道化学评价法教学案例

六、物质系数的温度修正
如果工艺单元温度＞60℃或高于闪点，则物质 可燃性NF值加1，但不超过4；
如果工艺单元温度大于物质自燃点或放热起始 温度，则物质反应性NR值加1，但不超过4；
根据修正后的NF和NR从表中查取物质系数MF。
若工艺单元是反应器，则不必考虑温度修正。
七、课堂练习
右图为一聚 合装置，原料为 苯乙和乙苯，反 应为间歇反应， 反应时间为5小时 /釜，试确定该单 元的物质系数。
一、生产单元与工艺单元
（1）生产单元 包括化学工艺、机械加工、仓库、包装线 等在内的整个生产设施。
（2）工艺单元 工艺装置的任一主要单元。 （3）恰当工艺单元（简称工艺单元） 从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺单
元。
二、选择恰当工艺单元的重要参 数
• 物质的潜在的化学能（物质系数）； • 工艺单元中危险物质的数量； • 资金密度； • 操作压力与操作温度； • 导致火灾、爆炸事故的历史资料； • 对装置操作起关键作用的单元。
6) 如果已安装了合理的通风装置，1）、3）两项系数减少50%。
某车间内，反应器单元内反应器中 氢气的量为1吨，反应温度为100℃， 且该车间已安装了防爆的机械通风装 置，试确定该单元的封闭单元或室内 操作系数。
5、通道F15
• 操作区域面积＞925㎡，且通道不符合要求 时，F15=0.35。
• 库区面积＞2312㎡，且通道不符合要求时， F15=0.35。
显 示 温 升的物质。
NR=1 自身通常稳定但在加温加压条件下就变得不稳定的物质。 1）接触空气、受光照射或受潮发生变化或分解的物质； 2）在150 ℃至300 ℃间显示温升的物质。
NR=2 在加温加压下易于发生剧烈化学变化的物质。 1）用DSC试验在温度小于150℃显示温升的物质； 2）与水剧烈反应或与水形成潜在爆炸性混合物的物质。
8、应用安全措施补偿系数乘以基本MPPD，确定实 际MPPD。
9、根据实际最大可能财产损失，确定最大可能工作 日损失（停工天数）（MPDO）。
10、用停产损失工作日MPDO确定停产损失。
四、所需资料
• 准确的装置（生产单元）设计方案； • 工艺流程图； • 有关工艺设备及安装成本表； • 道氏7版火灾、爆炸指数（F&EI)评价表； • 道氏7版火灾、爆炸指数计算表；p198，表9-3 • 安全措施补偿系数表；表9-4 • 工艺单元风险分析汇总表；表9-5 • 生产单元风险分析汇总表。表9-6
4、封闭单元或室内操作F14
1) 粉尘过滤器或捕集器安装在封闭区域，F14=0.5。
2) 2）在封闭区域内，闪点以上处理易燃液体， F14=0.3；
3)
如果易燃液体的量大于4540kg， F14=0.45。
4) 3）在封闭区域内，沸点以上处理液化石油气或任何易燃液体， F14=0.6；
5)
如果易燃液体量大于4540kg， F14=0.9。
二、一般工艺危险系数F1
• 放热反应F11 • 吸热反应F12 • 物料处理与输送F13 • 封闭单元或室内单元F14 • 通道F15 • 排放和泄漏控制F16
2、吸热反应F12
• 反应器中的吸热反应——系数0.2;
当吸热反应的能量由固体、液体或气体燃料提供时，系数为0.4
• 煅烧——系数0.4； • 电解——系数0.2； • 热解或裂化：
1 吨
乙 苯
次
/
聚
苯乙烯
合
1吨/次 釜
七、课堂练习
• 乙烯和氯气在反应器中生成二氯乙烷 • 氯化氢合成反应器，氯和氢连续加入 • 电解生产氯
一、工艺单元危险系数F3
F3=F1×F2 F1——一般工艺危险系数；
共6项，是确定事故损害大小的主要 因素；
F2——特殊工艺危险系数；
共12项，是影响事故发生概率的主要因素；
• 在工艺单元中，虽然存在由多种物质组成的混合物物，但其中鞭种物 质的浓度足够高，一旦发生泄漏、引起火灾、爆炸事故，工艺单元中 混合物的性质与高浓度物质的性质十分相似，这时可以用该高浓度物 质的物质系数作为工艺单元的物质系数。
• 单元中虽然存在由多种危险反应物和一种生成物组成 的危险性混合物， 但由于发生化学反应且反应速度很快，危险性反应物存在的时间足够 短，单元危险主要来自生成物时，可把生成物的物质系数作为工艺单 元的物质系数。
给出下列物质的物质系数MF：
1、乙炔
2、苯甲醛 3、环丁烷
4、柴油
5、乙烯
6、硫化氢
7、甲基环已烷 8、萘
9、硝酸钾
三、表外物质的物质系数求取
表9-7物质系数取值表 p202
物质
NFPA325M 反应性分级VR
及NFPA49
0123 4
液体、 气体 （包括 挥发固 体）的 易燃性 或可燃 性
暴露在816℃的热空气Smin不燃 的不燃物
出一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数。 4. 用一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数相乘，
求出工艺单元危险系数。 5. 将工艺单元危险物质系数相乘，求出火灾、爆
炸危险指数（F&EI).
评价程序（续）
6、用火灾、爆炸指数查出单元的暴露区域半径，并 计算暴露面积。
7、查出单元暴露区域内的所有设备的更换价值，并 确定破坏系数，求出基本最大可能财产损失 MPPD。
1、毒性物质F21=0.2NH
NFPA704中对物质的毒性系数的分类
NH 物质对人的危害情况
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Biblioteka Baidu。
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。
2 高浓度或短期接触可致人严重或残留伤害的物质，
物质名称
物质系 数MF
乙醛
24
乙炔
29
乙酰基乙醇氨 14
燃烧数HC NFPA
（10JKg) NH
NF NR
24.4
3
42
48.1
0
33
21.9
1
11
闪点 沸点（C） （C）
-38 21 -83
179 151-153
苯
16
20.2
2
3 0 -11 80
一硫化碳
1
14.2
3
4 0 -30 46
二、课堂练习
此外还应考虑：
（1）物质的数量。对于工艺单元，其易燃、易爆或 化学活性物质的最低处理量为2268kg或2.27m3。 对于小规模实验在厂，处理易燃、易爆或化学活 性物质的数量至少为454㎏或0.454m3。低于该数 量，评价的结果可能比实际的危险性增大，出现 评价结果的失真；
（2）合理划分工艺单元
确定工艺单元危险系数F3=F1×F2 确定火灾、爆炸指数F&EI=F3×MF
确定暴露面积
确定暴露区域内财产更换价值
确定基本最大可能财产损失 确定实际最大可能财产损失
确定危害系数
确定停产损失
确定停工天数
评价程序 十大步骤
1. 确定评价的工艺单元。 2. 求取单元内的物质系数MF。 3. 按单元的工艺条件，选用适当的危险系数；得
用电或高温气体间接加热——系数0.2； 直接加热——系数0.4。
3、物料处理与输送F13
1) 所有I类易燃（闪点＜37.8℃)或液化石油气类物料,在 管线上装卸时,F13=0.5.
2) 采用人工加料,且空气可随加料过程进入设备内, 有引起燃烧或发生反应的危险,F13=0.5.
3) 可燃性物质存放于库房或露天场所时: • 对NF=3或NF=4的易燃液体或气体,F13=0.85,包括
0.3-1.25 0.20-0.40 0.25-1.05
(4)密闭式或室内工艺单元F14 0.25-0.90
(5)通道F15
0.20-0.35
(6)排放和泄漏控制F16
0.25-0.50
一般工艺危险系数(F1)
6
F1=1+∑ F1i
式中:1——基本系数；
i=1
F1i——单项一般工艺危险的修正系数。
采用危险系数
• 蓄液池或地沟最外缘与设备间距离至少数为15m， 如设有防火墙，可以减少其间距离；
• 蓄液能力≥前述排放总量。
4）蓄液池或地沟处设有公用工程管线，或者管线的距 离不符合要求者， F16=0.5。
表9-3 火灾、爆炸指数（F&EI)表 p198
1.一般工艺危险 基本系数
危险系数范围 1.00
(1)放热化学反应F11 (2)吸热反应F12 (3)物料处理与输送F13
FP 93.3℃
37.8℃＜FP≤93.3℃
22.8 ℃ ≤FP37.8℃ 或FP ＜22.8 ℃且BP ≥37.8℃
NF=0
NF=1 NF=2 NF=3
1 14 24 29 40
4 14 24 29 40 10 14 24 29 40 16 16 24 29 40
可燃性 粉尘或 烟雾
可燃性 固体
FP＜22.8℃且BP＜37.8℃ Si-1（Kst≤200barm.s) Si-2(Kst=201-300barm.s) Si-3(Kst＞300barm.s) 厚度＜40mm的密实物质
生产装置危险分析汇总表
国家地区
部门
场所
位置
生产单元
操作类型
评价人
生产单元总替评价值
日期
工艺单 元主要 物质
物质系 数
火灾、 爆炸指 数 F&EI
基本 实际 MPPD
停工天 停产损
数
失BI
MPDO
三、评价程序
选取工艺单元
确定物质系数MF
计算一般工艺 危险系数F1
计算特殊工艺 危险系数F2
计算安全措施 补偿系数C1×C2 ×C3
四、课堂练习
一未知可燃液体A的闪点为35℃，其中 DTA/DSC温升的最低峰值温度为200 ℃，
试求出该物质的物质系数MF。
五、混合物的物质系数求取
• 如果存在由多种物质组成的混合物，当这些物质的含量基本相同，但 物质系数不同时，如果其中物质系数最大的物质浓度在5%以上（质 量浓度）、可将最大物质系数作为工艺单元的物质系数。
道化学评价法
一、概述
（Dow Chemical Company，Fire and Explosion Index）
1、名称
道化学火灾、爆炸危险指数法
2、创立时间
1964年（第1版）
1993年（第7版）
3、定量依据
已往事故的统计资料、物质的潜在能量和现行安全防火 措施的状况，定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在 火灾、爆炸和反应危险性。
上第二大贮罐10%的贮量； • 30分钟的消防水量。
6、排放和泄漏控制F16
1) 设有堤坝，防止泄漏液体流到其他区域，但堤坝内
所有设备露天放置，F16=0.5。
2) 单元周围为可排放泄漏液体的平坦地，一旦失火，
会引起火灾， F16=0.5。
3) 单元三面有堤坝，能将泄漏液体引至蓄液池或封闭
地沟，如果并满足以下条件， F16=0；只部分满 足， F16=0.25； • 地面斜度：地质≥2%，硬质≥1%；
桶装、罐装、可移动式挠性容器等； • NF=3的可燃性固体，F13=0.65 • NF=2的可燃性固体，F13=0.40 • 37.8 ℃ ＜闪点＜60 ℃的可燃性液体,F13=0.25
若上述物质存放于货架上且未安设洒水装置.系数加0.2
试确定液化气灌瓶间的加气单元的物料 处理与输送系数.
试确定某露天存放的氢气瓶储存单元 的物料处理与输送系数.
• 面积小于上述数值时，如通道不符合要求， 影响消防活动时， F15=0.2。
6、排放与泄漏控制F16
该项系数只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。
评价排放和泄漏控制是否合理，必须估算易燃、可 燃物总量及消防水能否在事故时得到及时排放；
排放量的确定原则： • 工艺和贮存设备：取单元中最大贮罐的贮量加
NR=3 本身能发生爆炸分解或爆炸反应，但须要强引发源或引发前必需在 密闭状态下加热的物质。 1）加温加热时机械冲击敏感的物质； 2）不需要加热或密闭，即与水发生爆炸反应的物质。
NR=4 在常温压下自身易于引起爆炸分解或爆炸反应的物质。
若为氧化剂，则NR再加1，但不超过4； 对冲击敏感性物质，NR为3或4
厚度＞40mm的疏松物质
NF=4
NF=1
NF=2
21 21 24 29 40 16 16 24 29 40 21 21 24 29 40 24 24 24 29 40 4 14 24 29 40 10 14 24 29 40
NR=0 在燃烧条件下仍能保持稳定的物质。 1）不与水反应的物质； 2）在温度＜300 ℃ -500 ℃时用差示扫描量热（DSC）测定不
当设备串联布置且相互间未有效隔离，要仔细考虑 工艺单元划分的合理性。
（3）仔细考虑操作状态和操作时间，以及对F&EI 有影响的异常状况。
一、有关概念
物质系数 MF—表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过 程中释放能量的大小的内在特性。
MF由NF和NR确定。
NF—物质燃烧性 NR——化学活性（不稳定性） 直接查“物质系数和特性”表（p227附表）