化工安全工程概論

《化工安全工程概論》緒論近年來一些大型化工企業(yè)為了防止重大的災(zāi)難性事故，提出了不少安全評價方法。這些方法的核心內(nèi)容是辨識和評價危險性。所謂危險性是指在各類生產(chǎn)活動中造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的潛在性原因。安全設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、施工、投產(chǎn)。物質(zhì)性質(zhì)、物化原理和安全化學(xué)物質(zhì)的危險程度取決于貯存和加工物質(zhì)的性質(zhì)、應(yīng)用的設(shè)備以及所屬的過程。易燃液體：是指容易燃燒的液體。液體混合物或含有固體物質(zhì)的液體，但不包括由于其危險特性已列入其他類別的液體。自然物品：是指自然點低、在空氣中易被氧化、能放出熱量，自行燃燒的物品。氧化劑：是指處于高氧化態(tài)、具有強氧化性、易分解并釋放出氧和熱量的物質(zhì)。氧化劑是指無機過氧化物。氧化劑本身不燃燒，但由于富氧可以助燃，能夠強化可燃物的燃燒。毒性危險可造成急性或慢性中毒甚至致死，應(yīng)用試驗動物的半致死劑量表征。有機化合物的毒性與其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有密切關(guān)系。閃點：定義為易揮發(fā)可燃物表面形成的蒸氣和空氣的混合物遇火燃燒的最低溫度。著火點：是指蒸氣和空氣的混合物在開口容器中可以點燃并持續(xù)燃燒的最低溫度。蒸氣相對密度代表的是蒸氣密度與空氣密度之比。絕大多數(shù)易燃液體的蒸氣比空氣重，他們極易積聚在低位區(qū)域、下水道和類似場所。因此，廠房的排氣口應(yīng)設(shè)在近地平面處。對于比空氣輕的可燃氣體和蒸氣，排氣口應(yīng)設(shè)在廠房內(nèi)最高處或近頂板處。粉塵：是指懸浮在空氣中的固體微粒。國際上將粒徑小于75μm的固體懸浮物定義為粉塵。煙霧：是指氣體冷凝成液體，或通過濺落、鼓泡、霧化等使液體分散而產(chǎn)生的懸浮液滴。蒸氣：是指通常是固體或液體的物質(zhì)的氣體形式，通過增加壓力或降低溫度可使其變回原態(tài)。蒸氣會發(fā)生擴散。氧差額：定義為系統(tǒng)的氧含量與系統(tǒng)中的碳、氫和其他可氧化元素完全氧化所需的氧量之間的差值。在氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)計操作使負的氧差額保持最大值（絕對值），以盡可能減少潛能的釋放。蒸氣壓：在通常溫度下，純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。任何易燃或毒性物質(zhì)暴露在空氣中時，達成的平衡濃度與其飽和蒸氣壓成正比。少許易揮發(fā)雜質(zhì)的存在會降低液體的閃點。內(nèi)爆：內(nèi)爆是內(nèi)部壓力急劇降低所產(chǎn)生的現(xiàn)象與爆炸相反。（對于充滿蒸氣而沒有真空釋放閥的釜，由于誤操作而噴射入冷水，會出現(xiàn)蒸氣迅速冷凝形成內(nèi)真空，釜體被外大氣壓力壓扁。貯罐用蒸汽試壓，在試壓時，所有的閥門都是關(guān)閉的，試壓后蒸氣冷凝形成內(nèi)真空也會引起罐體變形。）化工廠設(shè)計和操作安全1.危險和防護的一般考慮：可分為潛在的和直接的兩種類型。前者稱為一級危險，后者稱為二級危險。一級危險在正常條件下不會造成人身或財產(chǎn)的危害，只觸發(fā)事故時才會引起損傷、火災(zāi)或爆炸。經(jīng)典的一級危險有：有易燃物質(zhì)存在；有熱源存在；有火源存在；有富氧存在；有壓縮物質(zhì)存在；有毒性物質(zhì)存在；人員失誤的可能性；機械故障的可能性；人員、物料和車輛在廠區(qū)的流體；由于蒸氣云降低能見度等。二級危險為火災(zāi)、爆炸、游離毒性物質(zhì)的釋放、跌傷、倒塌；碰撞。針對兩級危險，可以設(shè)置三道防護線。第一道防護線是為了解決一級危險，并防止二級危險的發(fā)生。主要與所使用設(shè)備的精細制造工藝有關(guān)。如：根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)的風(fēng)向，把火源置于易燃物質(zhì)可能釋放點的上風(fēng)側(cè)；為人員、物料和車輛的流動提供充分的通道。第二道防護線，在工廠的選址和規(guī)劃方面可采取一些步驟，如：把最危險的區(qū)域與人員最常在的區(qū)域隔離開；在關(guān)鍵部位安放滅火器材。第三道防護線是提供有效的急救和醫(yī)療設(shè)施，使受到傷害的人員得到迅速救治。工廠布局是工廠內(nèi)部組件之間相對位置的定位問題。加工單元可能是工廠中最危險的區(qū)域；加工單元應(yīng)該離開工廠邊界一定的距離集中分布；加工單元除應(yīng)該集中分布外，還應(yīng)注意區(qū)域不宜太擁擠。維修車間和研究室要遠離工藝裝置區(qū)和罐區(qū)。因為，維修車間是主要的火源，同時人員密集，應(yīng)該置于工廠的上風(fēng)區(qū)域。研究室按照其職能一般是與其他管理機構(gòu)比鄰，但研究室偶爾會有少量毒性或易燃物釋放進入其他管理機構(gòu)，所以兩者之間連接是不恰當(dāng)?shù)陌踩y的整定壓力一般不大于該壓力容器的設(shè)計壓力。爆破片的設(shè)計爆破壓力不得大于該容器的設(shè)計壓力，并且爆破片的最小設(shè)計爆破壓力不得小于該容器的工作壓力，爆破片的設(shè)計爆破壓力不得大于壓力容器的最高允許工作壓力。容器使用期間定期試驗的壓力，普遍認可的是正常工作壓力的1.5倍，液壓試驗一般是用水進行。燃燒和爆炸與防火防爆安全技術(shù)燃燒：是可燃物質(zhì)與助燃物質(zhì)（氧或其他助燃物質(zhì)）在一定的條件下發(fā)生的一種發(fā)光發(fā)熱的氧化反應(yīng)。舉例略，但特說明。助燃物不一定是氧按照可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)的相態(tài)的異同，可分為均相燃燒和非均相燃燒。均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)間的燃燒反應(yīng)在同一相中進行。非均相自行腦補?；旌先紵蛿U散燃燒：可燃氣體與助燃氣體燃燒反應(yīng)有混合燃燒和擴散燃燒兩種形式?？扇細怏w與助燃氣體預(yù)先混合而后進行的燃燒稱為混合燃燒。可燃氣體由容器或管道中噴出，與周圍的空氣（或氧氣）互相接觸擴散而產(chǎn)生的燃燒，稱為擴散燃燒。可燃固體和液體的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒，均有火焰產(chǎn)生，屬火焰型燃燒。四類燃燒：A類燃燒，定義為木材，纖維織品、紙張等普通物質(zhì)的燃燒；B類燃燒定義為易燃石油制品或其他易燃液體、油脂等的燃燒；C類燃燒定義為供電設(shè)備的燃燒；D類燃燒定義為可燃金屬的燃燒。自然：無外界火源的條件下，物質(zhì)自行引發(fā)的燃燒稱為自然。自然分為以下兩種。受熱自然，是指在外部熱源作用下溫度升高，達到其自然點而自行燃燒稱之為受熱自然；自熱燃燒，是指可燃物質(zhì)在無外部熱源的影響下，其內(nèi)部發(fā)生物理、化學(xué)或生化變化而產(chǎn)生熱量不能及時與外界交換，并不斷積累使物質(zhì)溫度上升，達到其自然點而燃燒。飽和鏈烴比相應(yīng)的不飽和鏈烴的自然點高，芳香族低碳烴的自然點高于同碳數(shù)脂肪烴的自然點。可燃性固體粉末粉碎得越細、微粒越小，其自然點越低。液體燃燒速率取決于液體的蒸發(fā)。爆炸：是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量能量并伴有巨大聲響的過程。物理爆炸：是指物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸?；瘜W(xué)爆炸：是指物質(zhì)發(fā)生急劇化學(xué)變化，產(chǎn)生高溫高壓而引起的爆炸。簡述，爆炸極限理論?？扇細怏w或蒸氣與空氣的混合物，并不是在任何組成下都可以燃燒或爆炸，而且燃燒（或爆炸）的速率也隨組成而改變。實驗發(fā)現(xiàn)，在混合物中可燃氣體濃度接近化學(xué)反應(yīng)式的化學(xué)計量比時，燃燒最快、最劇烈。若濃度減小或增加，火焰蔓延速率則降低。當(dāng)濃度低于或高于某個極限值，火焰便不再蔓延?？扇細怏w或蒸氣與空氣的混合物能使火焰蔓延的最低濃度，稱為該氣體或蒸氣的爆炸下限；能使火焰蔓延的最高濃度則稱為爆炸上限?？扇細怏w或蒸氣與空氣的混合物，若其濃度在爆炸下限一下或爆炸上限以上，便不會著火或爆炸。論述，影響爆炸極限的因素=1\*GB3①初始溫度，爆炸性混合物的初始溫度越高，混合物分子內(nèi)能增大，燃燒反應(yīng)更容易進行，則爆炸極限范圍就越寬。=2\*GB3②初始壓力，爆炸性混合物初始壓力對爆炸極限影響很大。一般爆炸性混合物初始壓力的情況下，爆炸極限范圍擴大。這是因為壓力增大，分子密度增加。分子間更為接近，碰撞幾率增加，燃燒反應(yīng)更容易進行，爆炸極限范圍擴大。=3\*GB3③惰性介質(zhì)或雜質(zhì)，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，起爆炸極限范圍縮小。當(dāng)惰性氣體含量增加到某一值時，混合物不再發(fā)生爆炸。在一般情況下，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，對其爆炸上限的影響比對爆炸下限的影響更為顯著。=4\*GB3④容器的材質(zhì)和尺寸，容器管道直徑越小，爆炸極限范圍越小。=5\*GB3⑤能源，火花能量、熱表面面積、火源與混合物的接觸時間等對爆炸極限均有影響。在等于或低于38℃的溫度范圍便能引燃的物質(zhì)稱為易燃性物質(zhì)。溫度必須加熱到38℃以上才能引燃的物質(zhì)則稱為可燃物質(zhì)。爆炸性物質(zhì)：是指在一定的溫度、震動或者受其他物質(zhì)激發(fā)的條件下，能夠在極短的時間內(nèi)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出大量的氣體和熱量，并伴有巨大聲響而爆炸的物質(zhì)。同系有機化合物，如烴或烴的含氧化合物，相對分子質(zhì)量越大，沸點越高，閃點也越高，火災(zāi)危險性越小。但是相對分子質(zhì)量大的液體，一般發(fā)熱量高，蓄熱條件好，自燃點低，受熱容易自燃。水滅火的原理：水的蒸發(fā)潛熱較大，與燃燒物質(zhì)接觸被加熱汽化吸收大量的熱，使燃燒物質(zhì)冷卻降溫，從而減弱燃燒的強度。水遇到燃燒物后汽化生成大量的蒸汽，能夠阻止燃燒物與空氣接觸，并能稀釋燃燒區(qū)的氧，使火勢減弱。職業(yè)毒害與防毒措施中毒：有些物質(zhì)進入機體并積累到一定量后，通過一定條件與機體組織和液體發(fā)生生物化學(xué)或生物物理學(xué)作用，擾亂或破壞機體的正常生理功能，進而引起暫時性或者永久性的組織破壞、生理機能障礙、甚至死亡等現(xiàn)象稱為中毒。一氧化碳的毒性：一氧化碳（CO）被吸入后，經(jīng)肺泡進入血液循環(huán)。一方面一氧化碳與血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白、碳氧血紅蛋白無攜氧能力，又不易分離。另一方面碳氧血紅蛋白阻止氧合血紅蛋白向組織釋放氧，造成全省各組織缺氧。化學(xué)結(jié)構(gòu)對毒性的影響：物質(zhì)的生物活性，不僅取決于物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而且與其理化性質(zhì)有很大關(guān)系。分子結(jié)構(gòu)的飽和程度對其生物活性影響很大。不飽和程度越高，毒性就越大。毒性物質(zhì)在空氣中的濃度與其揮發(fā)性有直接關(guān)系。物質(zhì)的揮發(fā)性越大，在空氣中的濃度就越大。物質(zhì)的揮發(fā)性與物質(zhì)本身的熔點、沸點和蒸氣壓有關(guān)。職業(yè)中毒：在化工生產(chǎn)過程中，由于接觸化學(xué)物質(zhì)而引起機體、組織、系統(tǒng)的損壞和病變，從而產(chǎn)生的中毒叫做職業(yè)中毒。特點：職業(yè)中毒有明確的工業(yè)毒物職業(yè)接觸史。且具有群發(fā)性的特點。慢性職業(yè)中毒發(fā)病慢。防止職業(yè)毒害的技術(shù)措施；一、替代或排除有毒或高毒物料。二、采用危害小的工藝。三、密閉化、機械化、連續(xù)化措施。四、隔離操作和自動控制。壓力容器和機電設(shè)備安全動機械傷害事故的危險源常存在于一下部位；=1\*GB3①旋轉(zhuǎn)的機件，=2\*GB3②傳動部件，=3\*GB3③互相接觸而旋轉(zhuǎn)的滾筒，=4\*GB3④做支線往復(fù)運動的部位，=5\*GB3⑤沖壓、剪切、鍛壓等機械的磨具、錘頭、刀口等部位。=6\*GB3⑥動機械的操縱點、控制點、檢查點、取樣點及送料過程。動機械不安全狀態(tài)原因。=1\*GB2⑴設(shè)計階段的原因，=2\*GB2⑵制造、安裝階段的原因，=3\*GB2⑶使用、維修階段的原因。觸電防護技術(shù)和措施。=1\*GB3①絕緣，=2\*GB3②屏護和間距，=3\*GB3③保護接地或接零，=4\*GB3④漏電保護。工業(yè)腐蝕與預(yù)防措施1.氫損傷：氫損傷是包括氫腐蝕與氫脆，是由于氫的作用引起材料性能下降的一種現(xiàn)象。普通工業(yè)安全衛(wèi)生凡在墜落高毒基準(zhǔn)面2m以上（含2m）有可能墜落的高處進行的作業(yè)稱為高處作業(yè)。機械危險