4化工过程安全理论及应用

① Injury Facts,1999 ed. (Chicago

D Injury Facts, 1999 ed. (Chicago: National Safety Council, 1999), p.151 ② OSHA regulations, 29 CFR 1904.12

二所有员工在这一时期内的全部工作小时数

最后一种方法是死亡率或每人每年死亡。该方法不依赖于实际工作时间市政工程施工组织设计，它仅仅记录每 人每年预期的死亡数。在暴露时间很难确定的情况下，这种方法对于完成普通人群的计算是 很有效的。计算方程如下

Frank P. Lee, Loss Prewention in the Process Industries (London; Butterworths, 1986), p.177. ① Frank P. Lee, Loss Prevention in the Process Industries, 2d ed. (London.Butterworths.1996).n.2/9

0 T.A.Kletz,"Eliminating Potential Process Hazards," Chemical Engineering (Apr.1. 1985).

又增加了大量的燃料，剧烈的火焰冲击作用在一台11000hp的气体涡轮驱动压缩机上。 故导致附近全部设施的推毁。 辩识这起事故的开始、发展和结束步骤。 解开始：排水管接头处的1.5in螺纹失效。 发展：富油和气体的释放，蒸气云形成，蒸气云被压缩机引燃，吸收塔塌将管架撞断。 结束：过程中可燃物质的燃烧消耗。

止如前还提到的，对事故案 例的 个很重要的环节。要了解

本质安全的工厂，依靠化学和物理学来预防事故，而不是依靠控制系统瓦锁、完长

本质安全的工厂，依靠化学和物理学来预防事故，而不是依靠控制系统，互锁、完长

化工过程安全理论及应用

密闭构筑物有时候被用来缓和有毒物质的溢出所造成的影响。当其被使用时，就有了确 保工人受到保护的额外的预防措施，例如遥控、连续监视和有限的出入。 简单的工厂比复杂的工厂更为友好，因为它们所能提供的引发失误的机会很少，且能够 引发问题的设备很少。工厂复杂化的原因就是需要增加设备和自动操作来控制危险，而简单 化减少了失误和误操作的机会。例如：①管道系统通过设计可将泄漏或失效降至最低；②输 送系统通过设计可将潜在的泄漏降至最低；③将处理步骤和单元分隔开，以防止多米诺效 应；④可以添加自动防故障阀门；③设备和控制装置可按照逻辑顺序放置；③使过程状态在 任何时刻都是可见的和清晰的。 本质安全和简单的管道系统设计，包括尽量少地使用观察孔、柔性连接和风箱；对于可 燃和毒性化学品，使用焊接管，避免使用螺纹管；使用很少有可能发生灾难性失效的缠绕式 垫圈和柔性石墨类垫圈；使用正确的衬里材料，以减小压力和后来的失效

1.8四起重大灾难性事敌

习事故案例能为涉及安全领域的化学工程师提供有价值的信息。这些信息被用来改进 工艺过程，以防止将来类似事故的发生，

安全检查，或得到有经验的工程人员的足够的监督管理。这根旁路管道竞然是在机械工厂用 粉笔在地板上设计出来的！其次，工厂内贮存有大量的危险性物质。主要包括330000gal环 已胺、66000gal石脑油、11000gal甲苯、26400gal苯和450gal汽油。这些物质为爆炸引发 的火灾提供了充足的燃料。最后，旁路管道的修改在设计上是不合规格的。作为惯例，任何 修改都必须要和工厂内的其他结构具有同样的质量

化工过程安全理论及应用

J.Sambeth,“What ReallyHappened at Seveso 1983）， Pp.44~47. Flixborough RobertM.Bethea,Process SafetyManagementwithCaseHistories:Flirborough,Pasadena,and OtherIncidents(NewYork:AmericanInstituteof Chemical Engineers,1994) Lees,LossPreventionintheProcess Industries,V.2,app.1.

O Ome Hundred Largest Losses

化工过程安全理论及应用

由于化工过程工业使用各种大量的化学物质，因此化学工程师必须具备如下的有关知识： ·毒物侵人生物组织的途径 ·从生物组织内去除毒物的途径 ·毒物对生物组织的影响 ·阻止或减少毒物侵人生物组织的方法 前三个方面与毒物学有关。最后一方面实质上是工业卫生，将是下面一章所要考虑的 同题。 许多年以前，毒物学被定义为毒物的科学。遗撼的是，“毒物”一词的定义一直不能令 人满意。帕拉赛修斯（Paracelsus）是16世纪初的一位早期的毒性研究者，他陈述了一个问 题：“所有的物质都是有毒的，没有无毒的物质。恰当的剂量区分了毒物和药物。”无害的物 质，例如水，如果向生物组织中输人大量的水，它也能变成致命的物质。毒物学的基本命题 是没有无害的物质，只有使用物质的有害方式。直到今天，较令人满意的毒物学定义是，毒 物对生物组织不利影响的定性和定量研究。毒物可能是化学药剂，也可能是物理药剂，包括 粉尘、纤维、噪声和辐射。比较有代表性的物理药剂是石棉纤维，众所周知，它是引起肺病 和肺癌的原因。 化学或物理药剂的毒性是描述它对生物组织影响的一种特性。中毒危险是指来自有毒物 质运输以及使用过程中的其他物理因素导致的暴露，而对生物组织造成损害的可能性。通过 适当地应用工业卫生技术，物质的毒性危害可得以减小。然而毒物是不能被改变的

2.1毒物怎样侵人生物组织

的空气被吸入。肺中仅有部分空气同每次呼吸交换。这些需要增加对物理作用的注意。 呼吸系统被分为两部分：上呼吸道系统和下呼吸道系统。上呼吸道系统由鼻子、鼻窦 嘴、咽（嘴和食道之间的部分）、喉、气管组成。下呼吸道系统由肺和它的一些小结构，如支 气管、肺泡等组成。支气管通过一系列肺泡运载来自气管的新鲜空气。肺泡是非常小的空气封 闭膜泡，在这里气体与血液进行交换。肺里估计有3亿个肺泡。这些肺泡提供了约为70m的 表面积。肺泡壁上的细小的毛细管运输血液，估计在毛细管中每时刻都有100mL的血液。 上呼吸道负责过滤、加热和润湿空气。通过鼻子进人的新鲜空气被水完全饱和，并在经 过喉部的时候加热。黏附在上呼吸道上的黏液对于过滤很有帮助。 上、下呼吸道对于毒物的反应是不同的。上呼吸道对溶于水的毒物反应强烈。这些物质 与黏液反应，或溶解在黏液中形成酸和盐。毒物在下呼吸道通过物理机制阻塞气体的迁移 （恰如不溶于水的粉尘），或与肺泡壁反应生成腐蚀性或毒性物质从而影响肺泡。例如光气， 与肺泡壁上的水反应生成HCI和一氧化碳。 上呼吸道毒物包括卤化氢（氯化氢、溴化氢）、氧化物（氧化氮、氧化硫、氧化钠）和 氢氧化物（氢氧化铵、钠粉尘和氢氧化钾）。下呼吸道毒物包括单体（例如丙烯腈）、卤化物 （氟、氯、溴）及其他混合物，如硫化氢、光气、乙、丙烯醛、石棉粉末、硅土和煤烟。 粉尘及其他不溶性物质对肺有特殊的损害。进人肺泡的颗粒移动很慢。对于粉尘，通常 使用如下的简单规则：粉尘颗粒尺寸越小，它们渗透进入呼吸系统的深度就越深。直径大于 μm的颗粒通常能够被上呼吸道系统过滤掉。直径在2~5um之间的颗粒通常能够抵达支气 管。直径小于1um的颗粒能够进人肺泡。

2.2毒物怎样从生物体中去除

毒物通过以下途径被除去或失去活性。 ·排泄：通过肾脏、肝脏、肺或其他器官 ·解毒：通过生物转化将化学物质转变为危害小的物质 ·贮存：贮存在脂肪组织中 肾脏是人体内最主要的解毒器官。它们将通过食人、吸入、注射和皮肤吸收等途径侵人 体内的物质去除。肾将毒物从血流中吸收出来，并排泄到尿液中。 通过食入而进人消化道的毒物常常被肝脏所排泄。一般情况下，相对分子质量大于300 的化学组分由肝脏排泄到胆囊。分子量低的化学组分进人血流，并由肾脏排除。消化道趋向 于有选择地解除某些药剂的毒性，而那些通过呼吸、注射和皮肤吸收而侵人的物质通常未经 任何改变就到达血液中。 肺也是去除有毒物质的一个器官，特别是那些易挥发性物质。例如氯仿和酒精，其中 部分就是由这种途径排泄的。 其他排泄途径还有皮肤（通过出汗的方式）、头发和指甲。这些途径与肾、肝脏和肺的 排泄过程相比都是次要的。 肝脏在解毒过程中占有支配地位。解毒通过生物转化进行，在生物转化中化学药剂通过 反应转化成无毒或低毒的物质。生物转化反应也可以发生在血液、肠道壁、皮肤、肾及其他 器官中。 解毒的最终机理是贮存。该过程包括将大多数化学药剂沉淀在器官的脂肪区，但也可能

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沉淀在骨头、血液、肝脏和肾中。如果器官的营养供给减少，以及脂肪沉积发生代谢变化， 那么贮存将会造成一些问题，所贮存的化学药剂将被释放到血液中，可能会导致伤害。 如果大量暴露在化学药剂中，就有可能对肾、肝脏或肺造成损伤，特别是会减弱器官排 泄毒物的能力。

问题是要确定暴露是否发生在大量征兆出现之前。这可以通过各种医学测试来完成，测 试结果必须同在任何暴露发生之前就已完成的医学基础测试进行比较。许多化工公司在雇佣 员工之前就对受雇人员进行了基础测试。 呼吸问题可以通过使用肺活量计来做出诊断。病人尽可能猛烈地、快速地向肺活量计中 呼气。肺活量计测量：①呼出气体的总体积，称作强迫肺活量（FVC），单位为L；②1s内 的强迫呼气体积（FEV,），单位为L/s；③肺活量中间范围内（FEV25%～75%）的强迫 呼出气流，单位为L/s；④观察到的FEV，与FVCX100之比（FEV,/FVC%）。 呼出气流速率的减少预示着有支气管疾病，例如哮喘或支气管炎。FVC的减少是由于 肺或胸容量的减少，可能是纤维化（肺中纤维组织的增加）的结果。呼气后，肺中剩余的气 体体积被称为残余体积（RV）。RV的增加是肺泡退化的预兆，可能是由于肺气肿的原因。 RV的测量需要专门的氮示踪检验。 神经系统的紊乱可通过检查病人的精神状态、颅神经功能、运动神经系统的反射和感官 系统来诊断。脑电图（EEG）用来检测大脑和神经系统的功能。 皮肤组织的改变、色素沉着、血管分布，以及头发和指甲外观的改变可能是中毒暴露的 预兆。 血球计数也被用来确定中毒暴露。对红细胞和白细胞、血色素容量和血小板数量的检查 很容易完成，并且检查费用很低。然而，血球计数通常对中毒暴露不敏感；仅当大量暴露和 受到损伤后才能看到显著的变化。 肾功能通过对尿液的化学组分和量的各种测试来确定。对于早期的肾损伤，尿液中会发 现含有蛋白质或糖。 肝功能通过对血液和尿液的各种化学检查来确定。

基于响应的受影响个人百分

LV不应用作，毒性相对指数；空气污染工作；连续不间断琴露下

0.08205( (mg/m) bM

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Documentationof the Threshold Limit Values and Biological Erposure Indices,5th ed. (Cincinnati:America W.cdc.gou/niosh Conference of Governmental Industrial Hygienists, 1991~1994). ? NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (Cincinnati National Institute for Occupational Safety and Health 2000) ④可能的致癌物质， 使人类致癌的物质

38化工过程安全理论及应用

HowardH.FawcettandWilliamS.Wood,eds.,SafetyandAccidentPreuentioninChem icalOperations消防安全，2ded.(NewYork:Wiley，1982),ch.14，15,and25. N.IrvingSax,DangerousPropertiesofIndustrialMaterials,6thed.(NewYork:Van NostrandReinhold,1984),sec.1. PhillipL.Williams andJames L.Burson,eds.,IndustrialToricology:SafetyandHealth ApplicationsintheWorkplace(NewYork: Van Nostrand Reinhold.1985)

D.J.Finney,ProbitAnalysis(Cambridge:CambridgeUniversityPress,1971). Frank P.Lees,Loss Prevention in the Process Industries （London:Butterworths, 1986)，p.207. Frank P.Lees,Loss Prevention in the Process Industries,2d ed.(London:Butterworths, 1996)

请和0.5%皂角苷的培养液中。喷募过后这些昆虫接受了试验并被分类。 得到的数据如下

鱼藤酮的剂量/(mg/L) 昆虫数量 受影响的数量 鱼藤酮的剂量/(mg/L) 昆虫数量 受影响的数量 10. 2 50 17 3. 8 48 16 7. 7 42 2. 6 19 6 5. 1 46 24 0 0

化工过程安全理论及应压

法律法规是保护人类和环境的主要工具。国会通过管理负责国家的法律。为使这些法律 能够付诸实施，国会授权某些政府组织，包括环保局（EPA）和OSHA，制定并实施这些 法规。 制定法律 法律的制定需要以下三个步骤。 步骤1：国会成员提出议案。如果被批准，书面形式的议案变成了法律。 步骤2：如果两院批准了该提案幕墙标准规范范本，提案将被递交给总统，总统具有批准或否决的特权。 如果批准，该提案就变成了所谓的法律。 步骤3：法律的全文在美国法律汇编（USC）中出版。法律汇编是所有联邦法律的官 方记录。 制定法规 法律制定后，怎样才能付诸实施呢？法律通常不包括需要遵守的详细内容 L

O wuw.law.cornell.edu/uscod

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