1、 安全系统工程课程设计 安全系统工程课程设计任务书题目名称 氯化钠生产工艺的危险性分析（FMEA ，FTA/ETA）及对策措施研究设计依据及技术参数1、设计依据氯化钠采用盐酸及氢氧化钠在高温反应器内制备。2、技术参数1) 采用 FMEA，FTA/ETA 法对反应过程危险性进行定性及定量分析。2) 利用事件树或事故树分析时，假设各基本事件均独立，且各基本事件的发生概率为 0.02。3、说明设计应严格遵照安全评价通则AQ8001-2007 及建筑设计防火规范GB50016-2006 中的相关规定。设计要求及设计工作量1、完成课程设计说明（计算）书包括项目概况分析、危险有害因素辨识、定性及定量危险性
2、分析、安全对策措施的提出等。2、完成课程设计图纸（图幅 A3）至少包括：系统安全定量计算分析图 1 张（事件树分析图或事故树分析图并结合工艺流程图或可靠性性框图） 。具体要求：（1）根据设计任务书要求，对项目概况进行分析包括地理位置、设备、工艺、物料、人员、组织管理等。（2）针对项目中涉及到的危险有害因素进行分析，即确定危险源的类型。（3）定性及定量危险性分析：针对某项目（生产工艺）进行定性分析（SCL、PHA、HAZOP、FMEA 等方法，至少任选一种或两种方法） 。根据定性分析结果确定最危险事故类型进行定量分析（ETA、FTA 法，任选其一） ，包括：事件树或事故树的构建; 事件树求事故发
3、生概率，并分析事故原因。事故树求顶上事件发生概率，计算结构重要度、概率重要度和临界重要度，并分析事故原因。（4）提出安全对策措施。针对危险有害因素及定性定量分析结果提出有针对性的，可以避免事故发生的安全对策措施安全系统工程课程设计 目录摘 要 .1前言 .2第一章 系统安全分析概述 .31.1 系统安全分析说明 .31.2 项目概况分析 .31.2.1 盐酸的介绍 .31.2.2 氢氧化钠的介绍 .41.2.3 不 锈 钢 磁 力 反 应 釜 .4第二章 危险有害因素辨识 .72.1 固有危险性分析 .72.1.1 盐酸的危险性 .72.1.2 氢氧化钠的危险性 .72.1.3 反应釜的固有危
4、险性 .72.2 生产过程中的危险性 .82.2.1 反应釜在生产过程中的危险性 .8第三章 系统安全分析 .93.1 系统安全定性分析 .93.1.1 定性分析方法选择 .93.1.2 反应釜内制备氯化钠定性分析的应用 .103.2 系统安全定量分析 .133.2.1 定量分析方法选择 .133.2.2 反应釜内制备氯化钠定量分析的应用 .133.2.3 故障类型及影响分析和事故树分析结论 .17第四章 安全对策措施 .184.1.生产前的安全准备措施 .184.1.1 盐酸与氢氧化钠的预防与急求措施 .184.1.2 反应釜启动前的安全检查 .184.1.3 反应釜周围环境与消防设施的配备
5、 .184.1.4 反应釜的维修保养 .184.2 生产过程中的安全措施 .194.2.1 反应釜安全操作规程 .194.2.2 反应釜常见故障的安全解决措施 .194.2.3 反应釜爆炸的常见原因及解决方法 .214.2.4 反应釜停车后的安全措施 .214.2.5 对操作人员的要求 .21第五章 结论 .22参考文献 .27结束语 .28安全系统工程课程设计 0摘要本课程设计研究了用盐酸及氢氧化钠在高温反应器内制备氯化钠的危险性分析及其在确定危险后研究的对策措施。研究的内容主要有危险有害因素的辨识，以及定性，定量分析，最后对得出的危险源采取相应的对策措施。本设计主要对在高温高压不锈钢反应釜
6、内制取氯化钠的生产过程进行了危险性分析，并且采用了故障类型及影响分析法（FMEA）对生产过程进行了潜在危险源的辨识与定性分析，然后以反应釜爆炸为结果用事故树（FTA）进行定量分析，最后对氯化钠生产的过程提出了安全技术措施，以及对反应釜提出了安全维护检修的对策措施。关键词：氯化钠 ，反应釜，生产过程，故障类型及影响分析，事故树，安全对策措施。安全系统工程课程设计 1前言随着现代化工业的迅速发展，我国已经成为了工业化大国。但是随着工业的发展，造成企业事故频繁的发生，因此每个工人的安全问题越来越受到人们的重视。所以，系统安全的分析对于每个企业是非常重要的。本课程设计主要讲述了氯化钠生产工艺的危险性分
7、析（FMEA，FTA/ETA ）及对策措施研究。因为现在我国很多的企业，对于化学品的制备这一方面安全意识不足，正是由于安全意识的不足，导致了很多事故的发生，不仅损失了大量的金钱，最重要的是有时还会导致伤亡事故。在此，我仅以在反应釜内用盐酸及氢氧化钠制备氯化钠这一生产过程为例，首先对整个生产过程的危险有害因素进行辨识，然后比较详细的讲解下在整个准备阶段，以及生产过程中可能导致什么样的危险事故，进行定性、定量的分析。在定性分析阶段，我将采用定性分析中的故障类型及影响分析（FMEA）法对系统或设备部件可能发生的故障模式、危险因素，对系统的影响、危险程度、发生可能性大小或概率等进行全面的、系统的定性分
8、析，并可针对故障情况提出相应的检测方法和预防措施。故障类型及影响分析法具有较强的系统性、全面性、和科学性。在定量分析阶段，我将采用事故树分析。事故树分析是从结果开始，寻求顶上事件发生的原因事件，是一种逆时序的分析方法。事故树分析能够对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入的揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了、思路清晰、逻辑性强。然后根据定量分析中的重要度，可以看出哪个事件对顶上事件发生的影响较大，针对此基本事件提出相应的预防措施，同时也对其它的基本事件提出安全预防措施。最后，对此课程设计进行了总结性的语言。由于能力有限，在设计时难免有错误，请
9、专业人士多多指点。安全系统工程课程设计 2第一章 系统安全分析概述1.1 系统安全分析说明安全系统分析是根据设定的安全问题和给予的条件，运用逻辑学和数学方法来描述安全系统，并结合自然科学、社会科学的有关理论和概念，制定各种可行的安全措施方案，通过分析，比较和综合，从中选择最优方案，供决策人员采用。本设计将采用故障类型及影响分析法（FMEA）对在不锈钢反应釜内制备氯化钠的生产过程进行定性的分析以及用事故树法（FTA ）对生产过程容易发生的顶上事件进行定量的分析。系统安全分析目的和意义：在高温反应釜内用盐酸和氢氧化钠制备氯化钠，反应容器反应釜在人员的误操作和不及时维修保养的情况下，很可能会发生一些
10、危险的事故。此次设计我将对在生产氯化钠的整个生产过程进行全面的危险性分析，来减少在用反应釜制备氯化钠时可能会发生的危险事故，以及提出相应的安全对策措施，来保证人们操作反应釜时的安全。系统安全分析的程序：(1）查阅相关资料，进行危险有害因素的辨识。(2)运用故障类型及影响分析法进行定性分析，然后用事故树法进行定量分析。(3)提出安全对策措施。(4)根据分析做出总结性结论。系统安全分析的内容：(1)介绍用于制备氯化钠的主要原材料的危险性，以及化学性质，储存环境，然后介绍反应釜的结构和原理以及安装和使用方法。(2)对整个的生产过程的前、中、后期进行危险有害因素的辨识。(3)在生产制备的过程中用故障类
11、型及影响分析分进行定量的分析，然后对最可能发生的顶上事件进行定性分析。 (4)根据定性及定量分析的结果提出相应的安全对策措施。5、对此生产过程作出分析性的结论。1.2 项目概况分析在高温高压不锈钢反应釜内用氢氧化钠和盐酸制取氯化钠。 1.2.1盐酸的介绍盐酸，学名氢氯酸，是氯化氢的水溶液，是一元酸。盐酸是一种强酸，浓盐酸具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见酸雾，那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。盐酸是一种常见的化学品，在一般情况下，浓盐酸中氯化氢的质量分数在38%左右。同时，胃酸的主要成分也是盐酸。外观与性状：无色液体，有腐蚀性。为氯化氢的水溶液（工业用
12、盐酸会因有杂质三价铁盐而略显黄色） 。在化学上人们把盐酸和硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸合称为六大无机强酸。有刺激性气味。由于浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气作用形成盐酸小液滴，所以会看到酸雾。主要成分：氯化氢，水。盐酸具有强烈的腐蚀性，该品根据危险化学品安全管理条例 、 易制毒化学品管理条例受公安部门管制。盐酸的用途：重要的无机化工产品，广泛用于染料、医药、食品、印染、皮革、冶金等行业。例如：(1) 用于稀有金属的湿法冶金。(2) 用于有机合成。(3)用于漂染工业。(4) 用于金属加工。(5) 用于食品工业。 (6)用于无机药品及有机药物的生产。安全系统工程课程设计
13、31.2.2 氢氧化钠的介绍氢氧化钠(NaOH)，俗称 烧碱、火碱、苛性钠，因另一名称 caustic soda 而在香港称为哥士的，常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀性。易溶于水，其水溶液呈强碱性，能使酚酞变红。氢氧化钠是一种极常用的碱，是化学实验室的必备药品之一。氢氧化钠在空气中易吸收水蒸气而潮解，所以必须对其密封保存，且要用橡胶瓶塞。广泛应用的污水处理剂、基本分析试剂、配制分析用标准碱液、少量二氧化碳和水分的吸收剂、酸的中和钠盐制造。制造其它含氢氧根离子的试剂；在造纸、印染、废水处理、电镀、化工钻探方面均有重要用途；国内品牌有：天惠牌、天工牌、金达牌。可用做碱性干燥剂。烧碱在国民经济中有广
14、泛应用，许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外，在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。 51.2.3 不 锈 钢 磁 力 反 应 釜因 为 不 锈 钢 反 应 釜 的 原 理 与 结 构 ， 以 及 可 能 出 现 的 危 险 都 基 本 一 样 ， 所 以 在 此 设 计 中我 选 用 GSHA1 型永磁旋转搅拌高压釜为例，对在制备氯化钠时可能出现的危险情况进行分析。GSHA1 型反应釜，是一种间歇运行的化学反应器
15、，其与反应介质接触的另部件均采用321 不锈钢制成，在反应过程中，具有良好的耐腐蚀性能。本釜采用静密封结构，推进式搅拌器与电机间采用永磁联轴器，搅拌器的旋转状况通过测速装置，在测速表上显示。本釜配有控制台，根据给定温度进行调整电加热器的电源电压，达到自动恒温的目的。同理，根据搅拌负荷的需要，调节搅拌电动机的电源电压，达到无级调速搅拌之目的。本釜适用于石油、化工、医药、农药、冶金、建材等科研部门，是进行高温、高压反应的理想设备。高压釜主要由加热炉、釜体、釜盖、搅拌器等部分组成。（1）加热炉，用来加热釜体，外为圆筒形炉体内装有筒形硅炉芯，加热电阻丝穿联其中，具有传热效果好，升温快等特点，炉体下端侧
16、面装有插座，使用时用电缆线将其与控制仪联接。 （2） 釜体，主要是物料反应，材料采用 321 不锈钢制成，釜体与法兰采用螺纹联 接，釜体与釜盖的密封采用无热片园弧面与锥面线密封，依靠较高的加工精 度，依靠主螺栓的拧紧力，达到密封效果。（3） 釜盖，是高压釜主要件，材料为 321 不锈钢，釜盖上装有搅拌器、压力表、 爆 破阀、气阀、取样阀及冷却盘管等装置，都是便于随时掌握釜内物料反应的情况，调节釜内物料成分、比例、温度、压力，保证釜的安全运行。（4）搅拌器，系永磁偶合装置，由内外环形磁钢组成，中间有承压的隔套伺服电机通过内、外磁钢的磁力来传递搅拌力矩，隔套内装有测速元件，当搅拌器与内磁钢旋转时，
17、通过电子元件产生感应信号，传递到控制仪，显示出搅拌器的工作转速。反应釜主机安装和使用：（1）装置环境。高压釜应放置在符合防爆要求的高压操作室内，在装置多台高压釜时，安全系统工程课程设计 4应分开放置，每两台之间应有可靠的防爆高墙隔开，每间操作室均有直接通向室外或通道的出口，当存在易爆介质时，应保证设备地点，通风较好。（2）釜盖的安装及密封，釜体和釜盖，采用锥面和圆弧面线接触密封形式，拧紧主螺栓使之相互压紧达到良好的密封，在拧紧主螺栓时，不得超过拧紧力矩 80-120NM 范围，以防密封面被挤坯和超负荷磨损，密封面要特别加以爱护，装釜盖时，要使釜盖上下缓慢起动、防止釜体、釜盖之间密封面相互撞击。
18、拧紧主螺母，必须对称分多次逐步加力拧紧，用力要均匀，达到良好的密封效果。（3）正反螺母联接处，只准旋动正反螺母，两面圆弧面不得相对转动，对所有螺纹联接件在装配时，均须涂抹油或油料调和的石墨，以免咬死。（4）禁止速冷速热，以防过大的温差应力力造成裂纹。（5）工作时，磁力搅拌器与釜盖间的水套应通循环水，以免磁钢脱磁。（6）阀门的使用，针型阀采用线密封，仅需轻轻转动阀针，压紧密封面，即可过到良好的密封效果，严禁使用过大的力，以免损坏密封面。（7）安全装置，采用爆破片装置，一般不要轻易拆卸和试验，一旦爆破，必须重新更换，对于超过标定爆破压力而未爆破的爆破片应立即更换。（8）高压釜的开启，反应结束，先进
19、行冷却，降温再将压力降至常压，松开螺栓，将釜盖小心地取下，严禁带压拆卸（9）釜内的清洗，用清洗液清洗釜体及所有密封面的残余物，不允许用硬物或表面粗糙的软物进行清洗。（10）新按装换釜（或维修的釜） ，必须进行气密性试验方可投入正常使用。介质为氮气或其它惰性气体，严禁使用易燃易爆气体，试验压力为工作压力的 1-1.05 倍，升压必须分次进行，以 0.25 倍工作压力为间距，每升一级停留 5 分钟，升到试验压力停 30 分钟。发现漏气应卸压维修再作试验。控制仪的安装、使用、保养（1）按照后面板的标牌指示，接上电源线，从控制仪到高压釜的线路有：电炉用双芯，胶皮电缆线，电机的三芯电缆线，测温专用线。控
20、制低仪接地导线连接好釜炉筒的接地导线，并且一并接入电源的接地线上，保证釜和控制仪接地电阻小于 4 欧姆。（2）安装平整，箱体倾斜度不超过 5，以确保测量仪表可靠工作。（3）将电源开关合上，电源指示灯亮，表示电源接通。（4）电加热的操作：首先调好温调仪的给定数，板动加热开关，加热电路接通灯亮，适当调节加热电位器却可达到无级调压恒温的目的，并能满足升温速度的要求。（5）控制仪的维护和保养。在正常运转之前；必须检查有无异状，运行时，严禁打开箱体。定期校准测量仪表，保证精确度。设备的工作环境，应符合安全技术要求。安全系统工程课程设计 5图1-1 GSHA1型反应釜结构图安全系统工程课程设计 6第二章
21、危险有害因素辨识2.1 固有危险性分析2.1.1 盐酸的危险性健康危害：接触其蒸气或烟雾，可引起急性中毒，出现眼结膜炎及口腔粘膜有烧灼感，鼻衄、齿龈出血，气管炎等。误服可引起消化道灼伤、溃疡形成，有可能引起胃穿孔、腹膜炎等。眼和皮肤接触可致灼伤。慢性影响：长期接触，引起慢性鼻炎、慢性支气管炎、牙齿酸蚀症皮肤损害。环境危害：对环境有危害，对水体和土壤可造成污染。危险特性：能与一些活泼的金属粉末发生反应，放出氢气。遇氰化物能产生剧毒的氰化氢气体。与碱发生中和反应，并放出大量的热。具有强腐蚀性。燃爆危险：该品不燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。2.1.2 氢氧化钠的危险性健康危害：本品有强烈刺
22、激和腐蚀性。粉尘或烟雾刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。危险特性：本品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。与酸发生中和反应并放热。具有强腐蚀性。燃烧(分解)产物：可能产生有害的毒性烟雾。环境危害：氢氧化钠是显碱性的，具有一定的腐蚀性，在环境中存在过多会破坏土壤的，后果是导致农作物不能好好生长。 2.1.3 反应釜的固有危险性反应釜的固有危险性主要有以下几个方面：1.物料：反应釜中的物料大多属于危险化学品。如果物料属于自燃点和闪点较低的物质，一旦泄漏后，会与空气形成爆炸性混合物，遇到点火源(明火、火花、静电等)，可能引
23、起火灾爆炸；如果物料属于毒害品，一旦泄漏，可能造成人员中毒窒息。2.设备装置反应釜设计不合理、设备结构形状不连续、焊缝布置不当等，可能引起应力集中；材质选择不当，制造容器时焊接质量达不到要求，以及热处理不当等，可能使材料韧性降低；容器壳体受到腐蚀性介质的侵蚀，强度降低或安全附件缺失等，均有可能使容器在使用过程中发生爆炸。安全系统工程课程设计 72.2生产过程中的危险性2.2.1反应釜在生产过程中的危险性火灾爆炸：（1）反应失控引起火灾爆炸，此反应为中和放热反应，若反应失控或突遇停电、停水，造成反应热蓄积，反应釜内温度急剧升高、压力增大，超过其耐压能力，会导致容器破裂。物料从破裂处喷出，可能引起
24、火灾爆炸事故；反应釜爆裂导致物料蒸气压的平衡状态被破坏，不稳定的过热液体会引起2 次爆炸(蒸汽爆炸)；喷出的物料再迅速扩散，反应釜周围空间被可燃液体的雾滴或蒸汽笼罩，遇点火源还会发生3次爆炸(混合气体爆炸)。导致反应失控的主要原因有：反应热未能及时移出，反应物料没有均匀分散和操作失误等。（2）水蒸气或水漏入反应容器发生事故：如果加热用的水蒸气、导热油，或冷却用的水漏入反应釜，可能与釜内的物料发生反应，分解放热，造成温度压力急剧上升，物料冲出，发生火灾事故。（3）冷凝系统缺少冷却水发生爆炸：物料在反应过程中，如果反应釜内冷却水中断，而釜内的物料仍在继续生产循环，会造成系统由原来的常压或负压状态变
25、成正压，超过设备的承受能力发生爆炸。（4）物料进出容器操作不当引发事故：很多低闪点的甲类易燃液体通过液泵或抽真空的办法从管道进入反应釜，这些物料大多数属绝缘物质，导电性较差，如果物料流速过快，会造成积聚的静电不能及时导除，发生燃烧爆炸事故。（5）作业人员思想放松，或操作失误反应釜一般在常压或敞口下进行反应。有人认为，在常压、敞口或负压下操作危险性不大，往往在思想上麻痹松懈，不能及时发现和处置突发性事故的苗头，最终酿成事故。实际上常压或敞口的反应釜，其釜壁承受的压力要大于釜内承压的反应釜，危险性也更大一些。若不能及时发现处置，本身又无紧急泄压装置，很容易发生火灾爆炸事故。灼烫：反应釜实在高温的反
26、映环境下工作，由于人员会出现思想放松，或因机器故障而导致人员慌乱，使人无意接触到高温物体，造成烫伤，而且在接出口物料时也容易造成烫伤。机械伤害：反应釜外部多为不锈钢材料制成，人员在操作时容易被釜盖砸伤或压挤事故。触电：反应釜若为电加热，由于作业人员思想不集中，或使用了不合格的导线或插座，很容易发生触电事故。中毒和窒息：生产氯化钠要用到盐酸和氢氧化钠，虽然反应容器密封，但是如果密封性泄露，会造成氯化氢气体泄露，造成人员中毒，如果反应场所容积小，人员还没有及时的撤离，也会造成窒息根据企业职工伤亡事故分类标准可以确定在氯化钠生产工艺过程中存在机械伤害、灼烫、火灾、容器爆炸、触电、中毒和窒息、其他伤害等。
