過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)教學(xué)課件

過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔ppt過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔ppt1主要內(nèi)容本質(zhì)安全及其原理1本質(zhì)安全原理的應(yīng)用2本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)3小結(jié)4主要內(nèi)容本質(zhì)安全及其原理1本質(zhì)安全原理的應(yīng)用2本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)2Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理Ⅰ本質(zhì)安全及其原理3“本質(zhì)安全”（InherentSafety）的提出：

1977年12月，英國(guó)的Kletz教授作了題為“Whatyoudon‘thave,can’tleak”的報(bào)告，首次明確提出“本質(zhì)安全的化工過(guò)程”（InherentlySaferChemicalProcess）概念，形成了“本質(zhì)安全”的雛形。本質(zhì)安全是利用物質(zhì)或過(guò)程本身所固有的屬性消除或減小危害，而不是用保護(hù)系統(tǒng)控制和管理危害。Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理七十年代末九十年代二十一世紀(jì)形成期發(fā)展期成熟期“本質(zhì)安全”（InherentSafety）的提出：Ⅰ本4本質(zhì)安全的內(nèi)涵（1）物質(zhì)和過(guò)程的存在具有其固有的必然的物理和化學(xué)特性，比如某物質(zhì)有劇毒性，某過(guò)程是高溫高壓的等等，這種特性與生俱來(lái)，且是形成過(guò)程危害的根源。

（2）通過(guò)改變具有危害特性的物質(zhì)或過(guò)程變量，從而消除或最小化過(guò)程危害，而非控制危害。（3）“本質(zhì)安全”不代表“絕對(duì)安全”。當(dāng)某過(guò)程相比于其它可選過(guò)程消除或最小化了危害特征，則認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全的內(nèi)涵Ⅰ本質(zhì)安全及其原理5本質(zhì)安全與傳統(tǒng)安全理念的區(qū)別：

本質(zhì)安全：消除過(guò)程的危害特征。

傳統(tǒng)安全方法：以控制危害為目標(biāo)，不能避免事故的發(fā)生。著眼點(diǎn)不同01采用方式不同02介入時(shí)機(jī)不同03

本質(zhì)安全：根據(jù)物質(zhì)和過(guò)程的固有屬性消除或最小化危害。

傳統(tǒng)安全方法：添加安全保護(hù)設(shè)施控制已存在的危害。

本質(zhì)安全：注重在過(guò)程早期從源頭上消除危害。

傳統(tǒng)安全方法：在過(guò)程中后期對(duì)危害進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，提出改良措施。

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全與傳統(tǒng)安全理念的區(qū)別：本質(zhì)安全：消除過(guò)程的危害特6本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與綠色化工致力于安全問(wèn)題ClicktoaddText

著重考慮過(guò)程對(duì)人和環(huán)境的影響：反應(yīng)路徑，合成路線，原料，介質(zhì)等方面；合成路徑的實(shí)現(xiàn)；重視對(duì)基礎(chǔ)理論的把握和應(yīng)用Greenchemistry,engineeringInherentlySaferDesign著重考慮安全范疇：更加注重事故的直接后果，比如毒性物質(zhì)泄漏的直接影響等；也同時(shí)考慮化學(xué)品和工程問(wèn)題，比如設(shè)備設(shè)計(jì)，運(yùn)輸，布局等。Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與綠色化工致力于安全問(wèn)題著重考慮過(guò)程對(duì)人和環(huán)7物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理過(guò)程綜合是根據(jù)規(guī)定目標(biāo)尋求最優(yōu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特性的過(guò)程，對(duì)于形成過(guò)程的雛形具有決定意義，其決策目標(biāo)不斷多元化，如經(jīng)濟(jì)性、可控性、靈活性、節(jié)能、環(huán)境等，包含本質(zhì)安全為決策目標(biāo)的研究相對(duì)很少。最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。圖：Shariff等提出的在HYSYS中集成ISIM的策略框圖主反應(yīng)熱副反應(yīng)熱化學(xué)交互15、1-萘羥基甲酸酯；（1）物質(zhì)和過(guò)程的存在具有其固有的必然的物理和本質(zhì)安全與傳統(tǒng)方法互相滲透，通用和專(zhuān)用方法有機(jī)結(jié)合，才能適應(yīng)化工過(guò)程生命周期的多樣性和復(fù)雜性。目前存在的主要問(wèn)題有，區(qū)間劃分和指標(biāo)評(píng)價(jià)的主觀性強(qiáng)，尤其是定性指標(biāo)，不同人員的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有差異；14、N-甲基-1萘胺；針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略，如下圖所示，通過(guò)將本質(zhì)安全原理應(yīng)用于成熟的子系統(tǒng)過(guò)程綜合方法，得到適用于該子系統(tǒng)的本質(zhì)安全規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，然后再應(yīng)用于該子系統(tǒng)的綜合過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在過(guò)程綜合階段考慮本質(zhì)安全，通過(guò)在各層級(jí)上建立分層次的規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，直至實(shí)現(xiàn)全流程的系統(tǒng)綜合，從而實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全與過(guò)程綜合的有效集成，同時(shí)建立指導(dǎo)過(guò)程本質(zhì)安全決策的系統(tǒng)性方法。氯氣用量（kg/100kg產(chǎn)品）本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的核心區(qū)域著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。本質(zhì)安全原理在應(yīng)用時(shí)很難同時(shí)得到滿足，需要進(jìn)行權(quán)衡，則對(duì)過(guò)程失效機(jī)理及綜合評(píng)價(jià)方法的深入研究成為決策的重要支撐，對(duì)于復(fù)雜過(guò)程更為顯著，同時(shí)，本質(zhì)安全原理的應(yīng)用有賴于新型過(guò)程和技術(shù)的開(kāi)發(fā)，如新原料，綠色反應(yīng)路徑，新型催化劑等。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與安全保護(hù)層的關(guān)系本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的核心區(qū)域Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與安全保護(hù)層的關(guān)系本質(zhì)安全8化工過(guò)程生命周期中提升本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)化工過(guò)程生命周期中各階段考慮過(guò)程本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)大不相同。在過(guò)程早期考慮本質(zhì)安全的自由度較大，到中后期逐漸減小，因?yàn)檫^(guò)程已經(jīng)定型，只能添加安全保護(hù)設(shè)施，不但安全費(fèi)用迅速增加，也使過(guò)程變得復(fù)雜。圖示為提升本質(zhì)安全機(jī)會(huì)相對(duì)較大的階段。

圖1化工過(guò)程生命周期中考慮本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理化工過(guò)程生命周期中提升本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)化工過(guò)程生9著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的過(guò)程安全方法圖2化工過(guò)程生命周期中過(guò)程安全方法的演變

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的過(guò)程安全方法圖2化工過(guò)程生命周10Textinhere本質(zhì)安全與安全保護(hù)層本質(zhì)安全與化工過(guò)程生命周期本質(zhì)安全與傳統(tǒng)安全方法本質(zhì)安全的特性◆本質(zhì)安全即為安全的本質(zhì)特征，特征的不可分割性決定了能從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)過(guò)程安全。

◆處于保護(hù)層的核心，著重從物質(zhì)（能量）和過(guò)程、設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)?！艋み^(guò)程整個(gè)生命周期中優(yōu)先考慮的安全方法，尤其對(duì)研究開(kāi)發(fā)和概念設(shè)計(jì)階段更具價(jià)值。Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理Text本質(zhì)安全本質(zhì)安全本質(zhì)安全本質(zhì)安全的特性Ⅰ本質(zhì)安全11最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化限制影響、避免鏈鎖效應(yīng)、防止錯(cuò)誤裝配、容忍度狀態(tài)清晰、易控制、軟件分層次的過(guò)程安全設(shè)計(jì)原理如下，其中本質(zhì)安全層是優(yōu)先采用的安全設(shè)計(jì)方式。YourtextinhereYourtextinhereYourtextinhere本質(zhì)安全層物理保護(hù)層控制保護(hù)層應(yīng)急響應(yīng)層Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化限制影響、避免鏈鎖效應(yīng)、防止錯(cuò)誤裝12安全層級(jí)原理解釋舉例適用階段本質(zhì)安全層次最小化（或強(qiáng)化）Minimization(orIntensification)使過(guò)程中包含的物質(zhì)和能量的量值最小化。反應(yīng)中不使用揮發(fā)性溶劑，或使用量非常小，即使全部泄露也在安全范圍內(nèi)。研究開(kāi)發(fā)概念設(shè)計(jì)替代Substitution用低危害物質(zhì)（或過(guò)程條件）代替高危害物質(zhì)（或過(guò)程條件）。用低揮發(fā)性溶劑代替高揮發(fā)性溶劑。緩和Attenuation在低危害條件下使用危害物質(zhì)。在常壓反應(yīng)體系中使用揮發(fā)性溶劑。簡(jiǎn)化Simplification設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單過(guò)程或工廠。根據(jù)化學(xué)物理特征去除繁瑣的設(shè)施和控制。IPSG（InternationalProcessSafetyGroup）、

AICheE的CCPS（CenterforChemicalProcessSafety）

對(duì)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理的定義按照優(yōu)先級(jí)如下：Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理安全層級(jí)原理解釋舉例適用階段本質(zhì)安全層次最小化使過(guò)程中包含的13物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理物理保護(hù)層次限制影響Limitationofeffects使過(guò)程釋放的物質(zhì)或能量所產(chǎn)生的影響最小化。設(shè)計(jì)反應(yīng)器的抗壓能力大于反應(yīng)的最大壓力；采用螺旋式墊圈能有效降低泄露速率?；A(chǔ)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)避免鏈鎖效應(yīng)Avoidknock-oneffects設(shè)計(jì)預(yù)防鏈鎖或多米諾效應(yīng)的措施。設(shè)置安全鏈鎖裝置防止錯(cuò)誤裝配Preventincorrectassembly提高錯(cuò)誤裝配的難度或消除這種可能性。壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門(mén)設(shè)計(jì)成不易調(diào)換的。容忍度Tolerance過(guò)程能夠在一定程度上容忍操作失誤、錯(cuò)誤安裝和設(shè)備失效。固定的金屬管線比軟塑料管線具有更強(qiáng)的容忍度。安全層級(jí)原理（或原則）解釋舉例適用階段Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理物理保限制影響使過(guò)程釋放的物質(zhì)或設(shè)計(jì)反14控制保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理控制保護(hù)層次

狀態(tài)清晰Makestatusclear設(shè)備的狀態(tài)顯示清晰準(zhǔn)確且易于辨識(shí)。止回閥有明確的標(biāo)識(shí)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)易控制Easeofcontrol設(shè)計(jì)易于控制的過(guò)程或簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的自動(dòng)修復(fù)功能，報(bào)警提示功能。軟件Software軟件易于操作且有防止誤操作的能力。界面簡(jiǎn)單友好，容易檢查和修正錯(cuò)誤，誤按鍵不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。安全層級(jí)原理（或原則）解釋舉例適用階段Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理控制保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理控制保狀態(tài)清晰設(shè)備的狀態(tài)顯示清晰止回閥15本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理是定性的描述，沒(méi)有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致應(yīng)用程度參差不齊，有些學(xué)者建議用本質(zhì)安全指標(biāo)進(jìn)行量化，原理與指標(biāo)的對(duì)照關(guān)系下：最小化替代本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理AB簡(jiǎn)化D緩和C易燃性，易爆性，毒性，腐蝕性，化學(xué)交互

總量值，產(chǎn)率過(guò)程溫度，過(guò)程壓力，反應(yīng)熱過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理是定性的描述，沒(méi)有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)16Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用17Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用物質(zhì)類(lèi)應(yīng)用◆反應(yīng)原料和路徑的選擇；◆溶劑的選擇；◆物質(zhì)儲(chǔ)存和輸送的方式等

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用過(guò)程類(lèi)應(yīng)用◆反應(yīng)器的強(qiáng)化；◆反應(yīng)器的選擇；◆操作方式的選擇；◆過(guò)程條件的改良等現(xiàn)有的相關(guān)研究主要關(guān)注過(guò)程的早期階段，可分為物質(zhì)和過(guò)程兩類(lèi)。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用物質(zhì)類(lèi)應(yīng)用本質(zhì)安全原理過(guò)程類(lèi)應(yīng)用18最小化原理-①反應(yīng)器的選擇權(quán)衡反應(yīng)器的選擇反應(yīng)機(jī)理動(dòng)力學(xué)傳質(zhì)物料的量反應(yīng)器的尺寸復(fù)雜性混合熱效應(yīng)最小化原理反應(yīng)Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用最小化原理-①反應(yīng)器的選擇權(quán)衡反應(yīng)器的選擇反應(yīng)機(jī)理動(dòng)19反應(yīng)器類(lèi)型BSTRLoopReactor反應(yīng)器尺寸（l）80002500氯化時(shí)間（h）164產(chǎn)率（kg/h）370530氯氣用量（kg/100kg產(chǎn)品）3322LoopReactor和BSTR兩類(lèi)反應(yīng)器中乳液聚合反應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)照。最小化原理-①反應(yīng)器的選擇Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用反應(yīng)器類(lèi)型BSTRLoopReactor反應(yīng)器尺寸（l）820最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量Agreda等提21認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。固定的金屬管線比軟塑料管過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔ppt壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門(mén)設(shè)計(jì)成不Yourtextinhere最小化原理-①反應(yīng)器的選擇◆本質(zhì)安全即為安全的本質(zhì)特征，特征的不可分割性決定了能從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)過(guò)程安全。過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。FuzzyBasedISIdon‘thave,can’tleak”的報(bào)告，首次明確提出“本質(zhì)安全的化工過(guò)程生命周期中提升本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)Avoidknock-on易燃性爆炸性毒性腐蝕性克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。ComparativeInherentSafetyIndex,CISI總量值過(guò)程溫度過(guò)程壓力圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量最小化原理-③物料的儲(chǔ)存、輸送Buxton提出在萘甲胺生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變反應(yīng)路徑以避免儲(chǔ)存和輸送危害性中間產(chǎn)物異氰酸甲酯，可替代的反應(yīng)路徑如表所示：注：1、氧氣；2、氫氣；3、氯化氫、4、1-萘酚氯甲酸酯；5、甲基甲酰胺；6、水；7、甲胺；8、光氣；9、甲基異氰酸酯；10、1-萘酚；11、胺甲萘（產(chǎn)品）；12、萘；13、1-氯萘；14、N-甲基-1萘胺；15、1-萘羥基甲酸酯；16、氯；17、1-氯甲烷；18、甲醇；19、氯甲醛Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。22替代原理-①反應(yīng)物和路徑的替代Puranik提出氨氧化過(guò)程生產(chǎn)丙烯腈，以氨和丙烯代替乙炔和氰化氫作為原料，消除危害性原料氰化氫。傳統(tǒng)方法：改進(jìn)方法：消除劇毒性原料Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用替代原理-①反應(yīng)物和路徑的替代Purani23替代原理-②

溶劑的替代低揮發(fā)性溶劑低毒性溶劑非易燃性溶劑溶劑的選擇環(huán)境友好性溶劑Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用替代原理-②溶劑的替代低揮發(fā)性溶劑低毒性溶劑非易燃性溶劑溶24緩和原理

稀釋◆用高沸點(diǎn)溶劑稀釋可降低系統(tǒng)壓力，降低泄漏速率；◆過(guò)程允許時(shí)考慮在稀釋狀態(tài)下儲(chǔ)存危害性物質(zhì)如以氨水代替液氨

；◆可有效緩和反應(yīng)速率，限制最高反應(yīng)溫度等。

制冷◆制冷與稀釋一樣有著類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)；◆如有可能，應(yīng)將危害性物質(zhì)冷卻至或低于其常壓下的閃點(diǎn)值儲(chǔ)存，如氨和氯通常通過(guò)制冷，在低于其閃點(diǎn)下儲(chǔ)存

。②①Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用緩和原理稀釋制冷②①Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用25緩和原理

過(guò)程條件的緩和◆過(guò)程壓力的降低

，如合成氨反應(yīng)由600bar降至100-150bar

；◆催化劑的改進(jìn)允許甲醇在低壓下通過(guò)氧化合成法生產(chǎn)醛

；◆聚烯烴技術(shù)的改進(jìn)使過(guò)程壓力有效降低

；

◆采用高沸點(diǎn)溶劑能減小過(guò)程的操作壓力，同時(shí)減小反應(yīng)失控時(shí)的最大

壓力。

③Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用緩和原理過(guò)程條件的緩和③Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用26簡(jiǎn)化原理將復(fù)雜過(guò)程分多步完成◆Hendershot提出將1個(gè)進(jìn)行復(fù)雜反應(yīng)的間歇反應(yīng)器分解成3個(gè)較小的反應(yīng)器完成，可以減小單個(gè)反應(yīng)器的復(fù)雜性，減少物料流股間的交互作用

，如后圖所示。②①過(guò)程設(shè)備的容忍度◆如反應(yīng)器設(shè)計(jì)壓力大于反應(yīng)失效時(shí)的最大壓力，則不需要超壓安全鏈鎖裝置，同時(shí)有效減小泄放系統(tǒng)的尺寸，從而使過(guò)程設(shè)備簡(jiǎn)化，前提是充分理解失效條件下的反應(yīng)機(jī)理、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性并進(jìn)行評(píng)價(jià)

。Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用簡(jiǎn)化原理將復(fù)雜過(guò)程分多步完成②①過(guò)程設(shè)備的容忍度27Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用28（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有在過(guò)程綜合的同時(shí)采用有效的本質(zhì)安全策略和方法。本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——②本質(zhì)安全評(píng)價(jià)模塊開(kāi)發(fā)及嵌入過(guò)程模擬工具著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的通用性方法。Ⅰ本質(zhì)安全及其原理最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。Makestatusclear14、N-甲基-1萘胺；Heikkila提出的策略存在以下不足：最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量替代原理-①反應(yīng)物和路徑的替代◆聚烯烴技術(shù)的改進(jìn)使過(guò)程壓力有效降低；don‘thave,can’tleak”的報(bào)告，首次明確提出“本質(zhì)安全的InherentSafetyIndex,ISI（1996）著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的過(guò)程安全方法Puranik提出氨氧化過(guò)程生產(chǎn)丙烯腈，以氨和丙烯代替乙炔和氰化氫作為原料，消除危害性原料氰化氫。過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型（2）通過(guò)改變具有危害特性的物質(zhì)或過(guò)程變量，從目前存在的主要問(wèn)題有，區(qū)間劃分和指標(biāo)評(píng)價(jià)的主觀性強(qiáng)，尤其是定性指標(biāo)，不同人員的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有差異；本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：Ⅲ本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有29Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)是定量描述化工過(guò)程本質(zhì)安全水平的重要手段，也是進(jìn)行過(guò)程決策的重要定量依據(jù)，在過(guò)程的評(píng)價(jià)和篩選中發(fā)揮重要作用。

自1993年Edwards首先提出PIIS（PrototypeInherentSafetyIndex）以來(lái)，近十幾年，涌現(xiàn)出十幾種本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法，成為本質(zhì)安全研究領(lǐng)域的重要分支。雖然人們不斷提出新的改進(jìn)方法，但本質(zhì)安全評(píng)價(jià)仍存在很多不足，如指標(biāo)區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性，缺乏描述復(fù)雜過(guò)程的有效指標(biāo)，方法的通用性和靈活性有待提高等，

所以仍具有很大的潛力。Ⅲ本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)是定量描述化工過(guò)30本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法CISI（2005）

PIIS（1993）

I2SI（2004）

GraphicalMethod（2003）

FuzzyBasedISI（2003）

ISI（1996）

EHS（2000）

INSETToolkit（2001）

i-safe（2003）

IBI（2008）

現(xiàn)已開(kāi)發(fā)的本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法如下圖所示。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法CISI（2005）PIIS（1993）31

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——PIIS法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——PIIS法32

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——ISI法總本質(zhì)安全指標(biāo)化學(xué)類(lèi)指標(biāo)過(guò)程類(lèi)指標(biāo)反應(yīng)危害子指標(biāo)物質(zhì)危害子指標(biāo)過(guò)程條件子指標(biāo)過(guò)程系統(tǒng)子指標(biāo)主反應(yīng)熱副反應(yīng)熱化學(xué)交互總量值過(guò)程溫度過(guò)程壓力過(guò)程設(shè)備過(guò)程安全結(jié)構(gòu)過(guò)程復(fù)雜性易燃性爆炸性毒性腐蝕性Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——ISI法總33

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——i-safe法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——i-saf34Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用在常壓反應(yīng)體系中使用揮發(fā)性溶劑。Makestatusclear典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——IBI法圖2化工過(guò)程生命周期中過(guò)程安全方法的演變反應(yīng)路徑，合成路線，原料，介質(zhì)等方面；InherentlySaferDesign總量值過(guò)程溫度過(guò)程壓力過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型◆制冷與稀釋一樣有著類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)；易燃性，易爆性，毒性，腐蝕性，化學(xué)交互了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略，如下圖所示，通過(guò)將本質(zhì)安全原理應(yīng)用于成熟的子系統(tǒng)過(guò)程綜合方法，得到適用于該子系統(tǒng)的本質(zhì)安全規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，然后再應(yīng)用于該子系統(tǒng)的綜合過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在過(guò)程綜合階段考慮本質(zhì)安全，通過(guò)在各層級(jí)上建立分層次的規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，直至實(shí)現(xiàn)全流程的系統(tǒng)綜合，從而實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全與過(guò)程綜合的有效集成，同時(shí)建立指導(dǎo)過(guò)程本質(zhì)安全決策的系統(tǒng)性方法?？朔^(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。使過(guò)程中包含的物質(zhì)和能量的量值最小化。PIIS（1993）◆催化劑的改進(jìn)允許甲醇在低壓下通過(guò)氧化合成法生產(chǎn)醛；15、1-萘羥基甲酸酯；典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——I2SI法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——I235

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——IBI法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——IBI法Ⅲ36本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：一擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。二三四克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。

綜合考慮安全、環(huán)境、健康因素。著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的通用性方法。

Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：一擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。二三37本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：①

擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。

◆自1993年Edwards首先提出PIIS方法，隨后較早的其它方法基本都圍繞擴(kuò)充指標(biāo)的覆蓋面進(jìn)行研究，如ISI，i-safe，CISI等，人們希望最大限度地將指標(biāo)分布到化工過(guò)程的各個(gè)方面，從而全面地獲取過(guò)程的本質(zhì)安全信息，同時(shí)對(duì)指標(biāo)依托的過(guò)程信息進(jìn)行了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：①擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。38本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：易易毒燃爆性性性腐蝕性化學(xué)交互反應(yīng)熱過(guò)程溫度過(guò)程壓力產(chǎn)率總量值設(shè)備類(lèi)型過(guò)程結(jié)構(gòu)復(fù)雜性布局PrototypeInherentSafetyIndex,PIIS（1993）√———√√√√————InherentSafetyIndex,ISI（1996）√√√√√√—√√√——i-safe（2003）√——√√√√—————ComparativeInherentSafetyIndex,CISI（2005）√√√√√√—√√—√√Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：易易毒燃爆腐蝕化學(xué)反39本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：②

克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。

◆為了更真實(shí)地反映各指標(biāo)對(duì)過(guò)程本質(zhì)安全的影響程度，必須設(shè)法消除主觀因素，使指標(biāo)的權(quán)重趨于合理。目前存在的主要問(wèn)題有，區(qū)間劃分和指標(biāo)評(píng)價(jià)的主觀性強(qiáng)，尤其是定性指標(biāo)，不同人員的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有差異；指標(biāo)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，很難準(zhǔn)確描述復(fù)雜的過(guò)程和事故情形，易導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的偏離，比如用單個(gè)壓力判定復(fù)雜過(guò)程的安全性是不合理的；指標(biāo)孤立，計(jì)算方法不合理等，F(xiàn)uzzyBasedInherentSafetyIndex方法和IBI法（InherentBenignnessIndicator）進(jìn)行了一定程度的改良。

Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：②克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)40本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：③

綜合考慮安全、環(huán)境、健康（Safety,Environment,Health，SEH）因素。

◆過(guò)程決策中需要權(quán)衡多個(gè)目標(biāo)函數(shù)，在保證熱力學(xué)可行和經(jīng)濟(jì)性的前提下，應(yīng)綜合考慮過(guò)程的安全、環(huán)境和健康影響。INSIDEproject開(kāi)發(fā)了INSET工具包，包含了安全、環(huán)境、健康指標(biāo)，可以根據(jù)過(guò)程階段進(jìn)行選擇。Koller等開(kāi)發(fā)了EHS方法，用于評(píng)價(jià)SEH信息，簡(jiǎn)單易用，尤其適用于間歇過(guò)程。IBI法也同時(shí)涉及了SEH指標(biāo)，可見(jiàn)，本質(zhì)SEH的分析評(píng)價(jià)方法已成為趨勢(shì)，但需要正確處理它們的權(quán)重和指標(biāo)重復(fù)的問(wèn)題。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：③綜合考慮安全、環(huán)境、41本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：④著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的通用性方法。

◆有些學(xué)者認(rèn)為本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的適用性不能僅局限于過(guò)程的早期階段，應(yīng)開(kāi)發(fā)適用于整個(gè)生命周期的通用性方法才能充分發(fā)揮本質(zhì)安全理念的指導(dǎo)作用。I2SI（IntegratedInherentSafetyIndex）法即屬于該類(lèi)方法，可以適用于過(guò)程的任意階段，且將過(guò)程應(yīng)用本質(zhì)安全原理的潛力納入指標(biāo)的范疇不過(guò)對(duì)本質(zhì)安全原理應(yīng)用程度還沒(méi)有準(zhǔn)確的定量方法，主觀性較強(qiáng)。本質(zhì)安全與傳統(tǒng)方法互相滲透，通用和專(zhuān)用方法有機(jī)結(jié)合，才能適應(yīng)化工過(guò)程生命周期的多樣性和復(fù)雜性。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：④著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期42本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——①在過(guò)程綜合中的應(yīng)用過(guò)程綜合是根據(jù)規(guī)定目標(biāo)尋求最優(yōu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特性的過(guò)程，對(duì)于形成過(guò)程的雛形具有決定意義，其決策目標(biāo)不斷多元化，如經(jīng)濟(jì)性、可控性、靈活性、節(jié)能、環(huán)境等，包含本質(zhì)安全為決策目標(biāo)的研究相對(duì)很少。Heikkila等（1996）首先提出過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖，但僅研究了分離序列綜合過(guò)程。該策略框圖如下所示。

Palaniappan等（2002）開(kāi)發(fā)了iBDT（IntelligentBenignDesignTool），基于物質(zhì)、過(guò)程條件、過(guò)程單元信息，用試探法產(chǎn)生可選擇方案，自動(dòng)對(duì)選擇方案的本質(zhì)安全和環(huán)境影響兩類(lèi)特征進(jìn)行分析，輔助從業(yè)者在過(guò)程設(shè)計(jì)階段進(jìn)行過(guò)程決策。

Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——①在過(guò)程綜合中的應(yīng)用43圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框44Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。EHS、INSETToolkit和iBDT都是工具包的形式，便于從業(yè)者使用。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——②本質(zhì)安全評(píng)價(jià)模塊開(kāi)發(fā)及嵌入過(guò)程模擬工具現(xiàn)已開(kāi)發(fā)的本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法如下圖所示。Heikkila等（1996）首先提出過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖，但僅研究了分離序列綜合過(guò)程。類(lèi)似于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等評(píng)價(jià)模塊，本質(zhì)安全評(píng)價(jià)的模塊化、工具化有利于提高從業(yè)者的積極性和工作效率，內(nèi)嵌于過(guò)程模擬優(yōu)化軟件也是重要的推廣方式。FuzzyBasedISI傳統(tǒng)安全方法：在過(guò)程中后期對(duì)危害進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，提出改良措施。PIIS（1993）在常壓反應(yīng)體系中使用揮發(fā)性溶劑。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用15、1-萘羥基甲酸酯；15、1-萘羥基甲酸酯；圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——I2SI法◆制冷與稀釋一樣有著類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)；易燃性爆炸性毒性腐蝕性Substitution著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。

Heikkila提出的策略存在以下不足：（1）忽視了過(guò)程綜合的復(fù)雜性。過(guò)程綜合包括若干子系統(tǒng)，具有嚴(yán)格的層級(jí)關(guān)系，它的分層次結(jié)構(gòu)決定了本質(zhì)安全應(yīng)采用分層次集成的方式，子系統(tǒng)之間存在的特征和過(guò)程信息差異，使得應(yīng)用本質(zhì)安全的程度和側(cè)重點(diǎn)不同。（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有在過(guò)程綜合的同時(shí)采用有效的本質(zhì)安全策略和方法。

針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略，如下圖所示，通過(guò)將本質(zhì)安全原理應(yīng)用于成熟的子系統(tǒng)過(guò)程綜合方法，得到適用于該子系統(tǒng)的本質(zhì)安全規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，然后再應(yīng)用于該子系統(tǒng)的綜合過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在過(guò)程綜合階段考慮本質(zhì)安全，通過(guò)在各層級(jí)上建立分層次的規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，直至實(shí)現(xiàn)全流程的系統(tǒng)綜合，從而實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全與過(guò)程綜合的有效集成，同時(shí)建立指導(dǎo)過(guò)程本質(zhì)安全決策的系統(tǒng)性方法。

本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——①在過(guò)程綜合中的應(yīng)用Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工45圖：分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)圖：分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略Ⅲ本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)46本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——②本質(zhì)安全評(píng)價(jià)模塊開(kāi)發(fā)及嵌入過(guò)程模擬工具

類(lèi)似于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等評(píng)價(jià)模塊，本質(zhì)安全評(píng)價(jià)的模塊化、工具化有利于提高從業(yè)者的積極性和工作效率，內(nèi)嵌于過(guò)程模擬優(yōu)化軟件也是重要的推廣方式。

EHS、INSETToolkit和iBDT都是工具包的形式，便于從業(yè)者使用。Shariff等（2006，2008）提出并改進(jìn)了在HYSYS中集成ISIM（InherentSafetyIndexModule）、ICET（IntegratedConsequenceEstimationTool）、IPEM（IntegratedProbabilityEstimationModule）的一般性框架，根據(jù)模擬得到的工藝條件對(duì)化工過(guò)程的本質(zhì)安全、事故結(jié)果、風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行評(píng)價(jià)，為過(guò)程設(shè)計(jì)提供分析工具。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——②本質(zhì)安全評(píng)價(jià)模塊開(kāi)47圖：Shariff等提出的在HYSYS中集成ISIM的策略框圖Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)圖：Shariff等提出的在HYSYS中集成ISIM的策略48Ⅳ小結(jié)Ⅳ小結(jié)49Ⅳ小結(jié)結(jié)論1結(jié)論2

本質(zhì)安全是通過(guò)消除或減小危害特征實(shí)現(xiàn)過(guò)程的安全，著眼于從根源上解決化工安全問(wèn)題，應(yīng)作為優(yōu)先采用的過(guò)程安全技術(shù)。本質(zhì)安全理念應(yīng)拓展至化工過(guò)程的整個(gè)生命周期，在不同階段層次上優(yōu)先考慮本質(zhì)提升的過(guò)程安全方案。將本質(zhì)安全原理轉(zhuǎn)化為可操作性強(qiáng)的系統(tǒng)性規(guī)則，有利于實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)。

本質(zhì)安全原理在應(yīng)用時(shí)很難同時(shí)得到滿足，需要進(jìn)行權(quán)衡，則對(duì)過(guò)程失效機(jī)理及綜合評(píng)價(jià)方法的深入研究成為決策的重要支撐，對(duì)于復(fù)雜過(guò)程更為顯著，同時(shí)，本質(zhì)安全原理的應(yīng)用有賴于新型過(guò)程和技術(shù)的開(kāi)發(fā)，如新原料，綠色反應(yīng)路徑，新型催化劑等。

Ⅳ小結(jié)結(jié)論1結(jié)論2本質(zhì)安全是通過(guò)消除或50結(jié)論3結(jié)論4著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。

過(guò)程綜合的分層次結(jié)構(gòu)決定了本質(zhì)安全應(yīng)采用分層次集成的方式，當(dāng)務(wù)之急是通過(guò)本質(zhì)安全技術(shù)與成熟過(guò)程綜合方法的有效集成，建立指導(dǎo)過(guò)程本質(zhì)安全決策的系統(tǒng)性方法。過(guò)程模擬優(yōu)化軟件中內(nèi)嵌優(yōu)良的本質(zhì)安全模塊將大大提高從業(yè)者的效率和積極性，故也是重要的努力方向。Ⅳ小結(jié)結(jié)論3結(jié)論4著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全51雖然人們不斷提出新的改進(jìn)方法，但本質(zhì)安全評(píng)價(jià)仍存在很多不足，如指標(biāo)區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性，缺乏描述復(fù)雜過(guò)程的有效指標(biāo)，方法的通用性和靈活性有待提高等，所以仍具有很大的潛力。過(guò)程綜合是根據(jù)規(guī)定目標(biāo)尋求最優(yōu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特性的過(guò)程，對(duì)于形成過(guò)程的雛形具有決定意義，其決策目標(biāo)不斷多元化，如經(jīng)濟(jì)性、可控性、靈活性、節(jié)能、環(huán)境等，包含本質(zhì)安全為決策目標(biāo)的研究相對(duì)很少。Substitution◆Hendershot提出將1個(gè)進(jìn)行復(fù)雜反應(yīng)的間歇反應(yīng)器分解成3個(gè)較小的反應(yīng)器完成，可以減小單個(gè)反應(yīng)器的復(fù)雜性，減少物料流股間的交互作用，如后圖所示。過(guò)程危害的根源。過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔pptHeikkila提出的策略存在以下不足：著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。Heikkila等（1996）首先提出過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖，但僅研究了分離序列綜合過(guò)程。InherentSafetyIndex,ISI（1996）Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。Yourtextinhere（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有在過(guò)程綜合的同時(shí)采用有效的本質(zhì)安全策略和方法。物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。◆催化劑的改進(jìn)允許甲醇在低壓下通過(guò)氧化合成法生產(chǎn)醛；Ⅰ本質(zhì)安全及其原理指標(biāo)孤立，計(jì)算方法不合理等，F(xiàn)uzzyBasedInherentSafetyIndex方法和IBI法（InherentBenignnessIndicator）進(jìn)行了一定程度的改良。（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有在過(guò)程綜合的同時(shí)采用有效的本質(zhì)安全策略和方法?！舸呋瘎┑母倪M(jìn)允許甲醇在低壓下通過(guò)氧化合成法生產(chǎn)醛；主反應(yīng)熱副反應(yīng)熱化學(xué)交互謝謝觀看！雖然人們不斷提出新的改進(jìn)方法，但本質(zhì)安全評(píng)價(jià)仍存在很多不足，52過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔ppt過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔ppt53主要內(nèi)容本質(zhì)安全及其原理1本質(zhì)安全原理的應(yīng)用2本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)3小結(jié)4主要內(nèi)容本質(zhì)安全及其原理1本質(zhì)安全原理的應(yīng)用2本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)54Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理Ⅰ本質(zhì)安全及其原理55“本質(zhì)安全”（InherentSafety）的提出：

1977年12月，英國(guó)的Kletz教授作了題為“Whatyoudon‘thave,can’tleak”的報(bào)告，首次明確提出“本質(zhì)安全的化工過(guò)程”（InherentlySaferChemicalProcess）概念，形成了“本質(zhì)安全”的雛形。本質(zhì)安全是利用物質(zhì)或過(guò)程本身所固有的屬性消除或減小危害，而不是用保護(hù)系統(tǒng)控制和管理危害。Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理七十年代末九十年代二十一世紀(jì)形成期發(fā)展期成熟期“本質(zhì)安全”（InherentSafety）的提出：Ⅰ本56本質(zhì)安全的內(nèi)涵（1）物質(zhì)和過(guò)程的存在具有其固有的必然的物理和化學(xué)特性，比如某物質(zhì)有劇毒性，某過(guò)程是高溫高壓的等等，這種特性與生俱來(lái)，且是形成過(guò)程危害的根源。

（2）通過(guò)改變具有危害特性的物質(zhì)或過(guò)程變量，從而消除或最小化過(guò)程危害，而非控制危害。（3）“本質(zhì)安全”不代表“絕對(duì)安全”。當(dāng)某過(guò)程相比于其它可選過(guò)程消除或最小化了危害特征，則認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全的內(nèi)涵Ⅰ本質(zhì)安全及其原理57本質(zhì)安全與傳統(tǒng)安全理念的區(qū)別：

本質(zhì)安全：消除過(guò)程的危害特征。

傳統(tǒng)安全方法：以控制危害為目標(biāo)，不能避免事故的發(fā)生。著眼點(diǎn)不同01采用方式不同02介入時(shí)機(jī)不同03

本質(zhì)安全：根據(jù)物質(zhì)和過(guò)程的固有屬性消除或最小化危害。

傳統(tǒng)安全方法：添加安全保護(hù)設(shè)施控制已存在的危害。

本質(zhì)安全：注重在過(guò)程早期從源頭上消除危害。

傳統(tǒng)安全方法：在過(guò)程中后期對(duì)危害進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，提出改良措施。

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全與傳統(tǒng)安全理念的區(qū)別：本質(zhì)安全：消除過(guò)程的危害特58本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與綠色化工致力于安全問(wèn)題ClicktoaddText

著重考慮過(guò)程對(duì)人和環(huán)境的影響：反應(yīng)路徑，合成路線，原料，介質(zhì)等方面；合成路徑的實(shí)現(xiàn)；重視對(duì)基礎(chǔ)理論的把握和應(yīng)用Greenchemistry,engineeringInherentlySaferDesign著重考慮安全范疇：更加注重事故的直接后果，比如毒性物質(zhì)泄漏的直接影響等；也同時(shí)考慮化學(xué)品和工程問(wèn)題，比如設(shè)備設(shè)計(jì)，運(yùn)輸，布局等。Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與綠色化工致力于安全問(wèn)題著重考慮過(guò)程對(duì)人和環(huán)59物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理過(guò)程綜合是根據(jù)規(guī)定目標(biāo)尋求最優(yōu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特性的過(guò)程，對(duì)于形成過(guò)程的雛形具有決定意義，其決策目標(biāo)不斷多元化，如經(jīng)濟(jì)性、可控性、靈活性、節(jié)能、環(huán)境等，包含本質(zhì)安全為決策目標(biāo)的研究相對(duì)很少。最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。圖：Shariff等提出的在HYSYS中集成ISIM的策略框圖主反應(yīng)熱副反應(yīng)熱化學(xué)交互15、1-萘羥基甲酸酯；（1）物質(zhì)和過(guò)程的存在具有其固有的必然的物理和本質(zhì)安全與傳統(tǒng)方法互相滲透，通用和專(zhuān)用方法有機(jī)結(jié)合，才能適應(yīng)化工過(guò)程生命周期的多樣性和復(fù)雜性。目前存在的主要問(wèn)題有，區(qū)間劃分和指標(biāo)評(píng)價(jià)的主觀性強(qiáng)，尤其是定性指標(biāo)，不同人員的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有差異；14、N-甲基-1萘胺；針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略，如下圖所示，通過(guò)將本質(zhì)安全原理應(yīng)用于成熟的子系統(tǒng)過(guò)程綜合方法，得到適用于該子系統(tǒng)的本質(zhì)安全規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，然后再應(yīng)用于該子系統(tǒng)的綜合過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在過(guò)程綜合階段考慮本質(zhì)安全，通過(guò)在各層級(jí)上建立分層次的規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，直至實(shí)現(xiàn)全流程的系統(tǒng)綜合，從而實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全與過(guò)程綜合的有效集成，同時(shí)建立指導(dǎo)過(guò)程本質(zhì)安全決策的系統(tǒng)性方法。氯氣用量（kg/100kg產(chǎn)品）本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的核心區(qū)域著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。本質(zhì)安全原理在應(yīng)用時(shí)很難同時(shí)得到滿足，需要進(jìn)行權(quán)衡，則對(duì)過(guò)程失效機(jī)理及綜合評(píng)價(jià)方法的深入研究成為決策的重要支撐，對(duì)于復(fù)雜過(guò)程更為顯著，同時(shí)，本質(zhì)安全原理的應(yīng)用有賴于新型過(guò)程和技術(shù)的開(kāi)發(fā)，如新原料，綠色反應(yīng)路徑，新型催化劑等。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與安全保護(hù)層的關(guān)系本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的核心區(qū)域Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與安全保護(hù)層的關(guān)系本質(zhì)安全60化工過(guò)程生命周期中提升本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)化工過(guò)程生命周期中各階段考慮過(guò)程本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)大不相同。在過(guò)程早期考慮本質(zhì)安全的自由度較大，到中后期逐漸減小，因?yàn)檫^(guò)程已經(jīng)定型，只能添加安全保護(hù)設(shè)施，不但安全費(fèi)用迅速增加，也使過(guò)程變得復(fù)雜。圖示為提升本質(zhì)安全機(jī)會(huì)相對(duì)較大的階段。

圖1化工過(guò)程生命周期中考慮本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理化工過(guò)程生命周期中提升本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)化工過(guò)程生61著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的過(guò)程安全方法圖2化工過(guò)程生命周期中過(guò)程安全方法的演變

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的過(guò)程安全方法圖2化工過(guò)程生命周62Textinhere本質(zhì)安全與安全保護(hù)層本質(zhì)安全與化工過(guò)程生命周期本質(zhì)安全與傳統(tǒng)安全方法本質(zhì)安全的特性◆本質(zhì)安全即為安全的本質(zhì)特征，特征的不可分割性決定了能從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)過(guò)程安全。

◆處于保護(hù)層的核心，著重從物質(zhì)（能量）和過(guò)程、設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)?！艋み^(guò)程整個(gè)生命周期中優(yōu)先考慮的安全方法，尤其對(duì)研究開(kāi)發(fā)和概念設(shè)計(jì)階段更具價(jià)值。Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理Text本質(zhì)安全本質(zhì)安全本質(zhì)安全本質(zhì)安全的特性Ⅰ本質(zhì)安全63最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化限制影響、避免鏈鎖效應(yīng)、防止錯(cuò)誤裝配、容忍度狀態(tài)清晰、易控制、軟件分層次的過(guò)程安全設(shè)計(jì)原理如下，其中本質(zhì)安全層是優(yōu)先采用的安全設(shè)計(jì)方式。YourtextinhereYourtextinhereYourtextinhere本質(zhì)安全層物理保護(hù)層控制保護(hù)層應(yīng)急響應(yīng)層Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化限制影響、避免鏈鎖效應(yīng)、防止錯(cuò)誤裝64安全層級(jí)原理解釋舉例適用階段本質(zhì)安全層次最小化（或強(qiáng)化）Minimization(orIntensification)使過(guò)程中包含的物質(zhì)和能量的量值最小化。反應(yīng)中不使用揮發(fā)性溶劑，或使用量非常小，即使全部泄露也在安全范圍內(nèi)。研究開(kāi)發(fā)概念設(shè)計(jì)替代Substitution用低危害物質(zhì)（或過(guò)程條件）代替高危害物質(zhì)（或過(guò)程條件）。用低揮發(fā)性溶劑代替高揮發(fā)性溶劑。緩和Attenuation在低危害條件下使用危害物質(zhì)。在常壓反應(yīng)體系中使用揮發(fā)性溶劑。簡(jiǎn)化Simplification設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單過(guò)程或工廠。根據(jù)化學(xué)物理特征去除繁瑣的設(shè)施和控制。IPSG（InternationalProcessSafetyGroup）、

AICheE的CCPS（CenterforChemicalProcessSafety）

對(duì)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理的定義按照優(yōu)先級(jí)如下：Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理安全層級(jí)原理解釋舉例適用階段本質(zhì)安全層次最小化使過(guò)程中包含的65物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理物理保護(hù)層次限制影響Limitationofeffects使過(guò)程釋放的物質(zhì)或能量所產(chǎn)生的影響最小化。設(shè)計(jì)反應(yīng)器的抗壓能力大于反應(yīng)的最大壓力；采用螺旋式墊圈能有效降低泄露速率?；A(chǔ)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)避免鏈鎖效應(yīng)Avoidknock-oneffects設(shè)計(jì)預(yù)防鏈鎖或多米諾效應(yīng)的措施。設(shè)置安全鏈鎖裝置防止錯(cuò)誤裝配Preventincorrectassembly提高錯(cuò)誤裝配的難度或消除這種可能性。壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門(mén)設(shè)計(jì)成不易調(diào)換的。容忍度Tolerance過(guò)程能夠在一定程度上容忍操作失誤、錯(cuò)誤安裝和設(shè)備失效。固定的金屬管線比軟塑料管線具有更強(qiáng)的容忍度。安全層級(jí)原理（或原則）解釋舉例適用階段Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理物理保限制影響使過(guò)程釋放的物質(zhì)或設(shè)計(jì)反66控制保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理控制保護(hù)層次

狀態(tài)清晰Makestatusclear設(shè)備的狀態(tài)顯示清晰準(zhǔn)確且易于辨識(shí)。止回閥有明確的標(biāo)識(shí)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)易控制Easeofcontrol設(shè)計(jì)易于控制的過(guò)程或簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的自動(dòng)修復(fù)功能，報(bào)警提示功能。軟件Software軟件易于操作且有防止誤操作的能力。界面簡(jiǎn)單友好，容易檢查和修正錯(cuò)誤，誤按鍵不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。安全層級(jí)原理（或原則）解釋舉例適用階段Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理控制保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理控制保狀態(tài)清晰設(shè)備的狀態(tài)顯示清晰止回閥67本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理是定性的描述，沒(méi)有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致應(yīng)用程度參差不齊，有些學(xué)者建議用本質(zhì)安全指標(biāo)進(jìn)行量化，原理與指標(biāo)的對(duì)照關(guān)系下：最小化替代本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理AB簡(jiǎn)化D緩和C易燃性，易爆性，毒性，腐蝕性，化學(xué)交互

總量值，產(chǎn)率過(guò)程溫度，過(guò)程壓力，反應(yīng)熱過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型

Ⅰ

本質(zhì)安全及其原理本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原理是定性的描述，沒(méi)有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)68Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用69Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用物質(zhì)類(lèi)應(yīng)用◆反應(yīng)原料和路徑的選擇；◆溶劑的選擇；◆物質(zhì)儲(chǔ)存和輸送的方式等

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用過(guò)程類(lèi)應(yīng)用◆反應(yīng)器的強(qiáng)化；◆反應(yīng)器的選擇；◆操作方式的選擇；◆過(guò)程條件的改良等現(xiàn)有的相關(guān)研究主要關(guān)注過(guò)程的早期階段，可分為物質(zhì)和過(guò)程兩類(lèi)。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用物質(zhì)類(lèi)應(yīng)用本質(zhì)安全原理過(guò)程類(lèi)應(yīng)用70最小化原理-①反應(yīng)器的選擇權(quán)衡反應(yīng)器的選擇反應(yīng)機(jī)理動(dòng)力學(xué)傳質(zhì)物料的量反應(yīng)器的尺寸復(fù)雜性混合熱效應(yīng)最小化原理反應(yīng)Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用最小化原理-①反應(yīng)器的選擇權(quán)衡反應(yīng)器的選擇反應(yīng)機(jī)理動(dòng)71反應(yīng)器類(lèi)型BSTRLoopReactor反應(yīng)器尺寸（l）80002500氯化時(shí)間（h）164產(chǎn)率（kg/h）370530氯氣用量（kg/100kg產(chǎn)品）3322LoopReactor和BSTR兩類(lèi)反應(yīng)器中乳液聚合反應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)照。最小化原理-①反應(yīng)器的選擇Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用反應(yīng)器類(lèi)型BSTRLoopReactor反應(yīng)器尺寸（l）872最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量Agreda等提73認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理著眼于整個(gè)生命周期的本質(zhì)安全，必須建立通用和專(zhuān)用相結(jié)合，綜合考慮安全、環(huán)境、健康影響的評(píng)價(jià)方法，以應(yīng)對(duì)過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性，同時(shí)應(yīng)用其它學(xué)科知識(shí)開(kāi)發(fā)更加符合實(shí)際情形的評(píng)價(jià)方式和流程也是重要的研究方向。固定的金屬管線比軟塑料管過(guò)程本質(zhì)安全及其應(yīng)用與評(píng)價(jià)文檔ppt壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門(mén)設(shè)計(jì)成不Yourtextinhere最小化原理-①反應(yīng)器的選擇◆本質(zhì)安全即為安全的本質(zhì)特征，特征的不可分割性決定了能從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)過(guò)程安全。過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。FuzzyBasedISIdon‘thave,can’tleak”的報(bào)告，首次明確提出“本質(zhì)安全的化工過(guò)程生命周期中提升本質(zhì)安全的機(jī)會(huì)Avoidknock-on易燃性爆炸性毒性腐蝕性克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。ComparativeInherentSafetyIndex,CISI總量值過(guò)程溫度過(guò)程壓力圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量最小化原理-③物料的儲(chǔ)存、輸送Buxton提出在萘甲胺生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變反應(yīng)路徑以避免儲(chǔ)存和輸送危害性中間產(chǎn)物異氰酸甲酯，可替代的反應(yīng)路徑如表所示：注：1、氧氣；2、氫氣；3、氯化氫、4、1-萘酚氯甲酸酯；5、甲基甲酰胺；6、水；7、甲胺；8、光氣；9、甲基異氰酸酯；10、1-萘酚；11、胺甲萘（產(chǎn)品）；12、萘；13、1-氯萘；14、N-甲基-1萘胺；15、1-萘羥基甲酸酯；16、氯；17、1-氯甲烷；18、甲醇；19、氯甲醛Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用認(rèn)為其是本質(zhì)更安全(InherentlySafer)過(guò)程。74替代原理-①反應(yīng)物和路徑的替代Puranik提出氨氧化過(guò)程生產(chǎn)丙烯腈，以氨和丙烯代替乙炔和氰化氫作為原料，消除危害性原料氰化氫。傳統(tǒng)方法：改進(jìn)方法：消除劇毒性原料Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用替代原理-①反應(yīng)物和路徑的替代Purani75替代原理-②

溶劑的替代低揮發(fā)性溶劑低毒性溶劑非易燃性溶劑溶劑的選擇環(huán)境友好性溶劑Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用替代原理-②溶劑的替代低揮發(fā)性溶劑低毒性溶劑非易燃性溶劑溶76緩和原理

稀釋◆用高沸點(diǎn)溶劑稀釋可降低系統(tǒng)壓力，降低泄漏速率；◆過(guò)程允許時(shí)考慮在稀釋狀態(tài)下儲(chǔ)存危害性物質(zhì)如以氨水代替液氨

；◆可有效緩和反應(yīng)速率，限制最高反應(yīng)溫度等。

制冷◆制冷與稀釋一樣有著類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)；◆如有可能，應(yīng)將危害性物質(zhì)冷卻至或低于其常壓下的閃點(diǎn)值儲(chǔ)存，如氨和氯通常通過(guò)制冷，在低于其閃點(diǎn)下儲(chǔ)存

。②①Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用緩和原理稀釋制冷②①Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用77緩和原理

過(guò)程條件的緩和◆過(guò)程壓力的降低

，如合成氨反應(yīng)由600bar降至100-150bar

；◆催化劑的改進(jìn)允許甲醇在低壓下通過(guò)氧化合成法生產(chǎn)醛

；◆聚烯烴技術(shù)的改進(jìn)使過(guò)程壓力有效降低

；

◆采用高沸點(diǎn)溶劑能減小過(guò)程的操作壓力，同時(shí)減小反應(yīng)失控時(shí)的最大

壓力。

③Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用緩和原理過(guò)程條件的緩和③Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用78簡(jiǎn)化原理將復(fù)雜過(guò)程分多步完成◆Hendershot提出將1個(gè)進(jìn)行復(fù)雜反應(yīng)的間歇反應(yīng)器分解成3個(gè)較小的反應(yīng)器完成，可以減小單個(gè)反應(yīng)器的復(fù)雜性，減少物料流股間的交互作用

，如后圖所示。②①過(guò)程設(shè)備的容忍度◆如反應(yīng)器設(shè)計(jì)壓力大于反應(yīng)失效時(shí)的最大壓力，則不需要超壓安全鏈鎖裝置，同時(shí)有效減小泄放系統(tǒng)的尺寸，從而使過(guò)程設(shè)備簡(jiǎn)化，前提是充分理解失效條件下的反應(yīng)機(jī)理、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性并進(jìn)行評(píng)價(jià)

。Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用簡(jiǎn)化原理將復(fù)雜過(guò)程分多步完成②①過(guò)程設(shè)備的容忍度79Ⅱ

本質(zhì)安全原理的應(yīng)用Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用80（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有在過(guò)程綜合的同時(shí)采用有效的本質(zhì)安全策略和方法。本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——②本質(zhì)安全評(píng)價(jià)模塊開(kāi)發(fā)及嵌入過(guò)程模擬工具著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的通用性方法。Ⅰ本質(zhì)安全及其原理最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。Makestatusclear14、N-甲基-1萘胺；Heikkila提出的策略存在以下不足：最小化原理-②減少設(shè)備數(shù)量替代原理-①反應(yīng)物和路徑的替代◆聚烯烴技術(shù)的改進(jìn)使過(guò)程壓力有效降低；don‘thave,can’tleak”的報(bào)告，首次明確提出“本質(zhì)安全的InherentSafetyIndex,ISI（1996）著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的過(guò)程安全方法Puranik提出氨氧化過(guò)程生產(chǎn)丙烯腈，以氨和丙烯代替乙炔和氰化氫作為原料，消除危害性原料氰化氫。過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型（2）通過(guò)改變具有危害特性的物質(zhì)或過(guò)程變量，從目前存在的主要問(wèn)題有，區(qū)間劃分和指標(biāo)評(píng)價(jià)的主觀性強(qiáng)，尤其是定性指標(biāo)，不同人員的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有差異；本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：Ⅲ本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)（2）僅在過(guò)程綜合之后以指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式考慮本質(zhì)安全因素，沒(méi)有81Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)是定量描述化工過(guò)程本質(zhì)安全水平的重要手段，也是進(jìn)行過(guò)程決策的重要定量依據(jù)，在過(guò)程的評(píng)價(jià)和篩選中發(fā)揮重要作用。

自1993年Edwards首先提出PIIS（PrototypeInherentSafetyIndex）以來(lái)，近十幾年，涌現(xiàn)出十幾種本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法，成為本質(zhì)安全研究領(lǐng)域的重要分支。雖然人們不斷提出新的改進(jìn)方法，但本質(zhì)安全評(píng)價(jià)仍存在很多不足，如指標(biāo)區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性，缺乏描述復(fù)雜過(guò)程的有效指標(biāo)，方法的通用性和靈活性有待提高等，

所以仍具有很大的潛力。Ⅲ本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)是定量描述化工過(guò)82本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法CISI（2005）

PIIS（1993）

I2SI（2004）

GraphicalMethod（2003）

FuzzyBasedISI（2003）

ISI（1996）

EHS（2000）

INSETToolkit（2001）

i-safe（2003）

IBI（2008）

現(xiàn)已開(kāi)發(fā)的本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法如下圖所示。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法CISI（2005）PIIS（1993）83

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——PIIS法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——PIIS法84

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——ISI法總本質(zhì)安全指標(biāo)化學(xué)類(lèi)指標(biāo)過(guò)程類(lèi)指標(biāo)反應(yīng)危害子指標(biāo)物質(zhì)危害子指標(biāo)過(guò)程條件子指標(biāo)過(guò)程系統(tǒng)子指標(biāo)主反應(yīng)熱副反應(yīng)熱化學(xué)交互總量值過(guò)程溫度過(guò)程壓力過(guò)程設(shè)備過(guò)程安全結(jié)構(gòu)過(guò)程復(fù)雜性易燃性爆炸性毒性腐蝕性Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——ISI法總85

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——i-safe法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——i-saf86Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用在常壓反應(yīng)體系中使用揮發(fā)性溶劑。Makestatusclear典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——IBI法圖2化工過(guò)程生命周期中過(guò)程安全方法的演變反應(yīng)路徑，合成路線，原料，介質(zhì)等方面；InherentlySaferDesign總量值過(guò)程溫度過(guò)程壓力過(guò)程結(jié)構(gòu)，過(guò)程復(fù)雜性，布局，設(shè)備類(lèi)型◆制冷與稀釋一樣有著類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)；易燃性，易爆性，毒性，腐蝕性，化學(xué)交互了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。物理保護(hù)層安全設(shè)計(jì)原理針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了分層次的本質(zhì)安全過(guò)程綜合策略，如下圖所示，通過(guò)將本質(zhì)安全原理應(yīng)用于成熟的子系統(tǒng)過(guò)程綜合方法，得到適用于該子系統(tǒng)的本質(zhì)安全規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，然后再應(yīng)用于該子系統(tǒng)的綜合過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在過(guò)程綜合階段考慮本質(zhì)安全，通過(guò)在各層級(jí)上建立分層次的規(guī)則、指標(biāo)、策略和方法，直至實(shí)現(xiàn)全流程的系統(tǒng)綜合，從而實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全與過(guò)程綜合的有效集成，同時(shí)建立指導(dǎo)過(guò)程本質(zhì)安全決策的系統(tǒng)性方法。克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。使過(guò)程中包含的物質(zhì)和能量的量值最小化。PIIS（1993）◆催化劑的改進(jìn)允許甲醇在低壓下通過(guò)氧化合成法生產(chǎn)醛；15、1-萘羥基甲酸酯；典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——I2SI法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——I287

典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——IBI法Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)典型本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)模式——IBI法Ⅲ88本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：一擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。二三四克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。

綜合考慮安全、環(huán)境、健康因素。著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的通用性方法。

Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：一擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。二三89本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：①

擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。

◆自1993年Edwards首先提出PIIS方法，隨后較早的其它方法基本都圍繞擴(kuò)充指標(biāo)的覆蓋面進(jìn)行研究，如ISI，i-safe，CISI等，人們希望最大限度地將指標(biāo)分布到化工過(guò)程的各個(gè)方面，從而全面地獲取過(guò)程的本質(zhì)安全信息，同時(shí)對(duì)指標(biāo)依托的過(guò)程信息進(jìn)行了有益探索，各類(lèi)方法的指標(biāo)范圍如下表。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：①擴(kuò)大指標(biāo)的覆蓋范圍。90本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：易易毒燃爆性性性腐蝕性化學(xué)交互反應(yīng)熱過(guò)程溫度過(guò)程壓力產(chǎn)率總量值設(shè)備類(lèi)型過(guò)程結(jié)構(gòu)復(fù)雜性布局PrototypeInherentSafetyIndex,PIIS（1993）√———√√√√————InherentSafetyIndex,ISI（1996）√√√√√√—√√√——i-safe（2003）√——√√√√—————ComparativeInherentSafetyIndex,CISI（2005）√√√√√√—√√—√√Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：易易毒燃爆腐蝕化學(xué)反91本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：②

克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)置的主觀性。

◆為了更真實(shí)地反映各指標(biāo)對(duì)過(guò)程本質(zhì)安全的影響程度，必須設(shè)法消除主觀因素，使指標(biāo)的權(quán)重趨于合理。目前存在的主要問(wèn)題有，區(qū)間劃分和指標(biāo)評(píng)價(jià)的主觀性強(qiáng)，尤其是定性指標(biāo)，不同人員的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有差異；指標(biāo)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，很難準(zhǔn)確描述復(fù)雜的過(guò)程和事故情形，易導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的偏離，比如用單個(gè)壓力判定復(fù)雜過(guò)程的安全性是不合理的；指標(biāo)孤立，計(jì)算方法不合理等，F(xiàn)uzzyBasedInherentSafetyIndex方法和IBI法（InherentBenignnessIndicator）進(jìn)行了一定程度的改良。

Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：②克服區(qū)間劃分和權(quán)重設(shè)92本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：③

綜合考慮安全、環(huán)境、健康（Safety,Environment,Health，SEH）因素。

◆過(guò)程決策中需要權(quán)衡多個(gè)目標(biāo)函數(shù)，在保證熱力學(xué)可行和經(jīng)濟(jì)性的前提下，應(yīng)綜合考慮過(guò)程的安全、環(huán)境和健康影響。INSIDEproject開(kāi)發(fā)了INSET工具包，包含了安全、環(huán)境、健康指標(biāo)，可以根據(jù)過(guò)程階段進(jìn)行選擇。Koller等開(kāi)發(fā)了EHS方法，用于評(píng)價(jià)SEH信息，簡(jiǎn)單易用，尤其適用于間歇過(guò)程。IBI法也同時(shí)涉及了SEH指標(biāo)，可見(jiàn)，本質(zhì)SEH的分析評(píng)價(jià)方法已成為趨勢(shì)，但需要正確處理它們的權(quán)重和指標(biāo)重復(fù)的問(wèn)題。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：③綜合考慮安全、環(huán)境、93本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：④著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期的通用性方法。

◆有些學(xué)者認(rèn)為本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的適用性不能僅局限于過(guò)程的早期階段，應(yīng)開(kāi)發(fā)適用于整個(gè)生命周期的通用性方法才能充分發(fā)揮本質(zhì)安全理念的指導(dǎo)作用。I2SI（IntegratedInherentSafetyIndex）法即屬于該類(lèi)方法，可以適用于過(guò)程的任意階段，且將過(guò)程應(yīng)用本質(zhì)安全原理的潛力納入指標(biāo)的范疇不過(guò)對(duì)本質(zhì)安全原理應(yīng)用程度還沒(méi)有準(zhǔn)確的定量方法，主觀性較強(qiáng)。本質(zhì)安全與傳統(tǒng)方法互相滲透，通用和專(zhuān)用方法有機(jī)結(jié)合，才能適應(yīng)化工過(guò)程生命周期的多樣性和復(fù)雜性。Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全分析評(píng)價(jià)方法的演變方向：④著眼于化工過(guò)程整個(gè)生命周期94本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——①在過(guò)程綜合中的應(yīng)用過(guò)程綜合是根據(jù)規(guī)定目標(biāo)尋求最優(yōu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特性的過(guò)程，對(duì)于形成過(guò)程的雛形具有決定意義，其決策目標(biāo)不斷多元化，如經(jīng)濟(jì)性、可控性、靈活性、節(jié)能、環(huán)境等，包含本質(zhì)安全為決策目標(biāo)的研究相對(duì)很少。Heikkila等（1996）首先提出過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖，但僅研究了分離序列綜合過(guò)程。該策略框圖如下所示。

Palaniappan等（2002）開(kāi)發(fā)了iBDT（IntelligentBenignDesignTool），基于物質(zhì)、過(guò)程條件、過(guò)程單元信息，用試探法產(chǎn)生可選擇方案，自動(dòng)對(duì)選擇方案的本質(zhì)安全和環(huán)境影響兩類(lèi)特征進(jìn)行分析，輔助從業(yè)者在過(guò)程設(shè)計(jì)階段進(jìn)行過(guò)程決策。

Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——①在過(guò)程綜合中的應(yīng)用95圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖Ⅲ

本質(zhì)安全的評(píng)價(jià)圖：Heikkila提出的過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框96Agreda等提出了采用反應(yīng)精餾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)醋酸甲酯的工藝，使過(guò)程設(shè)備數(shù)量從9降至3，提高了過(guò)程的安全性。EHS、INSETToolkit和iBDT都是工具包的形式，便于從業(yè)者使用。Ⅱ本質(zhì)安全原理的應(yīng)用本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法在過(guò)程開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

——②本質(zhì)安全評(píng)價(jià)模塊開(kāi)發(fā)及嵌入過(guò)程模擬工具現(xiàn)已開(kāi)發(fā)的本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法如下圖所示。Heikkila等（1996）首先提出過(guò)程綜合中應(yīng)用本質(zhì)安全指標(biāo)的策略框圖，但僅研究了分離序列綜合過(guò)程。類(lèi)似于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等評(píng)價(jià)模塊，本質(zhì)安全評(píng)價(jià)的模塊化、工具化有利于提高從業(yè)者的積極性和工作效率，內(nèi)嵌于過(guò)程模擬優(yōu)化軟件也是重要的推廣方式。FuzzyB