化工安全工程概論_02物質性質、物化原理與安全

1、第二章第二章 物質性質、物化原理與安全物質性質、物化原理與安全第一節(jié)第一節(jié) 化學物質及其危險概述化學物質及其危險概述 化學危險物質化學危險物質是指具有燃燒、爆炸、毒害、是指具有燃燒、爆炸、毒害、腐蝕等性質，以及在生產(chǎn)、貯存、裝卸、運腐蝕等性質，以及在生產(chǎn)、貯存、裝卸、運輸?shù)冗^程中易造成人身傷亡和財產(chǎn)損失的任輸?shù)冗^程中易造成人身傷亡和財產(chǎn)損失的任何化學物質。何化學物質。一危險化學品分類一危險化學品分類 按國標常用危險化學品的分類及標志分八大類：按國標常用危險化學品的分類及標志分八大類：1）爆炸品）爆炸品2）壓縮氣體和液化氣體）壓縮氣體和液化氣體3）易燃液體）易燃液體4）易燃固體和自燃物品及遇濕易

2、燃物品）易燃固體和自燃物品及遇濕易燃物品5）氧化劑和有機過氧化物）氧化劑和有機過氧化物6）有害物品和有毒感染性物品）有害物品和有毒感染性物品7）放射性物品）放射性物品8）腐蝕品）腐蝕品 二、化學物質的危險性二、化學物質的危險性危險類別危險類別 物理危險物理危險生物危險生物危險環(huán)境危險環(huán)境危險危害對象危害對象熱、光、聲、熱、光、聲、振動等形式釋振動等形式釋放能量。造成放能量。造成物理性破壞。物理性破壞。 對生命體造成對生命體造成傷害。傷害。污染環(huán)境污染環(huán)境具體表現(xiàn)具體表現(xiàn)爆炸性、爆炸性、氧化性、氧化性、易燃性危險易燃性危險 毒性毒性腐蝕和刺激性腐蝕和刺激性致癌和致變性致癌和致變性水質污染、水質污

3、染、空氣污染空氣污染第二節(jié)第二節(jié) 易燃物質的性質和特征易燃物質的性質和特征一、易燃物質的性質一、易燃物質的性質 P2021閃點、著火點、自燃溫度、蒸氣相對密度、熔點閃點、著火點、自燃溫度、蒸氣相對密度、熔點 、沸、沸點、分子式、爆炸范圍、蒸發(fā)潛熱、燃燒熱點、分子式、爆炸范圍、蒸發(fā)潛熱、燃燒熱二、易燃物質的類別和火災等級二、易燃物質的類別和火災等級 P21P21三、物質易燃性評估三、物質易燃性評估 P22P22 1. 氣體易燃性評估氣體易燃性評估 2. 可燃液體易燃性評估可燃液體易燃性評估 3. 可燃固體易燃性評估可燃固體易燃性評估第三節(jié)第三節(jié) 毒性物質的性質和特征毒性物質的性質和特征一、毒性物

4、質的類別一、毒性物質的類別 P22P22 按毒性物質的物理狀態(tài)分為按毒性物質的物理狀態(tài)分為: 粉塵、煙塵、煙霧、蒸氣、氣體粉塵、煙塵、煙霧、蒸氣、氣體二、毒性物質的臨界限度和致死劑量二、毒性物質的臨界限度和致死劑量1 1、臨界限度、臨界限度2 2、致死劑量、致死劑量（單位：（單位：mg/） 1）最小致死劑量）最小致死劑量 2）半致死劑量）半致死劑量LD50 三、毒性物質的毒性等級和危險三、毒性物質的毒性等級和危險等級等級 P24P24毒性等級毒性等級 “U”：未知：未知（Unknow） “0” ：無毒性：無毒性 “1”：輕度毒性：輕度毒性 “2”：中度毒性：中度毒性 “3” ：重度毒性重度毒性

5、危險等級危險等級 “0” ：無毒性：無毒性 “1” ：實際無毒性：實際無毒性 “2” ：輕度毒性：輕度毒性 “3” ：中度毒性中度毒性 “4” ：毒性毒性第四節(jié)第四節(jié) 反應物質的性質和特征反應物質的性質和特征 1.掌握：化學物質的自燃、過氧化、水敏等反應掌握：化學物質的自燃、過氧化、水敏等反應性能。性能。 2.知道：物質不穩(wěn)定性的結構因素和熱力學表征知道：物質不穩(wěn)定性的結構因素和熱力學表征 3.了解：反應物質的氧差額了解：反應物質的氧差額 第五節(jié)第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性 1.掌握：溫度對蒸汽壓的影響及其帶來的危險性。掌握：溫度對蒸汽壓的影響及其帶來的危險性。

6、 2.知道：相變化引起的體積變化及帶來的危險。知道：相變化引起的體積變化及帶來的危險。 3.了解：蒸汽和液體的密度對安全性的影響。了解：蒸汽和液體的密度對安全性的影響。 第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全 一、化學反應動力學 從反應動力學出發(fā)分析反應的危險性。 反應速率 r = kCAaCBb k = Aexp(-E/RT) 反應溫度（強放熱反應） 均相反應的反應物濃度 不同反應的反應速率與溫度的關系：P35二、反應物質的非互容性 了解反應物質的毒性危險、反應危險、水敏性危險等非互容性質。 見P36 表2-5、表2-6 三、化學反應類型及其危險性 了解各種化工反應的危險性。1、燃燒反應點火時應

7、注意物質的爆炸或燃燒極限。燃燒速率控制：溫度、氧化劑、燃料加入量。2、氧化反應與燃燒的差別在于反應受到控制，最終產(chǎn)物不一定是CO2和H2O。氧化反應是強放熱反應。常采用較低的反應物濃度或較低的反應溫度。應特別注意的強氧化劑： 高錳酸鹽、次氯酸及其鹽、亞氯酸鈉、二氧化氯、所有的氯酸鹽、所有的過氧化物、硝酸、四氧化氮、臭氧等。3、中和反應放熱反應。注意加料速度；低濃度易控制。危險性較低。4、電解反應電解反應本身不存在反應危險。存在危險：高電流強度 氰化物毒性 可燃氣體和高氧化態(tài)產(chǎn)物生成的爆炸危險。5、復分解反應反應熱較低，危險性小。6、煅燒反應吸熱反應，極少危險。7、硝化反應硝化反應常伴有不需要的

8、氧化反應，皆為強放熱過程；硝化試劑是強氧化劑，硝化產(chǎn)物常具爆炸性，故危險性大。須嚴格控制硝化反應溫度與反應物濃度。8、酯化反應一般酯化反應的速率都較慢，較少危險性。9、還原反應：無反應危險。10、氨化反應：反應危險性小。11、鹵化反應：反應危險性大。強放熱反應。爆炸范圍寬。鹵素具腐蝕性。12、磺化反應反應易受控制，危險性小。13、水解反應無機水解反應需移走反應熱以控制反應溫度。大多數(shù)有機水解反應緩慢，無反應危險。14、加氫反應放熱，常需應用催化劑加速反應，一般易受控制。危險性主要在于高壓氫的應用。15、烷基化反應一般中等放熱，反應速率較慢，無反應危險。危險主要在于其強腐蝕性的催化劑，如氫氟酸、

9、濃硫酸等。16、縮合反應放熱反應，當反應物質粘度過大時攪拌及反應熱的移出均較困難，可能釀成火險。一般分步進行，可控制。17、聚合反應反應迅速劇烈，常需注入阻聚劑中止或減緩反應。第七節(jié) 化工操作原理與安全一、化學反應與熱量傳遞注意傳熱面的結垢會降低傳熱效率。反應器內溫度梯度問題。v事故常見原因：放熱反應的熱生成速率與溫度成指數(shù)律，而熱傳遞速率則與冷卻介質與物料間的溫差成線性關系。二、相平衡與組元分離1、蒸餾（1）易燃液體的蒸餾在常壓下、真空下或壓力下操作，存在著空氣進入 、排出的可能性，有危險性。（2）蒸餾操作的危險性再沸器、冷凝器的堵塞問題蒸餾塔應配置真空或壓力釋放設施。2、吸收 P42為了安

10、全操作，應注意： 控制溶劑的流量和組成； 在設計限度內控制入口氣流，檢測其組成； 控制出口氣的組成； 選擇適當?shù)慕Y構材料； 在進口氣流速、組成、溫度和壓力的設計條件下操作； 避免潮氣轉移至出口氣中?？刂谱兞坎徽r應能自動啟動報警裝置。3、液液萃取 包含相混合、相分離、泵輸送及溶劑和溶質的回收等過程。 溶劑常具易燃性，應注意防靜電。4、結晶 危險性極少。三、相混合和相分離1、混合 P43（1）液-液混合（2）氣-液混合（3）固-液混合（4）固-固混合（5）氣-氣混合注意：機械危險 易燃易爆介質 避免混入過硬的固體雜質2、蒸發(fā) 蒸發(fā)器應配置真空或壓力釋放設施。 操作區(qū)內應有防火設施。 熱交換器和

11、蒸發(fā)器注意除垢。3、干燥需要干燥的物質分類為：（1）爆燃爆炸性物質應采用爆炸品工業(yè)特定的預防措施。（2）加熱時放熱分解并能釋放出大量氣體的物質適用于真空或惰性氣氛下的干燥。（3）在空氣中加熱發(fā)生放熱氧化的物質須正確選擇操作條件，嚴格排除火源，采取適當防爆措施。（4）在空氣中加熱既不放熱分解又不放熱氧化的物質。當含有易燃溶劑或明火直接加熱時才有危險。4、過濾和離心注意毒性物質、易燃溶劑等帶來的危險。四、物料的輸送和機械加工1、物料輸送（1）固體物料輸送 塊狀、粒狀或粉狀物料 輸送方式：機械輸送（皮帶、螺旋、鏈斗等） 風力輸送（風機、真空泵等）（2）液體物料輸送 輸送方式：管道輸送（自壓或泵送）（

12、3）氣體物料輸送 輸送方式：壓縮機壓送或真空抽吸。2、粉碎和研磨（1）工藝操作 危險：機械危險、粉塵爆炸、毒性危險等。（2）粉碎 關鍵：粉碎機的安全要求 P47（3）研磨和篩分 主要危險：爆炸性粉塵。事故案例【案例1】1980年8月，廣西壯族自治區(qū)某縣氮肥廠，2名工人上班時間脫崗，坐在90廢氨水池上吸煙，引起爆炸，死亡1人，重傷1人。 【案例2】1980年9月，山西省某氮肥廠因煤氣洗氣塔水垢嚴重，決定停車修理。停車后未經(jīng)置換，就派人戴著長管式而且進行清理污垢，在敲擊污垢時，鐵器撞擊產(chǎn)生火花，引起爆炸，在塔內工作的工人被炸死。 【案例3】1983年3月，云南省某化工廠停車檢修期間，5名操作工人跟

13、汽車到縣里運汽油。汽油運到本廠油庫后，工人將大油桶里的汽油往貯槽里倒。倒完桶后，油庫空間汽油蒸氣在空氣中達到爆炸極限，當用鐵板手下打開第6桶時，摩擦產(chǎn)生火花，導致爆炸。油庫頂蓋被掀開，圍墻炸倒，5名操作工當場被炸死，在圍墻外玩耍的兒童被砸死2人，傷3人。 【案例4】1979年4月，江蘇省某化工廠甲苯貯槽發(fā)生火爆炸，死亡1人。查其原因是：當時正在向貯槽內輸送甲苯，用的是一個臨時泵出口接一根塑料軟管，由貯槽頂部采光孔送入，并用采光孔蓋板蓋住。值班長到頂部檢查移動此蓋板時，空口部位形成甲苯-空氣混合氣已達到爆炸范圍，由于震動塑料軟管，塑料軟管上積累的靜電在孔口放電，引起孔口著火并引入貯槽內，導致貯槽

14、著火爆炸。 【案例5】1978年1月，山東省濟南市某化工廠銀粉車間篩干粉工序，由于皮帶輪與螺絲相摩擦產(chǎn)生火花，引起地面散落的銀粉燃燒。由于車間狹窄人多，職工又缺乏安全知識，撲救方法不當，而使銀粉粉塵飛揚起來，造成空間銀粉粉塵濃度增大，達到爆炸極限，引起粉塵爆炸，并形成大火，釀成災害。死亡17人，重傷11人，輕傷33人，燒毀車間116以及大量銀粉和機器設備，直接經(jīng)濟損失15萬元，全廠停工32天。 【案例6】1974年6月，英國尼波洛公司在弗利克斯波洛的年產(chǎn)70kt已內酰胺裝置發(fā)生爆炸。爆炸發(fā)生在環(huán)已烷空氣氧化工段，爆炸威力相當于45kt梯恩梯（TNT）。死亡28人，重傷36人，輕傷數(shù)百人。廠區(qū)及

15、周圍遭到重大破壞。經(jīng)調查是由一根破裂管道中泄漏天然氣引起燃燒而發(fā)生的。 事故的教訓是：該廠在拆除5號氧化反應器時，為了使4號與6號連通，要重新接管。原來物料管徑700mm，因缺貨而改用500mm管徑，且用三節(jié)組焊成弧形跨管，重新組焊的連通管產(chǎn)生集中應力。組焊好的管子未經(jīng)嚴格檢查和試驗。與閥門連接的法蘭螺栓未擰緊。廠內貯存1500環(huán)已烷、3000石油、500m3甲苯、120 m3苯和2 m3汽油，大大超過安全貯存標準，使事故擴大。 【案例7】1973年10月，日本新越化學工業(yè)公司直津江化工廠氯乙烯單體生產(chǎn)裝置發(fā)生了一起重大爆炸火災事故。傷亡24人，其中死亡1人。建筑物被毀7200，損壞各種設備1200臺，燒掉氯乙烯等各種氣體170t。由于燃燒產(chǎn)生