大學(xué)化學(xué)與化工安全工程經(jīng)典教學(xué)課件第三章物質(zhì)性質(zhì)物化原理與安全

1、第三章 物質(zhì)性質(zhì)、物化原理與安全第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征第三節(jié) 毒性物質(zhì)的性質(zhì)和特征第四節(jié) 反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全第七節(jié) 化工操作原理與安全化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)(危險(xiǎn)化學(xué)品)是指具有燃燒、爆炸、毒害、腐蝕等性質(zhì)，以及在生產(chǎn)、貯存、裝卸、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中易造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的任何化學(xué)物質(zhì)。第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述危險(xiǎn)化學(xué)品分類1）爆炸品2）壓縮氣體和液化氣體3）易燃液體4）易燃固體和自燃物品及遇濕易燃物品5）氧化劑和有機(jī)過(guò)氧化物6）有害物品和有毒感染性物品7）放射性物品8）腐蝕品 危險(xiǎn)化學(xué)品名錄（200

2、2版）.doc第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)性：化學(xué)物質(zhì)危險(xiǎn)可劃分為3個(gè)類別：1、物理危險(xiǎn)（1）爆炸性危險(xiǎn)釋放能量的形式：熱、光、聲、振動(dòng)等。危害形式：沖擊波、火災(zāi)能引起爆炸的可燃物質(zhì)：易燃?xì)怏w；易燃液體的蒸氣；可燃固體（包括一些金屬的粉塵）。形成爆炸的三個(gè)要素： 可燃物質(zhì)；空氣或任何其他助燃劑；火源或高于著火點(diǎn)的溫度。第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述（2）氧化性危險(xiǎn) 氧化性是指物質(zhì)或制劑與其他物質(zhì)，特別是易燃物質(zhì)接觸產(chǎn)生強(qiáng)放熱反應(yīng)。氧化性物質(zhì)可分為中性、堿性和酸性的3類。絕大多數(shù)氧化劑都是高毒性化合物。第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述（3）易燃性危險(xiǎn)（可細(xì)分為3個(gè)危險(xiǎn)類別） 極度易燃性：

3、 指閃點(diǎn)低于0、沸點(diǎn)低于或等于35的物質(zhì)或制劑具有的特征。 高度易燃性： 指無(wú)需能量，與常溫空氣接觸就能變熱起火的物質(zhì)或制劑具有的特征。 易燃性： 指閃點(diǎn)在2155的液體物質(zhì)或制劑具有的特征。第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述2、生物危險(xiǎn) （1）毒性危險(xiǎn)（2）腐蝕性和刺激性危險(xiǎn)（3）致癌性和致變性危險(xiǎn)3.環(huán)境危險(xiǎn) 水質(zhì)污染和空氣污染 第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述第一節(jié) 化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)性危險(xiǎn)類別物理危險(xiǎn)生物危險(xiǎn)環(huán)境危險(xiǎn)危害對(duì)象熱、光、聲、振動(dòng)等形式釋放能量。造成物理性破壞。 對(duì)生命體造成傷害。污染環(huán)境具體表現(xiàn)爆炸性、氧化性、易燃性危險(xiǎn) 毒性腐蝕和刺激性致癌和致變性水質(zhì)污染、空氣污染

4、一易燃物質(zhì)的性質(zhì) 易燃物質(zhì)的火災(zāi)等級(jí)與其以下性質(zhì)有關(guān)：1）閃點(diǎn) 2）著火點(diǎn)（燃點(diǎn)）3）自燃溫度（自燃點(diǎn)） 4）蒸氣相對(duì)密度5）熔點(diǎn) 6）沸點(diǎn)7）分子式 8）爆炸范圍9）蒸發(fā)潛熱 10）燃燒熱第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征易燃物質(zhì)的性質(zhì)與危險(xiǎn)分級(jí) 我國(guó)目前把可燃物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別分為：甲、乙、丙、丁、戊五個(gè)級(jí)別。建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 2006版.doc第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征物質(zhì)易燃性評(píng)估（P18） 1. 氣體易燃性評(píng)估 2. 可燃液體易燃性評(píng)估 3. 可燃固體易燃性評(píng)估第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征1、毒性物質(zhì)的類別 P18 按毒性物質(zhì)的物理狀態(tài)分為: 粉塵、煙塵、煙霧、蒸氣、氣體2、毒性物質(zhì)的臨

5、界限度和致死劑量（1）臨界限度（2）致死劑量（單位：mg/） 1）最小致死劑量 2）半致死劑量LD50 職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí).doc工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值.doc第三節(jié) 毒性物質(zhì)的性質(zhì)和特征一、化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)性能1、自燃性質(zhì) 了解6類自燃化合物 P21 惰性氣體保護(hù)。2、過(guò)氧化性質(zhì) 可過(guò)氧化的有機(jī)化合物的一般結(jié)構(gòu)特征： 含有對(duì)自氧化轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)氧化氫基團(tuán)敏感的氫原子。 對(duì)過(guò)氧化反應(yīng)敏感的典型結(jié)構(gòu) P213、水敏性質(zhì) 6類水敏性物質(zhì) P22第四節(jié) 反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征二、反應(yīng)物質(zhì)不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)因素和熱力學(xué)表征 1、物質(zhì)不穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)因素 表征潛在不穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)基團(tuán) P22表2、物質(zhì)不穩(wěn)定性

6、的熱力學(xué)表征 GH TSH 放熱：H0 第四節(jié) 反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征三、反應(yīng)物質(zhì)的氧差額1、定義：P23 氧差額系統(tǒng)中(具有氧量)(完全氧化需氧量)2、意義： 用于判斷化合物爆炸性分解的潛在可能性。對(duì)化合物，氧差額 氧化性第四節(jié) 反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征一、溫度對(duì)蒸氣壓的影響掌握：溫度對(duì)蒸汽壓的影響及其帶來(lái)的危險(xiǎn)性。1、TPS，蒸汽濃度提高2、空氣中可燃物質(zhì)的任何加熱T易燃物揮發(fā)可燃蒸汽燃燒、爆炸。3、空氣中有害物質(zhì)T毒物揮發(fā)毒物蒸汽毒性加強(qiáng)。4、過(guò)壓?jiǎn)栴}：超常（非常）吸熱，（產(chǎn)生的熱量大于傳出熱量）化學(xué)反應(yīng)，故障或失誤（滿罐）。第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性二、相變化引起的體積變化 了解相變

7、化引起的體積變化及帶來(lái)的危險(xiǎn)。1、蒸汽“爆炸”引起物料噴射。2、易燃或毒物在有限空間內(nèi)汽化3、蒸汽冷凝或被吸收引起的內(nèi)爆（塌陷）第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性三、不同物質(zhì)蒸氣和液體的密度 了解蒸汽和液體的密度對(duì)安全性的影響。1、氣體或蒸汽 P27密度大的，在低位擴(kuò)散、聚集。密度小的，空中擴(kuò)散，漂浮爆炸云，也可在通風(fēng)不良的裝置、建筑物的高位區(qū)聚集；冷卻、締結(jié)、水合都能使密度變大而沉降。熱氣向空中擴(kuò)散。第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性2、液體的密度差異 非互溶液體在加工和貯存裝置中分層。 密度較小的液體分布或聚集在較重液體之上。 兩種非互溶液體混合時(shí)會(huì)有各自獨(dú)立的特征蒸氣壓，總壓為兩液體的蒸

8、氣壓之和；混合物的沸點(diǎn)一般遠(yuǎn)低于純組分沸點(diǎn)。第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性一、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)出發(fā)分析反應(yīng)的危險(xiǎn)性。 反應(yīng)速率 r = kCAaCBb k = Aexp(-E/RT) 反應(yīng)溫度（強(qiáng)放熱反應(yīng)） 均相反應(yīng)的反應(yīng)物濃度 不同反應(yīng)的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系：P28第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全二、反應(yīng)物質(zhì)的非互容性 了解反應(yīng)物質(zhì)的毒性危險(xiǎn)、反應(yīng)危險(xiǎn)、水敏性危險(xiǎn)等非互容性質(zhì)。 見(jiàn) 表2-5、表2-6 三、化學(xué)反應(yīng)類型及其危險(xiǎn)性 了解各種化工反應(yīng)的危險(xiǎn)性。1、燃燒反應(yīng)點(diǎn)火時(shí)應(yīng)注意物質(zhì)的爆炸或燃燒極限。燃燒速率控制：溫度、氧化劑、燃料加入量。第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全

9、2、氧化反應(yīng)與燃燒的差別在于反應(yīng)受到控制，最終產(chǎn)物不一定是CO2和H2O。(甲醇氧化、氨氧化)氧化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)。常采用較低的反應(yīng)物濃度或較低的反應(yīng)溫度。應(yīng)特別注意的強(qiáng)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(guò)氧化物、硝酸、四氧化氮、臭氧等。第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全3、中和反應(yīng)放熱反應(yīng)。注意加料速度；低濃度易控制。危險(xiǎn)性較低。4、電解反應(yīng)電解反應(yīng)本身不存在反應(yīng)危險(xiǎn)。存在危險(xiǎn)：高電流強(qiáng)度 氰化物毒性 可燃?xì)怏w和高氧化態(tài)產(chǎn)物生成的爆炸危險(xiǎn)。第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全5、復(fù)分解反應(yīng)反應(yīng)熱較低，危險(xiǎn)性小。6、煅燒反應(yīng)吸熱反應(yīng)，極少危險(xiǎn)。7、硝化反應(yīng)

10、硝化反應(yīng)常伴有不需要的氧化反應(yīng)，皆為強(qiáng)放熱過(guò)程；硝化試劑是強(qiáng)氧化劑，硝化產(chǎn)物常具爆炸性，故危險(xiǎn)性大。須嚴(yán)格控制硝化反應(yīng)溫度與反應(yīng)物濃度。第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全8、酯化反應(yīng)一般酯化反應(yīng)的速率都較慢，較少危險(xiǎn)性。9、還原反應(yīng)：無(wú)反應(yīng)危險(xiǎn)。10、氨化反應(yīng)：反應(yīng)危險(xiǎn)性小。11、鹵化反應(yīng)：反應(yīng)危險(xiǎn)性大。強(qiáng)放熱反應(yīng)。爆炸范圍寬。鹵素具腐蝕性。第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全12、磺化反應(yīng)反應(yīng)易受控制，危險(xiǎn)性小。13、水解反應(yīng)無(wú)機(jī)水解反應(yīng)需移走反應(yīng)熱以控制反應(yīng)溫度。大多數(shù)有機(jī)水解反應(yīng)緩慢，無(wú)反應(yīng)危險(xiǎn)。14、加氫反應(yīng)放熱，常需應(yīng)用催化劑加速反應(yīng)，一般易受控制。危險(xiǎn)性主要在于高壓氫的應(yīng)用。第六節(jié)

11、化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全15、烷基化反應(yīng)一般中等放熱，反應(yīng)速率較慢，無(wú)反應(yīng)危險(xiǎn)。危險(xiǎn)主要在于其強(qiáng)腐蝕性的催化劑，如氫氟酸、濃硫酸等。16、縮合反應(yīng)放熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物質(zhì)粘度過(guò)大時(shí)攪拌及反應(yīng)熱的移出均較困難，可能釀成火險(xiǎn)。一般分步進(jìn)行，可控制。17、聚合反應(yīng)反應(yīng)迅速劇烈，常需注入阻聚劑中止或減緩反應(yīng)。第六節(jié) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全一、化學(xué)反應(yīng)與熱量傳遞注意傳熱面的結(jié)垢會(huì)降低傳熱效率。反應(yīng)器內(nèi)溫度梯度問(wèn)題。事故常見(jiàn)原因：放熱反應(yīng)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(zhì)與物料間的溫差成線性關(guān)系。第七節(jié) 化工操作原理與安全二、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

12、或壓力下操作，存在著空氣進(jìn)入 、排出的可能性，有危險(xiǎn)性。（2）蒸餾操作的危險(xiǎn)性再沸器、冷凝器的堵塞問(wèn)題蒸餾塔應(yīng)配置真空或壓力釋放設(shè)施。第七節(jié) 化工操作原理與安全2、吸收 為了安全操作，應(yīng)注意： 控制溶劑的流量和組成； 在設(shè)計(jì)限度內(nèi)控制入口氣流，檢測(cè)其組成； 控制出口氣的組成； 選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)材料； 在進(jìn)口氣流速、組成、溫度和壓力的設(shè)計(jì)條件下操作； 避免潮氣轉(zhuǎn)移至出口氣中?？刂谱兞坎徽r(shí)應(yīng)能自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置。第七節(jié) 化工操作原理與安全3、液液萃取包含相混合、相分離、泵輸送及溶劑和溶質(zhì)的回收等過(guò)程。溶劑常具易燃性，應(yīng)注意防靜電。4、結(jié)晶危險(xiǎn)性極少。第七節(jié) 化工操作原理與安全三、相混合和相分離1、

13、混合 （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(jī)械危險(xiǎn) 易燃易爆介質(zhì) 避免混入過(guò)硬的固體雜質(zhì)第七節(jié) 化工操作原理與安全2、蒸發(fā)蒸發(fā)器應(yīng)配置真空或壓力釋放設(shè)施。操作區(qū)內(nèi)應(yīng)有防火設(shè)施。熱交換器和蒸發(fā)器注意除垢。3、干燥需要干燥的物質(zhì)分類為：（1）爆燃爆炸性物質(zhì)應(yīng)采用爆炸品工業(yè)特定的預(yù)防措施。（2）加熱時(shí)放熱分解并能釋放出大量氣體的物質(zhì)適用于真空或惰性氣氛下的干燥。第七節(jié) 化工操作原理與安全（3）在空氣中加熱發(fā)生放熱氧化的物質(zhì)須正確選擇操作條件，嚴(yán)格排除火源，采取適當(dāng)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(zhì)。當(dāng)含有易燃溶劑或明火直接加熱時(shí)才有危險(xiǎn)。4、過(guò)濾和離心注意毒性物質(zhì)、易燃溶劑等帶來(lái)的危險(xiǎn)。第七節(jié) 化工操作原理與安全四、物料的輸送和