随着现代化工产业的迅速发展, 安全生产与环境保护问题日益凸显, 已成为化工行业可持续发展的核心议题。如何在保障人身与设备安全的基础上, 实现资源的高效利用与生态环境的良性循环,是每一位化工专业人员必须面对的关键挑战。
《化工安全与环保》依据当前国家安全生产法律法规、环境保护政策及“双碳”目标导向,结合高等院校化工类本科教学的实际需求编写而成, 系统阐述化工安全与环保的基本原理、管理方法和工程应用。全书共分八章, 内容涵盖化学品的性质及安全处理、化工装置设计与操作安全、燃烧爆炸与防火防爆技术、工业毒性物质与防护措施、压力容器与机电设备安全管理, 以及化工废水、废气、废渣的处理技术。此外,本书还介绍了绿色化工与碳中和的新理念, 以回应当前“双碳” 目标下的行业转型需求,帮助学生建立从安全防控到低碳减排的整体认知。
第1章 绪论001
1.1 化学工业发展伴生的新危险及对安全的新要求002
1.1.1 化学工业发展概况002
1.1.2 化学工业发展伴生的新危险003
1.1.3 化学工业的发展对安全的新要求004
1.2 化学工业的危险与安全005
1.2.1 化学工业危险因素005
1.2.2 化工装置紧急状态006
1.2.3 化学工业安全状态006
1.3 化工安全理论和技术的发展动向007
1.3.1 化工危险性评价和安全工程概述007
1.3.2 安全系统工程的开发和应用009
1.3.3 人机工程学、劳动心理学和人体测量学的应用010
1.3.4 化工安全技术的新进展010
思考题011
参考文献011
第2章 化学物质与安全013
2.1 化学物质及其危险概述014
2.1.1 危险化学品分类014
2.1.2 化学物质的危险性017
2.2 易燃物质的性质和特征021
2.2.1 易燃物质的性质021
2.2.2 易燃物质的类别和火险等级023
2.2.3 物质易燃性评估024
2.3 毒性物质的性质和特征025
2.3.1 毒性物质的类别025
2.3.2 毒性物质的临界限度和致死剂量025
2.3.3 毒性物质的毒性等级和危险等级026
2.4 物质的反应性质和特征027
2.4.1 化学物质的反应性能027
2.4.2 物质不稳定性的结构因素和热力学表征027
2.4.3 反应物质的氧差额028
2.5 压力系统的危险性029
2.5.1 实际化工过程中常见的温度对蒸气压的影响029
2.5.2 相变引起的体积变化030
2.5.3 不同物质蒸气和液体的密度032
2.6 化学反应系统物化原理与安全033
2.6.1 化学反应动力学033
2.6.2 反应物质的非互容性034
2.6.3 化学反应类型及其危险性036
2.7 化工操作原理与安全037
2.7.1 传热装置的热量传递037
2.7.2 组元分离操作危险性038
2.7.3 相混合与相分离039
2.7.4 物料的输送与机械加工040
思考题041
参考文献041
第3章 化工厂设计和操作安全042
3.1 工厂的定位、选址和布局044
3.1.1 危险和防护的一般考虑044
3.1.2 工厂的定位问题045
3.1.3 工厂选址中的安全问题046
3.1.4 工厂布局的安全问题047
3.2 化工工艺设计048
3.2.1 工艺流程图048
3.2.2 管线配置图049
3.2.3 过程物料的安全评价050
3.2.4 过程(工艺)路线的选择051
3.2.5 工艺设计安全校核052
3.3 化工单元区域规划053
3.3.1 加工单元区域的规划054
3.3.2 单元区域的管线配置056
3.3.3 单元装置和设施的安全设计058
3.4 压力容器的设计、制造、检验与安全059
3.4.1 压力容器概述059
3.4.2 压力容器设计062
3.4.3 压力容器的制造和安装064
3.4.4 压力容器定期检验065
3.4.5 压力容器安全附件066
3.5 化工装置维护068
3.5.1 化工装置维护的必要性068
3.5.2 预防维护069
3.5.3 非常规运行和有关作业的维护070
3.5.4 设备的维护073
3.6 公共工程设施安全074
3.6.1 电气设施的配置074
3.6.2 水和蒸汽的配置074
3.6.3 供氧空气和辅助气体设施075
3.6.4 废料处理设施076
思考题076
参考文献077
第4章 化工防火防爆安全技术078
4.1 燃烧要素和燃烧类别079
4.1.1 燃烧概述079
4.1.2 燃烧要素080
4.1.3 燃烧形式082
4.1.4 燃烧类别、类型及其特征参数083
4.2 燃烧过程和燃烧原理086
4.2.1 燃烧过程086
4.2.2 燃烧的活化能理论087
4.2.3 燃烧的过氧化物理论088
4.2.4 燃烧的连锁反应理论089
4.3 燃烧的特征参数090
4.4 爆炸及其类型091
4.4.1 爆炸概述091
4.4.2 爆炸分类092
4.5 爆炸极限理论与计算097
4.5.1 爆炸极限理论097
4.5.2 影响爆炸极限的因素099
4.5.3 爆炸极限的计算099
4.6 燃烧性物质的贮存和运输100
4.6.1 燃烧性物质概述100
4.6.2 燃烧性物质的危险性102
4.6.3 燃烧性物质的贮存安全103
4.6.4 燃烧性物质的装卸和运输105
4.7 爆炸性物质的贮存和销毁106
4.7.1 爆炸性物质概述106
4.7.2 爆炸性物质的贮存107
4.7.3 爆炸性物质的销毁108
4.8 燃烧和爆炸事故的调查和分析109
4.8.1 概述109
4.8.2 事故的调查程序和步骤110
4.8.3 燃烧和爆炸分析111
4.9 火灾爆炸危险与防火防爆措施114
4.9.1 火灾爆炸危险114
4.9.2 火灾爆炸危险物质的加工处理117
4.9.3 燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制120
4.9.4 火灾和爆炸的局限化措施124
4.10 灭火剂与灭火设施127
4.10.1 灭火的原理及措施127
4.10.2 灭火剂及其应用128
4.10.3 灭火器及其应用130
4.10.4 灭火设施130
思考题131
参考文献132
第5章 工业毒性物质与防毒措施133
5.1 毒性物质类别与有效剂量134
5.1.1 毒性物质概述134
5.1.2 毒性物质分类137
5.1.3 毒性物质有效剂量138
5.1.4 工作场所空气中有害因素职业接触限值及其应用140
5.2 毒性物质在化工行业中的分布143
5.3 化工常见物质的毒性作用146
5.3.1 有机溶剂146
5.3.2 窒息性气体150
5.3.3 刺激性气体153
5.3.4 高分子聚合物155
5.3.5 金属及其化合物158
5.3.6 有机化合物160
5.3.7 化学致癌物161
5.4 化学物质毒性的影响因素162
5.4.1 化学结构对毒性的影响162
5.4.2 物理性质对毒性的影响162
5.4.3 环境条件对毒性的影响163
5.4.4 个体因素对毒性的影响164
5.5 毒性物质侵入人体途径与毒理作用164
5.5.1 毒性物质侵入人体途径164
5.5.2 毒性物质毒理作用165
5.6 物质毒性资料的应用168
5.6.1 毒性物质化学结构与分子量168
5.6.2 毒性物质的物性168
5.6.3 动物实验和毒性等级168
5.7 职业中毒及其诊断过程169
5.7.1 职业中毒定义169
5.7.2 职业中毒特点170
5.7.3 职业中毒诊断依据170
5.7.4 职业中毒诊断过程171
5.8 职业中毒的临床表现171
5.9 急性职业中毒的现场抢救172
5.9.1 急性中毒的现场急救原则172
5.9.2 现场急救设施174
5.9.3 急性中毒的现场处理174
5.9.4 现场抢救175
5.10 防止职业毒害的技术措施176
5.10.1 整体技术措施176
5.10.2 个体防护措施178
5.11 工业毒物的通风排毒与净化吸收182
5.11.1 通风排毒措施182
5.11.2 净化吸收方法182
5.11.3 综合应用182
5.12 车间空气中毒物的测定与评价183
5.12.1 含尘、含毒空气样品的采集183
5.12.2 空气样品测定方法183
5.12.3 劳动环境评价184
思考题184
参考文献184
第6章 压力容器和机电设备安全185
6.1 蒸汽锅炉的安全运行和管理186
6.1.1 锅炉分类及其参数系列187
6.1.2 锅炉运行安全189
6.1.3 锅炉常见事故及处理191
6.1.4 锅炉给水安全194
6.2 压力容器的安全概述及操作维护195
6.2.1 压力容器安全概述195
6.2.2 压力容器的操作与维护199
6.2.3 压力容器破裂和缺陷修复200
6.2.4 压力容器安全状况等级评定202
6.3 高压工艺管道的安全技术管理204
6.3.1 概述204
6.3.2 高压管道的设计、制造和安装205
6.3.3 高压管道操作与维护206
6.3.4 高压管道技术检验207
6.4 动机械安全技术209
6.4.1 人的不安全行为210
6.4.2 动机械的不安全状态211
6.4.3 动机械安全防护212
6.5 电气设备危险与防护214
6.5.1 电气危险概述214
6.5.2 电流对人体的作用215
6.5.3 触电防护技术和措施215
6.5.4 触电急救218
6.6 压缩机操作与维护219
6.6.1 压缩机操作中的危险因素219
6.6.2 压缩机操作安全220
6.6.3 压缩机故障处理221
6.7 泵操作安全223
6.7.1 往复泵操作安全224
6.7.2 离心泵操作安全225
思考题227
参考文献227
第7章 化工环保技术228
7.1 化工废水及其处理方法230
7.1.1 化工废水概述及其处理原则230
7.1.2 物理法处理废水233
7.1.3 化学法处理废水237
7.1.4 物理化学法处理废水243
7.1.5 生化法处理废水247
7.1.6 污泥处理253
7.1.7 化工废水处理实例255
7.2 化工废气及其处理技术258
7.2.1 化工废气概述及其处理原则258
7.2.2 颗粒态污染物处理技术260
7.2.3 气态污染物处理技术267
7.2.4 二氧化硫废气处理技术272
7.2.5 氮氧化物废气处理技术275
7.3 化工废渣及其处理技术277
7.3.1 化工废渣概述及防治对策277
7.3.2 化工废渣一般处理技术280
7.3.3 典型化工废渣回收利用技术281
7.3.4 废渣处理安全要求283
7.4 三废处理新技术285
7.4.1 化工废水处理新技术285
7.4.2 化工废气处理新技术286
7.4.3 化工废渣处理新技术287
思考题288
参考文献288
第8章 绿色化工与碳中和实践289
8.1 “双碳”目标与绿色化工的发展背景290
8.1.1 中国“双碳”目标提出及全球背景290
8.1.2 化工行业的高排放特征与转型需求291
8.1.3 全球绿色化工政策趋势与技术规范292
8.2 绿色化工的核心路径292
8.2.1 原子经济与绿色反应设计292
8.2.2 清洁生产与污染源控制293
8.2.3 生命周期评价与碳足迹294
8.3 低碳化工工艺与典型技术295
8.3.1 碳捕集、利用与封存295
8.3.2 可再生能源制氢296
8.3.3 工艺强化与绿色溶剂替代296
8.4 智能化管理与绿色园区协同297
8.4.1 工业物联网与智慧化工厂297
8.4.2 数字孪生、AI 与碳资产管理297
8.4.3 化工园区物质能量循环网络298
8.5 未来发展展望298
思考题299
参考文献299
附录1 授课及考核指导意见300
附录2 自学材料推荐303