第一章緒論1
第一節(jié)化工過程熱風(fēng)險的雙維度認(rèn)知1
一、橫向維度與熱風(fēng)險分布1
二、縱向維度與熱風(fēng)險分布3
第二節(jié)不同激勵條件對危險物料的刺激作用3
第三節(jié)化工過程熱失控的定義與本質(zhì)5
一、化工過程熱失控的定義5
二、熱失控的本質(zhì)5
第四節(jié)熱失控典型事故案例分析7
一、事故案例7
二、事故原因統(tǒng)計10
第五節(jié)化工過程熱風(fēng)險與其它風(fēng)險的關(guān)系15
一、化工過程熱風(fēng)險16
二、熱風(fēng)險與其它過程風(fēng)險的關(guān)系18
三、熱安全與本質(zhì)安全的關(guān)系18
第六節(jié)國內(nèi)外化工過程熱風(fēng)險發(fā)展?fàn)顩r20
參考文獻(xiàn)22

第二章基本概念與基本原理24
第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)25
一、反應(yīng)熱25
二、分解熱26
三、熱容27
四、絕熱溫升30
第二節(jié)壓力效應(yīng)31
一、氣體釋放31
二、蒸氣壓32
三、溶劑蒸發(fā)量33
四、蒸氣管的溢流現(xiàn)象33
五、蒸氣管內(nèi)的蒸氣速率34
第三節(jié)熱平衡35
一、熱平衡項35
二、熱平衡的簡化表達(dá)式40
第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率40
一、溫度對反應(yīng)速率的影響40
二、絕熱條件下的反應(yīng)速率42
第五節(jié)失控反應(yīng)44
一、熱爆炸44
二、Semenov熱溫圖44
三、參數(shù)敏感性45
四、臨界溫度46
五、絕熱條件下最大反應(yīng)速率到達(dá)時間48
六、絕熱誘導(dǎo)期為24h時引發(fā)溫度49
參考文獻(xiàn)50

第三章物料熱穩(wěn)定性及熱分析動力學(xué)51
第一節(jié)熱分解51
一、放熱分解反應(yīng)51
二、分解反應(yīng)的評估54
第二節(jié)熱分析及熱分析動力學(xué)簡介55
一、熱分析55
二、熱分析動力學(xué)方程58
三、速率常數(shù)59
四、動力學(xué)模型函數(shù)60
五、動力學(xué)補償效應(yīng)60
第三節(jié)熱分析動力學(xué)基本信息61
一、ICTAC對熱分析動力學(xué)計算的建議61
二、熱分析動力學(xué)基本信息61
第四節(jié)熱分析動力學(xué)計算的數(shù)據(jù)要求67
一、溫度誤差的影響68
二、微分與積分?jǐn)?shù)據(jù)68
三、等溫測試和恒定溫升速率測試69
第五節(jié)熱分析動力學(xué)求算方法70
一、等轉(zhuǎn)化率方法70
二、模型擬合法77
第六節(jié)動力學(xué)預(yù)測84
第七節(jié)自催化分解反應(yīng)85
一、自催化反應(yīng)的定義85
二、自催化反應(yīng)行為86
三、自催化模型88
四、自催化反應(yīng)的鑒別或表征方法91
第八節(jié)動力學(xué)分析實例95
一、熱分析動力學(xué)的模型擬合方法96
二、熱分析動力學(xué)的等轉(zhuǎn)化率方法99
三、偶氮二異丁腈動態(tài)DSC吸放熱耦合處理101
四、自催化反應(yīng)的表征104
參考文獻(xiàn)107

第四章熱安全參數(shù)與評估模型110
第一節(jié)熱失控致災(zāi)模型110
一、熱失控致災(zāi)的一般過程111
二、化工過程熱爆炸的事故樹模型111
三、基于冷卻失效情形的熱失控致災(zāi)模型113
四、熱安全參數(shù)115
第二節(jié)嚴(yán)重度表征參數(shù)116
一、絕熱溫升116
二、壓力升高117
三、泄漏影響半徑118
第三節(jié)可能性表征參數(shù)119
一、最大反應(yīng)速率到達(dá)時間TMRad119
二、給定溫度下反應(yīng)失控可能性參數(shù)121
三、蒸氣管溢流及反應(yīng)物料膨脹問題123
四、其它可能性表征參數(shù)126
第四節(jié)危險度分級與評估流程127
一、風(fēng)險矩陣評估方法127
二、基于特征溫度的危險度評估方法及簡化評估流程129
三、多因素危險度綜合評估方法及綜合評估流程134
四、熱安全評估的一般流程139
參考文獻(xiàn)140

第五章傳熱受限141
第一節(jié)工業(yè)過程中不同類型的熱累積141
第二節(jié)熱量平衡143
一、時間尺度與熱量平衡143
二、強制對流143
三、自然對流144
四、高黏液體和固體146
第三節(jié)反應(yīng)性物料的熱平衡148
一、Frank-Kamenetskii模型148
二、Thomas模型152
三、有限元模型153
第四節(jié)基于決策樹的熱累積評估154
一、基于決策樹的熱累積評估流程154
二、儲料罐傳熱受限評估的應(yīng)用實例156
參考文獻(xiàn)159

第六章熱安全參數(shù)的獲取161
第一節(jié)理論計算和評估方法161
一、反應(yīng)方程162
二、標(biāo)準(zhǔn)生成焓162
三、物料熱分解危險性的評估163
四、算例164
五、CHETAH方法的不足之處166
第二節(jié)量熱方法分類及量熱原理166
一、量熱儀的樣品規(guī)模及運行模式166
二、常見的量熱設(shè)備及量熱原理167
第三節(jié)基于差示類量熱儀的熱安全參數(shù)獲取178
一、實測數(shù)據(jù)178
二、動力學(xué)計算及有關(guān)參數(shù)的獲取179
三、比熱容的測試180
四、熱穩(wěn)定性的實驗篩選和評估181
第四節(jié)基于絕熱量熱的熱安全參數(shù)獲取182
一、實測數(shù)據(jù)182
二、基于n級模型的動力學(xué)參數(shù)獲取方法183
三、TMRad的計算184
四、熱慣量的計算和應(yīng)用186
五、基于絕熱數(shù)據(jù)的動力學(xué)參數(shù)及壓力數(shù)據(jù)改進(jìn)算法188
六、反應(yīng)類型對動力學(xué)參數(shù)和TMRad、TD24的影響189
七、熱慣量對計算結(jié)果的影響分析191
八、自催化特性分級方法193
第五節(jié)基于反應(yīng)量熱方法的熱安全參數(shù)獲取195
一、實測數(shù)據(jù)195
二、MTSR的獲取196
三、反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的獲取200
四、其它熱安全參數(shù)的獲取202
第六節(jié)熱交換參數(shù)的獲取202
一、透過反應(yīng)器壁面的熱交換202
二、攪拌釜的內(nèi)膜系數(shù)205
三、內(nèi)膜系數(shù)的確定205
四、設(shè)備的傳熱阻力207
五、傳熱系數(shù)的實際測定210
第七節(jié)熱穩(wěn)定性參數(shù)求解實例211
一、基于等轉(zhuǎn)化率的TMRad的求算211
二、基于模型擬合法的TMRad的求算213
參考文獻(xiàn)220

第七章間歇和半間歇工藝的安全分析與優(yōu)化222
第一節(jié)間歇反應(yīng)器222
一、數(shù)學(xué)模型222
二、間歇反應(yīng)器穩(wěn)定性分析224
三、溫度控制方法227
四、等溫模式227
五、恒溫模式229
六、絕熱模式231
七、多變模式232
八、溫度控制反應(yīng)模式236
九、間歇反應(yīng)器安全操作準(zhǔn)則239
十、間歇反應(yīng)過程案例分析240
第二節(jié)半間歇反應(yīng)器244
一、數(shù)學(xué)模型245
二、半間歇反應(yīng)器中反應(yīng)物料的累積247
三、半間歇反應(yīng)過程動態(tài)穩(wěn)定性分析251
四、半間歇反應(yīng)工藝安全設(shè)計256
五、半間歇反應(yīng)工程案例分析263
參考文獻(xiàn)265

第八章化工過程熱風(fēng)險評估的應(yīng)用實踐268
第一節(jié)合成過程熱風(fēng)險評估268
一、某硝化反應(yīng)268
二、某縮合反應(yīng)272
三、某氧化反應(yīng)277
第二節(jié)蒸餾單元的危害與熱風(fēng)險評估281
一、蒸餾過程存在的危害281
二、一起溶劑回收過程熱失控爆炸事故的測試與分析286
第三節(jié)儲存、運輸過程中的熱風(fēng)險評估291
一、SADT測試方法292
二、SADT的小藥量試驗推算方法295
參考文獻(xiàn)299

附錄事故案例300
附錄A弗朗西斯·施特塞爾在其著作中列舉的部分案例300
附錄B美國T2 Laboratories有限公司反應(yīng)失控導(dǎo)致的爆炸事故306

索引312