《職業(yè)衛(wèi)生》課程學(xué)習(xí)報告

《職業(yè)衛(wèi)生》課程學(xué)習(xí)報告楊振宇055081-35 20081004199對一氧化碳的全面認(rèn)識與變壓吸附法回收高爐氣中的一氧化碳一、一氧化碳的危害影響。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，生產(chǎn)勞動過程中的一氧化碳有毒氣體產(chǎn)生和排放量較大，另外，我國北方地區(qū)家庭供暖也大量產(chǎn)生一氧化碳氣體。空氣中一氧化碳氣體濃度達到一定標(biāo)準(zhǔn)，被人體吸收，會產(chǎn)生嚴(yán)重中毒事故，必須引起有效關(guān)注。性能介紹。一氧化碳，英文為CarbonMonoxide，化學(xué)式為CO,純品為無色、無臭、無刺激性的氣體。其分子量28.01，密度0.967g/L,冰點與沸點均較低，分別為-207°C、-190°C。一氧化碳在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水?？諝饣旌媳O限為12.5%?74%。中毒機理。一氧化碳是一種對血液與神經(jīng)系統(tǒng)毒性很強的污染物，空氣中的一氧化碳，通過呼吸系統(tǒng)，進入人體血液內(nèi)，與血液中的血紅蛋白、肌肉中的肌紅蛋白以及含二價鐵的呼吸酶結(jié)合，形成可逆性的結(jié)合物。一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合，不僅降低血球攜帶氧的能力，而且還抑制、延緩氧血紅蛋白的解析與釋放，導(dǎo)致機體組織因缺氧而壞死，嚴(yán)重者則可能危及人的生命。產(chǎn)生途徑。一氧化碳多產(chǎn)生于煤氣制造、煉焦、冶金和化肥制造等工業(yè)，屬工業(yè)爐、內(nèi)燃機等設(shè)備內(nèi)煤、石油等含碳物質(zhì)不完全燃燒時的產(chǎn)物。在家庭居室通風(fēng)差的情況下煤爐燃燒，以及煤氣或液化氣管道滲漏也是一氧化碳氣體的來源，且容易造成中毒事故。職業(yè)接觸。在工業(yè)生產(chǎn)中接觸CO的作業(yè)超過70種，主要可非為如下幾類：冶金工業(yè)中煉焦、煉鐵、鍛冶、鑄造和熱處理的生產(chǎn)中，產(chǎn)生的廢氣易引起一氧化碳中毒；化學(xué)工業(yè)中合成氨、丙酮、光氣、甲醇的生產(chǎn)；在密閉的汽車內(nèi)開著發(fā)動機，柴油或汽油的內(nèi)燃機廢氣中含有一氧化碳，引起車內(nèi)人員中毒；在市政施工時損壞煤氣管道，會引起勞動者一氧化碳中毒；在設(shè)備檢修過程中，設(shè)備內(nèi)殘留的一氧化碳氣體泄漏會造成勞動者中毒；礦井放炮、瓦斯爆炸也會造成一氧化碳集聚，引起中毒。安全規(guī)定。危害程度。當(dāng)空氣中一氧化碳濃度達0.4%時，人在很短時間內(nèi)就會失去知覺，若搶救不及時就會中毒死亡。表1 人體中毒程度和快慢與一氧化碳濃度的關(guān)系中毒程度中毒時間CO濃度(mg/L)CO體積濃度％中毒癥狀無征兆或輕微征兆數(shù)小時0.20.016輕微中毒1小時內(nèi)0.60.048耳鳴，心跳,頭昏，頭痛嚴(yán)重中毒0.5-1小時1.60.128耳鳴，心跳，頭痛，四肢無力，哭鬧,嘔吐致命中毒短時間內(nèi)5.00.400喪失知覺,呼吸停頓美國依據(jù)。美國衛(wèi)生部門把碳氧血紅蛋白不超過2%作為制定空氣中的一氧化碳限值標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。在考慮到勞動強度的情況下，規(guī)定接觸8小時的一氧化碳標(biāo)準(zhǔn)為9ppm，接觸1小時為35ppm。我國標(biāo)準(zhǔn)。我國環(huán)境衛(wèi)生部門(《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》)規(guī)定：空氣中的一氧化碳的日平均濃度不得超過lmg/m3(0.8ppm),—次測定最高容許濃度為3mg/m3(2.4ppm),車間連續(xù)接觸8小時的最高容許濃度為30mg/m3(24ppm)。二、一氧化碳典型事故分析。2011年3月29日山西省介休市安泰集團25兆瓦電廠9號鍋爐在檢修中發(fā)生一氧化碳中毒事故，截止到30日凌晨，事故已造成10人遇難，7人受傷。這是一起控制失誤造成的急性中毒重大事故。下面我將結(jié)合四川某鑄鋼有限公司鑄鋼車間發(fā)生一起急性中毒事故進行分析。一氧化碳來源。該廠砂型車間在澆鑄大型工件時使用了“70”型砂，“70”型砂主要成分為碳酸鈣，在高溫狀態(tài)下會分解析出二氧化碳，二氧化碳遇鐵即還原為一氧化碳。違規(guī)操作。1名工人未采取任何防護措施就下坑道清掃提升機，說明該員工缺乏必要的職業(yè)衛(wèi)生知識，根本不知道澆鑄工段存在如此嚴(yán)重職業(yè)危害因素，而未采取任何防護措施，未按職業(yè)衛(wèi)生和安全操作規(guī)程作業(yè)。盲目救援。救助者在沒有采取任何防護措施的情況下，盲目下坑救人，說明工人缺乏自救、互救的基本知識，由于盲目救援而擴大中毒人數(shù)。對于中毒事故的救援，采取正確的防護措施是非常關(guān)鍵的?？拥牢恢迷O(shè)置不合理。大量的一氧化碳氣等有害氣體彌漫至提升坑道內(nèi)，說明提升坑道設(shè)置不合理。該廠提升坑道安排在一氧化碳作業(yè)場所下風(fēng)處，因此作業(yè)場所一旦有一氧化碳外逸，逸出的一氧化碳氣體會滯留在提升坑道內(nèi)，而且濃度會越積越高，成了一氧化碳毒氣室。所以，提升坑道應(yīng)設(shè)置在一氧化碳作業(yè)場所的上風(fēng)處。事故預(yù)防。一氧化碳中毒事故屢犯不鮮,嚴(yán)重威脅到人民的生命財產(chǎn)和企業(yè)的生產(chǎn)效益，且造成不良的社會影響，必須采取有效的預(yù)防措施加以控制。（1） 注意通風(fēng)。對有可能產(chǎn)生一氧化碳氣體的房間和場所進行自然通風(fēng)，并合理安裝通風(fēng)設(shè)備，嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制室內(nèi)一氧化碳濃度。（2） 設(shè)備檢修。定期或不定期對通風(fēng)設(shè)備進行檢修，保證燃燒設(shè)備的通風(fēng)管道的暢通,及時更換老化的連接管道和損壞的設(shè)備。（3） 教育培訓(xùn)。對可能接觸到有毒有害物品崗位的職工，要反復(fù)進行毒物的毒性、預(yù)防中毒的辦法和自救互救知識的教育。加強對工人的培訓(xùn)教育，包括職業(yè)衛(wèi)生和安全操作規(guī)程、應(yīng)急救援等的教育。（4） 場地建設(shè)。企業(yè)應(yīng)重新對提升坑道的位置進行設(shè)置，將其設(shè)置在一氧化碳作業(yè)場所的上風(fēng)處。三、變壓吸附法回收高爐氣中的一氧化碳。目前我國鋼、鐵幾乎全部都是由高爐煉鐵工業(yè)生產(chǎn)的。煉鐵過程副產(chǎn)的高爐氣從高爐頂排出，由于高爐氣中可燃燒組分含量不夠高，回收利用有較大困難。國內(nèi)鋼鐵行業(yè)大多將富裕的高爐氣直接排放空氣中，若以全國一年生產(chǎn)1億t生鐵，按體積分?jǐn)?shù)10%的排放量計,高爐氣中CO體積分?jǐn)?shù)按25%計，則排放到空氣中CO為4.5億m3。由此可見,鋼鐵行業(yè)高爐氣的排放既污染環(huán)境又浪費資源。回收利用高爐氣中CO,對于鋼鐵行業(yè)的資源合理利用和技術(shù)進步有十分重要的意義。回收利用高爐氣CO,須將高爐氣CO體積分?jǐn)?shù)提高到60%以上（即熱值達到7536kJ/m3以上），直接作為燃料使用，而不需再配焦?fàn)t氣或燃料油；或?qū)⒏郀t氣CO富集提純至滿足羰基合成原料的要求，利用CO開發(fā)羰基合成產(chǎn)品。本文采用載銅吸附劑（定名為NA吸附劑）進行高爐氣回收CO的工業(yè)側(cè)線試驗，為變壓吸附回收高爐氣中CO的工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。1工業(yè)試驗裝置及試驗條件。高爐氣中回收CO的工業(yè)側(cè)線試驗采用兩套變壓吸附裝置進行，兩套變壓吸附裝置分別由50mmX600mm的五塔和六塔組成。高爐氣經(jīng)除塵、壓縮后引入變壓吸附裝置I（PSAI）中，首先除去其中的H20和C02，因為H20、C02將影響吸附劑CO的吸附。然后進入變壓吸附試驗裝置II（PSAII）,將其中的CO吸附下來,N2及其他雜質(zhì)排放，抽真空降低壓力將CO解析出來。在變壓吸附裝置II中，高爐氣進入六塔并聯(lián)的吸附床層中的兩只，其余四塔處于再生階段或準(zhǔn)備階段。再生階段分三步完成,準(zhǔn)備階段分兩步完成。吸附階段、再生階段、準(zhǔn)備階段的時間相同，但吸附階段、再生階段、準(zhǔn)備階段總的循環(huán)時間及各步驟時間分配可按要求設(shè)定。試驗裝置時間控制由程序控制器完成，并由程序控制各電磁閥的開啟或關(guān)閉。當(dāng)完成時間設(shè)定、手動閥門調(diào)試等工作后，試驗裝置完全實行自動控制。原料氣體的流量由氣體流量計計量，產(chǎn)品氣量由排水浮筒收集計量，氣體的組成由氣相色譜儀分析。由于采用PSA方法分離混合氣中CO2已為成熟技術(shù)，這里工業(yè)試驗著重考察回收CO的PSA條件，故此后工業(yè)試驗條件均為PSAII的操作條件。工廠試驗條件為:①原料氣為工廠高爐氣總管上引側(cè)線得到的。其中的水分和CO2分別由PSAI中的活性氧化鋁和活性炭吸附脫除，高爐氣經(jīng)脫CO2和H2O后，其體積分?jǐn)?shù)為CO28.6%、C020.2%、00.6%、N70.6%;②吸附溫度為常溫;③吸附階段操作壓力為0.3MPa（表壓）;④再生階段一步均壓為0.15MPa（表壓），二步均壓為常壓，抽真空至-0.095MPa（表壓）得到產(chǎn)品氣。PSAII六塔變壓吸附循環(huán)流程時間分配見表2。表2PSAII六塔變壓吸附循環(huán)流程時間/S306030603060306030603060塔1AElE2IVE2ElRP塔2E]RPAElE21VE2塔3VE2ElRPAElE2IV塔4IVE2ElRPAElE2塔5ElE2IE2ElRPA塔6AElE21VE2ElRPAA-吸附,E1-—均壓降或升,E2-二均壓降或升,1-等待,V-抽真空,RP-充壓。2工業(yè)試驗結(jié)果。在工業(yè)試驗中首先在相同的操作條件下比較了采用5A分子篩（一般稱為鈣分子篩，化學(xué)式為3/4CaO?l/4Na20?Al2O3?2SiO2?9/2H2O，有效孔徑約為5A,適用于變壓吸附。）與載銅吸附劑回收高爐氣中CO的效果，結(jié)果列于表3。表35A分子篩與載銅吸附劑吸附效果比較PSA1吸附CO?時間/SPSAII吸附CO時間/S產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)/%coCO2O2n25A分子篩6012054.23.40.342.1載銅吸附劑6012074.11.20.324.4由表中數(shù)據(jù)可見,載銅吸附劑對CO的選擇性明顯優(yōu)于5A分子篩，與此前發(fā)表的吸附平衡數(shù)據(jù)相吻合，在5A分子篩上CO與N2的吸附量相差不大，而載銅吸附劑則顯著地提高了CO的選擇性，適用于含N2體系中CO的吸附。由于回收高爐氣中CO的工業(yè)試驗采用兩套變壓吸附裝置,PSAI中C02脫除的程度將對CO的回收有直接影響，因此試驗中測定了脫除CO2的吸附時間分別為120s、105s、84s、72s時對產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)的影響，其結(jié)果見表4。表4CO2的吸附時間對CO回收的影響試驗序號PSA1吸附CO?時間/s產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)/%每一吸附循環(huán)產(chǎn)品氣量1coCO2O2n2112075.60.40.223.84.21210577.20.60.222.04.7738475.40.80.223.64.9747274.91.20.323.65.00PSAIICO吸附時間為180s。由表4的數(shù)據(jù)可見，采用我們研制的載銅吸附劑一次吸附即可使產(chǎn)品氣CO體積分?jǐn)?shù)達到70%以上，而在PSAII的操作中尚無設(shè)置排放和產(chǎn)品氣置換床層死空間的步驟，如果在操作中設(shè)置這些過程，則可以使CO進一步提純至很高的體積分?jǐn)?shù)。由表中數(shù)據(jù)還可以看出PSAI脫除CO2的吸附時間設(shè)定不同，則進入PSAII床層的CO2體積分?jǐn)?shù)不同。CO2的存在會影響CO的吸附，產(chǎn)品氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)就會高。上述試驗中放空氣的組成及PSAII中CO的回收率列于表5。表5放空氣的組成及CO的回收率試驗序號放空氣體積分?jǐn)?shù)/%每一次循環(huán)放空氣量L回收率/%COCO2o2n210.80.40.298.67.4898.1524.800.294.810.8087.6638.000.291.811.9279.15斗7.200.292.613.8478.98由表4的數(shù)據(jù)可見，第一組試驗的放空氣中CO體積分?jǐn)?shù)最低，即CO的回收率最高，因此無論是提高提純要求還是保證CO的回收率，均應(yīng)盡量在PSAI中將CO2脫除干凈。在實際生產(chǎn)中，高爐氣排放的壓力是很低的，但要進行CO2的吸附和CO的回收，需要原料氣有一定的壓力，而壓力的選擇直接關(guān)系到過程的經(jīng)濟性，避免今后工業(yè)應(yīng)用時使用壓縮機，應(yīng)用

風(fēng)機能滿足過程的需要，為此試驗在0.08MPa（表壓）的操作壓力下，測定了產(chǎn)品中CO的體積分?jǐn)?shù)及PSAII過程CO的回收率,其數(shù)據(jù)列于表6。表6操作壓力0.08MPa下CO的回收試驗序號CO產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)，'％n2每一循環(huán)產(chǎn)品氣量放空氣體積分?jǐn)?shù)/%■co回收率/%co2o2coco2O1n2561.21.00.437.42.384.800.394.991.2661.81.60.835.82.430.800.398.998.5760.60.80.438.22.45000.299.8100861.41.2CL636.82.47000.399.7100由表6數(shù)據(jù)可見，當(dāng)操作壓力改為0.08MPa時，產(chǎn)品氣中CO的體積分?jǐn)?shù)下降且得到的產(chǎn)品氣減少。第7、8組試驗中，在PSAI中將C02的吸附時間作了適當(dāng)延長,使進入PSAII中的C02較少，減少了對CO吸附劑的影響，因此放空氣中不含CO,從而使CO的回收率高達100%。載銅吸附劑對CO的吸附主要依賴于其主要組分一一一價銅，因此一價銅的穩(wěn)定是吸附能力的保證，在工業(yè)側(cè)線試驗中，進行了多種條件的測試及較長時間的運轉(zhuǎn)，沒有發(fā)現(xiàn)CO吸附能力的下降，說明該吸附劑有很好的適應(yīng)性，其性能是穩(wěn)定的。3工業(yè)應(yīng)用流程的設(shè)置。根據(jù)工業(yè)試驗的結(jié)果，所設(shè)置的吸附法回收高爐氣中CO的流程如圖1所示。抽真空j高爐氣除塵后廠、PSA-I斗"成^品氣^抽真空j高爐氣除塵后廠、PSA-I斗"成^品氣^ "PSA-II除II2Osco2選擇吸WCO抽真空存到富集的coco?、h2o圖1 吸附法回收高爐氣中CO的流程高爐氣經(jīng)除塵后，由壓縮機或風(fēng)機引入變壓吸附裝置I中，首先除去其中的H2O和CO2,然后進入變壓吸附裝置II,將其中的CO吸附下來,N2及其他雜質(zhì)排放,最后抽真空降低壓力將CO解析出來。由于吸附劑在壓力下吸附，減壓下再生，要使生產(chǎn)過程連續(xù)進行必須用多塔來實現(xiàn)，即有的塔處