化工过程安全

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1、化工过程安全工程第二章 化工过程安全基础1第二章 化工过程安全基础2.1 化工生产的危险性及其分类 2.2 化工反应过程的危险性分类 2.3 化工反应过程安全技术本章主要参考书: 王德堂 等. 化工生产安全技术. 天津大学出版 社, 2009.22.1 化工生产的危险性及其分类 2.1.1 可燃气体的火灾危险性分类 石油化工企业设计防火规范GB 50160表2-1 可燃气体的火灾危险性分类第二章 化工过程安全基础类别类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲10% （体积积分数）乙10% （体积积分数）32.1 化工生产的危险性及其分类 表2-2 可燃气体的火灾危险性分类举例类别类别名称甲乙炔，环环

2、氧乙烷烷，氢氢气，合成气，硫化氢氢 ，乙烯烯，氰氰化氢氢，丙烯烯，丁烯烯，顺顺丁烯烯， 反丁烯烯，甲烷烷，乙烷烷，丙烷烷，丁烷烷，丙二 烯烯，环环丙烷烷，甲胺，环环丁烷烷，甲醛醛，甲醚醚 ，氯氯甲烷烷，氯氯乙烯烯，异丁烷烷等乙一氧化碳，氨，溴甲烷烷第二章 化工过程安全基础42.1 化工生产的危险性及其分类 2.1.2 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类 石油化工企业设计防火规范GB 50160表2-3 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类第二章 化工过程安全基础52.1 化工生产的危险性及其分类 2.1.2 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类表2-4 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类举例第二章 化工过

3、程安全基础62.1 化工生产的危险性及其分类 2.1.3 生产厂房的火灾危险性分类 建筑设计防火规范GBJ 16 表2-5 生产厂房的火灾危险性分类第二章 化工过程安全基础72.1 化工生产的危险性及其分类 2.1.3 生产厂房的火灾危险性分类表2-5 生产厂房的火灾危险性分类（续）第二章 化工过程安全基础82.1 化工生产的危险性及其分类 2.1.4 仓库储存物品的火灾危险性分类 建筑设计防火规范GBJ 16 表2-6 仓库储存物品的火灾危险性分类第二章 化工过程安全基础92.2 化工反应过程的危险性分类 2.2.1 概述 化工生产过程就是通过各种化学反应和非 反应化工单元操作生产化工产品的

4、动态过程。 不同的化工反应，具有不同的原料、产品、工 艺流程、控制参数等，其危险性和危险程度也 不相同。本节主要学习化工反应的概念和基本 类型，熟悉影响化工反应过程的危险因素，掌 握其安全生产的控制技术。第二章 化工过程安全基础102.2 化工反应过程的危险性分类 2.2.2 化工反应过程的危险性分类 (1)含有本质上不稳定物质的化工反应，这些不稳定物 质可能是原料、中间产物、成品、副产品、添加物或 杂质等； (2)放热的化工反应； (3)含有易燃物料且在高温、高压下运行的化工反应； (4)含有易燃物料且在低温状况下运行的化工反应； (5)在爆炸极限内或接近爆炸极限的化工反应； (6)有可能形

5、成尘雾爆炸性混合物的化工反应； (7)有高毒物料存在的化工反应； (8)高压或超高压的化工反应。 第二章 化工过程安全基础112.2.3 化工反应过程的危险程度分类 按危险程度增加的顺序，化工反应可分为四类 ： (1) 第一类化工过程n加氢：将氢原子加到双键或三键的两侧。n异构化：在一个有机物分子中原子重新排列 ，如直链分子变为支链分子。n水解：化合物和水反应，如从硫或磷的氧化 物生产硫酸或磷酸。 n磺化：通过与硫酸反应将HSO3-导入有机物 分子。 n中和：酸与碱反应生产盐和水。 。2.2 化工反应过程的危险性分类 第二章 化工过程安全基础122.2 化工反应过程的危险性分类 (2) 第二类

6、化工过程n烷基化：将一个烷基原子团加到一个化合物上，形 成某种有机化合物。n氧化：某些物质与氧化合，反应控制在不生成CO2 及H2O的阶段，采用强氧化剂时，危险性较大。n酯化：酸与醇或不饱和烃反应，当酸是强活性物料 时，危险性增加。n聚合：分子连接在一起形成链或其他连接方式时的 反应。n缩聚：连接两种或更多的有机物分子的反应，析出 水、HCl或其他化合物。 第二章 化工过程安全基础132.2 化工反应过程的危险性分类 (3) 第三类化工过程包括卤化反应，将卤族原子(氟、氯、溴或 碘)引入有机分子。 (4) 第四类化工过程包括硝化反应，用硝基取代有机化合物中的 氢原子。第二章 化工过程安全基础1

7、42.3 化工反应过程安全技术 2.3.1 氧化反应 氧化反应及反应特点 (1)被氧化的物质大多是易燃易爆危险化学品， 通常以空气或氧为氧化剂，反应体系随时都可 能形成爆炸性混合物。 (2)氧化反应是强放热反应，特别是完全氧化反 应，放出的热量比部分氧化反应大810倍。所 以及时有效地移走反应热是一个非常关键的问 题。第二章 化工过程安全基础152.3 化工反应过程安全技术 例如，乙烯氧化制环氧乙烷过程乙烯在氧气中的爆炸下限为91，即含氧量9 。反应体系中氧含量要求严格控制在9以下 ，其产物环氧乙烷在空气中的爆炸极限很宽， 为3100，同时，反应放出大量的热增加 了反应体系的温度。在高温下，由

8、乙烯、氧和 环氧乙烷组成的循环气具有更大的爆炸危险性 。第二章 化工过程安全基础162.3 化工反应过程安全技术 氧化反应过程 的安全控制技术 (1)反应温度的控制通常，氧化反应开始时需要加热，反应过 程又会放热，特别是催化气相氧化反应，一般 都是在较高温度(250600)下进行。反应器 多点测温，用一定温度的水进行换热，控制反 应温度在操作范围内。第二章 化工过程安全基础172.3 化工反应过程安全技术 (2)氧化物质的控制u惰性气体保护被氧化的物质大部分是易燃易爆物质，如与空气 混合极易形成爆炸性混合物，因此，生产装置要密闭 ，物料加入、半成品或产品转移要加惰性气体(如氮气 、二氧化碳)保

9、护。改变循环气的成分，偏离混合气的爆炸极限，增加 反应体系的安全性； 惰性气体具有较高的热容，能有效地带走部分反应 热，增加反应系统的稳定性。 第二章 化工过程安全基础182.3 化工反应过程安全技术 u合理选择物料配比氧化剂具有很大的火灾危险性，因此，在 氧化反应中，一定要严格控制氧化剂的配料比 。例如：氨在空气中的氧化合成硝酸甲醇蒸气在空气中的氧化制甲醛其物料配比接近爆炸下限，倘若配比失调， 温度控制不当，极易爆炸起火。第二章 化工过程安全基础192.3 化工反应过程安全技术 （3）设置安全装置为了防止氧化反应器在万一发生爆炸或燃 烧时危及人身和设备安全，在反应器前后管道 上应安装阻火器，

10、阻止火焰蔓延，使燃烧不致 影响其他系统。为了防止反应器发生爆炸，还应装有泄压 装置。对于工艺参数控制，应尽可能采用自动 控制或自动调节以及报警联锁装置。 第二章 化工过程安全基础202.3 化工反应过程安全技术 （4）严格执行操作规程 使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂进行氧化时， 要严格控制加料速度，防止多加、错加。 固体氧化剂应该粉碎后使用，最好呈溶液状 态使用，反应时要不间断地搅拌 。 使用氧化剂氧化无机物，如使用氯酸钾氧化 制备铁蓝颜料时，应控制产品烘干温度不超过 燃点，在烘干之前用清水洗涤产品，将氧化剂 彻底除净，防止未起反应的氯酸钾引起烘干的 物料起火。第二章 化工过程安全基础212.3

11、化工反应过程安全技术 有些有机化合物的氧化，特别是在高温下的 氧化反应，在设备及管道内可能产生焦化物， 应及时清除以防自燃，清焦一般在停车时进行 。 氧化反应使用的原料及产品，应按有关危险 品的管理规定，采用相应的防火措施，如隔离 存放、远离火源、避免高温和日晒、防止摩擦 和撞击等。 如是电介质的易燃液体或气体，应安装消除 静电的接地装置。在设备系统中宜设置氮气、 水蒸气灭火装置，以便能及时扑灭火灾。第二章 化工过程安全基础222.3 化工反应过程安全技术 氧化反应事故案例分析案例2.1 江阴市某化工厂在生产对硝基苯甲酸过程中发生爆燃火灾事故n事故经过 1995年5月18日下午2点，当班生产副

12、厂长王某组织8名工人接班工作。接 班后氧化釜继续通氧氧化，当时釜内工作压力0.75 MPa，温度160。不久 工人发现氧化釜搅拌器传动轴密封填料处出现泄漏，当班长钟某在观察泄漏 情况时，泄漏出的物料溅到了他的眼睛，钟某就离开现场去冲洗眼睛。之后 工人刘某等人在副厂长王某的指派下，用扳手直接去紧搅拌轴密封填料的压 盖螺栓来处理泄漏问题，对螺母紧了几圈后，物料继续泄漏，且螺拴已跟着 转动，无法旋紧。经王某同意，刘某将手中的两只扳手交给在现场的工人陈 某，自己去修理间取管钳，当刘某离开操作平台约45 s左右，走到修理间前 时，操作平台上发生爆燃，接着整个生产车间起火。当班工人除钟某、刘某 离开生产车

13、间之外，其余7人全部陷入火中，副厂长王某、工人李某当场烧 死，陈某等2人在医院抢救过程中死亡，3人重伤。该厂320 m2生产车间厂房 屋顶和280 m2的玻璃钢棚以及部分设备、原料被烧毁，直接经济损失为10.6 万元。第二章 化工过程安全基础232.3 化工反应过程安全技术 u事故的直接原因经过调查取证、技术分析和专家论证，这起事故 的发生是由于氧化釜搅拌器传动轴密封填料处发生泄 漏，生产副厂长王某指挥工人处理不当，导致泄漏更 加严重，釜内物料(其成分主要是乙酸)从泄漏处大量 喷出，在釜体上部空间迅速与空气形成爆炸性混合气 体。遇到金属撞击产生的火花即发生爆燃，并形成大 火。因此事故的直接原因

14、是：第二章 化工过程安全基础氧化釜发生物料泄漏，泄漏后的处理方法不当； 生产副厂长王某违章指挥； 工人无知作业 。 242.3 化工反应过程安全技术 u事故间接原因 (1)管理混乱，生产无章可循据调查，该厂自生产对硝基苯甲酸以来，没有制 定与生产工艺相适应的任何安全生产管理制度、工艺 操作规程、设备使用管理制度，特别是北京某公司3月 1日租赁该厂后，对工艺设备作了改造，操作工人全部 更换，没有依法建立各项劳动安全卫生制度和工艺操 作规程，整个企业生产无章可循，尤其是对生产过程 中出现的异常情况，没有明确如何处理，也没有任何 安全防范措施。第二章 化工过程安全基础252.3 化工反应过程安全技术

15、 (2)工人未经培训，仓促上岗该厂自租赁以后，生产操作工人全部重新招用外来 劳动力，进厂最早的在1995年4月。最迟的一批人5月 15日下午刚刚从青海赶到工厂，仅当晚开会说说注意 事项，第二天就上岗操作。因此工人没有起码的工业 生产的常识，没有任何安全知识，不懂得安全操作规 程，也不知道本企业生产的操作要求，根本不认识化 工生产的危险特点，对如何处理生产中出现的异常情 况更是不懂。整个生产过程全由租赁方总经理和生产 副厂长王某具体指挥每个工人如何操作，工人自己不 知道怎样做。 第二章 化工过程安全基础262.3 化工反应过程安全技术 (3)生产没有依法办理任何报批手续，企业不具备安全 生产基本

16、条件该厂自1994年5月起生产对硝基苯甲酸，却未按规 定向有关职能部门申报办理手续，生产车间的搬迁改 造也未经过消防等部门批准，更没有进行劳动安全卫 生的“三同时”审查验收。尤其是作为工艺过程中最危 险的要害设备氧化釜，是1994年5月非法订购的无证 制造厂家生产的压力容器，而且连设备资料都没有就 违法使用。生产车间现场混乱，生产原材料与成品混 放。因此，整个企业不具备从事化工生产的安全生产 基本条件 。 第二章 化工过程安全基础272.3 化工反应过程安全技术 2.3.2 过氧化反应 (1)过氧化反应及其危险特性向有机化合物分子中引入过氧基（-O-O-）的反应 称为过氧化反应，得到的产物为过氧化物的工艺过程 为过氧化工艺。 不稳定和反应能力强是有机过氧化物的特点，因此 处理有机过氧化物具有更大的危险性： n过氧化物属含能物质，由于过氧键结合力弱，断裂 时所需的能量不大，对热、振动、冲击或摩擦等都极 为敏感，极易分解甚至爆炸； n过氧化物与有机物、