化工过程安全技术——数字化智能化转型实践与展望

《化工过程安全技术——数字化智能化转型实践与展望》立足于化工行业数智化转型战略需求，简要介绍了数字化与智能化转型背景下化工过程安全技术发展的现状和趋势，系统阐述了安全规划及设计、化学品安全、化工工艺安全、化工动设备和静设备安全、电气与雷电静电安全、功能安全、储运安全、泄漏检测、事故应急等化工过程安全技术的主要内容和进展。同时，结合工业实践案例，每章专设章节重点阐述了智能化赋能化工过程安全技术的最新研发成果，剖析如何通过大数据融合分析、算法模型推动平台应用场景建设，从而提升行业生产本质安全水平和监管能力，并对未来发展方向进行展望，内容丰富新颖、实用性强。
本书兼具学术前沿性与工程实用性，可为化工科研院所、生产企业研发和管理人员，以及政府应急管理部门等提供参考，也可以作为大专院校安全工程、化学工程与工艺、应用化学等化工相关专业的新工科交叉课程教学参考书。

石油化工行业是我国国民经济的基础性与支柱性产业，2024年实现营业收入16.28万亿元，连续三年稳定在16万亿元左右。作为典型的高危过程工业，其生产过程涉及的危险化学品种类繁多、工艺条件复杂苛刻，具有风险耦合性强、事故后果严重等突出特征。近年来，我国化工行业呈现出“体量大、品类全、分布广”的发展格局，并在此基础上加速向装置大型化、产业集约化、布局园区化方向演进，在提升整体生产效率的同时，也加剧了风险集聚与多米诺连锁反应等新型安全挑战。特别是随着装置长周期运行带来的设备老化与失效风险日益突出，高端精细化工产品对工艺可靠性与过程稳定性的严苛要求，以及新工艺、新技术快速应用引发的不确定性风险，共同构成了当前化工行业安全生产所面临的复合型挑战。在此背景下，强化化工过程安全管理已成为保障化工行业可持续发展的核心议题。
当前，以物联网、大数据、人工智能为代表的数字化与智能化技术，为系统破解化工安全治理难题开辟了新路径。通过构建覆盖全流程的感知网络，融合多源异构数据资源，并引入先进的人工智能分析模型，可显著增强对工艺异常、设备故障与人员操作风险的实时诊断能力、智能预警能力与精准干预能力，推动安全风险管控模式实现三大转变：从依赖静态经验与离线分析转向基于动态数据的实时感知；从事后应急响应转向事前预测与主动防护；从局部、离散的单点防控转向全局协同、联动响应的系统性防护，最终构建具备自适应与自优化能力的主动防御型智能安全管控体系。值得关注的是，以预训练大模型为代表的新一代人工智能技术体系，正推动各行业技术范式发生深刻变革，也将进一步加速化工行业的数智化重构进程。在工艺参数实时优化、设备全生命周期健康管理、人员操作行为智能规范等关键环节，大模型技术与机理模型、仿真系统的融合应用，有望实现更深层次的风险识别与决策支持，对推动化工行业实现安全、绿色、高质量发展具有重要战略意义。
《化工过程安全技术——数字化智能化转型实践与展望》共分为14章：第1章综合介绍了石油化工行业安全风险防控的发展现状；第2～13章专业解读了安全规划及设计、化学品安全、化工工艺安全、化工动设备和静设备安全、电气与雷电静电安全、功能安全、储运安全、泄漏检测、事故应急、直接作业安全、风险智能管控、安全管理诊断评估等化工过程安全核心技术领域的发展现状、智能化转型关键技术的主要内容和工程实践；第14章重点剖析了装置级风险智能管控平台、双重预防机制数字化系统、全国危化品风险监测预警平台等典型工程实践，并前瞻性地展望技术发展趋势。
本书由中石化安全工程研究院有限公司、中石化宁波工程有限公司、应急管理部化学品登记中心以及化学品安全全国重点实验室等机构的专家团队联合编撰，系统梳理了全球化工过程安全领域数智化技术的最新发展动态与创新成果，深度解析了各专业领域的数字化转型关键技术路径。具体编写分工如下：第1章、第4章至第14章由中石化安全工程研究院有限公司与化学品安全全国重点实验室共同负责；第2章由中石化宁波工程有限公司负责；第3章由应急管理部化学品登记中心负责。既可作为化工安全工程技术人员的专业工具书，也可作为高等院校安全工程、化学工程与工艺、过程装备等专业的教学参考用书。同时，书中大量精选的工程实践案例可为政府监管部门完善现代化化工过程安全治理体系提供决策支持，并为企业开展智慧监管与工程实践提供参考。期待本书能助力读者构建对化工过程安全技术的系统认知框架，把握数智化转型的技术脉络，以科技创新赋能行业本质安全水平提升。
化工过程安全技术涉及知识面广、学科交叉性强，故本书在编著过程中广泛参考了国内外权威文献和行业标准，吸收了本领域专家学者的前沿研究成果，在此谨致诚挚谢意。
由于编著者水平有限，时间紧迫，特别是化工过程本质安全化、安全智能化理论方法和技术装备发展迅速，书中难免存在疏漏与不足之处，敬请广大读者与业界同仁不吝指正，共同推动我国化工过程安全技术体系的持续完善。

编著者
2025年12月

第1章绪论/1
1.1我国石油化工行业发展现状1
1.2石油化工行业安全生产风险防控现状2
1.2.1石油化工行业安全生产风险居高不下2
1.2.2新发展格局下的安全生产治理新要求3
1.2.3党和政府高度重视化工安全生产3
1.3石油化工安全生产与新一代信息技术的融合4
1.3.1工业互联网技术与石油化工行业的融合4
1.3.2人工智能技术与石油化工行业的融合4
1.3.3数字化与智能化助力行业高质量发展5
1.3.4大模型推动行业发展迈向新征程5
参考文献6

第2章安全规划及设计/7
2.1概述7
2.2技术发展现状与展望8
2.2.1合规性安全规划与设计8
2.2.2本质更安全设计13
2.2.3集成化设计16
2.2.4数字孪生设计23
2.3智能化转型关键技术25
2.3.1智能工厂规划建设25
2.3.2数字化交付技术33
2.3.3三维模型轻量化技术37
2.3.4工艺仿真模拟技术40
2.4智能化转型工程实践案例：智能工厂42
2.4.1中石化江西省某石化企业智能化建设案例42
2.4.2中石化浙江省某大型炼化企业智能化建设案例43
参考文献44

第3章化学品安全/45
3.1概述45
3.2化学品安全管理技术现状46
3.2.1化学品危险性分类46
3.2.2危险化学品登记47
3.2.3全流程危害信息传递49
3.3智能化转型关键技术51
3.3.1化学品危险性智能筛查技术51
3.3.2化学品相容性识别技术56
3.3.3化学品危险性数据库建设59
3.3.4化学品危害信息自动生成技术62
3.4智能化转型工程实践案例：危化品信息识别与图谱63
3.4.1基于拉曼光谱的化学品危害信息识别技术63
3.4.2化学品安全知识图谱开发及应用64
3.5展望67
参考文献68

第4章化工工艺安全/72
4.1概述72
4.2技术发展现状73
4.2.1工艺危害分析技术73
4.2.2燃烧爆炸防控技术79
4.2.3反应热失控抑制技术84
4.2.4安全泄放技术86
4.2.5基于过程强化的本质安全化工艺技术90
4.3智能化转型关键技术95
4.3.1工艺本质安全化支撑平台96
4.3.2报警智能管理98
4.3.3控制回路评估与诊断102
4.3.4过程时序数据预测109
4.3.5化工过程故障检测与诊断111
4.3.6安全操作导航与智能执行118
4.3.7工艺数字孪生技术120
4.4智能化转型工程实践案例：智慧平台与数字系统129
4.4.1本质安全化支撑平台129
4.4.2工艺平稳性支撑技术与平台130
4.4.3催化裂化装置工艺数字孪生系统132
4.4.4乙烯裂解炉智能安全辅操系统133
4.5展望135
参考文献136

第5章化工动设备和静设备安全/147
5.1概述147
5.2技术发展现状148
5.2.1设备完整性管理148
5.2.2静设备检验评估及腐蚀监测预警150
5.2.3动设备可靠性评估及状态监测预警156
5.3智能化转型关键技术162
5.3.1流程及数据双驱动的设备完整性智能化管控技术163
5.3.2静设备智能化管控技术165
5.3.3动设备智能化管控技术179
5.4智能化转型工程实践案例：设备管理与监控192
5.4.1设备完整性管理平台192
5.4.2静设备腐蚀风险预警平台193
5.4.3动设备远程监控平台198
5.5展望201
参考文献203

第6章电气与雷电静电安全/205
6.1概述205
6.2技术发展现状206
6.2.1电力系统重大运行风险防控206
6.2.2电气防爆安全209
6.2.3雷电预警与防护210
6.2.4静电风险防控215
6.3智能化转型关键技术218
6.3.1电气设备智能运检及故障诊断219
6.3.2雷电智能监测与防控技术222
6.3.3液体静电智能感知与调控技术225
6.4智能化转型工程实践案例：电气设备与雷电静电227
6.4.1电气设备健康诊断及风险监测预警技术228
6.4.2雷电监测预警系统230
6.4.3油品静电在线监测与联锁控制系统232
6.5展望233
参考文献235

第7章功能安全/236
7.1概述236
7.2技术发展现状238
7.2.1安全仪表系统全生命周期管理238
7.2.2安全仪表功能辨识分级与设计242
7.2.3安全仪表硬件集成与软件组态246
7.2.4安全完整性等级保持248
7.2.5安全仪表系统通信要求与防护249
7.3智能化转型关键技术252
7.3.1数字化仪表大数据技术252
7.3.2安全仪表在线动态管理253
7.3.3仪表故障预知预维护模型255
7.3.4基于动态数据传输的工控网络信息安全技术256
7.3.5功能安全和信息安全融合评估技术259
7.4智能化转型工程实践案例：仪表系统与信息安全261
7.4.1油库安全仪表系统设计与实施261
7.4.2仪控数智化管控平台262
7.4.3工控网络信息安全态势感知与防护案例263
7.5展望266
参考文献268

第8章储运安全/270
8.1概述270
8.2技术发展现状271
8.2.1常压储罐与罐区安全技术271
8.2.2长输管道安全技术277
8.2.3危化品装卸安全技术279
8.3智能化转型关键技术284
8.3.1智能感知与诊断技术284
8.3.2关键设备与安全附件智能化技术289
8.3.3储运智能运维装备292
8.4智能化转型工程实践案例：储罐状态与装卸安全294
8.4.1大型原油储罐安全状态在线监测技术295
8.4.2危化品装卸安全联锁系统297
8.5展望299
参考文献301

第9章泄漏检测/303
9.1概述303
9.2技术发展现状304
9.2.1电学气体传感器技术305
9.2.2光学气体传感技术307
9.2.3声学气体传感技术308
9.2.4机器人智能监测技术309
9.2.5泄漏监测体系311
9.3智能化转型关键技术313
9.3.1微纳传感技术313
9.3.2红外成像监测技术318
9.3.3声学成像监测技术321
9.3.4机器人智能监测技术324
9.3.5智能监测体系327
9.4智能化转型工程实践案例：机器人巡检与智能监测333
9.4.1机器人智能巡检技术应用333
9.4.2智能监测成套技术应用334
9.5展望336
参考文献339

第10章事故应急/343
10.1概述343
10.2技术发展现状344
10.2.1应急准备阶段344
10.2.2应急响应阶段345
10.2.3应急处置阶段347
10.2.4应急恢复阶段348
10.3智能化转型关键技术348
10.3.1应急预案演练技术348
10.3.2应急响应指挥技术354
10.3.3应急处置消防技术359
10.3.4应急清理恢复技术366
10.4智能化转型工程实践案例：安全岛与日常应急系统367
10.4.1班组安全岛367
10.4.2多感知应急训练关键技术及装备369
10.4.3综合应急响应平台371
10.4.4便携式应急决策指挥箱373
10.4.5基于图像的石化火灾早期识别技术376
10.5展望377
参考文献378

第11章直接作业安全/380
11.1概述380
11.2技术发展现状381
11.2.1作业安全分析381
11.2.2直接作业安全培训382
11.2.3作业许可管理384
11.2.4作业环节人员风险管控384
11.3智能化转型关键技术386
11.3.1作业风险分析系统386
11.3.2智能安全培训空间构建技术387
11.3.3电子作业许可技术390
11.3.4人员位置风险感知算法及系统393
11.3.5人员行为识别算法及系统395
11.3.6危险能量隔离智能锁定与动态管控技术399
11.4智能化转型工程实践案例：作业许可、人员与环节401
11.4.1电子作业许可系统实践案例402
11.4.2人员行为识别系统实践案例402
11.4.3直接作业环节风险管控综合平台403
11.5展望404
参考文献406

第12章风险智能管控/409
12.1概述409
12.2技术发展现状410
12.2.1安全风险数据库410
12.2.2全生命周期风险评估管控技术412
12.2.3安全风险动态分析与预警技术发展414
12.3智能化转型关键技术415
12.3.1我国首个安全风险数据库构建416
12.3.2风险智能评估方法418
12.3.3风险动态监测预警422
12.3.4双重预防智能化建设431
12.4智能化转型工程实践案例：风险评估与验证435
12.4.1石化企业安全风险评估管理平台（PHAMS）435
12.4.2SIL智能验证案例437
12.5展望440
参考文献443

第13章安全管理诊断评估/445
13.1概述445
13.2技术发展现状446
13.2.1安全管理量化审核技术446
13.2.2安全绩效监测预警技术449
13.3智能化转型关键技术453
13.3.1安全管理量化审核技术453
13.3.2安全绩效监测预警技术459
13.4智能化转型工程实践案例：量化审核与绩效469
13.4.1量化审核工程实践案例469
13.4.2安全绩效监测预警实践472
13.5展望475
参考文献477

第14章安全生产数智化转型工业实践及发展展望/479
14.1概述479
14.2装置级（催化裂化）绿色低碳平稳高效运行智能管控平台480
14.2.1平台建设情况480
14.2.2平台应用成效482
14.3中国石化安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防数智化管控平台484
14.3.1平台建设情况485
14.3.2平台应用成效486
14.4危险化学品安全生产监测预警系统489
14.4.1系统建设情况490
14.4.2应用成效491
14.5未来展望493
参考文献494