反应风险评估的重要性及其在实践中的应用
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0
10
20
30
事故百分比%
40
50
Source: J. Etchells, HSE, UK
7
定义和原因
• 与导致破坏和潜在伤害的失控化学反应相关的危险
• 大部分的事故发生原因:
• 缺乏对过程化学和热化学的基本了解； • 传热工程设计的不足； • 控制系统和安全备用系统不足。 • 操作程序不完善，包括培训不到位。
扩大规模-对体积和表面积的影响
1 cm
1 cm
1m
1 cm
放大倍数： 1,000,000
体积 = 1cm3
面积 = 6 cm2
放大倍数： 10,000
1m 1m
体积 = 1m3 (1,000,000 cm3)
面积 = 6 m2 (60,000 cm2)
放大时，体积的增加明显大于表面积的增加。 （实际差异取决于反应器的几何形状）。
“好吧，在发生事故后，经理们经常说，我不知道这会发生还是不会发生，”视 情况而定“，如果我知道的话，我会阻止它的发生。管理不善！ 知道发生了什么 是经理的工作。 而且，他可以通过转转眼睛并睁大眼睛并详细阅读事故报告来做 到这一点。
“长期以来，人们一直在说大多数事故是由于人为错误造成的，从某种意义上说这 是正确的，但并不是十分有用。 有点像说坠落是由于重力造成的。”
2.5 m3 5 m3 12.7 m3
~3.55 ~2.83 ~2.07
25 m3
~1.65
11s 20s 2 min 21 min 43 min 59 min 233 min
Cooling Rate
(oC/min) 5.5 3 0.5
0.047 0.023 0.0169
0.0043
Heat loss* (W/kg)
4.10
Review, Audit, Manage Change, Improve Hazard Management Practices/Program
IMPLEMENT; OPERATE FACILITY
4.8 Communicate and Train on Chemical Reactivity Hazards
有损坏或泄漏。 • 此后，他们停止生产。
3
• 爆炸伤害= 450万美元 • 后续火焰伤害= 45万美元 • 声誉损失= 4.5亿美元
4
为了纪念特雷弗·克莱茨（Trevor Kletz）……他的一些深刻而 睿智的话
“有句老话说，如果您认为安全费用昂贵，请尝试一下事故。 事故花了很多钱。 并且， 不仅仅对工厂造成损害并需要赔偿人身伤害，而且还损害了公司的声誉。”
精细化工安全管理与技术分会场
反应风险评估的重要性及其在实践中的应用
卫宏远教授 天津大学阿斯利康过程安全联合实验室主任
2019年10月31日 中国 苏州
事故–化学反应失控（热分解）
• Bayer Crop Science (West Virginia, USA) – 2008年（2人死亡， 其中8人因有毒化 学物暴露而被治疗）
8
规模和安全--“调查”的要求（测试危害信息）
从实验室实验到大规模工厂生产，任何规模的化学反应危害都可能发生。
实验室
大型实验室中试工厂
工厂
Guanidine nitrate explosion
25 dead, 45 injured
安全？
With same chemistry 9
放大
不安全？
9
Set area descriptor | Sub level 1
4.2 Collect Reactivity Hazard Information
4.3 Identify Chemical Reactivity Hazards
4.4 Test for Chemical Reactivity
4.9
Investigate Chemical Reactivity Incidents
10
下表提供了当不同规模容器中的环境温度高60°C时观察到的冷却速率
Item
Test Tube Beaker Flask Reactor Reactor Reactor Reactor
Volume
(SA/V) (m-1)
Time to cool by 1oC
10ml 100ml 1000ml
~224.5 ~104.4 ~48.4
1
事故 - 在精制器中的失控反应
• 高浓度的灭多威以少量溶剂传 递至精制器，然后加热。
• 这种分解使精制器的冷却能力 不堪重负，相关的气体逸出也 无法充分排出。
• 容器受压并随后破裂.
2
这次事故还可以更糟糕吗？
• 灭多虫装置的位置距含有异氰酸甲酯（MIC）的30m3储罐750m！ • 储罐破裂并随后发生爆炸，碎片击中了该储罐，但MIC储罐得到了很好的保护-很幸运没
Storage drum 10%
Waste equipment 3%
Reactor 25%
Runaway reaction 35%
Other process equipment 22%
Storage equipment 22%
ห้องสมุดไป่ตู้
美国化学品安全与危害调查委员会（CSB）。 危害调查：改善反应性危害管理，2002年。
6
Polymerisation 聚合 Nitration 硝化
Sulfonation 磺化 Hydrolysis 水解 Salt Formation 成盐 Halogenation 卤化 Alkylation 烷基化 Amination 氨基化 Diazotisation 重氮化 Oxidation 氧化
385 210 35 3.29 1.61 1.18 0.3
(* for an 80% fill level with water)
Source: HarsNet
11
管理 化学 反应 的 危害
START
NO Sufficient information to evaluate hazard?
YES
Section 4.1 Develop/Document System to Manage Chemical Reactivity Hazards
167起化学反应事故（1980年至2001年）
Unknown 19%
Impact or thermally sensitive materials
10%
Chemical incompatibility
36%
Transfer equipment 5%
Separation equipment
5%
Unknown 8%
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事故百分比%
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Source: J. Etchells, HSE, UK
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定义和原因
• 与导致破坏和潜在伤害的失控化学反应相关的危险
• 大部分的事故发生原因:
• 缺乏对过程化学和热化学的基本了解； • 传热工程设计的不足； • 控制系统和安全备用系统不足。 • 操作程序不完善，包括培训不到位。
扩大规模-对体积和表面积的影响
1 cm
1 cm
1m
1 cm
放大倍数： 1,000,000
体积 = 1cm3
面积 = 6 cm2
放大倍数： 10,000
1m 1m
体积 = 1m3 (1,000,000 cm3)
面积 = 6 m2 (60,000 cm2)
放大时，体积的增加明显大于表面积的增加。 （实际差异取决于反应器的几何形状）。
“好吧，在发生事故后，经理们经常说，我不知道这会发生还是不会发生，”视 情况而定“，如果我知道的话，我会阻止它的发生。管理不善！ 知道发生了什么 是经理的工作。 而且，他可以通过转转眼睛并睁大眼睛并详细阅读事故报告来做 到这一点。
“长期以来，人们一直在说大多数事故是由于人为错误造成的，从某种意义上说这 是正确的，但并不是十分有用。 有点像说坠落是由于重力造成的。”
2.5 m3 5 m3 12.7 m3
~3.55 ~2.83 ~2.07
25 m3
~1.65
11s 20s 2 min 21 min 43 min 59 min 233 min
Cooling Rate
(oC/min) 5.5 3 0.5
0.047 0.023 0.0169
0.0043
Heat loss* (W/kg)
4.10
Review, Audit, Manage Change, Improve Hazard Management Practices/Program
IMPLEMENT; OPERATE FACILITY
4.8 Communicate and Train on Chemical Reactivity Hazards
有损坏或泄漏。 • 此后，他们停止生产。
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• 爆炸伤害= 450万美元 • 后续火焰伤害= 45万美元 • 声誉损失= 4.5亿美元
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为了纪念特雷弗·克莱茨（Trevor Kletz）……他的一些深刻而 睿智的话
“有句老话说，如果您认为安全费用昂贵，请尝试一下事故。 事故花了很多钱。 并且， 不仅仅对工厂造成损害并需要赔偿人身伤害，而且还损害了公司的声誉。”
精细化工安全管理与技术分会场
反应风险评估的重要性及其在实践中的应用
卫宏远教授 天津大学阿斯利康过程安全联合实验室主任
2019年10月31日 中国 苏州
事故–化学反应失控（热分解）
• Bayer Crop Science (West Virginia, USA) – 2008年（2人死亡， 其中8人因有毒化 学物暴露而被治疗）
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规模和安全--“调查”的要求（测试危害信息）
从实验室实验到大规模工厂生产，任何规模的化学反应危害都可能发生。
实验室
大型实验室中试工厂
工厂
Guanidine nitrate explosion
25 dead, 45 injured
安全？
With same chemistry 9
放大
不安全？
9
Set area descriptor | Sub level 1
4.2 Collect Reactivity Hazard Information
4.3 Identify Chemical Reactivity Hazards
4.4 Test for Chemical Reactivity
4.9
Investigate Chemical Reactivity Incidents
10
下表提供了当不同规模容器中的环境温度高60°C时观察到的冷却速率
Item
Test Tube Beaker Flask Reactor Reactor Reactor Reactor
Volume
(SA/V) (m-1)
Time to cool by 1oC
10ml 100ml 1000ml
~224.5 ~104.4 ~48.4
1
事故 - 在精制器中的失控反应
• 高浓度的灭多威以少量溶剂传 递至精制器，然后加热。
• 这种分解使精制器的冷却能力 不堪重负，相关的气体逸出也 无法充分排出。
• 容器受压并随后破裂.
2
这次事故还可以更糟糕吗？
• 灭多虫装置的位置距含有异氰酸甲酯（MIC）的30m3储罐750m！ • 储罐破裂并随后发生爆炸，碎片击中了该储罐，但MIC储罐得到了很好的保护-很幸运没
Storage drum 10%
Waste equipment 3%
Reactor 25%
Runaway reaction 35%
Other process equipment 22%
Storage equipment 22%
ห้องสมุดไป่ตู้
美国化学品安全与危害调查委员会（CSB）。 危害调查：改善反应性危害管理，2002年。
6
Polymerisation 聚合 Nitration 硝化
Sulfonation 磺化 Hydrolysis 水解 Salt Formation 成盐 Halogenation 卤化 Alkylation 烷基化 Amination 氨基化 Diazotisation 重氮化 Oxidation 氧化
385 210 35 3.29 1.61 1.18 0.3
(* for an 80% fill level with water)
Source: HarsNet
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管理 化学 反应 的 危害
START
NO Sufficient information to evaluate hazard?
YES
Section 4.1 Develop/Document System to Manage Chemical Reactivity Hazards
167起化学反应事故（1980年至2001年）
Unknown 19%
Impact or thermally sensitive materials
10%
Chemical incompatibility
36%
Transfer equipment 5%
Separation equipment
5%
Unknown 8%