第1章 引言

1.1 背景简介

化工过程的安全需要法规、制度、管理和技术等多方面配合来解决这一问题。在技术方面，需要应用化学、化工、材料、机械、自动化等多个学科的知识来综合分析。为提高化工过程的安全性，目前常采用层次保护系统，而最有效的途径是在设计阶段就采用本质安全化的设计方法来设计化工过程。本节首先介绍层次保护系统，之后介绍本质安全化设计的方法，并且对系统的多稳态和稳定性进行阐述。

层次保护[1],[2]系统如图1-1所示，化工过程的安全保护层次由内往外依次为：过程设计、基本控制、监控报警、自动防护、物理防护、工厂应急预案和社区应急预案。

图1-1 化工过程的层次保护系统

如图1-2所示，经过一层层的保护措施之后，化工过程最终面临的风险大幅降低。但是随着时间的推移、设备的老化、控制器的失灵等，层次保护措施的作用会减弱，化工过程面临的潜在风险增加，如图1-3所示。因此，为了设计更加安全的化工系统，本质安全化的设计方案是最佳选择，在理想情况下如图1-4所示。

图1-2 化工过程的层次保护系统面临的风险

图1-3 化工过程的层次保护系统失效时面临的风险

图1-4 本质安全化设计的潜在风险