引起密封失效，或者工艺单元使用转动轴封或填料函时，系数为0.40；(5)单元中有玻璃视镜、波纹管或膨胀节时，系数为1.50。

10.明火设备的使用

当易燃液体、蒸气或可燃性粉尘泄漏时，工艺中明火设备的存在额外增加了引燃的可能性。分为以下两种情况取系数：一是明火设备设置在评价单元中；二是明火设备附近有各种工艺单元。从评价单元可能发生泄漏点到明火设备的空气进口的距离，就是图1-9中的距离，单位用ft表示。

(1)图1-9中曲线A-1用于：(a)确定物质系数的物质可能在其闪点以上泄漏的任何工艺单元；(b)确定物质系数的物质是可燃性粉尘的任何工艺单元。

(2)图1-9中曲线A-2用于确定物质系数的物质可能在其沸点以上泄漏的任何工艺单元。

系数确定方法：用图2-10-9中潜在泄漏到明火设备空气进口的距离，与相对应曲线(A-1或A-2)的交点，即可得到系数值。曲线A-1、A-2中可能的泄漏源距离(X)与系数(Y)对应的方程为(式中X的单位为ft)：

曲线A-1 lgY＝－3.3243(X／210)+3.75127(X／210)²－1.42523(X／210)³

曲线A-2 lgY＝－0.3745(X／210) －2.70212(X／210)²+2.09171(X／210)³

如果明火设备本身就是评价工艺单元，则到潜在泄漏的距离为0；如果明火设备加热易燃或可燃物质，即使物质的温度不高于其闪点，系数也取1.00。

本项所涉及的任何其他情况，包括所处理的物质低于其闪点，都不用取系数。如果明火设备在工艺单元内，并且单元中选作物质系数的物质的泄漏温度可能高于闪点，则不管距离多少，系数至少取0.10。

对于带有“压力燃烧器”的明火设备，若空气进气孔为3m或更大，且不靠近排放口之类的潜在的泄漏时，系数仅取标准燃烧器所确定系数的50％。但是，当明火加热本身就是评价单元时，则系数不能乘50％。

11.热油交换系统

大多数交换介质可燃，且操作温度经常在闪点或沸点之上，因此增加了危险性。此项危险系数是根据热交换介质的使用温度和数量来确定的。热交换介质为不可燃物，或虽为可燃物但使用温度总是低于闪点时，不用考虑这个系数，但应对生成油雾的可能性加以考虑(详见物质系数一节)。

表1-5 热油交换系统危险系数

油量／m³	系数		油量／m³	系数
油量／m³	大于闪点	等于或大于沸点	油量／m³	大于闪点	等于或大于沸点
≤18.9	0.15	0.25	37.9—94.6	0.50	0.75
18.9—37.9	0.30	0.45	≥94.6	0.75	1.15

按照表1-5确定危险系数时，其油量可取下列两者中较小者(1)油管破裂后15分钟的泄漏量；(2)热油循环系统中的总油量。热交换系统中储备的油量不计人，除非它在大部分时间里与单元保持着联系。建议计算热油循环系统的火灾、爆炸指数时，应包含运行状态下的油罐(不是油储罐)、泵、输油管及回流油管。根据经验，这样做的结果会使火灾、爆炸指数较大。热油循环系统作为评价热油系统时，则按上述9的规定选取系数。

12.转动设备

单元内大容量的转动设备会带来危险。虽然还没有确定一个公式来表征各种类型和尺寸转动设备的危险性，但统计资料表明，超过一定规格的泵和压缩机很可能引起事故。评价单元中使用或评价单元本身是如下转动设备的，可选取系数0.5： (1)大于600hp的压缩机；(2)大于75hp的泵； (3)发生故障后因混合不均、冷却不足或终止等原因，引起反应温度升高的搅拌器和循环泵；(4)其他曾发生过事故的大型高速转动设备，如离心机等。

评价了所有的特殊工艺危险之后，计算基本系数与所涉及的特殊工艺危险系数的总和，并将它填人火灾、爆炸指数计算表中的“特殊工艺危险系数(F₂)”的栏中。

第六节工艺单元危险系数的确定

单元危险系数(F₃)是一般工艺危险系数(F₁)和特殊工艺危险系数(F₂)的乘积。之所以采用乘积而不用和，是因为一般工艺危险系数F_l和特殊工艺危险系数F₂中的有关危险因素有相互合成的效应，例如，F₁中的“排放不良”掺合有F₂中的“物量因素”。单元危险系数(F₃)的正常值范围为1—8，它被用来确定F&EI值以及计算危险系数(参见图1-3)。

针对各工艺危险正确地确定危险系数后，F₃的值一般不超过8.0，如果F₃的值大于8.0，也按最大值8.0计。单元危险系数填人火灾、爆炸指数计算表中的相应栏目中。

一、火灾爆炸危险指数的计算

火灾、爆炸危险指数被用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。各种危险因素如反应类型、操作温度、压力和可燃物的数量等，表征了事故发生概率、可燃物的潜能，以及由工艺控制故障、设备故障、振动或应力疲劳等导致的潜能释放的大小。

根据直接原因、易燃物泄漏并点燃后引起的火灾，或燃料混合物爆炸的破坏情况，分为如下几类：(1)冲击波或燃爆；(2)初始泄漏引起的火灾暴露；(3)容器爆炸引起的对管道与设备的撞击；(4)引起二次事故——其他可燃物的释放。

随着单元危险系数和物质系数的增大，二次事故变得愈加严重。火灾、爆炸危险指数(F&E1)是单元危险系数(几)和物质系数(MF)的乘积。它与后面的暴露半径有关(见图1-2)。

表1-6是F&EI值与危险程度之间的关系，它使人们对火灾、爆炸的严重程度有一个相对的认识。

F&EI被汇总记人火灾、爆炸指数计算表中。建议保存有关F&EI的计算和文件，以备日后检查和校对。

表1-6 F&EI及危险等级

F&EI	1－60	61－96	97－127	128－158	＞159
危险等级	最轻	较轻	中等	很大	非常大

二、安全措施补偿系数

建造任何一个化工装置(或化工厂)时，应该考虑一些基本设计要点，要符合各种规范，如建筑规范和美国机械试验学会(ASME)、美国消防协会(NGPA)、美国材料试验学会(ASTM)、美国国家标准所(ANSl)的规范以及地方政府的要求等。

除了这些基本的设计要求之外，根据经验提出的安全措施也已证明是有效的，它不仅能预防严重事故的发生，也能降低事故的发生概率和危害。安全措施可以分为以下三类：C₁工艺控制；C₂物质隔离；C₃防火措施。

安全措施补偿系数按下列程序进行计算，并汇总于安全措施补偿系数表中：(1)直接把合适的系数填人该安全措施的右边；(2)没有采取安全措施，系数记为1；(3)每一类安全措施的补偿系数是该类别中所有选取系数的乘积； (4)计算C₁·C₂·C₃便得到总补偿系数；(5)将补偿系数填入单元危险分析汇总表中的第7行。

所选择的安全措施应能切实地减少或控制评价单元的危险。选择安全措施以提高安全可靠性，不是本危险分析方法的最终结果，其最终结果是确定损失减少的美元数，或使最大可能损失降至一个更为实际的数值。当地的损失预防专家能帮助我们选择各种合适的安全措施。下面列出安全措施及相应的补偿系数并加以说明。

1.工艺控制补偿系数(C₁)

(1)应急电源：0.98。本补偿系数适应于基本设施(仪表电源、控制仪表、搅拌和泵等)，且能从正常状态自动切换到应急状态。只有当应急电源与评价单元中事故的控制有关时才考虑这个系数。例如，在某一个反应过程中，维持正常搅拌是避免失控反应的重要手段，若为搅拌器配备应急电源，就有明显的保护功能，因此应予以补偿。在另一种情况下，如聚苯乙烯生产中胶浆罐的搅拌，就不必设置应急电源来防止或控制可能出现的火灾、爆炸事故。虽然它能在正常电源中断时保证连续作业，也不给予补偿。配备了应急电源，其补偿系数为0.98，否则系数为1。

(2)冷却：0.97—0.99。如果冷却系统能保证在出现故障时维持正常的冷却10分钟以上，补偿系数为0.99；如果有备用冷却系统，冷却能力为正常需要量的1.5倍，且至少维持0分钟时，系数为0.970 。

(3)抑爆：0.84－0.98。粉体设备或蒸气处理设备上安有抑爆装置，或设备本身有抑爆作用时，系数为0.84；采用破爆膜防止设备发生意外时，系数为0.98。只有那些在突然超压(如燃爆)时能防止设备或建筑物遭受破坏的释放装置才能给予补偿系数。对于那些所有压力容器上都配备的安全阀、储罐的紧急排放口之类常规超压释放装置，则不考虑补偿系数。

(4)紧急停车装置：0.96～0.99。情况出现异常时能紧急停车并转换到备用系统，补偿系数为0.98；重要的转动设备，如压缩机、透平和鼓风机等装有振动测定仪时，若振动仅只能报警，系数为0.99，若振动仪能使自动停车，系数为0.96。.

(5)计算机控制设置了在线计算机以帮助操作者，但它不直接控制关键设备或经常不用计算机操作时，系数为0.99；具有失效保护功能的计算机直接控制工艺操作时，系数为0.97；采用下列三项措施之一者，系数为0.93：(a)关键现场数据输入的冗余技术；(b)关键输入的异常中止功能；(c)备用的控制系统。

(6)惰性气体保护：0.94－0.9。盛装易燃气体的设备，有连续的惰性气体保护时，系数为0.96；如果惰性气体系统有足够的容量，并自动吹扫整个单元时，系数为0.94。但是，惰性吹扫系统必须人工启动或控制时，不取系数。

(7)操作指南或操作规程：0.91－0.99。正常的操作指南、完整的操作规程，是保证正常作业的重要因素。下面列出最重要的条款并规定分值：(a)开车0.5；(b)正常停车0.5；(c)正常操作条件0.5；(d)低负荷操作条件0.5；(e)备用装置启动条件(单元全循环或全回流)0.5；(f)超负荷操作条件1.0；(g)短时间停车后再开车规程1.0；(h)检修后的重新开车1.0；(0检修程序(批准手续、清除污物、隔离、系统清扫)1.5；(j)紧急停车1.5；(k)设备、管线的更换和增加2.0；(1)发生故障时的应急方案3.0。将已经具备的操作规程各项的分值相加，作为下式中的X，并按1.0－X／15计算补偿系数。如果上面列出的操作规程均已具备，则补偿系数为1.0－13.5／150=0.91。此外，也可以根据操作规程的完善程度，在0.91－0.99的范围内确定补偿系数。

(8)活性化学物质检查：0.91－0.98。用活性化学物质大纲，检查现行工艺和新工艺(包括工艺条件的改变、化学物质的储存和处理等)，是一项重要的安全措施。如果按大纲进行检查是整个操作的一部分，系数为0.91；如果只是在需要时才进行检查，系数为0.98。采用此项补偿系数的最低要求是至少每年操作人员应获得一份应用于本职工作的活性化学物质指南，如不能定期地提供，则不能选取补偿系数。

(9)其他工艺过程危险分析：0.91－0.98。几种其他的工艺过程危险分析工具，均可用来评价火灾、爆炸危险。这些方法是定量风险评价(QRA)，详尽的后果分析，故障树分析(FFA)，危险和可操作性研究(HAZOP)，故障类型和影响分析(FMEA)，环境、健康、安全和损失预防审查，如果――怎么样分析，检查表评估以及工艺、物质等变更的审查管理等。相应的补偿系数如下：

定量风险评价 0.91

详尽的后果分析 0.93

故障树分析(FFA) 0.93

危险和可操作性研究(HAZOP) 0.94

故障类型和影响分析(FMEA) 0.94

环境、健康、安全和损失预防审查 0.96

如果――怎么样 0.96

检查表评估 0.98

工艺、物质等变更的审查管理 0.98

定期地开展上面所列的任一项危险分析时，均可按规定取相应的补偿系数。如果只是在必要时才进行一些危险分析，可仔细斟酌后取较高一些的补偿系数。若总补偿系数确切，人们皆可以利用。

2.物质隔离补偿系数(C₂)

(1)远距离控制阀：0.96－0.98。如果单元备有遥控的切断阀，以便在紧急情况下迅速地将罐、容器及主要输送管线隔离时，系数为0.98；如果阀门至少每年更换一次，则系数为0.96。

(2)备用泄漏装置：0.96－0.98。如果备用储槽能安全地(有适当的冷却和通风)直接接受单元内的物料时，补偿系数为0.98；如果备用储槽安置在单元外，则系数为0.96；对于应急通风系统，如果应急通风能将气体、蒸汽排放至火炬系统或密闭的受槽，系数为0.96。正常的排气系统减少了周围设备暴露与泄漏出的气体、液体中的可能性，因而也给予补偿。与火炬系统或受槽连接的正常排气系统的补偿系数为0.98。连接聚苯乙烯反应器和储槽的排风系统即为一例。

(3)排放系统：0.91~0.97。为了自生产和储存单元中移走大量的泄漏物，地面斜度至少要保持2％(硬质地面1％)，以便使泄漏物流至尺寸合适的排放沟。排放沟应能容纳最大储罐内所有的物料再加上第二大储罐10％的物料，以及消防水1小时的喷洒量。满足上述条件时，补偿系数为0.91。只要排放设施完善，能把储罐和设备下以及附近的泄漏物排净，就可采用补偿系数0.91。如果排放装置能汇集大量泄漏物料，但只能处理少量物料(约为最大储罐容量的一半)时，系数为0.97；许多排放装置能处理中等数量的物料时，则系数为0.95。储罐四周有堤坝容纳泄漏物时不予补偿。倘若能将泄漏物引至一蓄液池，蓄液池的距离至少要大于15m，蓄液池的蓄液能力要能容纳区域内最大储罐的所有物料再加上第二大储罐盛装物料的10％，以及消防水，此时补偿系数取0.95。倘若地面斜度不理想，或蓄液池距离小于15m，不予补偿。

(4)联锁装置：0.98。装有联锁系统以避免出现错误的物料流向，以及由此而引起的不需要的反应时，系数为0.98。此系数也能适用于符合标准的燃烧器。

3.防火措施补偿系数(C₃)

(1)泄漏检测装置：0.94－0.98。安装了可燃气体检测器，但只能报警和确定危险范围时，系数为0.98；若它既能报警又能在达到燃烧下限之前使保护系统动作，此时系数为0.94。

(2)钢质结构：0.95－0.98。防火涂层应达到的耐火时间，取决于可燃物的数量及排放装置的设计情况。如果采用防火涂层，则所有的承重钢结构都要涂覆，且涂覆高度至少为5m，这时取补偿系数为0.98；涂覆高度大于5m而小于10m时，系数为0.97；如果有必要，涂覆高度大于10m时，系数为0.95。防火涂层必须及时维护，否则不能取补偿系数。钢筋混凝土结构采用和防火涂层一样的系数。从防火角度出发，应优先考虑钢筋混凝土结构。另外的防火措施，如单独安装大容量水喷洒系统来冷却钢结构，这时取补偿系数为0.98，而不是按照“喷洒系统”一节的规定取0.97。

(3)消防水供应：0.94—0.97。消防水压力为690kPa(G)或更高时，补偿系数为0.94；压力低于690kPa(G)时系数为0.97。工厂消防水的供应要保证按计算的最大需水量连续供应4小时；对危险性不大的装置，供水时间少于4小时可能是合适的。若满足上述条件，补偿系数为0.97。在保证消防水的供应上，除非有独立于正常电源之外的其他能源，且能提供最大水量(按计算结果)，否则不取补偿系数。柴油机驱动的消防水泵即为一例。

(4)特殊系统：0.91。特殊系统包括二氧化碳、卤代烷灭火及烟火探测器、防爆墙或防爆小屋等。由于对环境存在潜在的危害，不推荐安装新的卤代烷灭火设施。对现有的卤代烷灭火设施，如认为它适合于某些特定的场所，或有助于保障生命安全，可以取补偿系数。重要的是要确保设计成夹层壁结构，当内壁发生泄漏时，外壁能承受所有的负荷，此时采用0.91的笔触系数。可是，双层壁结构常常不是最为有效的，减少风险的最好办法是设法加固内壁。以往，地下埋藏储罐和夹层储罐都给予补偿系数。从防火的观点看，地下储罐更安全一些是毫无疑问的。可是，更为重要的一点是，地下储罐可能泄漏，而且对泄漏的检测和控制都有困难。出于保护环境的考虑，不推荐设置新的地下储罐。

(5)喷洒系统：0.74-0.97。洒水灭火系统的补偿系数为0.97。对洒水灭火系统给予最小的补偿，是由于它由许多部件组成，其中任一部件的故障都可能完全或部分地影响整个系统的功能。喷洒水灭火系统常与其他损失预防措施结合起来应用于较危险的场合，这就意味着单独的喷洒水灭火系统的效果欠佳。

室内生产区和仓库使用的湿管、干管喷洒水灭火系统的补偿系数按下表选取：

危险等级

设计参数

补偿系数

／(L／min·m²)

湿管

干管

低危险

中等危险

非常危险

6.11—8.15

8.56—13.6

>14.3

0.87

0.81

0.74

O.87

0.84

0.81

湿管、干管自动喷水灭火系统(闭式喷头)的可靠性高达99.9％以上，易发生故障的调节阀很少采用。用下列面积修正系数(按防火墙内的面积计)乘以上述的补偿系数：面积>930m²为1.06；面积>1860m²为1.09；面积>2800m²为1.12。

可以看出，可能着火的面积增大时(如仓库)，面积修正系数增大，这使补偿系数增加，从而增大了最大可能财产损失。这是因为面积增大时，会有更多的机会暴露在燃烧环境中。

(6)水幕：0.97～0.98。在点火源和可能泄漏的气体之间设置自动喷水幕，可以有效地减少点燃可燃气体的危险。为保证良好的效果，水幕到泄漏源之间的距离至少要为23m，以便有充裕的时间检测并自动启动水幕。最大高度为5m的单排喷嘴，补偿系数为0.98；在第一层喷嘴之上2m内设置第二层喷嘴的双排喷嘴，其补偿系数为0.97。

(7)泡沫装置：0.92—0.97。如果设置了远距离手动控制的将泡沫注入标准喷洒系统的装置，补偿系数为0.舛，这个系数是对喷洒灭火系统补偿系数的补充。全自动泡沫喷射系统的补偿系数为0.92，所谓全自动意味着当检测到着火后泡沫阀自动地开启。为保护浮顶罐的密封圈设置的手动泡沫灭火系统的补偿系数为0.97，当采用火焰探测器控制系统时，补偿系数为0.94。锥形顶罐配备有地下泡沫系统和泡沫室时，补偿系数为0.95。可燃液体储罐的外壁配有泡沫灭火系统时，如为手动其补偿系数为0.97，如为自动控制则系数为0.94。

(8)手提式灭火器／水枪：0.93—0.98。如果配备了与火灾危险相适应的手提式或移动式灭火器，补偿系数为0.98。如果单元内有大量泄漏可燃物的可能，而手提式灭火器又不可能有效地控制，这时不取补偿系数。如果安装了水枪，补偿系数为0.97。如果能在安全地点远距离控制它，则系数为0.95。带有泡沫喷射能力的水枪，其补偿系数为0.93。

(9)电缆保护：0.94—0.98。仪表和电缆支架均为火灾时非常容易遭受损坏的部位。如采用带有喷水装置，其下有14至16号钢板金属罩加以保护时，系数为0.98；如果金属罩上涂料以取代喷水装置时，其系数也是0.98。若电缆管埋在地下的电缆沟内(不管沟内是否干燥)，补偿系数为0.94。

C_l、C₂、C₃的乘积C₁·C₂·C₃即为单元的安全补偿系数.记入单元分析汇总表的第7行。

第七节危险分析汇总

一、工艺单元危险分析汇总

工艺单元危险分析汇总表汇集了所有重要的单元危险分析的资料，列出了F&EI及由F&EI确定的数据、单元的安全补偿系数、暴露区域、危险系数及月计生产总值等。工艺单元危险分析汇总表以及F&EI，是用来制定生产单元风险管理程序的有效工具。本评价法另外的作用，是提供了‘种识别单元中其他危险因素的方法.这可使所有单元的危险因素都能被发现。

1.火灾、爆炸指数(F&E1)

火灾、爆炸指数被用来估计生产事故可能造成的破坏，有关火灾、爆炸指数的内容已在前面给出，表1-6还给出了按不同的火灾、爆炸指数值划分危险等级的规定。确定F&EI的所有关键的数据和计算均列在图1-1中。F&EI值填入工艺单元危险分析汇总表中的第1行和生产单元分析汇总表相应的栏目中。

2.暴露半径，

对业已计算出来的F&EI，可以用它乘以0.84，或按图1-2转换成暴露半径。它的单位可以是ft或m。这个暴露半径表明罗勒生产单元危险区域的平面分布，它是一个以工艺设备的关键部位为中心，以暴露半径为半径的圆。每一个被评价的生产单元都可画出这样一个圆。暴露半径的值填入工艺单元危险分析汇总表的第2行。

如果被评价工艺单元是一个小设备，就可以该设备的中心为圆心，以暴露半径为半径画圆。如果设备较大，则应从设备表面向外量取暴露半径，暴露区域加上评价单元的面积才是实际暴露区域的面积。在实际情况中，暴露区域的中心常常是泄漏点，经常发生泄漏的点是排气口、膨胀节和装卸料连接处等部位，它们均可作为暴露区域的圆心。

3.暴露区域

暴露半径决定了暴露区域的大小。按下式计算暴露区域：暴露区域面积＝πR²（m²）暴露区域的数值填入工艺单元危险分析汇总表的第3行。

暴露区域意味着其内的设备将会暴露在本单元发生的火灾或爆炸环境中。为了评价这些设备在火灾、爆炸中遭受的损坏，要考虑实际影响的体积。该体积是一个围绕着工艺单元的圆柱体的体积，其面积是暴露区域，高度相当于暴露半径。有时用球体的体积来表示也是合理的。该体积表征了发生火灾、爆炸事故时生产单元所承受风险的大小。下面以图1-10为一示例，单元是立式储罐，图中显示了暴露半径、暴露区域及影响体积。

众所周知，火灾、爆炸的蔓延并不是一个理想的圆，故不会在所有各个方向造

成同等的破坏。实际破坏情况受设备位置、风向及排放装置情况的影响，这些都是影响损失预防设计的重要因素。不管怎样，“圆”提供了赖以计算的基本依据。

火灾、爆炸指数=100；暴露区域半径=25.6m；暴露区域面积=2060m2；圆柱体高度=25.6m。在早期的F&EI研究中，计算暴露半径时要考虑各种易燃物泄漏量达8cm深时可能造成的后果，以及爆炸性气体混合物和火灾的影响，同时还要考虑几种不同的环境状况。

如果暴露区域内有建筑物，但该建筑物的墙耐火或防爆，或两者兼而有之，则该建筑物没有危险，因而不应计人暴露区域内。如果暴露区域内设有防火墙或防爆墙，则墙后的面积也不算作暴露面积。

如果物料储存在仓库或其他建筑物内，基于上述理由可以得到如下结论：处于危险状态的仅是建筑物本身的容积，可能的危险是燃烧而不是爆炸，建筑物的墙和顶棚应不能传播火焰。假若这个建筑物不耐火或至少是由可燃物建造的，则影响区域就延伸到墙壁之外。

另外还要考虑的是：(1)包含评价单元的单层建筑物的全部面积可以看作暴露区域，除非它用耐火墙分隔成几个独立的部分，如果有爆炸危险，即使各部分用防火墙隔开，整个建筑面积也都要看成是暴露区域； (2)多层建筑具有耐火楼板时，其暴露区域按楼层划分；(3)如果火源在建筑物的外部，则防火墙具有良好的防止建筑物暴露于火灾危害中的作用，但若有爆炸危险，它就丧失了隔离功能；(4)防爆可以看作是暴露区域的界限。

F&EI对最终评价结果的影响可以从下例的结果看出。

例：单元A 单元B

单元危险系数＝4.0 单元危险系数＝4.0

物质系数=16 物质系数=24

危害系数＝0.45 危害系数＝0.74

F&EI=64 F&EI=96

暴露半径=16.4m 暴露半径=24.6m

暴露区域=845m² 暴露区域=1901m²

虽然上述两个单元的单元危险系数均为4.0，但其最终的可能损失还必须考虑所处理物料的危险性。单元A的情况表明周围845m²的区域将有45％遭到破坏；而单元B的情况则表明周围1901m²的区域将有74％遭受破坏。如果单元B的危险系数是2.7而不是4.0，则它和单元A将有相同的F&EI值(64)，可是单元B的危害系数将变为0.64(根据物质系数24来确定)，而单元A的危害系数为0.45(根据物质系数16而确定)。

4.暴露区域内财产价值

暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产(包括在存的物料)的更换价值来确定：

更换价值＝原来成本×0.82×增长系数

式中的系数0.82是考虑到事故发生时有些成本不会遭受损失或无需更换，如场地平整、道路、地下管线和地基、工程费等，如能作更精确的计算，这个系数可以改变；增长系数由工程预算专家确定，他们掌握着最新的公认的数据。暴露区域内财产价值填入工艺单元危险分析汇总表中第4行及生产单元危险分析汇总表中。

更换价值可按以下几种方法计算。

(1)采用暴露区域内设备的更换价值。现行价值可按上述原则确定。在理想情况下，会计的统计资料可提供这些信息。会计统计资料中可能有保险金额或实际的现金值，它们是从现行的更换价值算出的。当赔偿金额是按保险值来确定时，估计风险的最好办法是依据现行的更换价值。

(2)用现行的工程成本来估算暴露区域内所有财产的更换价值(地基和其他一些不会遭受损失的项目除外)。这几乎像估算一个新装置那样费时。为简化起见，可只用主要设备的成本来估算，然后用工程预算安装系数核定安装费用。工艺技术中心可以提供已有装置和新建装置的最新成本数据。

(3)从整个装置的更换价值推算每平方米的设备费，再用暴露区域的面积与之相乘就得到更换价值。这种方法的精确度可能最差，但对老厂最适用。

计算暴露区域内财产的更换价值时，必须采用在存物料的价值及设备价值。储罐的物料量可按其容量的80％计算；塔器、泵、反应器等采用在存量或与之相连的物料储罐的物料量。不论其量是否偏小，亦可用15分钟物流量或其有效容积。物料的价值要根据制造成本、可销售产品的销售价及废料的损失等来确定。暴露区域内所有的物料都要包括在内。当一个暴露区域包含另一个暴露区域的一部分时，不能重复计算。

5.危害系数的确定

危害系数是由单元危险系数(F₃)和物质系数(MF)按图1-3来确定的，它代表了单元中物料泄漏或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故的综合效应。确定危害系数时，如果F₃数值超过8.0，也不能按图1-3外推，应按F₃＝8.0来确定危害系数。随着物质系数(MF)和单元危险系数(F₃)的增加，单元危害系数从0.01增至1.00。危害系数在工艺单元危险分析汇总表的第5行。

例如，有两个单元A和B，它们的单元危险系数(F₃)均为4.00，单元A的物质系数为16，而单元B的物质系数为24，根据图1-3可以得到单元A的危害系数为0.45，单元B的危害系数为0.74。

图1-3的计算方程式只对应物质系数1、4、10、14、16、21、24、29与40定义9个计算方程式。介于上述物质系数之间的未列方程。

6.基本最大可能财产损失(BaseMPPD)

确定了暴露区域、暴露区域内财产和危害系数之后，有必要计算按理论推断的暴露面积(实质上是暴露体积)内有关设备价值的数据。暴露面积代表了基本最大可能财产损失。基本最大可能财产损失是由工艺单元危险分析汇总表中的第4行和第5行的数据相乘得到的。基本最大可能财产损失是根据许多年来开展损失预防积累的数据来确定的。基本最大可能财产损失填人工艺单元危险分析汇总表中第6行和生产单元危险分析汇总表中。基本最大可能财产损失是假定没有任何一种安全措施来降低损失。

7.安全措施补偿系数

安全措施补偿系数用本章第三节的C₁—C₃几个表格加以确定。安全措施补偿系数也填入单元危险分析汇总表相应的栏目中。安全措施补偿系数是若干项目的乘积，有关的具体内容在前面已经说明。

8.实际最大可能财产损失(ActualMPPD)

基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数的乘积，就是实际最大可能财产损失。它表示在采取适当的(但不完全理想)防护措施后事故造成的财产损失。如果这些防护装置出现故障，其损失值应接近于基本最大可能财产损失。实际最大可能财产损失填入工艺单元危险分析总表的第8行和生产单元危险分析汇总表相应的栏目中。

9.最大可能工作日损失(MPDO)

正如在本章第一节中所说，估算最大可能工作日损失是评价停产损失(BI)必须经过的一个步骤。停产损失常常等于或超过财产损失，这取决于物料储量和产品的需求状况。一些不同的情况可以导致最大可能工作日损失(MPDO)与财产损失的关系发生变化。例如：(1)修理电缆支架上损坏的电缆所花费的时间，与修理或更换小电动机、泵及仪表的时间差不多，但其财产损失要小得多；(2)关键原料供应管的故障(如盐水管、碳氢化合物输送管等)的财产损失小，但最大可能工作日损失大；(3)需要换部件或是单机系统难以买到，对停工天数有影响，会拖延修复日期；(4)需要从遥远的生产厂家购置损失的产品；(5)工厂之间的依赖关系，由于原材料生产厂的问题而致原材料供应难，使收益和连续成本受到损失。

为了求得MPDO，必须首先确定MPPD，然后按图1-4查取MPDO。图1-4表明了MPDO与实际MPPD之间的关系。根据以往的火灾、爆炸事故得到的数据，也为确定危害系数提供了基础。由：于对数据作了大量的推演，MPDO与MPPD之间的关系是不够精确的。在许多情况下，人们可直接从中间那条线读出MPDO的值。值得注意的是确定MPDO时要作恰当的判断，如果不能作出精确的判断，MPDO的值也可远远偏离70％。如果根据供应时间和工程进度较精确地确定停产日期，就可采用它而不用按图1-4来加以确定。

有些情况下，MPDO值可能与通常的情况不尽符合。如压缩机的关键部件可能有备品，备用泵和整流揣也有储备。在这种情况下，利用图1-4中70％可能范围最下面的线来查取MPDO是合理的。反之，部件采购困难或单机系统时，一般就要利用图1-4中上面的线来确定MPDO。换言之，专门的火灾、爆炸后果分析可用来代替图1-4以确定MPDO。图1-4中列出的实际MPPD是按1986年的美元数给出的，因涨价因素应将其转换为现今的价格。化学工程装置价格指数的相对值如下表所示：

年代	1986	1987	1988	1989	1990	1991	1992	1993	1994	1995
指数	318.4	323.8	342.5	355.4	357.6	361.3	358.2	359.9^①	368.4	378.3

①为1993年8月的指数。②为最好的估计。

这样一来，由于价格上扬，1986年至1994年的增长系数为368.4／318.4=1.157。

上述数值需要进一步调整，以便尽可能精确地估计实际的最大可能财产损失。图1-4中MPPD(X)与停工日MPDO(Y)之间的方程式：

上限70％的斜线：1gY=1.550233+0.598416(lgX)

正常值的斜线：1gY＝1.325132+0.59247l(lgX)

下限70％的斜线：1gY＝1.045515+0.6140426(1gX)

得到的MPDO值填入工艺单元危险分析汇总表的第7行及生产单元危险分析汇总表中。

10.停产损失(BI)

按美元计，停产损失(BI)按下式计算：

BI=(MPDO／30)×VPM×0.70

式中，VPM为每月产值；0.7代表固定成本和利润。

停产损失(BI)填入工艺单元危险分析汇总表的第10行和生产单元危险分析汇总表中。

二、工厂平面布置和最大可能财产损失

可以接受的最大可能财产损失和停产损失的风险值为多大?这是一个不容易回答的问题，它取决于不同的工厂类型。例如，烃类加工厂的潜在损失总是要超过泡沫聚苯乙烯工厂。最好的办法是与技术领域类似的工厂进行比较。一个新装置的损失风险预测值不应超过具有同样技术的类似的工厂。另一种确定可以接受的最大可能财产损失的办法，是采用生产单元(工厂)更换价值的10％。

另外一个问题是市场情况及一旦一个生产厂停产，其产品的供应情况如何。如许多厂生产同一种产品，则其停产损失可能最小。如果损坏的工厂是某种产品的唯一生产厂家，因而市场供应很脆弱，这时遭受的潜在损失就很大。

如果发生重大的财产损失事故，关键的单元操作，如废水处理、热氧化等，也对停产损失有较大影响。

如果最大可能损失是不可接受的，重要的是应该或可能采取哪些措施来降低它。

1.风险分析应在重大新建项目的设计阶段进行

这样可以提供一个采取措施减少MPPD的好机会。达到上述目的的最有效的方法是改变平面布置，增大间距以及减少暴露区域的总投资。在一些情况下，物料在存量是影响F&EI的主要因素，这时减少物料在存量可能是最容易而又有效的。针对具体情况，还可以找到其他一些行之有效的措施。显而易见，采取消除或减少危险的预防措施，比增加更多的安全措施对最大可能财产损失有更大的影响。对现有生产装置进行检查时，改变平面布置或物料在存量在经济上是很难接受的，明显减少MPPD有一定的限度，这时重点就应该放在增加安全措施上。

2.平面布置

火灾、爆炸指数(F&E1)评价在规划新厂的平面布置，或在现有生产装置增加设备和构筑物时是非常有用的。F&E1分析能确保工艺单元和重要建筑物、设备之间有合适的间距。F&EI数值越大，装置之间的间距就越大。

另外，能将F&E1分析反复应用于初步方案设计阶段，以评价相邻建筑物和设备之间火灾、爆炸的潜在影响。假若分析结果表明风险不能接受，则应增大间距或采取更为先进的工程措施，并估算其后果。评价F&EI并在平面布置上采取措施，应兼顾设备与建筑物的安全、易于维修、方便操作和成本效益。

3.生产单元危险分析汇总

生产单元危险分析汇总记录了评价单元的基本的和实际的最大可能财产损失以及停产损失。汇总表的第一栏填单元名称，名称之下填主要物质名称，由此可确定物质系数。例如胶乳生产装置，该栏填“反应单元／丁二烯”。表中其他数据根据“火灾、爆炸指数计算表”和“工艺单元汇总表”填写。这些数据包括F&EI、暴露面积、基本MPPD、实际MPPD、MPDO以及BI。

所有有关的工艺单元都要单独列出“火灾、爆炸指数计算表”、“安全措施补偿系数表”及“工艺单元危险分析汇总表”。“生产单元危险分析汇总表”则集中了这些表格中的关键信息，并被收入“风险分析数据包”中。

第八节风险分析数据包(评价报告)

有必要为火灾保险提供生产单元的事故损失情况及采取安全措施的汇总表，它被称为风险数据包(评价报告)。它应包括如下内容。

(1)生产单元危险分析汇总。

(2)为确定下列各项而完成的F&EI表格：a.最大的ActualMPPD；b.最大的MPDO和BI；c.最大的F&EI。

(3)简化的方框式工艺流程图。

(4)标有暴露面积、气体检测、消防设备、紧急切断阀等的地图。

(5)有关停产损失的数据：a.原料或代用物的来源；b‘产品的包装和运输；c.基本的公用设施及可靠性；d.关键设备及损坏时的对策；e.安全措施，如消防、供水、水喷洒设备、抑爆装置及消防部门应急响应的能力。

(6)化学物质暴露指数汇总。

(7)现场损失预防安全措施报告书。

(8)单元损失预防安全措施报告书。

每套装置都要有关于各生产单元的最新风险分析数据包(评价报告)。风险分析数据包(评价报告)被许多部门作为综合审查的一部分。

第九节混合物物质系数的确定

物质系数(MF)包括燃烧性和反应性两部分内容，它代表了两种危险性，一旦确定了燃烧性和反应性，就可按本节规定或表1-1确定物质系数。

在确定物质系数时，代表性物质的选择可能是一个问题。单一的物质是很明了的，但对于混合物就会出现问题，尤其是在那些要进行一系列反应的间歇式反应器中。例如，在一个物料组分随反应的进行而不断变化的间歇式反应中，正确的做法是选择过程中可能出现的最苛刻的条件。

若某工艺单元中同时存在三种物质，其物质系数分别是10、16和24，一般情况下把最大的物质系数(它具有一定的浓度，约5％)作为确定单元物质系数的基础。确定混合物物质系数的最好方法是：通过活性化学物质试验或可靠的数据，求取该类物质的闪点、沸点、DTA／DSC放热峰值温度、热感度、机械撞击感度和与水反应性，再按表1-1确定MF。活性化学物质管理程序要求在进行扩试以前要具有闪点、DTA／DSC和其他相关数据。

1.乙烯和氯气在反应器中生成二氯乙烷

MF应取二氯乙烷的值，而不是乙烯和氯气的值。这是因为乙烯与氯气反应非常快，雾化成液态二氯乙烷，反应器内只有二氯乙烷，危险来自二氯乙烷。

2.在裂解炉裂解乙烷制备乙烯

MF应取乙烯的值，最可能的泄漏物是乙烷和乙烯的混合物，而其中乙烯的含量高到足以使混合物的反应性十分像乙烯。

3.连续的苯烷基化反应

向反应器连续添加的是乙烯(MF＝24)和苯(MF＝16)，而反应器中大量储存的是乙苯(MF＝16)。反应器中只有少量的未反应的乙烯，因此推荐物质系数取16。尽管在这个过程中可能会有乙烯蒸气泄漏于反应器外部，但它和反应器单元的危险性因素之间没有关系。合适的做法是将乙烯加料系统作为一个单独的工艺单元，计算该单元的F&EI，以便对最危险的情况作出估计。

4.多元醇反应器(间歇工艺)

最初加入反应器的是甘油(MF＝4)，然后逐步加入氧化丙烯(MF＝24)和氧化乙烯(MF＝29)，它们与甘油反应生成多元醇(MF二4)。这个反应取决于催化剂的作用。如果反应过程有明显的改变，即没有加催化剂或催化剂失效，物质系数取29是合适的。如果只使用氧化乙烯，有催化剂存在时，反应进行很快，其结果是在任何时候，反应器中仅有少量未反应的氧化乙烯，这时的物质系数应取4。可是，氧化丙烯与甘油的反应进行得很慢，在一些情况下反应器的未反应氧化丙烯的浓度可高达15％，因此，在计算F&EI时，要按最危险状态(氧化丙烯含量15％)确定物质系数为24。

这是一个不能用各组分的质量平均因子来确定混合物物质系数的典型例子，这是由于各组分性质有很大差异，以及多元醇具有高分子量，必须考虑混合物具体的特性，它的危险性相当于N_F=3，N_R=2，MF=24。但如果按其质量平均因子计算，则得到错误的值6.6。当混合物的性质未知时，可按3的方法求取混合物的MF值，同时还可等待混合物的活性化学特性试验的结果。

5.电解生产氯

此类过程表明需要一种不规范的方法来确定物质系数。该过程是吸热的，在理论上没有危险，其危险是由于存在着易燃气体氢气和活泼的氯。这时，选取氢的MF为单元的MF是正确的，因为氢的MF值较大。

6.“燃烧型”反应器

两种反应物料连续地加入，类似于燃烧器作用的反应器，称之为“燃烧型”反应器。例如氯化氢合成反应器，在该单元为氢和氯的反应，在正常情况下只含有氯化氢，它是一种既无化学活性又无燃烧性的气体(MF=1)。可是，偶尔的失误会造成熄火，反应过程中止，导致反应器内被反应物充满。氯化氢合成反应器的爆炸危险已众所周知，该反应器总要设置爆炸卸压装置。物质系数应取两种反应物中最高的氢(21)。锅炉和其他窑炉会熄火，再次点燃时会引起燃烧和空气混合物的爆炸，全都可参照上述情形进行类似处理。

7.主要组分为水的混合器

如果混合物主要是水，在确定MF时，应仔细考虑该含水体系，以避免出现不切实际的过低的MF值。如丁二烯的饱和水溶液，具有和丁二烯相同的闪点，但却没有DTA／DSC放热峰。水上的蒸气几乎全是丁二烯，所以气相的N_F=4，N_R=0，MF=21。

总之，要研究工艺单元中所有的操作环节，以确定最危险状况。最危险的状态为在开车、操作和停车过程中最危险物质的泄漏或存在于工艺设备中。

物质系数参见表1-7。

表1-7 物质系数和特性

化合物

物质系数MF

燃烧热Hc

Btu／lb×10³

NFPA 分级

闪点

^oF

沸点

^oF

健康危害

N(H)

易燃性

N(F)

化学活性

N(R)

乙醛

醋酸

醋酐

丙酮

丙酮合氰化氢

10.5

5.6

7.1

12.3

11.2

-36

103

126

-4

165

244

282

133

203

乙腈

乙酰氯

乙炔

乙酰基乙醇氨

过氧化乙酰

12.6

2.5

20.7

9，4

6.4

气

355

179

124

-118

304-308

^[4]

乙酰水杨酸^[8]

乙酰基柠檬酸三丁酯

丙烯醛

丙烯酰胺

丙烯酸

8.9

10.9

11.8

9.5

7.6

400

-15

124

343^[1]

127

257^[1]

286

丙烯腈

烯丙醇

烯丙胺

烯丙基溴

烯丙基氯

烯丙醚

氯化铝

氨

硝酸铵

醋酸戊酯

硝酸戊酯

苯胺

氯酸钡

硬脂酸钡

苯甲醛

13.7

15.4

5.9

9.7

16.0

[2]

8.0

12.4[7]

14.6

11.5

15.0

[2]

8.9

13.7

-4

-20

气

118

158

-－

148

171

207

128

160

113

203

^[3]

-28

410

300

306－315

364

―

354

苯

苯甲酸

醋酸苄酯

苄醇

苄基氯

17.3

11.0

12.3

13.8

12.6

250

195

200

162

176

482

417

403

387

过氧化苯甲酰

双酚A

溴

溴苯

邻溴甲苯

12.0

14.1

0.0

8.1

8.5

175

124

174

428

138

313

359

1，3-丁二烯

丁烷

'-丁醇

1-丁烯

醋酸丁酯

19.2

19.7

14.3

19.5

12.2

-105

-76

气

243

260

丙烯酸丁酯

(正)丁胺

溴代丁烷

氯丁烷

2，3-环氧丁烷

14.2

16，3

7.6

11.4

14.3

103

300

171

215

170

149

丁基醚

特丁基过氧化氢

硝酸丁酯

过氧化乙酸特丁酯

过氧化苯甲酸特丁酯

16.3

11.9

11.1

10.6

12.2

<80或更高

<80

>190

288

[9]

277

[4]

过氧化特丁酯

碳化钙

硬脂酸钙(6)

二硫化碳

-氧化碳

14.5

9.1

6.1

4.3

-22

气

176

115

-313

氯气

二氧化氯

氯乙酰氯

氯苯

三氯甲烷

0.0

0.7

2.5

10.9

1.5

气

-29

223

270

143

氯甲基乙基醚

1-氯-1-硝基乙烷

邻-氯酚

三氯硝基甲烷

2-氯丙烷

氯苯乙烯

氧杂萘邻酮

异丙基苯

异丙基过氧化氢

氨基氰

5.7

3.5

9.2

5.8[7]

10.1

12.5

12.0

18.0

13.7

7.0

133

147

-26

165

175

286

344

234

372

554

306

[4]

500

环丁烷

环己烷

环己醇

环丙烷

DER331

19.1

18.7

15.0

21.3

13.7

气

-4

154

气

485

179

322

-29

878

二氯苯

1，2-二氯乙烯

1，3-二氯丙烯

2，3-二氯丙烯

3，5-氯代水杨酸

8.1

6.9

6.0

5.9

5.3

151

36－39

357

140

219

201

―

二氯苯乙烯

过氧化二枯基

二聚环戊二烯

柴油

二乙醇胺

9.3

15.4

17.9

18.7

10.0

225

100-130

342

―

342

315

514

二乙胺

间-二乙基苯

碳酸二乙酯

二甘醇

二乙醚

16.5

18.0

9.1

8.7

14.5

-18

133

255

-49

132

358

259

472

二乙基过氧化物

二异丁烯

二异丙基苯

二甲胺

2，2-二甲基-1-丙醇

12.2

19.0

17.9

15.2

14.8

[4]

170

气

[4]

214

401

237

1，2-二硝基苯

2，4-二硝基苯酚

1，4-二嗯烷

二氧戊环

二苯醚

7.2

6.1

10.5

9.1

14.9

302

239

6跖

214

165

496

二丙二醇

二特丁基过氧化物

二乙烯基乙炔

二乙烯基苯

二乙烯基醚

3-氯-1,2-环氧丙烷乙烷

10.8

14.5

18.2

17.4

14.5

7.2

250

<-4

157

<-22

449

231

183

392

102

241

乙醇胺

醋酸乙酯

丙烯酸乙酯

乙醇

乙胺

9.5

10.1

11.O

11.5

16.3

185

<O< SPAN>

339

171

211

173

乙苯

苯甲酸乙酯

溴乙烷

乙基丁基胺

乙基丁基碳酸酯

17.6

12.2

5.6

17.0

10.6

190

Hone

122

277

414

100

232

275

丁酸乙酯

氯乙烷

氯甲酸乙酯

乙烯

碳酸乙酯

12.2

8，2

5.2

20.8

5.3

-58

气

290

248

203

-155

351

乙二胺

1，2-二氯乙烷

乙二醇

乙二醇二甲醚

乙二醇单醋酸酯

12.4

4.6

7.3

11.6

8.0

110

232

215

239

181-183

387

174

347

环氧乙烷

乙醚

甲酸乙酯

2-乙基己醛

11.?

14.4

8.7

16.2

-4

-49

-4

112

130

325

1，1-二氯乙烷

乙硫醇

硝酸乙酯

乙氧基丙烷

对-乙基甲苯

4.5

12.7

6.4

15.2

17.7

< -4

887

135-138

190

147

324

氟

氟(代)苯

甲醛(无水气体)

甲醛 (37％-56％)

甲酸

13.4

8.0

3.0

气

140-181

122

-307

185

-6

206-212

213

#1燃料油

#2燃料油

#4燃料油

#6燃料油

呋喃

18.7

18，7

18.7

12.6

100-162

126-204

142-240

150-270

<32

304-574

汽油

甘油

乙醇腈

(正)庚烷

六氯丁二烯

六氯二苯醚

18.8

6.9

7.6

19.2

2.0

5.5

-45

390

100-400

340

209

―

己醛

己烷

无水肼

氢

氰化氢

15.5

19.2

7.7

51.6

10.3

-7

100

气

268

156

236

-423

过氧化氢(40-60％)

硫化氢

羟胺

2-羟乙基丙烯酸酯

羟丙基丙烯酸酯

[2]

6.5

3.2

8.9

10.4

气

[4]

214

207

226-237

-76

158

410

异丁烷

异丁醇

异丁胺

异丁基氯

异戊烷

19.4

14.2

16.2

11.4

21.0

气

<70

<-60

225

150

156

异戊间二烯

异丙醇

异丙基乙炔

醋酸异丙酯

异丙胺

18.9

13.1

11.2

15.5

-65

<19

-15

181

194

异丙基氯

异丙醚

喷气机燃料A&A-1

喷气机燃料B

煤油

10.0

15.6

21.7

18.7

-26

-28

110-150

-10－﹢30

100-162

156

400-550

304-574

十二烷基溴

十二烷基硫醇

十二烷基过氧化物

润滑油

12.9

16.8

15.0

19.0

291

262

300-450

356

289

680

镁

马来酸酐

甲基丙烯酸

甲烷

醋酸甲酯

10.6

5.9

9.3

21.5

8.5

215

171

气

2025

395

325

-258

140

甲基乙炔

丙烯酸甲酯

20.0

18.7

气

-10

177

甲醇

甲胺

甲基戊基甲酮

8.6

13.2

15.4

气

102

147

302

硼酸甲酯

碳酸二甲酯

甲基纤维素(袋装)

甲基纤维素粉181

氯甲烷

6.2

6.5

5.5

<80

-50

156

192

-12

氯醋酸甲酯

甲基环己烷

甲基环戊二烯

二氯甲烷

甲撑二苯基二异氰酸盐

5.1

19.0

17.4

2.3

12.6

135

120

460

266

214

163

104

[9]

甲醚

甲基乙基甲酮

甲酸甲酯

甲肼

甲基乙丁基甲酮

12.4

13.5

6.4

10.9

16.6

气

-2

－11

176

190

242

甲硫醇

甲基丙烯酸甲酯

2-甲基丙烯醛

甲基乙烯基甲酮

石油

10.0

11.9

15.4

13.4

17.0

气

380

213

154

179

680

重质灯油

氯苯

-氨基乙醇

石脑油

萘

17.6

11.3

9.6

18.0

16.7

275

185

174

480－680

270

339

212-320

424

硝基苯

硝基联苯

硝基氯苯

硝基乙烷

硝化甘油

10.4

12.7

7.8

7.7

7.8

190

290

216

[4]

411

626

457-475

237

[4]

硝基甲烷

硝基丙烷

对-硝基甲苯

N-SERV

(正)辛烷

5.0

9.7

11.2

15.0

20.5

75-93

223

102

213

249-269

460

300

258

辛硫醇

油酸

氧己环

戊烷

过醋酸

16.5

16.8

13.7

19.4

4.8

115

372

-4

<-40

105

318-329

547

178

221

高氯酸

原油

苯酚

2-皮考啉

聚乙烯

[2]

21.3

13.4

15.0

18.7

20-90

175

102

66[9]

358

262

发泡聚苯乙烯

聚苯乙烯片料

钾(金属)

氯酸钾

硝酸钾

17.1

[2]

1410

752

高氯酸钾

过四氧化二钾

丙醛

丙烷

1，3-二胺基丙烷

12.5

19.9

13.6

-22

气

[9]

120

-44

276

炔丙醇

炔丙基溴

丙腈

醋酸丙酯

丙醇

12.6

13.7[7]

15.0

11.2

12.4

237－239

192

207

215

207

正丙胺

丙苯

1-氯丙烷

丙烯

二氯丙烯

15.8

17.3

10.0

19.7

6.3

-35

-162

120

319

115

-52

205

丙二醇

氧化丙烯

n－丙醚

n－硝酸丙酯

呲啶

9.3

13.2

15.7

7.4

5.9

210

-35

370

194

230

240

钠

氯酸钠

重铬酸钠

氢化钠

次硫酸钠

1619

[4]

[4)

高氯酸钠

过氧化钾

硬脂酸

苯乙烯

氯化硫

15.9

17.4

1.8

1[5]

385

245

[4]

726

293

280

二氧化硫

SYLTHERM 800

SYLTHERM XLT

TELONE 11

TELONE C-17

0.0

12.3

14.1

3.2

2.7

气

>320[10]

108

398

345

220

200

甲苯

甲苯-2,4-二异氰酸盐

三丁胺

1，2，4-三氯化苯

1，1，1-三氯乙烷

17.4

10.6

17.8

6.2

3.1

270

145

222

None

232

484

417

415

165

三氯乙烯

1，2，3-三氯丙烷

2.7

4.3

None

160

189

313

三乙醇胺

三乙基铝

三乙胺

10.1

16，9

17.8

354

650

365

193

三甘醇

三异丁基铝

三异丙基苯

三甲基铝

三丙胺

9.3

18.9

18.1

16.5

17.8

350

207

105

546

414

495

313

乙烯基醋酸酯

乙烯基乙炔

乙烯基烯丙醚

乙基烯丁基醚

氯乙烯

9.7

19.5

15.5

15.4

8.0

气

<68

-108

163

153

202

4-乙烯基环己烯

乙烯基-乙基醚

1，1-二氯乙烯

乙烯基-甲苯

对二甲苯

氯酸锌

19.0

14.0

4.2

17.5

17.6

[2]

<-50

125

266

334

279

硬脂酸锌[8]

10.1

530

[1)真空蒸馏；

[2]具有强氧化性的氧化剂；

[3]升华；

[4)加热爆炸；

[5]在水中分解；

[6]是经过包装的物质的MF值；

[7]Hc相当于6倍分解热(Hd)的值；

[8]作为粉尘进行评价；

[9]分解；

[10]在高于600℉下长期使用，闪点可能降至95℉。

Seta——Seta闪点测定法(参考NFPA 321)

NA——不适合

TOC——特征开杯法

由特征闭杯法测得的其他闪点(TCC)。

注：燃烧热(Hc)是燃烧所生成的水处于气态时测得的值，当Hc以kcaL／mol的形式给出时，可乘以1800除以分子量转换成英热单位／磅(Btu／lb，1Btu=252cal)。

第十节基本预防和安全措施

不管操作类型如何，也不管火灾、爆炸指数的大小，在一般的石油化工装置中，均应考虑下面的基本安全措施。如果不满足下列要求，则其实际的危险性要比F&EI显示的结果高得多。下面所列条款并不全面，在某些特殊的场合，还要求采取一些其它的安全措施。

(1)充足的消防水。消防水量的确定方法是所需水量与可能需要的最长持续时间的乘积。消防水的供应量要求，依不同的管理部门而有所不同。消防水供水时间从2小时到8小时。

(2)容器的结构设计、管路、钢质结构等，应满足有关的安全规范的要求。

(3)超压泄放装置。

(4)耐腐蚀性及腐蚀裕量。

(5)工艺设备和管道中活性化学物质的隔离。

(6)电气设备接地。

(7)辅助电气设施的安全配置(变压器、断路器等)。

(8)公用设施故障的正常预防(备用供电设备，备用仪表、压缩空气机)。

(9)建筑、机械、设备等符合有关标准规范(国家机械工程标准、材料试验标准、建筑规范、防火规范等)。

(10)故障保护装置。

(11)应急车辆进出区域的通道、人员疏散通道。

(12)排放装置：安全地处理可能发生的泄漏并能容纳喷洒设备、消防喷嘴喷出的消防水或其他化学灭火物质。

(13)隔离炽热表面，使区域任一可燃物的温度在其自燃温度的80％以下。

(14)遵守国家电气规程。除非不符合之处已提出申请并得到批准，否则要执行规程要求。

(15)除非绝对需要，应尽可能在可燃性或危险性物质的设施上限制使用玻璃装置和膨胀节。使用这类装置时必须要登记，得到有关主管部门的批准，并按照有关标准和要求进行配置。

(16)构筑物和设备的平面布置。应当了解高危险区域的间距对财产损失和停产损失多有很大影响，储罐间距至少要符合NEPA30(美国消防协会规范)的要求。

(17)管架、仪表电缆架及它们的支撑应考虑防火。

(18)配备易操作的电磁限位截止阀。

(19)冷却塔故障的预防及防护。

(20)偶然的爆炸及引起火灾时明火设备的保护。

(21)电气设备分类：二类电气设备用于室外处理易燃液体的场合，在那里气体不易积聚，自然通风良好；一类设备只用于处理特殊化学品的过程或特殊建筑或通风不良场合。

(22)工艺控制室应用防火墙(耐火1小时)与工艺控制试验室、电气开关装置及变压器隔开。

(23)工艺过程复查应确定需要做哪些活性化学物质试验。

(24)建议在高危险单元进行Hazop(可操作性危险性分析)。

第十一节安全措施检查表

工程实际应用中的安全检查表，应满足预防损失所必须的主要工程项目。对于石油化学工业一般包括总图布置、构筑物、消防、电器、排水道、储存、惰性气体保护、物料处理、机械、工艺、控制计算机和通用安全设备等项目。安全检查表可作为评价火灾危险和检查化工厂损失预防要求的指南。安全检查表在规划新装置时也是特别有用的。安全检查表不可能完全满足各类具体情况的需要，因此在使用时应结合实际的应用情况，指定满足工程项目本身的需要，确保不遗漏又合适的其他措施能够列入检查表中。

1.总图布置

总图布置安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)平面布置、危险单元的间距；

(2)操载荷及抗地震设计；

(3)屋顶材料及其固定；

(4)顶部排风、排水及排烟；

(5)楼梯间、楼梯转弯及采光；

(6)电梯及升降机；

(7)防火墙、通道及防火门；

(8)泄压和抗爆设计；

(9)出口——应急疏散通道、标志及安全楼梯；

(10)资料库；

(11)通风——风扇、鼓风机、空气调节、毒性气体的洗涤、气体进出口的配置、排烟和散热的调节装置以及防火幕；

(12)防雷设施、接地保护的结构及装置；

(13)采暖与通风；

(14)可存放工作与常用衣服单锁衣柜的更衣室及通风；

(15)室内外排水及适当的收集；

(16)钢结构及设备的防火；

(17)登房顶及其他部位用的梯子、应急疏散的梯子；

(18)地基的承载能力；

(19)热和烟的检测；

(20)标高——洪水泛滥时的保卫；

(21)天车轮子的负荷。

3.防火系统

防火系统安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)防火给水，包括补充供水、水泵、储水池及水槽；

(2)干管——适当的环形管供水，阴极保护，必要的涂层和管外包覆，分段阀；

(3)消防栓——配置、间距及监视装置；

(4)自动喷水消防系统——作业场所分类、湿系统、干系统和集水系统；

(5)稳定供水塔和水槽；

(6)灭火器的类型、规格、位置及数目；

(7)固定式自动灭火系统、CO₂、泡沫和干粉；

(8)特殊消防系统——温度报警，带报警的喷水系统，光电式烟和火焰报警，蒸汽灭火；

(9)管道系统——结构及材料，可能发生爆炸的场所不能使用铸铁管。

4.电气

电气安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)电器危险区域分类，本质安全设备；

(2)重要的断路继电器和开关的操作、维护要方便；

(3)输出线的极性和接地；

(4)关键设备、机械的开关和断电器；

(5)照明——区域分类，亮度，设备的认可及应急灯；

(6)电话系统和对讲装置——1区、2区或标准区域；

(7)配电系统的类型——电压，接地与否，架空，地下；

(8)电缆管道——密闭性，耐腐蚀性；

(9)马达和线路的保护；

(10)变压器的配置和类型；

(11)自动启动设施的失效保护装置；

(12)关键负荷线路的备件；

(13)安全和专用程序的联锁、双电源；

(14)防雷电设施；

(15)电缆支架在火灾中暴露的危险；

(16)不间断电源(UPS)和应急动力系统；

(17)对接地方法、设备及检测周期的要求。

5.排污

排污安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)化学物质的排污——收集，方便的清理口，通风，分布状况，处理，爆炸的可能性，收集槽，强制排风，可燃气体的检测与报警，冻结及由此引起的堵塞；

(2)卫生排污系统——处理，收集，存水弯管，堵塞的可能性，方便的清理口及通风；

(3)暴雨的排放；

(4)废水处理、蒸汽污染的可能以及溢流至小溪或湖泊中引起火灾的危险；

(5)排污沟——敞开式，闭式，易清理性，需要的调节装置，在工艺中的暴露情况；

(6)防止地下水污染，保护空气和地表水，适当收集废水；

(7)排污沟与工艺排放系统的连接。

6.仓库

仓库安全检查表需要考虑的主要内容包括以下方面：

(1)、一般要求： (a)易管理性——进口，出口，大小； (b)喷洒水装置； (c)通道；(d)楼板负荷；(e)货架和间距；(f)垛高；(g)顶部通风；(h)物料漏出造成的污染；(I)正、负压操作的储槽的通风。

(2)、易燃液体、气体、粉体和气溶胶： (a)密闭系统； (b)全系统的安全环境气氛；(c)喷洒水设备及喷水设施所能保护的面积；(d)应急通风、灭火器、卸压阀、带有闪光标志的安全通道；(e)各楼层的排放与化学物质排污总管相连以便收集；(f)通风——压力调节及设备；(g)储罐、料仓、地下仓储——安全间距，防火支撑和局部喷水装置，围堤和排液设施，惰性气体保护，地下储罐(不推荐采用)； (h)特殊灭火系统和抑爆——泡沫，化学干粉，二氧化碳；(I)用于重要化学物质的单独的冷冻系统； (j)泵、压缩机等的布置，要远离泄漏源；(k)符合美国石油学会(APl)“储罐”要求的易断型屋顶接缝结构；(l)仓库储罐和生产储罐之间放空管的交叉。

(3)、原材料：(a)物质的危险分类；(b)进料与储料装置；(c)原料鉴定和杂质分析；(d)防止物料装错罐或防止物料自罐内溢出等的规定。

(4)、成品： (a)成品检验和标签； (b)符合货运规范的要求； (c)危险物质的隔离；(d)避免玷污，特别是油罐车加料时； (e)货运设备的标志； (f)危险货物运输路线； (g)为顾客提供“物质安全数据卡(MSDS)”等安全信息资料； (h)有关国标的危险分类； (I)温度检测；(j)生产区内运输设备和它们的位置；(k)易燃液体的储存——油漆，油品，溶剂；(l)反应性或爆炸性物品的储存——数量，间距，特别通道； (m)废水处理——焚化炉，防止水和空气被污染；(n)防止泄漏；(o)安全运输受槽。

7.所有易燃性物品用惰性气体保护层保护

所有易燃性物品用惰性气体保护层保护安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)要考虑原料、中间产品和成品；

(2)要考虑储存、物料处理及工艺。

8.物料处理

物料处理安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)货运汽车的装、卸料装置；

(2)火车的装、卸料装置；

(3)生产用汽车和拖运设备——汽油发动机，柴油机，以液化石油器和蓄电池为动力的运输工具；

(4)铁路和汽车槽车的装、卸料站台以及运输易燃液体的载重拖车的接地系统；

(5)起重机——可移动性，额定载荷，过载保护，限位开关，检查程序；

(6)库区——楼板负荷和布局，水喷洒设备，垛高，通风，烟及温度检测；

(7)生产区内运输设备和它们的位置；

(8)易燃液体的储存——油漆，油品及溶剂；

(9)活性化学物质及爆炸性物品的储存——储量，间距，特殊通道；

(10)废水处理——焚化炉，防止空气和地下水的污染；

(11)泄漏控制；

(12)机械与设备；

(13)易于操作和维修；

(14)遥控的紧急切断开关；

(15)振动的检测或紧急停车装置；

(16)润滑情况的检测；

(17)过速保护；

(18)噪声评价；

(19)处理危险性物料和承载设备(泵轴承座)时不得使用铸铁和其他脆性材料。

9.工艺

工艺安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)化学物质——火灾危险及健康危害性(经皮肤或吸入)，仪表检测，操作规程，维修保管，配伍性能，稳定性，管道及设备的标志等；

(2)重要的压力、温度参数；

(3)标准化的容器，结构和材料要合理；

(4)管路要符合规范和有关要求；选材和结构要合理；

(5)控制失控反应的措施；

(6)固定式灭火系统——二氧化碳，泡沫，水喷洒装置；

(7)容器要适当通风，处于安全位置，泵空载时的保护；

(8)常设的真空清洗系统；

(9)防爆墙和隔爆；

(10)惰性气体保护系统——需惰性气体保护的设备一览表；

(11)紧急切断和开关——离关键区域的位置，响应时间，紧急切断阀；

(12)钢结构框架的防火(或水喷洒)；

(13)热交换设备的安全装置——通风，阀门及排液设施；

(14)蒸汽管线的膨胀节；

(15)别无选择的话不要用膨胀节——登记、保养；

(16)不使用玻璃视镜，如确实必须，要做好登记和保养；

(17)蒸汽和电力系统的故障探测——加热管道热膨胀的对策；

(18)人与过热环境的隔离——加热工艺，正确管线及故障探测，预防物料过热；

(19)容器和管道的静电接地和防护装置；

(20)容器和储罐的清理与维护——合适的人孔，操作平台，梯子，清理通道及安全进入容器的批准手续；

(21)腐蚀的检测与控制；

(22)管线的检查和鉴定；

(23)射线防护(包括消防人员防护)——同位素、X射线等的工艺及测量仪器；

(24)带有报警、失效保护功能仪表的冗余技术；

(25)重要仪表的设计和保养；

(26)固定式可燃气体检测和报警系统。

10.过程控制计算机

过程控制计算机安全检查表需要考虑的内容主要包括如下。

(1)控制室：(a)空气质量——温度、湿度、粉尘、正压等；(b)位置——优先考虑一楼、不燃结构；(c)地面处理——采用乙烯或层压塑料以防止静电；(d)要有易于操作和维修的充分空间；(e)室内不要存放纸张及其他可燃物；(f)照明和电源插座；(g)防火——使用二氧化碳、烟探测器、温度探测器；(h)保持控制室的清洁。

(2)供电电缆及接地：(a)单独的配电盘供电；(b)双电源；(c)计算机控制系统在电源端(即降压变压器端)接地；(d)控制室接线盒与建筑物地基相连。

(3)信号传输线：(a)与控制接线盒或其他接口装置相连的现场接线；(b)由电缆架、金属导线和电缆管保护的传输线或在楼板下敷设的线路；(c)扁型电缆或其他易损坏电缆敷设在单独的导管中，以便与现场信号传输线区别。

(4)控制系统：(a)常规的失效保护；(b)参数变化以及手动控制输入或输出参数的策略；(c)控制方案改变时的对策及备用的控制方案；(d)文件资料——输入和输出数据，操作规程及控制逻辑图； (e)公用工程发生故障时的停车程序； (f)培训； (g)报警系统；(h)定期检查； (I)控制室的完善程度及位置； (j)工艺控制系统的电源； (k)备用控制系统。

11.安全设施的一般要求

安全设施的一般要求安全检查表需要考虑的主要内容：

(1)医疗机构及设备；

(2)救护车；

(3)消防车；

(4)应急报警系统——信号、气体泄放、撤离等；

(5)火灾报警——区域内外及范围；

(6)铲除积雪和冰的设施；

(7)安全淋浴和眼冲洗设施——生产用报警器、标志；

(8)安全用梯和升降装置；

(9)应急设备的配置——面罩、防护服、内部消防水软管、担架、阻燃服、白供氧式呼吸器等；

(10)实验室安全防护；

(11)检测仪表——连续式、袖珍式可燃气体、氧气、毒性气体检测等；

(12)通讯——应急电话，无线电联络，有线广播，呼吸系统，通信中心的位置及日常人员的配备；

(13)转动设备的防护；

(14)窑炉的安全管理；

(15)燃料气体的切断阀；

(16)泄漏或蒸汽释放的报警；

(17)酸管道法兰的保护。

第十二节确定危害系数的方程式

单元危害系数可由图1-3确定，该数据与本节给出的方程式的结果有些差异，这是因为方程式是针对不同的物质给出的。由于有9种不同的物质系数(1、4、10、14、16、21、24、29和40)，故有9个不同的方程。

值得注意的是实际上物质系数只有9种情况而没有中间值。根据图1-3，其危害系数的确定仅仅是由物质系数和单元危险系数曲线的交点求出的。本方程则是由不同单元危险系数的内插值来求出危害系数的。按不同的物质系数给出的9个方程式如下。

当物质系数为1，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.003907十0.002957X+0.004031X²－0.00029X³

当物质系数为4，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.025817+0.019017X－0.00081X²+0.000108X³

当物质系数为10，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.098582+0.017596X+0.000809X²—0.000013X³

当物质系数为14，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.20592+0.018938X+0.007628X²－0.00057X³

当物质系数为16，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.256741+0.019886X十0.011055X²－0.00088X³

Y=0.340314+0.076531X+0.003912X²－0.00073X³

当物质系数为24，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.395755十0.096443X－0.00135X²－0.00038X³

当物质系数为29，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.484766+0.094288X－0.00216X²－0.00031X³

当物质系数为40，与不同的单元危险系数(1～8)对应的危害系数(Y坐标)为

Y=0.554175+0.080772X十0.000332X²－0.00044X³

上列方程式均以标准格式给出。理解本评价指南只用到标准格式的方程式，确定单元危害系数也用标准格式的方程。

第二章道化学火灾爆炸指数法的应用

第一节道化学指数法在30万吨乙烯装置安全评价中的应用

一、评价程序

评价程序如图2—1所示。由于道氏法是计算实际最大可能的财产损失，而我们主要是对装置安全评价和危险性进行分析，因此利用安全措施修正系数对火灾、爆炸危险指数进行修正。

图2-1 30万吨乙烯装置道氏法评价程序

二、评价步骤

1.确定单元

按工艺逻辑关系，30万吨／年乙烯装置可分成裂解、分离、汽油加氢三个生产运行系统和储存系统四部分，每部分取3个对装置影响较大的单元进行评价。12个评价单元为：裂解工段的裂解炉、汽油分馏塔和废热锅炉单元；分离工段的裂解炉、汽油分馏塔和废热锅炉单元；分离工段的脱甲烷、联合脱乙烷和裂解气压缩单元；汽油加氢工段的一、二段加氢反应器和加热炉单元；中间罐区的原料罐区、乙烯球罐和丙烯球罐单元。

2.确定单元物质系数和各项危险系数，并计算火灾、爆炸危险指数F&EI

以裂解炉单元为例。

(1)物质系数MF。裂解炉用于生产裂解气，裂解气主要成分是乙烯。乙烯MF=24，故该单元物质系数取24。

(2)一般操作危险系数F_l，基本系数1.00。①放热反应：因裂解为吸热反应，故F_1-1为0；②吸热反应：裂解炉为可燃气体和液体供热，故F_l-2取0.4；③物质处理和运输：因本单元不属于储运系统，物质进出都用管道输送，故F_l-3为0；④封闭式结构单元：本单元为敞开式结构，故F_1-4为0；⑤通道：本单元为敞开式结构，且有多于2条通道通往地面，故F_l-5为0；⑥排放和泄漏控制：该单元周围为平坦地，一旦泄漏物被引燃，该单元大部分将受火势影响，故F_l-6取0.5。所以裂解炉单元一般操作危险系数为尸Fl=1.00+F_l-l+F_l-2+F_l-3+F_l-4+F_1-5+F_1-6=1.9。

(3)特殊工艺操作危险系数F₂，基本系数1.00。

①毒性物质：道氏推荐的毒性修正系数为0.2N_H。从道氏数据表中查出乙烯N_H=1，故F_2-l为0.20；

②负压操作：本单元为正压操作，故F_2-2为0；

③爆炸极限附近的操作：本单元不在爆炸极限附近操作，所以F_2-3为0；

④可燃性粉尘：本单元无可燃性粉尘，所以F_2-4为0；

⑤压力修正系数：裂解炉操作压力为0.1MPa，由道氏《压力修正系数图》查出修正系数为0.18，裂解气的压力大于0.1MPa，修正系数为1.2，故F_2-5为0.18×1.2=0.216，取0.22；

⑥低温修正系数：本单元不会出现金属转变温度以下操作的可能性，故不考虑修正，F_2-6为0；

⑦易燃及化学活泼性物质的质量：每台裂解炉的流量为23000kg／h，查《工艺过程的液体和气体量修正系数图》得F_2-7为0.35；

⑧腐蚀和磨损：本单元点状和局部腐蚀速率小于0.5mm／a，故F_2-8取0.10；

⑨泄漏(接头与法兰)：本单元极少泄漏，故F_2-9取0.10；

⑩使用明火：裂解炉本身为明火设备，故F_2-10为1.00；

⑩热油交换系统：根据道氏建议，热油系统本身作为一个评价工艺单元毋需修正，故F_2-11为0；

⑩转动设备：裂解炉风机功率为55kW，故F_2-12取0.50。所以裂解炉单元特殊操作危险系数为F₂=1.00+F_2-1+F_2-2+F_2-3+F_2-4+F_2-5＋F_2-6+F_2-7+F_2-8+F_2-9+F_2-l0+F_2-11＋F_2-12=3.47。

(4)工艺危险系数F₃：F₃=F₁×F₂=6.59。

(5)火灾、爆炸危险指数F&EI：F&EI=MF·F₃=158.16。

其他单元的各项系数确定值及火灾、爆炸危险指数的计算方法与裂解炉单元相同，结果汇总见表2-1。

表2-1 30万吨乙烯装置各单元（6版）火灾、爆炸危险指数表

修正项目

裂解工段

分离工段

汽油加氢工段

储存

裂

解

炉

汽

油

分

馏

塔

废

热

锅

炉

︵

含

汽

包

︶

脱

甲

烷

联

合

脱

乙

烷

裂

解

气

压

缩

一

段

加

氢

反

应

器

二

段

加

氢

反

应

器

加

热

炉

原

料

罐

区

乙

烯

成

品

罐

区

丙

烯

成

品

罐

区

物质系数MF

一

般

操

作

危

险

基本系数 1.00

1.放热反应 0.3-1.25

2.吸热反应 0.2-0.4

3.物质的处理和运输 0.25-1.05

4.封闭式结构的单元 0.25－0.9

5.通道

6.排放和泄漏控制 0.25－0.5

一般操作危险系数F₁

0.40

0.50

1.90

0.50

1.50

0.20

1.20

0.50

1.50

0.30

0.50

1.80

0.30

0.50

1.80

0.30

0.50

1.80

0.30

0.50

1.80

1.00

0.85

0.20

0.50

2.55

0.85

0.50

2.35

0.85

0.50

2.35

特

殊

操

作

危

险

性

基本系数 1.00

1.毒性物质 0.2-0.8

2.负压(<66.66kPa) 0.50

3.爆炸极限及附近的操作

□在极限内 □不在极限内

(a)罐装可燃性液体 0.50

(b)事故状态在爆炸极限内 0.30

(c)一直在爆炸极限内 0.80

4.可燃性粉尘 0.05～20

0.20

0.40

0.20

特

殊

操

作

危

险

性

5.压力

操作压力／Pa

释放压力／Pa

6.低温 0.2～0.3

7.易燃及化学活泼性物质的质量

物质质量／kg

物质燃烧热

(a)工艺过程中的可燃性液体、气体及化学活泼性物质

(b)储存过程中的可燃液体和气体

(c)储存过程中的可燃性固体及工艺过程中的可燃性粉尘

8.腐蚀和磨损 0.1～0.75

9.泄漏(接头与密封) 0.10～0.75

10.使用明火

11.热油交换系统

12.转动设备 0.50

特殊工艺危险系数F₂

0.22

0.35

0.10

1.00

0.50

3.47

0.20

／

1.45

0.10

0.12

0.50

3.67

0.88

0.35

0.10

1.00

3.63

0.86

1.54

0.10

0.50

4.30

0.67

1.80

0.10

0.50

4.37

0.86

2.00

0.10

0.50

4.76

0.68

1.45

0.10

3.83

0.67

1.55

0.10

0.12

3.94

1.10

0.10

1.00

3.70

0.1

1.10

0.10

2.60

0.61

1.60

0.10

3.61

0.51

1.60

0.10

3.51

单元工艺危险系数F₃

6.50

5.51

4.36

6.45

7.87

8.57

6.89

7.09

3.70

6.63

8.48

8.25

火灾、爆炸指数F&EI

158.16

132.24

104.64

154.80

188.88

205.68

144.69

148.89

77.70

106.08

203.62

173.25

3.确定各单元的安全措施修正系数和修正后的实际火灾、爆炸危险指数F&EI·C

仍以裂解炉单元为例。

(1)工艺控制系数C₁。①紧急动力源：控制仪表一旦仪表送风中断，可用氮气代替，故C_1-1取0.98；②聚冷装置：本单元无冷却装置，故C_l-2为1.00；③抑爆装置：本单元除汽包上有安全阀外，无其他抑爆设施，所以不作修正，C_1-3为1.00；④紧急切断装置：本单元设紧急停车按钮，故C_1-4取0.98；⑤计算机控制：一单元计算机控制生产，故C_l-5取0.95；⑥惰性气体保护系统：该保护系统为手动控制，不考虑修正，C_l-6为1.00；⑦操作仪表：本单元操作规程规定了正常开停车、事故应急措施等操作步骤及方法，故C_l-7取0.91；⑧化学活泼性物质的评价：化学物质为连续使用，且每年大修时对操作人员进行安全教育，故C_l-8取0.91。

所以裂解炉单元的工艺控制系数为C1=C_l-l·C_1-2·C_1-3·C_1-4·C_l-5·C_l-6·C_1-7·C_l-8=0.76。

(2)危险物质隔离系数C₂。

①远距离控制阀：本单元设遥控阀，出现异常时可以远距离切断物料，停止运转，保证安全，故C_2-1取0.98；

②切断和排放装置：系统中设火炬系统，故C_2-2取0.96；

③排污系统：裂解炉周围有地沟，地面有坡度，一旦漏油可由地沟排到含油污水系统处理，污水在出厂前由撇油池进行油水分离，所以C_2-3取0.91；

④联锁装置：炉燃烧器有联锁系统，一旦油位过低会自动联锁熄火，故C_2-4取0.98。所以裂解炉单元的危险物质隔离系数为C2=C_2-l·C_2-2·C_2-3·C_2-4=0.84。

(3)防火设施系数C₃。

①泄漏气体检测装置：本单元设可燃气体检测器，故C_3-1取0.98；

②钢质结构：本单元钢架柱子有6m高度的防火被覆，故C_3-2取0.95；

③地下储罐：本单元无地下储罐，故C_3-3为1.00；

④供水系统：工厂的消防供水量能满足防火设计的要求，故C_3-4取0.97；

⑤特殊灭火系统：本单元无特殊灭火系统，故不作修正，C_3-5为1.00；

⑥自动洒水系统：无自动洒水系统，故C_3-6为1.00；

⑦防火水幕：本单元在明火区和可能泄漏可燃气的区间设水幕，故C_3-7取0.98；

⑧泡沫灭火装置：本单元周围设置手推式泡沫灭火器，故C_3-8取0.94；

⑨手提式灭火器和水枪：本单元配备足够的手提式灭火器，并设置水枪，故C_3-9取0.95；

⑩电缆屏蔽：本单元电缆主要埋在缆沟内，局部电缆设置于桥架上，并涂防火涂料，故C_3-10取0.94。

所以裂解炉单元的防火设施系数

C3=C_3-1·C_3-2·C_3-3·C_3-4·C_3-5·C_3-6·C_3-7·C_3-8·C_3-9·C_3-10=。

(4)安全措施修正系数C：C=C₁·C₂·C₃=0.47。

(5)经安全措施修正后的实际火灾、爆炸危险指数F&EI·C=74.34。

其他单元的安全措施修正系数确定值及补偿后的实际火灾、爆炸危险指数计算方法与裂解炉单元相同，其结果汇总于表2-2。

修正项目

裂解工段

分离工段

汽油加氢工段

储存

裂

解

炉

汽

油

分

馏

塔

废

热

锅

炉

︵

含

汽

包

︶

脱

甲

烷

联

合

脱

乙

烷

裂

解

气

压

缩

一

段

加

氢

反

应

器

二

段

加

氢

反

应

器

加

热

炉

原

料

罐

区

乙

烯

成

品

罐

区

丙

烯

成

品

罐

区

工

艺

控

制

1.紧急状况动力源 0.98

2.聚冷装置 0.97～0.99

3.抑爆装置 0.84～0.98

4.紧急切断装置 0.96～0.99

5.计算机控制 0.93～0.99

6.惰性气体保护0.94～0.96

7.操作仪表 0.9～0.99

8.化学活泼物质0.91～0.98

C1合计

0.98

0.95

0.91

0.76

0.98

0.95

0.91

0.76

0.98

0.95

0.91

0.76

0.98

0.99

0.98

0.91

0.87

0.98

0.99

0.98

0.91

0.79

0.98

0.99

0.98

0.91

0.79

0.98

0.91

0.80

0.98

0.91

0.80

0.98

0.91

0.80

0.98

0.99

0.98

0.91

0.98

0.87

0.98

0.99

0.98

0.91

0.98

0.85

0.98

0.99

0.98

0.91

0.98

0.85

危

险

物

质

隔

离

1.远距离控制阀 0.96～0.98

2.切断和排放装置0.96～0.98

3.排污系统 0.91～0.97

4.联锁装置 0.98

C2合计

0.98

0.96

0.91

0.84

0.98

0.96

0.91

0.86

0.98

0.96

0.94

0.98

0.96

0.94

0.98

0.96

0.94

0.98

0.96

0.94

0.98

0.96

0.91

0.86

0.98

0.96

0.91

0.86

0.98

0.96

0.94

0.98

0.97

0.95

0.98

0.96

0.94

0.98

0.96

0.91

防

火

设

施

1.泄漏气体检测装置0.94～0.98

2.钢质结构 0.95～0.98

3.地下储罐 0.94～0.91

4.供水系统 0.94～0.97

5.特殊灭火系统 0.91

6.自动洒水系统 0.74～0.97

7.防火水幕 0.97～0.98

8.泡沫灭火装置 0.92～0.97

9.手提式灭火器和水枪 0.95～0.98

10.电缆屏蔽 0.94～0.98

C3合计

0.98

0.95

0.97

0.98

0.94

0.95

0.94

0.74

0.98

0.95

0.97

0.94

0.95

0.94

0.76

0.98

0.95

0.刃

0.98

0.94

0.95

0.94

0.74

0.98

0.97

0.94

0.95

0.94

0.78

0.98

0.97

0.94

0.95

0.94

0.77

0.98

0.97

0.94

0.95

0.90.78

0.98

0.95

0.97

0.94

0.95

0.94

0.76

0.98

0.95

0.97

0.94

0.95

0.94

0.76

0.98

0.97

0.94

0.95

0.94

0.80

0.98

0.97

0.94

0.95

0.94

0.78

0.98

0.97

0.94

0.95

0.94

0.77

0.98

0.97

0.94

0.95

0.94

0.77

安全设施修正系数C

0.47

0.50

0.53

0.64

0.57

0.58

0.52

0.60

0.64

0.62

F&EI

158.16

132.24

104.64

154.80

188.88

205.68

144.69

148.89

77.70

106.08

203.52

173.25

F&EI·C

74.34

66.12

55.46

99.07

107.66

119.29

75.24

77.42

46.62

67.89

126.18

107.42

表2-2 30万吨乙烯装置各单元（6版）安全措施修正系数

4.划分装置的危险程度

关于道氏火灾、爆炸指数及危险程度分类见表2-3。经评价计算所得12个评价单元火灾、爆炸指数F&E和补偿后火灾、爆炸指数F&E·C的数据及危险程度列于表2-4。从表2-4可知，30万吨乙烯装置12个单元中，属“很严重”程度的单元是联合脱乙烷、裂解气压缩、乙烯成品罐区和丙烯成品罐区，其中裂解气压缩为最危险程度；但经补偿后危险程度均在“中等”范围内。说明装置确立后，固有的危险程度便客观地存在，若采取有效的可靠安全措施后，可起到重要的调节保护作用，使原有的危险程度下降至可以接受的控制范围内。

表2-3 道氏火灾、爆炸指数及危险程度分类

道氏火灾、爆炸指数

(F&EI·C)

危险程度

道氏火灾、爆炸指数

(F&EI·C)

危险程度

1—60

61—96

97—127

轻微

较轻

中等

128—158

159以上

严重

很严重

表2-4 30万吨乙烯装置各评价单元危险程度汇总表

序号

单元名称

所属分系统

火灾、爆炸指数F&EI

危险程度

补偿后的火灾、

爆炸指数F&EI·C

实际危险程度

裂解炉

汽油分馏塔

废热锅炉

脱甲烷

联合脱乙烷

裂解气压缩

一段加氢

二段加氢

加热炉

原料罐区

乙烯成品罐区

丙烯成品罐区

裂解

分离

加氢

储存

158.6

132.24

104.64

154.80

188.88

205.邱

144.69

148.吩

77.70

106.08

203.52

173.25

严重

中等

严重

很严重

严重

较轻

中等

很严重

74.34

60.12

55.46

99.m

107.66

119.29

75.24

77.42

46.邱

67.89

126.18

107.42

较轻

轻微

中等

较轻

中等

三、利用评价单元的火灾、爆炸指数确定30万吨乙烯装置安全评价权重系数

根据企业安全评价模式进行综合安全评价，权重系数是一个关键性的数据，它的数值大小决定了评价的结果和准确程度。用道氏法对30万吨乙烯装置进行安全评价，必须划分系统，并按生产运行三个系统所含单元的最高火灾、爆炸危险指数作为系统计算权重系数的代表值。由表2-4可看出，裂解系统以裂解炉单元的火灾、爆炸指数最高，故取裂解炉单元为该系统的权数代表；分离系统取裂解气压缩单元为该系统权数代表；汽油加氢系统取一段加氢反应器为该系统权数代表。然后计算裂解、分离和汽油加氢系统权重系数。

1.计算式

Wi＝Fi&Ei·Ci／∑Fi&Ei·Ci

式中：Wi为系统权重系数；Fi&El·Ci为系统单元最高火灾、爆炸指数；∑Fi&Ei·Ci为装置各系统单元最高火灾、爆炸指数之和。

2.权重系数计算及验证

W_裂解＝F_炉&E_炉·C_炉／(F_炉&E_炉·C_炉+F_气&E_气·C_气+F_l_号氢&E₁_号氢·C_l_号氢)

=74.34／(74.34+119.29+75.24)=0.28

W_分离=119.29／(74.34+119.29+75.24)=0.44；

W_汽油加氢=75.24／(74.34+119.29十75.24)=0.28

W_裂解+W_分离+W_汽油加氢＝1

说明权重系数计算正确。

从权重系数计算结果看，分离系统的权数最大，裂解和汽油加氢系统数值相当。也就是说，从固有危险角度可知，分离工段的重要程度要高于裂解和加氢工段，分离工段应是工艺生产过程控制的重点。

四、结论

(1)通过实践和探索看出，道氏有较强的可操作性，只要有一定生产实践经验，又掌握道氏评价法的人都能进行有效的评价。

(2)利用道氏计算所得的权重系数和所编制的安全检查表，对装置进行安全评价的总分为76.17，属安全级，与装置实际情况吻合。

(3)从表2-1看出，装置由于使用的物料都是易燃易爆物质，而且物料量较大，所以危险性也较大。但由于设计中采用了不少安全防范措施，使实际危险等级下降1-2级。这明显地告诉我们，在生产实践中必须十分重视安全装置的完好率和投用率。如果不能保证安全装备的完好率和投用率，装置的危险等级仍会回升。

(4)为验证道氏法权重系数的正确性，我们邀请了部分专家进行评估，得到的权重系数：W_裂解＝0.34，W_分离＝0.43，W_加氢＝0.23。分离系统权数最高，而加氢系统最低，与道氏法结论基本相符，但裂解大于加氢。这主要是道氏法只考虑系统的固有危险，对生产中系统间的相互影响因素考虑极少。实际上裂解是整个总厂的龙头装置，一旦发生事故，总厂都要受到影响，而加氢只是一个相对独立的系统，可以单独切断，对后续装置无大影响。因此专家评估的权重系数比较切合实际生产，原因是估计了系统间的影响，而固有危险性评价缺乏系统间的影响因素。

(5)在道氏法的众多修正系数中，主要考虑硬件方面的危险程度校正，没有考虑软件方面的影响系数，这又留下一方面的欠缺。不过如果与企业的综合性总体结构安全评价相结合，则可弥补这一欠缺，得到较为准确的全面安全评价。

第二节PTA装置氧化反应器的火灾爆炸风险分析

一、背景

某化纤公司精对苯二甲酸(PTA)装置于1995年8月建成投产，经过两次技改、增容工作，现年产PTA已达35万吨。其氧化反应器是装置的重点保护设备。氧化反应所采用的原辅料对二甲苯(PX)、醋酸均为易燃、易爆液体。醋酸的闪点为40℃，蒸气爆炸极限为5.4％—16％，对二甲苯的闪点为25~C，蒸气爆炸极限为1.0％—7.6％。正常操作时，氧化反应器中的压力是1.256MPa，温度是191℃。反应基本原理是：PX以醋酸为溶剂，在催化剂的作用下，与空气在液相中直接催化氧化，生成对苯二甲酸(TA)。反应过程中向氧化反应器不断通人空气，通过测量尾气中氧浓度来控制通人氧化反应器的空气流量。因此，氧化反应器存在火灾、爆炸危险性。

二、火灾、爆炸风险分析

道化学公司的火灾、爆炸风险分析，是对工艺装置及所含物料的实际潜在的火灾、爆炸和反应性危险进行按步推算的客观评价。定量分析的依据是以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行安全措施的状况。

1.确定氧化反应器中混合物的物质系数(MF)

物质系数(MF)是一个最基础的数据，是表述物质由燃烧或其他化学反应所引起的火灾、爆炸中释放能量的内在特性。物质系数是由N_F和N_R决定的。N_F代表物质的燃烧性，N_R代表物质的化学活性(或不稳定性)。表2-5列出了氧化反应器中主要成分的物质系数。

氧化反应器中混合物的主要成分有醋酸、对二甲苯、对苯二甲酸、副产物等等。醋酸的闪点为40℃，根据表2-5，取NF=2。醋酸自身通常稳定，但在加温加压条件下就会变得不稳定，取NR=1。根据表2-5，醋酸的物质系数定为14。查资料可知，对苯二甲酸物质系数为14。在氧化反应器中对二甲苯和副产物的存量很少，远小于5％，不能用来确定氧化反应器内混合物的物质系数取为14。

表2-5 物质系数确定表

液体、气体的易燃性或可燃性	NFPA325M或49	反应性或不稳定性
		反应性或不稳定性
		N_R=0	N_R=1	N_R=2	N_R=3	N_R=4
不燃物	N_F=0	1	14	24	29	40
F.P.>93.3℃	N_F=1	4	14	24	29	40
37.8℃<F< SPAN>.P.≤93.3℃	N_F=2	10	14	24	29	40
22.8℃≤F.P.≤37.8℃或F.P.<22.8℃并且B.P.≥37.8℃	N_F=3	16	16	24	29	40
F.P.<22.8℃并且B.P.<37.8℃	N_F=4	21	21	24	29	40

注：F.P.为闭杯闪点；B.P.为标准温度和压力下的沸点；NFPA为美国消防协会。

2.确定氧化反应器的危险系数F₃

氧化反应器的危险系数F₃为一般危险系数F₁与特殊危险系数F₂的乘积。

(1)确定一般危险系数F1，其基本系数为1.00。因氧化反应器中发生的是放热化学反应，在正常情况下，PX与氧气在191℃、1.256MPa这一控制条件下反应，一旦反应失控，则有严重火灾、爆炸危险。所以一般危险系数要加上1.00。因反应器温度远远大于物料的闪点，一旦氧化反应器内物料紧急排放到地沟、暴露于空气中，则有燃烧、爆炸可能。所以一般危险系数要加上0.50。这样，一般危险系数F_l的值就等于2.50。

(2)确定特殊危险系数F₂。考虑到醋酸的毒性危险、反应器内氧浓度上升到燃烧爆炸条件的可能性、反应器实际的压力危险、反应器内易燃物数量的危险、反应器内物料的腐蚀危险以及反应器与管道的法兰连接处泄漏的危险，氧化反应器单元的特殊危险系数F₂取4.7。具体算法从略。

3.确定火灾、爆炸指数(F&E1)

氧化反应器的火灾、爆炸指数等于氧化反应器内物料的物质系数与危险系数的乘积，即14×8.0=112。根据表2-6火灾爆炸危险等级划分表可知，正常生产时氧化反应器的火灾爆炸危险为中等。

表2-6 火灾爆炸危险等级划分表

火灾爆炸指数

危险等级

火灾爆炸指数

危险等级

1—60

61—％

97—127

最轻

较轻

中等

128—158

>159

很大

非常大

4.确定暴露区域内的财产价值

(1)求暴露区域面积。根据公式Y=0.84X(X为火灾爆炸指数值)，求出暴露半径约等于29m，则暴露区域是一个以氧化反应器为中心，以29m为半径的圆，这个圆的面积S=2641m²。在这个区域内的设备都暴露在氧化反应器可能发生的火灾或爆炸环境中。实际上，爆炸影响的是一个体积，而不是面积。以圆柱体为模型，其底面积是暴露面积，高度相当于暴露半径，它的体积为76581m³。该体积表征了发生火灾爆炸时，PTA装置所承受风险的大小。

氧化反应器处于PTA装置“A”框架的1—6层，每层有楼板隔开，但楼板有很多孔洞。“A”框架的6层以上楼层敷设的都是钢制格栅板。“A”框架每层都有其他压力容器，“整个“A”框架处于暴露区域内。“A”框架南面的空压机房墙壁是耐火墙壁，假如发生火灾，其助向只能延伸到墙壁之外。“A”框架西面有框架、设备，在影响范围内，其设备大多是压力容器，内部介质是易燃易爆品。“A”框架北面是空地，不会造成多大损失。“A”框架东面是空地，再过去是氧气、氢气储罐，在29m的暴露半径之外，但爆炸产生的冲击波、碎片、飞溅物有可能会引起二次火灾爆炸。所以，估计PTA装置氧化部分有一半设备会处于氧化反应器火灾、爆炸的暴露区域之内。

(2)确定暴露区域的财产价值。暴露区域内财产价值可由区域内含有财产(包括在存的物料)的更换价值来确定：

更换价值＝原来成本×0.82×增长系数

查有关资料知，氧化反应器单元设备价值约1亿元人民币，暴露区域内其他设备、原料原本成本约有1.5亿元人民币，增长系数可取1.1。因氧化反应器内衬钛是经爆炸成型的，出现火灾爆炸反应后，若有较大损坏，更换价值＝(1十1.5+0.82)×1.1＝2.453亿人民币。

5.可能财产损失(BeseMPPD)

基本最大可能财产损失是由暴露区域内的财产价值与危害系数相乘得到的。根据图2-2，查得危害系数为0.56，所以，基本最大可能财产损失：2.453×0.56＝1.374亿人民币。

图2-2 危险系数计算图

6.确定实际最大可能财产损失(MPPD)

实际最大可能财产损失表示在采取适当安全措施后事故造成的财产损失。在建造PTA装置时，不仅考虑了国家有关法规、规范、标准，而且采取了一系列的安全措施，它们不仅能预防严重事故的发生，也能降低事故的发生概率和危害。如果这些安全措施失效，发生事故后的损失值应接近于基本最大可能财产损失。

(1)确定目前所采取的安全措施的补偿系数C。

(a)工艺控制补偿系数C₁：氧化反应器上采用了防爆膜，系数取0.98；设置了紧急停车系统，系数取0.96；采取了计算机控制，有冗余技术，系数取0.93；当尾氧浓度达8％时，会联锁停车，自动引入高压惰气，系数取0.96；制定了操作规程，系数取0.93。工艺控制补偿系数C₁为以上所采取系数的乘积，即C₁＝0.78。

(b)物质隔离补偿系数C₂：氧化反应器单元有远距离切断阀，可以在中控室指令关闭现场阀门，切断物料，系数取0.98；氧化反应器紧急排放时，全部物料都可排到污水收集池中并及时送走，系数取0.91；装有止回阀，不会出现物料倒流，系数取0.98。物质隔离补偿系数C₂为以上所采取3个系数的乘积，即C2＝0.874。

(c)防火措施补偿系数C₃：氧化反应器的承重钢结构全部覆盖有防火涂层，系数取0.95；供应有充足的消防水，系数取0.94；配备有水枪、手提式灭火器等，系数取0.95。防火措施补偿系数C₃为以上所采取3个系数的乘积，即C₃＝0.95。总的安全措施补偿系数C＝0.78×0.87×0.85=0.577。

(2)实际最大可能财产损失是基本最大可能财产损失与安全措施的补偿系数的乘积，即1.374×0.577≈0.79亿人民币。

7.确定由于火灾爆炸引起的总损失

由火灾爆炸引起的总损失主要包括实际财产损失和停车所造成的利润损失。氧化反应器内衬钛保护层是经过爆炸成型的，如果发生火灾爆炸破坏后无法修复，只有更换新的氧化反应器。制造一台新的氧化反应器最快要半年时间，再加上运输、安装等时间，损失的工作日至少200天。假设PTA装置每天的净利润有100万人民币，停工200天，就会损失2亿元人民币。所以，由氧化反应器发生的火灾爆炸事故引起的损失总计有2.79亿元人民币。

三、结论

氧化反应器的火灾爆炸危险性为中等。一旦发生火灾爆炸事故，造成的经济损失约达2.79亿元人民币，损失非常大，而且会引起其他生产厂的原料供应紧张，还会引起市场PTA价格的上涨。因此，需要引起高度重视，要密切关注氧化反应器的运行情况。

预防措施：(1)从前面分析可知，氧化反应器在高温高压条件下操作，使用的又是易燃易爆的液体，且直接通人空气进行氧化反应，具有一定的危险性，应积极组织科研力量进行工艺技术的改进，使PTA的生产达到本质安全化； (2)加强工艺管理，严格控制指标，进一步完善并严格执行操作规程，加强巡检，及时发现问题，正确判断，及时处理，排除各种可能导致火灾爆炸的不安全因素；(3)加强操作人员的安全意识教育和安全技能、操作水平培训；(4)定期做好压力容器的检验和安全附件的校验、清洗工作；(5)定期校验各种测量仪表，如液位计、压力计、流量计、氧分析仪、一氧化碳分析仪、二氧化碳分析仪、温度计等等，保证仪表完好、准确；(6)定期进行控制系统联锁的调校，确保灵敏、可靠，严格执行联锁摘除管理规定；(7)检修动火应严格执行动火作业管理规定，动火作业必须进行全面安全处理，即排空、碱洗、水洗、吹扫、置换，分析合格后方可进行动火作业；(8)准备充足的消防设备、器材，并确保完好、可用；(9)制定各种事故处理预案、全厂撤离预案等，并定期开展演练；(10)经常开展各种安全检查，及时消除隐患。

第三节炼油厂某催化装置的安全评价

一、美国道化学公司安全评价目的

某催化安全评价运用美国道化学公司90版本《火灾爆炸危险指数评价法》。评价的目的：(1)确定危险场所的火灾爆炸潜在危险性；(2)找出导致事故发生及扩大灾情的设备隐患；(3)将潜在的火灾爆炸危险性纳入安全管理。

二、FFCC安全评价单元的划分

根据催化车间工艺及设备间的方位关系，把催化车间划分成10个单元进行评价，即反应、分馏、吸收稳定、汽油脱硫醇、液态烃脱硫、富气压缩机、热油泵房、原料油和加热炉等操作单元。确定评价标准如表2-7。

表2-7评价标准

火灾爆炸指数	小于50	50—80	81—106	107—133	大于133
危险程度	本质安全型	安全型	较安全型	临界安全型	危险型

三、催化车间的安全评价

1.反应操作单元的安全评价

反应单元反应物为混合油气，反应温度470℃，反应压力0.18MPa，根据反应物的物化特性，评价单元的物质系数定为MF=24。

对反应单元一般工艺危险系数进行修正，是从吸热反应、封闭结构、消防通道状况、排放和泄漏控制、物理变化等5个方面，其值F_l=2.75。

对反应单元的特殊工艺危险系数进行修正，是从操作温度、操作压力、反应物数量和管线及泵接头泄漏、设备使用寿命、装置高度等5个方面，其值F₂=3.74。

单元危险系数F₃=F₁×F₂，即F₃=2.75×3.74=10.3

由于装置都采取了安全措施，能对装置起到保护作用，减少了事故发生的概率，应对其进行修正。

对反应单元的工艺控制安全措施Cl进行修正：(1)紧急停车系统0.98；(2)操作规程实施／程序0.94。C1=0.98×0.94。

对反应单元的危险物品隔离安全措施C2进行修正：(1)远距离控制阀0.96；(2)排污系统0.98，；(3)自锁系统0.98；(4)开放式厂房0.85。

对反应单元的防火设施安全措施C3进行修正： (1)供水系统为0.97； (2)喷水系统0.97；(3)电缆屏蔽0.94。由于手提灭火器在着火失控状态下失效，故不对其进行修正。

单元安全措施修正系统为C=Cl×C2× C3

C=0.98×0.94×0.96×0.98×0.98×0.85×0.97×0.97×0.94

=0.62

单元的火灾爆炸指数F&EI=MF× F3×C=153(0.256为道化公司得出的经验数据)。根据火灾爆炸指数，查出反应单元为危险型单元。

2.其他单元安全评价汇总

根据以上评价原则，其他单元评价汇总于表2-8。

表2-8 其他单元安全评价汇总表

评价单元名称	Fl值	F2值	F3值	C值	F&EI	危险程度
分馏单元	2.7	4.24	11.5	O.61	167	危险型
稳定单元	2.0	3.45	6.9	0.62	103	较安全型
汽油脱硫醇单元	1.8	3.20	5.76	0.63	87	较安全型
液态烃脱硫	1.8	3.10	5.58	0.63	84	较安全型
气压机单元	3.05	2.5	7.63	0.82	150	危险型
热油泵房单元	2，6	3.1	8.06	0.83	107	临界安全
轻油泵房单元	2.35	2.95	6.3	0.82	123	临界安全
冷油泵房单元	1.7	2.0	3，4	0.83	45.2	本质安全
加热炉单元	2.6	2.94	7.7	0.88	108	临界安全

四、安全评价汇总

全装置的火灾爆炸指数汇总——F&E1 107<113<133。该催化装置属于临界安全型。整个评价中，给出一般工艺危险点35处和特殊工艺危险点69处，共有104个危险点。

五、评价后建议

本评价的结论中，反应单元、分馏单元和富气压缩机单元的危险性较高，属于危险单元，应对其采取有效安全措施。

(1)反应单元催化车间现运行的是“U”形管式反应器，已运行20多年，是超期服役，并且不论是设计还是选材等，都不适合现阶段和将来生产的需要，从安全的角度来看，对其更改已是当务之急。如现阶段不能更新，应对其加强监护，以补偿设备上的缺陷。

(2)分馏单元该部分同样也超过了折旧期，塔壁腐蚀严重，其抗冲击、抗压力、耐温的能力已减弱，生产中常存在老化泄漏的情况。若不能及时更换，应加强安全防护。

(3)气压机单元压缩机是新型的，但其工艺较复杂，介质的危险性较高，操作压力为1.8MPa，对其工艺指标严格控制、搞好设备维护、防止富气带液和气压机振动超标等为重要措施。

该评价只涉及到设备和工艺，没有考虑到人的因素。人的因素是一个很重要的因素，60％的事故发生都直接或间接地与人有关，搞好设备管理的同时，搞好人的管理也不容忽视。

第四节聚丙烯生产工艺过程道化学法安全评价

危险操作单元

单元操作的危险性是由所处理物料的危险性决定的，聚丙烯工艺操作过程中主要是处理易燃物料丙烯和氢气，同时也含有不稳定物质，如一氯二乙基铝和三乙基铝等活性催化剂。故在处理易燃气体物料丙烯和氢气时要防止爆炸性混合物的形成，特别是负压状态下的操作，并且在人工添加催化剂的过程中要防止混入空气而形成爆炸性混合物。处理易燃聚丙烯固体粉料时，要防止形成爆炸性粉尘混合物。处理含有不稳定物质三乙基铝和一氯二乙基铝的物料时，要防止其积聚或浓缩，特别是与水隔离。在聚丙烯工艺的下列操作单元中，有使不稳定物质积聚或浓缩的可能：蒸馏、过筛、再循环、旋转、回流、搅拌、升温等(见表2－9)。

表2－9 危险操作单元

序号	危险单元	危险操作	引起事故
1	聚合釜	聚合釜在装料完成以后进行升温反应，由于聚合反应放出大量的热量使釜温上升，若搅拌不能正常工作或者循环冷却水出现故障，反应温度失控	火灾爆炸
2	物料再循环	由于主要设备多为滞后操作，易造成物料泄漏	爆炸火灾
3	振动筛	粉末经过振动筛时，由于振动而使聚丙烯颗粒带静电，并且使干燥的聚丙烯颗粒粉末飞扬	粉尘爆炸
4	包装车间	此操作过程易产生聚丙烯粉尘	粉尘爆炸

4.1 道化学风险分析计算程序

风险分析计算程序：①依照设计方案选择最适宜的工艺单元；②确定各单元的物质系数(MF)；③按照F&EI计算表，采用适当的系数进行特殊工艺危险性计算；④求各单元危险系数；⑤确定火灾、爆炸危险指数(F&E1)；⑥按公式：Y＝0.84×F&EI，计算暴露半径，确定所评价单元的暴露面积；⑦确定在暴露区域内所有设备的更换价值；⑧根据MF和工艺单元危险系数(F3)，用公式：F3=Fl·F2计算，危险系数表示损失暴露程度；⑨求出基本最大可能的财产损失(基本MPPD)；⑩应用安全措施补偿系数与基本MPPD，确定实际MPPD；⑩确定最大可能工作日损失MPDO，计算公式如下：

上限：LgY=1.550233十0.598416LgX

正常：LgY＝1.325132十0.592471LgX

下限：LgY=1.045515十0.6140426LgX；

⑩用下文”工艺单元危险分析汇总”所述的议程确定停产损失(B1)：BI=MPDO／30×VPM×0.7。

4.2 工艺单元的选择及MF的确定

聚丙烯生产工艺过程可分割为精制、聚合、闪蒸、包装、回收5个生产、贮存系统，根据具体情况或根据生产装置危险源的识别，对影响较大的生产装置进行安全评价。其单元划分见表2-10。然后，选择恰当工艺单元的主要参数。

表2-10 生产单元

序号	单元名称	主要物质	物质系数 (MF)	引发事故
1	氢气贮罐	氢气	21	爆炸、火灾
2	精制丙烯贮罐	精制丙烯	21	爆炸、火灾
3	高压丙烯回收罐	丙烯	21	爆炸、火灾
4	低压丙烯回收罐	丙烯	21	爆炸、火灾
5	聚合釜	丙烯	21	爆炸、火灾
6	闪蒸釜	聚丙烯、丙烯	21	爆炸、火灾
7	包装车间	空气中微小橡胶颗粒	21	粉尘爆炸
8	丙烯前冷凝罐	丙烯	21	爆炸、火灾

4.3 确定各生产单元工艺系数

4.3.1 计算一般工艺系数F1

确定一般工艺系数时，以聚合釜生产单元为例进行说明计算。聚合釜中以丙烯为主，则物质系数MF为21。一般操作危险系数，基本系数取1.00。①放热反应：因为聚合反应是中等放热则系数取0.50。②没有吸热反应故不取系数。③原料处理与运输，本单元要求人工添加催化剂，且空气随添加过程进入间歇式反应器等设备内，有引发燃烧或发生反应的危险，故取0.50。④本单元为敞开式结构，故系数取0。⑤有多于2条安全通道通往地面，故取值为0。⑥排放和泄漏控制，厂区内该单元周围为平坦地，一旦泄漏可能引发燃烧事故，故取0.50。则有F₁=2.5。

4.3.2 计算特殊工艺系数F₂

基本系数为1.00。①毒性物质，丙烯的健康危害系数N_H为1，毒性物质的危险系数为0.2N_H，故为0.2。②负压操作，整个工艺生产过程都为正压操作，故取0。③爆炸极限及其附近操作，本单元没有在其爆炸极限及其附近操作，故取0。④粉尘爆炸，本单元中无粉尘，故取0。⑤释放压力，聚合釜工作压力为4.0MP，根据公式：Y＝0.16109+1.61503(X／1000)—1.42879(X／1000)²+0.5172(X／1000)³＝0.95(X表示釜内压力，Y为所求系数)。⑥低温，本单元无低温操作，故取0。⑦易燃和不稳定物质的数量，本单元处理工艺过程中的液体和气体物质，该系数适用于已确定作为单元物质系数代表的物质：(a)易燃液体和闪点低于60℃的可燃液体；(b)易燃气体；(c)液化易燃气体；(d)闪点大于60℃的可燃液体，且操作温度高于其闪点时；(e)化学活性物质。丙烯为闪点低于60℃的液化气，在12m³的聚合釜内丙烯约为3.0t，丙烯的燃烧值：

HC=19.7.×10³But／lb

X=(3000÷0.4536) ×19.7×10³=0.13×10⁹

再根据公式：

LgY=0.17179十0.42988(LgX)—0.37244(LgX)² +0.17712(LgX)³—0.029984(LgX)⁴=1.69824

Y=0.23

⑧腐蚀和磨损，由于丙烯与各种不同类型的催化剂对釜体有腐蚀作用，则取系数为0.50。⑨泄漏(接头和密封)，由于工艺单元的物料是有渗透性或腐蚀性的浆液，则可能引起密封失效，或者工艺单元使用转动轴封或填料时发生泄漏，系数为0.40；⑩明火使用，该单元无明火使用，故不取系数。热油交换系统，本单元无热油交换系统，故系数取0。转动设备，本设备发生故障后引起温度上升，如搅拌终止或冷却循环泵故障引起的反应温度升高，取系数为0.5。因此，特殊工艺危险系数F₂=3.88。

4.4 计算火灾爆炸指数(F&EI)

火灾、爆炸指数被用来估算生产过程中的事故可能造成的破坏程度。F&EI=F₃·MF，而(单元危险系数)F₃=F₁×F₂。根据各单元的危险系数和物质系数来计算各单元的火灾、爆炸指数(F&E1)值，各单元危险等级(见表2-12)。

4.5 计算各单元暴露区域内的财产价值

根据公式：Y=0.84X(Y代表各相应单元的暴露半径，X代表各相应单元的F&EI值)。相应各单元区域内的设备都暴露在火灾、爆炸环境中，而实际影响的是一个体积而不是面积，以圆柱体为模型，其底面积是暴露面积，高度相当子暴露半径而形成的一个圆柱。

4.6 计算各单元暴露区域内的财产价值

暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产的更换价值来确定：

更换价值=原来成本×0.82×增长系数

式中的系数0.82是考虑到发生事故时有些成本会遭受损失或需更换，而增长系数是考虑到物价的变化情况。在这个评价中采用了平均每平方米上的财产价值方法来计算。

4.7 可能财产损失，

基本最大可能财产损失是由暴露区域内的财产价值与暴露区域面积相乘得。

4.8 确定安全措施补偿系数C

4.8.1 工艺控制手补偿系数(C₁)

下面依然以聚合釜为例说明此补偿过程。

①应急电源：在聚合反应过程中，维持正常搅拌用电是避免反应失控的重要手段，搅拌器配备了应急电源，系数取o.98。

②冷却：聚合釜的冷却系统能保证在出现故障时维持正常冷却10分钟以上，故补偿系数取0.99。

③抑爆装置：在聚合釜工艺过程中装有抑爆装置，取系数为1。

④紧急停车装置：当聚合釜出现异常时能够做到紧急停车并有相关的停车操作规程，取系数为0.98。

⑤计算机控制：整个操作过程大部分是在计算机的控制之下，取系数为0.93。

⑥采用惰性气体保护：在装置中没有设置惰性气体保护，取系数为1。

⑦操作指南和操作规程：整个操作岗位都制定相应的操作指南和操作规程，取系数为0.92。则得到C₁＝0.81。

4.8.2 物质隔离补偿系数(C₂)

此补偿过程依然以聚合釜为例进行说明。

①控制阀：聚合釜是利用计算机实现远距离操作气阀的控制，取系数0.98。

②备用泄漏装置：此装置主要用来解决应急情况，当聚合釜反应出现故障时有安全回收装置，取系数为0.98。

③排放系统：聚合釜在此项没有具体的装置，故取系数为1。

④连锁装置：有相应的连锁装置，如油封装置，取系数为0.98。

以上的系数相乘得到为C₂＝0.94。

4.8.3 防火设施安全补偿系数(C₃)

此补偿过程依然以聚合釜为例来说明，具体见表2-11。各系数相乘得C₃=0.91。

表2-11 补偿系数参考表

项目	补偿系数范围	采用补偿系数	项目	补偿系数范围	采用补偿系数
泄漏检测装置	0.94－0.98	0.98	水幕	0.97－0.98
结构钢	0.95－0.98		泡沫灭火装置	0.92－0.97
消防水供应系统	0.94－0.97	0.97	手提式灭火器材/喷水枪	0.93－0.98	0.98
特殊灭火系统	0.91		电缆防护	0.94－0.98	0.98
洒水灭火系统	0.74－0.97

最后，将所有计算结果汇总填入汇总表(表2-12)。

通过对聚丙稀生产工艺系统进行安全评价，可以发现并查明系统内部固有的或潜在的危险因素，明确系统的缺陷，为喀善人—机—环系统的协调，也为安全设计、安全技术措施的制定以及拟定合理的安全管理及防范方案提供重要的理论依据。

表2-12 各单元火灾、爆炸指数汇总表

修正项目		氢气贮罐	精制丙烯贮罐	高压丙烯回收罐	低压丙烯回收罐	聚合釜	闪蒸釜	包装车间	丙烯前冷凝罐
物质系数		21	21	21	21	21	21	21	21
一般操作危险	基本系数 1.00 1.放热反应 0.3-1.25 2.吸热反应 0.2-0.4 3.物质的处理和运输 0.25-1.05 4.封闭式结构的单元 0.25-0.9 5.通道 6.排放和泄漏控制 0.25-0.5 一般操作危险系数Fl	1.00 0.50 1.50	1.00 0.50 1.50	1.00 0.50 1.50	1.00 0.50 1.50	1.00 0.50 0.50 0.50 2.50	1.00 0.50 1.50	1.00 0，65 0.50 2.15	1.00 0.50 1.50
特殊工艺操作危险性	基本系数 1.00 1.毒性物质 0.2-0.8 2.负压(<66.66kP) 0.50 3.爆炸极限及附近的操作口在极限内口不在极限内 (a)罐装可燃性液体 0.50 (b)事故状态在爆炸极限内 0.30 (c)一直在爆炸极限内 0.80 4.可燃性粉尘 0.05-20 5.压力操作压力／Pa 释放压力／Pa 6.低温 0.2-0.3 7.易燃及化学活泼物质的质量物质质量／kg 物质燃烧热 (a)工作过程中的可燃性液体、气体及化学品 (b)储存过程中的可燃性液体和气体 (c)储存过程中的可燃性粉尘 8.腐蚀和磨损 9.泄漏(接头与密封) 10.使用明火 11.热油交换系统 12.转动设备特殊工艺危险系数F2	1.00 1.00 0.22 0.10 0.30 2.62	1.00 0.2 0.50 0.74 0.59 0.10 0.30 3.42	1.00 0.2 0.50 0.72 0.59 0.10 0.30 3.41	1.00 0.2 0.50 0.72 0.59 0.10 0.30 3.41	1.m 0.2 0.95 0.23 0.10 0.50 0.40 0.50 3.88	1.00 0.2 0.40 0.23 0.10 0.30 0.50 2.73	1.00 0.30 0.25 1.55	1.00 0.2 0.73 0.26 0.10 0.30 2，59
单元工艺危险系数F3=Fl·P2		3.28	5.19	5.12	5.12	9.70	3.41	3.33	3.89
火灾、爆炸指数F&EI=F3·MF		68.88	109	107.52	107.52	203.7	71.61	69.93	68.04
9，单元危险程度		较轻	中等	中等	中等	很严重	较轻	较轻	较轻
暴露半径(m) R=0.84·F&E1		58	92	90	90	171	60	59	57
暴露面积(m²)		10562	26577	25434	25434	91817	11304	10930	10201
暴露区域财产价值x104(美元)		15.1	39.3	37.6	37.6	135.5	16.6	16.1	15.0
S.单元的危险系数		0.58	0.74	0.74	0.74	0.83	0.58	0.58	0.66
单元基本最大可能财产损失(BasesMPPD)x10⁴		8.99	29.08	27.82	27.82	112.47	9.63	9.34	9.90
工艺控制	1.紧急状况动力源 2.聚冷装置 3.抑爆装置 4.紧急切断装置 5.计算机控制 0.93-0.99 6.惰性气体保护系统 0.94-0.96 7.操作仪表 0.90-0.99 8.化学活泼物质的评价 0.91-0.98 C1合计	0.98 0.98 0.93 0.92 0.82	0.98 0.98 0.93 0.92 0.82	0.98 0.98 0.93 0.92 0.82	0.98 0.98 0.93 0.92 0.82	0.98 0.99 0.98 0.93 0.92 0.81	0.98 0.98 0.93 0.92 0.82	0.84 0.98 0.92 0.76	0.98 0.98 0.93 0.92 0.82
危险物质隔离	1.远距离控制阀 0.96-0.98 2.切断和排放装置 0.96-0.98 3.排污系统 0.91-0.97 4.联锁装置 0.98 C2合计	0.98 0.98 0.96	0.98 0.98 0.98 0.94	0.98 0.98 0.96	0.98 0.98 0.96	0.98 0.98 0.98 0.94	0.98 0.98 0.96	0.98 0.98 0.96	0.98 0.98 0.98 0.94
防火设施	1.泄漏气体检测装置 0.94-0.98 2.钢质结构 0，95-0.98 3.地下储罐 0.94-0.91 4.供水系统 0.94-0.97 5.特殊灭火系统 0.91 6.自动洒水系统 0.74-0.97 7.防火水幕 0.97-0.98 8.泡沫灭火器 0.92-0.97 9.手提式灭火器和水枪 0.95-0.98 10.电缆屏蔽 0.94-0.98 C3合计	0.98 0.97 0.98 0.98 0.91	0.98 0.97 0.98 0.98 0.91	0.98 0.97 0.98 0.98 0.91	0.98 0.97 0.98 O.98 0.91	0.98 0.97 0.98 0.98 0.91	0.98 0.97 0.98 0.98 0.91	0.97 0.98 0.98 0.93	0.98 0.97 0.98 0.98 0.91
安全设计修正系数C=C1·C2·C3		0.72	0.70	0.72	0.72	0.69	0.72	0.69	0.70
实际火灾、爆炸指数F&EI=F&EI(原始值)·C		49.59	76.30	77.41	77.41	140.55	51.56	48.25	47.63
疹正后单元危险程度		轻微	较轻	较轻	较轻	严重	轻微	轻微	轻微
实际最大财产损失(ActualMPPD)x10⁴(美元)		6.47	20.36	20.03	20.03	77.60	6.93	6.44	6.93
最大可能工作日损失(MPDO)x10⁴(美元)		1.80	3.65	3.55	3.55	14.83	3.41	0.99	1.93
停产损失(BI)(亿美元)		0.215				0.296	0.136	0.119

第五节石化分馏装置DOW化学危险指数法分析评价

在单元危险性评价中，单元危险性由其火灾、爆炸指数（F&EI）来体现，而后者又由单元中危险物质性质（MF）、单元一般工艺危险（F₁）及特殊工艺危险（F₂）来决定。

物质系数（MF）是火灾、爆炸指数计算和危险评价过程中最基础的数据，也是表述物质潜在的化学活泼性和易燃性的尺度，其值越大表示火灾危险性越大，物质越不稳定，化学潜能越大。当有不同物质存在一个工艺单元中时，通常应使用具有明显浓度（5％以上）并具有最高MF的物质作为核心物质使用。该评价方法的适用范围是易燃或活性化学物质的最小处理量为454Kg左右。按上述原则，将分馏装置的主要设备，即脱丙烷塔（T－1、含塔底一台重沸器）中的丙烷、脱乙烷塔（T－2、含塔底一台重沸器）中的乙烷、丙烯塔－1（T－3、含塔底二台重沸器）中的丙烯、丙烯塔－2（T－4）中的丙烯、轻C₄塔（T－5、含塔底二台重沸器）中的C₄、重C₄塔（T－6、含塔底一台重沸器）中的C₄作为评价设备的核心物质（注：本节以下表格中各评价单元，除T－4外，均包含重沸器中物料）。根据道化学公司（DOW）火灾、爆炸危险指数评价法（第七版）附录A物质系数和特性表中查得或由物质系数确定指南求得上述核心物质的物质系数。

单元工艺危险(F₃)＝一般工艺危险(F₁)×特殊工艺危险(F₂)

一般工艺危险性（F₁）主要考虑以下方面：放热化学反应、吸热反应、物质的处理和输运、封闭式结构单元、通道、排放和泄漏控制。

特殊工艺危险性（F₂）是对毒性物质、负压、爆炸极限及附近的操作、粉尘爆炸、压力、低温、易燃及不稳定物质的重量、腐蚀和磨损、泄漏－接头和填料、使用明火设备、热油交换系统、转动设备修正后的结果。

单元的火灾、爆炸指数(F&EI)＝物质系数（MF）×单元工艺危险（F₃）

暴露半径R＝F&EI×0.256（m）

影响半径S＝pR²（m²）

一、评价单元划分

为了准确、可靠地完成对工艺危险性的评价，在计算该装置的火灾、爆炸指数时只选择那些对工艺有影响的单元进行评价，即评价单元。确定评价单元时注意运用以下原则：

a. 单元中物质的潜在化学能

b. 单元中易燃易爆危险物质的数量

c. 单元内的资金密度

d. 单元的操作压力和温度

e. 导致以往事故的要点

f. 对工厂起关键作用的单元

根据的实际情况和以上原则，将分馏装置中的脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯塔－1、丙烯塔－2、轻C₄塔、重C₄塔作为评价单元，从理论上定量计算上述评价对象的火灾、爆炸指数，暴露半径（m）及影响区域(m²)。

二、单元危险性评价

各评价单元危险性分析见表2－13。

表2－13 单元危险分析表

评价单元		脱丙烷塔	脱乙烷塔	丙烯塔－1	丙烯塔－2		轻C₄塔		重C₄塔
主要物质		丙烷	乙烷	丙烯	丙烯		C₄		C₄
物质系数（MF）		21	21	21	21		21		21
1.一般工艺危险	围	实际修正系数
基本系数（1.00）		1.00	1.00	1.00	1.00	1.00		1.00
A.放热反应	0.3～1.25
B.吸热反应	0.2～0.4
C.物质的处理与输送	0.25～1.05
D.封闭式结构单元	0.25～0.9	0.40	0.40	0.40	0.40	0.40		0.40
E.通道	0.2～0.35	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00		0.00
F.排放和泄漏控制	0.25～0.5	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25		0.25
一般工艺危险系数（F₁）		1.65	1.65	1.65	1.65	1.65		1.65
2.特殊工艺危险	围	实际修正系数
基本系数（1.00）		1.00	1.00	1.00	1.00	1.00		1.00
A.毒性物质	0.20～0.80	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20		0.20
B负压（<500mmHg）
C.爆炸极限及附近操作
1.罐装可燃性液体	0.50
2.事故状态在爆炸极限内	0.3	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30		0.30
3.一直在爆炸极限内	0.8
D.可燃性粉尘	0.25～2.00
E.压力释放		0.46	0.63	0.53	0.52	0.30		0.29
F.低温	0.2～0.3
G.物质的量
1.工艺中可燃性液气体及化学活泼性物质		2.10	0.40	2.20	2.15	2.12		0.23
2.储存中的可燃性液、气体
3.储存中的可燃固体、工艺中粉尘
H.腐蚀与磨损	0.10～0.75	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10		0.10
I.泄漏		0.10	0.10	0.10	0.10	0.10		0.10
J.使用明火
K.热油换热系统	0.15～1.15	0.25	0.25	0.25	0.00	0.45		0.25
L.转动设备	0.5
特殊工艺危险系数（F₂）		4.51	2.98	4.68	4.37	4.57		2.47
单元工艺危险系数F₃＝F₁×F₂		7.44	4.92	7.72	7.21	7.54		4.08
火灾、爆炸指数F&EI＝MF×F₃		156	103	162	151	158		86

安全措施补偿系数表2－14

评价单元		脱丙烷塔	脱乙烷塔	丙烯塔－1	丙烯塔－2	轻C₄塔	重C₄塔
工艺状态	围	实际修正系数
1. 工艺控制C₁	－	0.68	0.68	0.68	0.68	0.68	0.68
a.紧急状态动力源	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98
b.冷却装置	0.97～0.99	－	－	－	－	－	－
c.抑爆装置	0.84～0.98	－	－	－	－	－	－
d.紧急停车	0.96～0.99	0.96	0.96	0.96	0.96	0.96	0.96
e.计算机控制	0.93～0.99	0.93	0.93	0.93	0.93	0.93	0.93
f.惰性气体保护	0.94～0.96	－	－	－	－	－	－
g.操作指南/规程	0.91～0.99	0.92	0.92	0.92	0.92	0.92	0.92
h.化学活泼性评价	0.91～0.98	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91
i.其它工艺危险评价	0.91～0.98	0.93	0.93	0.93	0.93	0.93	0.93
2.物质隔离C₂	－	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91
a.远距离控制阀	0.96～0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98
b.切断/排放装置	0.96～0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98
c.排污系统	0.91～0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97
d.联锁装置	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98
3.防火设施C₃	－	0.74	0.74	0.74	0.74	0.74	0.74
a.气体检测	0.94～0.98	0.96	0.96	0.96	0.96	0.96	0.96
b.钢质结构	0.95～0.98	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97
c.供水系统	0.94～0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97
d.特殊系统	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91	0.91
e.自动洒水系统	0.74～0.97	－	－	－	－	－	－
f.防火水幕	0.97～0.98	－	－	－	－	－	－
g.泡沫灭火系统	0.92～0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97
h.手提灭火器/水枪	0.93～0.98	0.95	0.95	0.95	0.95	0.95	0.95
i.电缆屏蔽	0.94～0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98	0.98
安全措施补偿系数 C＝C₁×C₂×C₃		0.46	0.46	0.46	0.46	0.46	0.46

为预防严重事故的发生，降低事故的概率和大小，对基本设计考虑了工艺控制（C₁）、物质隔离（C₂）、和防火措施（C₃）三类安全措施，其乘积作为安全措施补偿系数,能体现出火灾爆炸危险性已经降低的程度。

安全措施补偿系数C＝C₁×C₂×C₃，该装置安全措施补偿系数C的取值与计算，详见表2－14。

三、评价结论

表2－15 DOW化学火灾爆炸指数法计算结果

评价单元	单元危险系数 F₃	火灾、爆炸指数F&EI	暴露半径 ( m )	影响区域( m² )
脱丙烷塔	7.44	156	39.9	4999
脱乙烷塔	4.92	103	26.4	2188
丙烯塔－1	7.72	162	41.5	5408
丙烯塔－2	7.21	151	38.7	4703
轻C₄塔	7.54	158	40.4	5125
重C₄塔	4.08	86	22.0	1520

表2－16 DOW化学火灾爆炸指数法修正结果

评价单元	初始火灾爆炸指数	危险等级	安全措施补偿系数	补偿后火灾爆炸指数	危险等级
脱丙烷塔	156	严重	0.46	72	较轻
脱乙烷塔	103	中等	0.46	47	轻
丙烯塔－1	162	极端	0.46	75	较轻
丙烯塔－2	151	严重	0.46	69	较轻
轻C₄塔	158	严重	0.46	73	较轻
重C₄塔	86	较轻	0.46	40	轻

应用DOW化学火灾爆炸指数法对该装置各评价单元的计算结果见表2－15。

当本工程所采取的消防及安全措施有效时，便可以得到表2－16所示结果。

结合前面的火灾爆炸危险程度表，可以对该装置中的评价单元作出如下结论：

1、采用DOW化学火灾、爆炸指数法对选取的六个评价单元进行评价，评价结果表明：丙烯塔－1，危险性最大；脱丙烷塔、丙烯塔－2、轻C₄塔的危险性较大；脱乙烷塔，危险性中等；重C₄塔,危险性较轻。

2、在未采取安全补偿措施的条件下，丙烯塔－1的危险性为极端危险状态，脱丙烷塔、丙烯塔－2、轻C₄塔的危险性为严重危险状态，脱乙烷塔的危险性为中等危险状态，重C₄塔的危险性为较轻危险状态。当采取安全补偿措施后，上述六个单元的火灾爆炸危险程度均成为较轻和轻的状态（详见表2－16）。

参考文献

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2 吴宗之等：危险评价方法及其应用.冶金工业出版社()。2001。

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6 顾祥柏编著.石油化工安全分析方法及应用.：化学工业出版社，2001年9月

7 新编危险物品手册编委会编。新编危险化学品手册.：化学工业出版社，2002年11月

8 聚丙烯车间工艺技术规程

地区／国家：	部门：	场所：			日期：
位置：	生产单元：	工艺单元：
评价人：	审定人(负责人)：				建筑物：
检查人：(管理部)	检查人：(技术中心)				检查人(安全和损失预防):
工艺设备中的物料：
操作状态：设计一开车一正常操作一停车			需确定MF的物质：
物质系数(见表1-1或表1-7) 应注意温度超过60^oC单元的物质
1.一般工艺危险				危险系数		采用危险系数^①
基本系数				1.00		1.00
A.放热化学反应				0.30—1.25
B.吸收反应				0.20—0.40
C.物料处理与输送				0.25—1.06
D.密闭式或室内工艺单元				0.25—0.90
E.通道				0.20--0.35
F.排放和泄漏控制				0.25—0.50
一般工艺危险系数(F1)
2.特殊工艺危险
基本系数				1.00		1.00
A. 毒性物质				0.20--0.80
B.负压(6.67kPa)				0.50
C.易燃范围内及接近易燃范围的操作
惰性化—— 未惰性化——
1.罐装易燃液体				0.50
2.过程失常或吹扫故障				0.30
2.一直在燃烧范围内				0.80
D.粉尘爆炸(见表1-3，见后面)				0.25--2.00
E.压力(见图1-5) 操作压力一kPa(A) 释放压力一kPa(A)
F.低温				0.20—0.30
G.易燃及不稳定物质的重量物质重量一kg 物质燃烧H--kJ／kg
1.工艺中的液体及气体(见图1-6)
2.储存中的液体及气体(见图1-7)
3.储存中的可燃固体及工艺中的粉尘(见图1-8)
H.腐蚀与磨蚀				0.10--0.75
I.泄露——接头和填料				0.10—1.50
J.使用明火设备(见图1-9)
K.热油热交换系统(见表1-5，见后面)				0.15—1.15
L转动设备				0.50
特殊工艺危险系数(F2)
工艺单元危险系数F3=(F1xF2)
火灾、爆炸指数F&E1=(F3xMF)

项目	补偿系数范围	采用补偿系数^①	项目	补偿系统范围	采用补偿系数^①
a.应急电源	0.98		f.惰性气体保护	0.94—0.96
b.冷却装置	0.97—O.99		g.操作规程／程序	0.91—0.99
c.抑爆装置	0.84—0.98		h.化学活泼性物质检查	0.91—0.98
d.紧急切断装置	O.96—0.99		i.其他工艺危险分析	0.91—0.98
e.计算机控制	0.93～0.99

项目	补偿系数范围	采用补偿系数①	项目	补偿系统范围	采用补偿系数①
a.遥控阀	0.96—0.98		c.排放系统	0.91—0.97
b.卸料／排空装置	0.96—0.98		d. 联锁装置	0.98

项目	补偿系数范围	采用补偿系数①	项目	补偿系统范围	采用补偿系数①
a.泄漏检测装置	0.94—0.98		f.水幕	0.97—0.98
b.结构钢	0.95-0.98		g.泡沫灭火装置	0.92—0.97
c.消防水供应系统	0.94—0.97		h.手提式灭火器材／喷水枪	0.93--0.98
d.特殊灭火系统	0.91		i.电缆防护	0.94—0.98
e.洒水灭火系统	0.74—0.97

1.火灾、爆炸指数(F&E1) (见前)
2.暴露半径 (图1-2)	m
3.暴露面积	M²
4.暴露区内财产价值		百万美元
5.危害系数 (图1-3)
6.基本最大可能财产损失——(基本MPPD)(暴露区内财产价值x危害系数)		百万美元
7.安全措施补偿系数C——(Cl·C2·C3)
8.实际最大可能财产损失——(实际MPPD)(基本最大可能财产损失x安全措施补偿系数)		百万美元
9.最大可能停工天数——(MPDQ)(图1--4)	天
10.停产损失——(BI)		百万美元

概述

第一章道化学公司火灾爆炸危险指数评价方法

第二章道化学火灾爆炸指数法的应用

四、结论

地区／国家			部门			场所
位置			生产单元			操作类型
评价人			生产单元总替换价值			日期
工艺单元主要物质	物质系数	火灾爆炸指数F&EI	影响区内财产价值百万美元	基本 MPPD① 百万美元	实际 MPPD① 百万美元	停工天数 MPDO②	停产损失 BI③ 百万美元

液体、气体的易燃性或可燃性①	NEPA325M		反应性或不稳定性
液体、气体的易燃性或可燃性①	或49		N_R=0	N_R=1	N_R=2	N_R=3	N_R=4
不燃物②	N_F=O		1	14	24	29	40
F.P.>93.3℃	N_F=1		4	14	24	29	40
37.8^OC< F.P. <93.3℃	N_F=2		10	14	24	29	40
22.8℃< F.P. <37.8℃或 F.P.<22.8℃并且B.P.<37.8⁰C	N_F=3		16	16	24	29	40
F.P.<22.8⁰C并且B.P.<37.8⁰C	N_F=4		21	21	24	29	40
可燃性粉尘或烟雾③
St-1(K_St<200bar·m／s)			16	16	24	29	40
St-2(X_St<201 bar·m／s)			21	21	24	29	40
St-3(K_St<300bar·m／s)			24	24	24	29	40
可燃性固体
厚度>40mm紧密的④		N_F＝l	4	14	24	29	40
厚度<40mm疏松的⑤		N_F＝2	10	14	24	29	40
泡沫材料、纤维、粉尘物等⑥		N_F＝3	16	16	24	29	40

物质系数温度修正	N_F	St	N_R
a.填入N_F(粉尘为St)N_R
b.如果温度小于60℃，则转至“e”项
c.若温度高于闪点，或温度大于60^oC，在N_F栏内填“1"
d.若温度大于放热起始温度或自燃点，在N_R栏内填“1"
e.各竖行数字相加，但总数为5时填4
f.用“e”栏数和表1-1确定MF，并填入F&EI表和生产单元危险分析汇总表

温升/^OC	300~500	150~300	150
N_R	0	1	2，3，4

概 述

第一章道化学公司火灾爆炸危险指数评价方法

第二章 道化学火灾爆炸指数法的应用

四、结论

概述

第二章道化学火灾爆炸指数法的应用