本书深入探讨化工安全控制工程，针对化工行业高风险特性，围绕安全仪表系统的应用展开。本书内容涵盖关键概念介绍、功能安全解析、化工风险识别与评估、保护层安全功能分配、风险控制措施、安全控制系统及安全仪表系统工程设计七大方面。通过实际案例，详细阐述HAZOP分析、LOPA方法、泄压与防爆技术等风险控制手段，以及紧急停车系统、火焰燃烧管理系统等安全控制系统的关键作用。同时，本书还着重介绍了安全仪表系统的构成、设计原则及其在加氢工艺装置中的应用，旨在为企业提供全面、实用的化工安全控制工程指导，帮助企业提升生产安全水平，降低事故风险，增强企业竞争力。
本书可作为高等院校自动化类专业、与安全仪表系统相关的理工科其他专业的教学用书，也可作为安全仪表系统设计人员、流程工业安全技术人员的培训教材或参考用书。
第1章绪论 1
1.1安全事故回顾 1
1.1.1物料燃爆事故 1
1.1.2工艺过程事故 3
1.1.3蒸馏过程爆炸事故 3
1.1.4粉尘爆炸事故 4
1.2化工行业特性 5
1.3安全生命周期 6
1.4安全风险评估 7
1.5化工安全保护层分析 9
1.6化工风险控制 11
1.6.1温度和压力控制 11
1.6.2紧急猝灭 11
1.6.3加料控制 12
1.6.4应急释放 12
习题 13
第2章功能安全 14
2.1功能安全介绍 14
2.1.1安全概念 14
2.1.2功能安全概念 15
2.1.3功能安全参数 16
2.1.4国内外功能安全的发展现状 19
2.1.5功能安全评估与安全评估和可靠性
计算的关系 21
2.1.6功能安全及安全完整性 22
2.2安全仪表系统构成 25
2.3安全仪表系统与基本过程控制系统 29
2.3.1控制和安全定义 31
2.3.2过程控制的特征——主动的或动态的 32
2.3.3安全控制的特征——被动的或休眠的 32
2.3.4控制系统和安全系统分别设置 33
2.3.5共因失效与系统（或功能）失效 36
2.3.6人力因素 37
习题 37
第3章化工风险识别与评估 39
3.1风险及风险辨识概述 39
3.1.1风险 39
3.1.2化学品的风险矩阵 40
3.1.3分析对象与分析方法 40
3.1.4工艺物料性质 41
3.1.5工艺危害分析方法 42
3.2危险与可操作性（HAZOP）分析 48
3.2.1HAZOP分析内容 48
3.2.2人员组成及职责分工 50
3.2.3HAZOP分析步骤 52
3.2.4典型HAZOP分析应用 63
3.3案例分析 94
3.3.1HAZOP分析案例一 94
3.3.2HAZOP分析案例二 96
3.3.3HAZOP分析案例三 97
3.3.4HAZOP分析案例四 113
习题 116
第4章保护层安全功能分配 117
4.1安全完整性等级（SIL） 117
4.1.1安全完整性等级评估研究现状 118
4.1.2SIL评估依据 121
4.1.3安全完整性等级（SIL）计算方法 123
4.1.4不同模式下完全完整性等级 129
4.2可容忍风险 134
4.2.1风险的定义与分类 134
4.2.2可容忍风险和SIL的关系 134
4.2.3可容忍风险的制定 136
4.3预防保护层 137
4.3.1工艺装置设计 137
4.3.2过程控制系统 138
4.3.3报警系统和人员响应 138
4.3.4停车、联锁仪表系统 139
4.3.5物理保护措施 139
4.4减轻保护层 140
4.4.1封闭系统 140
4.4.2洗涤设备和火炬 140
4.4.3火气系统（F&G） 140
4.4.4紧急疏散程序 141
4.5其他降低风险方法设计 141
4.6保护层分析（LOPA）法 142
4.6.1LOPA小组 143
4.6.2保护层分析流程 144
4.6.3LOPA后果评估 155
4.6.4LOPA的频率分析 156
习题 158
第5章化工风险控制 160
5.1风险控制 160
5.1.1风险控制概述 161
5.1.2风险控制原则 162
5.2安全基础的选择 165
5.2.1工艺物料的选择 165
5.2.2工艺路线的选择 168
5.2.3间歇和半间歇操作 169
5.2.4工艺风险 171
5.2.5不同情形的过压问题及其安全方式 172
5.2.6工厂操作的有效性和兼容性 174
5.2.7工艺控制及工厂优化 175
5.3风险预防与控制措施 177
5.3.1化学反应及控制 178
5.3.2应急减压 182
5.3.3应急冷却 183
5.3.4应急卸料 183
5.3.5紧急猝灭 183
5.3.6超压泄爆 186
5.3.7其他措施 190
5.4泄压系统与泄压量计算 191
5.4.1泄压阀概述 191
5.4.2典型泄压设备类型 193
5.4.3泄放设备的尺寸计算 194
5.5惰化防爆技术 199
5.5.1真空惰化 200
5.5.2压力惰化 201
5.5.3吹扫惰化 202
习题 203
第6章安全控制系统 204
6.1紧急停车（ESD）系统 204
6.1.1ESD系统的基本要求 205
6.1.2ESD系统的构成 205
6.1.3ESD系统的特点及功能 206
6.1.4相关仪表的选型原则 206
6.2火焰燃烧管理系统(BMS) 206
6.2.1BMS的定义 207
6.2.2BMS设计要求 207
6.2.3BMS的初步设计 207
6.2.4BMS的详细设计 208
6.2.5故障容许极限 212
6.3火灾报警及可燃气检测系统（FGDS） 213
6.3.1FGDS 的概念 213
6.3.2FGDS 总体要求及结构 213
6.3.3FGDS在过程中的功能和作用 214
6.3.4FGDS与ESD和DCS的关系 215
6.3.5FGDS的设计原则 215
6.4报警管理 216
6.4.1基本概念 216
6.4.2报警管理 217
6.4.3案例 224
习题 225
第7章安全仪表系统工程设计 227
7.1工程设计概念 227
7.2安全要求规格书 228
7.2.1安全仪表功能安全要求 229
7.2.2SRS安全完整性要求 231
7.2.3SRS参考文件 231
7.3安全仪表系统设计原则 231
7.3.1检测仪表 231
7.3.2最终元件 232
7.3.3逻辑控制器 234
7.3.4SIF结构设计 234
7.3.5人机接口 238
7.4加氢工艺安全仪表系统设计 239
7.4.1油品加氢工艺 240
7.4.2化工加氢反应 244
习题 248
参考文献 250
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