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第1章 绪论1

1.1 安全计划2

1.2 工程伦理3

1.3 事故和损失统计3

1.4 可接受风险9

1.5 公众感知9

1.6 事故过程特征10

1.7 本质安全14

1.8 七起重大灾难性事故16

1.8.1 英国Flixborough事故16

1.8.2 印度Bhopal事故17

1.8.3 意大利Seveso事故18

1.8.4 美国得克萨斯州Pasadena事故19

1.8.5 美国得克萨斯州Texas City事故20

1.8.6 美国佛罗里达州Jacksonville事故20

1.8.7 美国佐治亚州Port Wentworth事故21

推荐读物21

习题22

参考文献25

第2章 毒物学26

2.1 毒物侵入生物体的途径26

2.1.1 胃肠道27

2.1.2 皮肤28

2.1.3 呼吸系统28

2.2 从生物体内消除毒物的途径29

2.3 毒物对生物体的影响29

2.4 毒物学研究30

2.5 剂量与反应的关系31

2.6 反应-剂量曲线模型36

2.7 相对毒性39

2.8 阈限值40

2.9 美国国家消防协会菱形图41

在线资源42

推荐读物42

习题43

参考文献46

第3章 工业卫生47

3.1 政府法规47

3.1.1 法律、法规47

3.1.2 法律的制定48

3.1.3 法规的制定48

3.1.4 OSHA：过程安全管理52

3.1.5 EPA：风险管理计划54

3.1.6 DHS：化工设施反恐标准55

3.2 工业卫生：预测和辨识57

3.3 工业卫生：评价62

3.3.1 通过监测对挥发性毒物的暴露进行评价62

3.3.2 员工暴露于粉尘中的评价64

3.3.3 员工暴露于噪声中的评价65

3.3.4 员工暴露于有毒蒸气中的评价66

3.4 工业卫生：控制71

3.4.1 呼吸器72

3.4.2 通风73

在线资源77

推荐读物77

习题77

参考文献82

第4章 源模型83

4.1 源模型介绍84

4.2 液体经孔洞流出85

4.3 液体经储罐上的孔洞流出87

4.4 液体经管道流出90

4.5 气体或蒸气经孔洞流出97

4.6 气体或蒸气经管道流出101

4.6.1 绝热流动101

4.6.2 等温流动106

4.7 闪蒸液体113

4.8 液池蒸发或沸腾116

4.9 实际和最坏情景释放117

4.10 保守分析118

推荐读物119

习题119

参考文献126

第5章 毒物释放与扩散模型127

5.1 扩散影响参数127

5.2 中性浮力气体扩散模型130

5.2.1 情况1：无风时的稳态连续点源释放132

5.2.2 情况2：无风时的烟团132

5.2.3 情况3：无风时的非稳态连续点源释放133

5.2.4 情况4：有风时的稳态连续点源释放133

5.2.5 情况5：无风时的烟团且涡流扩散系数是方向的函数134

5.2.6 情况6：有风时的稳态连续点源释放且涡流扩散系数是方向的函数134

5.2.7 情况7：有风时的烟团134

5.2.8 情况8：释放源在地面上的无风时的烟团135

5.2.9 情况9：释放源在地面上的稳态烟团135

5.2.10 情况10：在地面上方Hr高度的连续稳态释放源135

5.2.11 Pasquill-Gifford模型136

5.2.12 情况11：地面上瞬时点源的烟团（坐标系固定在释放点，风速u恒定，风向仅沿x轴方向）139

5.2.13 情况12：地面上连续稳态源的烟羽（风速u恒定，风向仅沿x轴方向）139

5.2.14 情况13：在地面上方Hr高度的连续稳态源的烟羽（风速u恒定，风向仅沿x轴方向）140

5.2.15 情况14：在地面上方Hr高度的瞬时点源的烟团（坐标系位于烟团中心的地面投影上，随烟团移动）140

5.2.16 情况15：在地面上方Hr高度的瞬时点源的烟团（坐标系固定在释放点的地面投影上）141

5.2.17 最坏事件情景141

5.2.18 Pasquill-Gifford扩散模型的局限性141

5.3 重气扩散模型142

5.4 重气向中性浮力气体的转变148

5.4.1 连续释放的转变149

5.4.2 连续释放时的下风向浓度149

5.4.3 瞬时释放的转变150

5.4.4 瞬时释放时的下风向浓度150

5.5 毒性作用标准152

5.6 释放动量和浮力的影响160

5.7 释放缓解160

推荐读物162

习题162

参考文献167

第6章 火灾和爆炸169

6.1 火三角169

6.2 火灾和爆炸的区别170

6.3 与火灾和爆炸有关的定义170

6.4 液体和蒸气的燃烧特性172

6.4.1 液体172

6.4.2 气体和蒸气173

6.4.3 蒸气混合物174

6.4.4 燃烧极限随温度的变化175

6.4.5 燃烧极限随压力的变化175

6.4.6 燃烧极限估算176

6.5 极限氧浓度与惰化178

6.6 可燃界限图180

6.7 点火能184

6.8 自燃185

6.9 自氧化185

6.10 绝热压缩186

6.11 点火源186

6.12 薄雾和飞沫187

6.13 爆炸187

6.13.1 爆轰和爆燃188

6.13.2 受限爆炸189

6.13.3 超压造成的爆炸破坏195

6.13.4 TNT当量法198

6.13.5 TNO多能法199

6.13.6 化学爆炸能201

6.13.7 机械爆炸能202

6.13.8 抛射物伤害204

6.13.9 爆炸对人的伤害204

6.13.10 蒸气云爆炸205

6.13.11 沸腾液体扩展蒸气云爆炸206

推荐读物206

习题207

参考文献213

第7章 防火防爆基本理念215

7.1 惰化215

7.1.1 真空惰化216

7.1.2 压力惰化218

7.1.3 真空-压力联合惰化219

7.1.4 使用不纯的氮气进行真空和压力惰化219

7.1.5 各种压力和真空惰化过程的优缺点220

7.1.6 吹扫惰化220

7.1.7 虹吸惰化220

7.1.8 使用可燃界限图避免可燃性气氛221

7.2 静电225

7.2.1 静电基本原理225

7.2.2 电荷积聚225

7.2.3 静电放电226

7.2.4 静电释放能227

7.2.5 静电点火源能量227

7.2.6 流动电流228

7.2.7 静电电压降230

7.2.8 荷电电容器的能量230

7.2.9 物体的电容233

7.2.10 电荷平衡234

7.3 控制静电237

7.3.1 防止静电点燃的一般设计方法237

7.3.2 弛豫238

7.3.3 搭接和接地238

7.3.4 采用浸渍管239

7.3.5 采用添加剂增加导电性239

7.3.6 在没有可燃蒸气存在的条件下操作固体239

7.3.7 在可燃蒸气存在的条件下操作固体239

7.4 防爆设备与工具239

7.4.1 防爆外壳242

7.4.2 区域和物质的分类242

7.4.3 XP区域的设计243

7.5 通风244

7.5.1 露天装置244

7.5.2 建筑内的装置244

7.6 喷淋系统246

7.7 综合设计248

推荐读物249

习题249

参考文献252

第8章 反应性化学254

8.1 背景理解254

8.2 反应性化学危害的承诺、认知和辨识256

8.3 用量热仪表征反应性化学危害260

8.3.1 反应性危害量热的介绍261

8.3.2 量热仪数据的理论分析265

8.3.3 量热仪数据的参数估算272

8.3.4 样品容器的热容数据调整275

8.3.5 量热仪的反应热数据276

8.3.6 量热仪压力数据的使用276

8.3.7 量热仪数据的应用277

8.4 反应性化学危害的控制277

推荐读物279

习题279

参考文献288

第9章 泄放系统概述289

9.1 泄放的概念290

9.2 泄放相关术语291

9.3 泄放设备的位置292

9.4 泄放设备的类型和特征294

9.4.1 弹簧式泄放阀及爆破片294

9.4.2 屈曲销式泄放阀296

9.4.3 先导式泄放阀296

9.4.4 抖动297

9.4.5 不同泄放方法的优缺点298

9.5 泄放情景298

9.6 确定泄放尺寸的数据299

9.7 泄放系统299

9.7.1 泄放设备安装实践300

9.7.2 泄放设计注意事项301

9.7.3 水平分液罐302

9.7.4 火炬303

9.7.5 洗涤器304

9.7.6 冷凝器304

推荐读物304

习题305

参考文献307

第10章 泄放尺寸309

10.1 用于液体系统的传统弹簧式泄放阀310

10.2 用于蒸气或气体系统的传统弹簧式泄放阀313

10.3 用于液体系统的爆破片316

10.4 用于蒸气或气体系统的爆破片317

10.5 失控反应器泄放的两相流317

10.6 先导式与屈曲销式泄放323

10.7 粉尘和蒸气爆炸的爆燃泄放323

10.7.1 低压结构的泄放324

10.7.2 高压结构的泄放325

10.8 火灾环境下工艺容器的泄放327

10.9 工艺流体热膨胀的泄放330

推荐读物332

习题333

参考文献338

第11章 危害辨识340

11.1 过程危害检查表341

11.2 危害调查346

11.3 危险与可操作性分析356

11.4 安全审查364

11.4.1 非正式安全审查365

11.4.2 正式安全审查367

11.5 其他方法369

推荐读物370

习题370

参考文献375

第12章 风险评价376

12.1 概率论回顾376

12.1.1 工艺单元之间的相互作用378

12.1.2 显性失效和隐性失效382

12.1.3 重合概率384

12.1.4 冗余385

12.1.5 共模失效385

12.2 事件树385

12.3 事故树388

12.3.1 最小割集的确定390

12.3.2 事故树的定量计算392

12.3.3 事故树的优缺点392

12.3.4 事故树与事件树的联系393

12.4 QRA和LOPA393

12.4.1 定量风险分析394

12.4.2 保护层分析394

12.4.3 后果395

12.4.4 频率396

12.4.5 典型LOPA399

推荐读物401

习题402

参考文献405

第13章 安全程序与设计406

13.1 过程安全层级406

13.1.1 过程安全应对策略406

13.1.2 保护层407

13.2 安全管理407

13.2.1 文档407

13.2.2 沟通407

13.2.3 授权408

13.2.4 跟进408

13.3 最佳实践408

13.4 操作程序408

13.5 许可程序408

13.5.1 动火作业许可409

13.5.2 上锁—挂牌—测试许可409

13.5.3 容器进入许可409

13.6 安全评审和事故调查程序410

13.6.1 安全评审410

13.6.2 事故调查410

13.7 过程安全设计411

13.7.1 本质安全设计411

13.7.2 双关双泄放控制412

13.7.3 保护措施或冗余控制412

13.7.4 隔断阀控制413

13.7.5 抑爆控制413

13.7.6 阻火器414

13.7.7 容纳414

13.7.8 设备选材415

13.7.9 工艺容器415

13.7.10 爆燃416

13.7.11 爆轰416

13.8 火灾和爆炸设计418

13.9 失控反应设计418

13.10 粉尘处理设计419

13.10.1 防止粉尘爆炸的设计419

13.10.2 防止粉尘爆炸的管理实践419

推荐读物420

习题420

参考文献421

第14章 事故案例423

14.1 静电423

14.1.1 正在装载的油罐车发生爆炸424

14.1.2 离心分离机爆炸424

14.1.3 输送系统爆炸424

14.1.4 固体储仓中的导体424

14.1.5 颜料和过滤器425

14.1.6 管道工的助手425

14.1.7 静电相关的教训425

14.2 反应性化学426

14.2.1 官能团426

14.2.2 过氧化物426

14.2.3 反应危害指数428

14.2.4 盛放异丙醚的瓶子429

14.2.5 硝基苯磺酸分解430

14.2.6 有机氧化430

14.2.7 反应性化学相关的教训430

14.3 系统设计430

14.3.1 环氧乙烷爆炸（一）431

14.3.2 乙烯爆炸（一）431

14.3.3 丁二烯爆炸431

14.3.4 轻烃爆炸431

14.3.5 泵振动431

14.3.6 泵失效432

14.3.7 乙烯爆炸（二）432

14.3.8 乙烯爆炸（三）432

14.3.9 环氧乙烷爆炸（二）432

14.3.10 系统设计相关的教训433

14.4 规程434

14.4.1 容器泄漏检测434

14.4.2 人员在容器内作业435

14.4.3 氯乙烯爆炸435

14.4.4 水的危险膨胀435

14.4.5 苯酚-甲醛失控反应436

14.4.6 二次反应引起的爆炸436

14.4.7 燃料混合罐爆炸436

14.4.8 规程相关的教训437

14.5 培训437

14.5.1 焊接失效437

14.5.2 安全文化438

14.5.3 大学内的培训438

14.5.4 关于标准使用的培训438

14.5.5 培训相关的教训439

14.6 结论439

推荐读物440

习题441

参考文献442

附录A 单位换算常数444

附录B 常见碳氢化合物的燃烧数据447

附录C 可燃界限图451

附录D 例10-4的正式安全审查报告456

附录E 饱和蒸气压数据464

附录F 特殊类型的反应性化学物质465

附录G 化学物质的危险特性数据471

索引477