化工工藝與安全工程課件

化工工藝與安全工程主講：朱鵬第一頁，共四十頁。第一章概論1.化工行業(yè)的發(fā)展概況

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是我國的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一化工生產(chǎn)與安全第二頁，共四十頁。2.化工生產(chǎn)的特點(diǎn)

化工生產(chǎn)過程原料預(yù)處理過程（物理化學(xué)處理）化學(xué)反應(yīng)過程（包括物理、化學(xué)過程）反應(yīng)產(chǎn)物分離、提純（物理處理）未反應(yīng)原料循環(huán)產(chǎn)物副產(chǎn)物原料第三頁，共四十頁?；どa(chǎn)的特點(diǎn)化工物料絕大多數(shù)具有潛在的危險(xiǎn)性生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜、工藝條件苛刻生產(chǎn)規(guī)模大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)生產(chǎn)過程自動化程度高事故應(yīng)急救援難度大第四頁，共四十頁。3.化工生產(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故燃燒與爆炸燃燒是可燃物與助燃物發(fā)生的一種發(fā)光放熱的化學(xué)效應(yīng)。爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量的能量并伴隨有巨大聲響的過程。第五頁，共四十頁?；どa(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故電氣事故

觸電事故依照其作用方式的不同可分為電擊和電傷兩種類型。電擊是全身傷害，但一般不在身體表面留下大面積明顯傷痕。電傷是電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、化學(xué)能、機(jī)械能等其它形式的能，能對人體造成傷害。

火災(zāi)和爆炸也是電氣災(zāi)害的主要形式。第六頁，共四十頁?；どa(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故靜電和雷電事故靜電固體靜電液體靜電粉塵靜電氣體靜電人體靜電雷電的危害：爆炸和火災(zāi)、電擊、毀壞設(shè)備和設(shè)施、造成停電事故等第七頁，共四十頁。絕緣材料現(xiàn)在越來越多地用于化工生產(chǎn)設(shè)備和構(gòu)件，這類材料(例如，流經(jīng)塑料管道的粉體流或液體流等）很容易通過接觸起電而帶電。絕緣材料的帶電給生產(chǎn)帶來的危害有兩方面：一是由于電場力作用使生產(chǎn)不能順利進(jìn)行；二是對化工生產(chǎn)環(huán)境中存在可燃?xì)怏w的場合，靜電放電可成為引燃引爆的點(diǎn)火源。后者是十分危險(xiǎn)的。固體靜電第八頁，共四十頁。當(dāng)液體帶電時(shí)，電場存在于其內(nèi)部及周圍空間，當(dāng)場強(qiáng)足夠高時(shí)，就會發(fā)生放電。一般來說，發(fā)生在液體內(nèi)部的放電沒有引燃危險(xiǎn)，但可以引起化學(xué)變化，這種變化能改變液體的性能或引起有關(guān)設(shè)備的腐蝕?？諝庵械姆烹娛俏ｋU(xiǎn)的，油罐內(nèi)部液面與接地罐壁或其他金屬構(gòu)件之間的場強(qiáng)超過擊穿強(qiáng)度時(shí)，即發(fā)生放電。液體靜電第九頁，共四十頁。當(dāng)塵云中所產(chǎn)生的場強(qiáng)足夠高時(shí)，就會發(fā)生塵云內(nèi)部放電或塵云對大地的放電，它可引燃非常敏感的混合物，如懸浮的細(xì)微粉塵或可燃混合氣體。而對于結(jié)塊粉體放電，隨著粉體結(jié)塊的形成，其電荷密度及周圍電場強(qiáng)度將會增高，發(fā)生靜電放電的概率也會相應(yīng)增大。粉塵靜電第十頁，共四十頁。純凈氣體或氣體混合物的運(yùn)動，產(chǎn)生靜電的數(shù)量是極小的。然而懸浮在氣體中的液體或固體顆粒能夠產(chǎn)生和攜帶較多的靜電電荷，帶電是由粒子的接觸而產(chǎn)生的。氣體靜電第十一頁，共四十頁。人體的體電阻率很低，可視為導(dǎo)體。當(dāng)人體穿著絕緣鞋或站在絕緣地板上時(shí)，人體能夠通過感應(yīng)而帶電，也能與其他帶電體接觸而帶電，其危害主要有人體火花放電和衣物放電。人體靜電第十二頁，共四十頁?；どa(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故職業(yè)中毒與塵肺職業(yè)中毒：是指在生產(chǎn)勞動過程中由于接觸化學(xué)毒物引起的中毒。在職業(yè)中毒中，毒性物質(zhì)主要是通過呼吸道和皮膚侵入人體的。塵肺：是由于長期從事粉塵作業(yè)，塵肺患者兩肺產(chǎn)生進(jìn)行性、彌漫性的纖維組織增生，逐漸發(fā)展影響呼吸機(jī)能及其它器官的功能。它是最常見、危害最嚴(yán)重的一類職業(yè)病。第十三頁，共四十頁。化工生產(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故壓力容器爆炸對于壓力容器，反應(yīng)、分離、傳熱、儲運(yùn)等化工過程，都在其中進(jìn)行，并伴隨有一定的化學(xué)腐蝕和熱學(xué)環(huán)境，所處理的工藝介質(zhì)多數(shù)易燃、易爆、有毒，一旦發(fā)生事故，所造成的損害要比常溫常壓機(jī)械設(shè)備大得多，而且易引發(fā)中毒、火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害。對壓力容器而言，其常見的失效形式是破裂失效。第十四頁，共四十頁。化工生產(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故壓力容器爆炸破裂失效韌性破裂脆性破裂疲勞破裂應(yīng)力腐蝕破裂蠕變破裂第十五頁，共四十頁。是指壓力容器殼體承受過高的應(yīng)力，以致超過或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其屈服極限和強(qiáng)度極限，使殼體產(chǎn)生較大的塑性變形，最終導(dǎo)致破裂。韌性破裂第十六頁，共四十頁。它是壓力容器未發(fā)生明顯塑性變形就破壞的破裂形式?；と萜鞒０l(fā)生低應(yīng)力脆斷，主要原因是熱學(xué)環(huán)境、載荷作用和容器本身結(jié)構(gòu)缺陷所致。所處理的介質(zhì)易造成容器應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、氫損傷、高溫腐蝕、熱疲勞、腐蝕疲勞、機(jī)械疲勞等，使焊縫和母材原發(fā)缺陷易于擴(kuò)展開裂，或在應(yīng)力集中區(qū)易產(chǎn)生新的裂紋并擴(kuò)展開裂，使容器承受的應(yīng)力低于設(shè)計(jì)應(yīng)力而破壞。脆性破裂第十七頁，共四十頁。壓力容器長期在交變載荷作用下運(yùn)行，其承壓部件發(fā)生破裂或泄漏，容器外觀沒有明顯的塑性變形，而且是突發(fā)性的破裂，它往往發(fā)生在應(yīng)力較高或存在材料缺陷處，如果容器材料強(qiáng)度較低而韌性較好，不一定發(fā)生破裂，而是疲勞裂紋穿透器壁發(fā)生泄漏。如果容器材料強(qiáng)度偏高而韌性較差，則會發(fā)生爆破事故。疲勞破裂第十八頁，共四十頁。所謂應(yīng)力腐蝕破裂是指容器材料在特定的介質(zhì)環(huán)境中，在拉應(yīng)力作用下，經(jīng)一定時(shí)間后發(fā)生開裂或破裂的現(xiàn)象。由于壓力容器廣泛使用在石油、化工等工業(yè)部門，因此腐蝕破裂是壓力容器破裂的最常見的形式。由于許多壓力容器材料對應(yīng)力腐蝕敏感，所以應(yīng)力腐蝕是壓力容器最重要的一種腐蝕形式。應(yīng)力腐蝕破裂第十九頁，共四十頁。在高溫下運(yùn)行的壓力容器，當(dāng)操作溫度超過一定限度，材料在應(yīng)力作用下發(fā)生緩慢的塑性變形，塑性變形經(jīng)長期累積，最終會導(dǎo)致材料破裂。蠕變破裂有明顯的塑性變形和蠕變小裂紋，斷口無金屬光澤呈粗糙顆粒狀，表面有高溫氧化層或腐蝕物。蠕變破裂第二十頁，共四十頁?；どa(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)常見安全事故化工廠腐蝕造成的事故在化工生產(chǎn)中，所用原料及中間產(chǎn)品、成品等大部分具有腐蝕性，對建（構(gòu)）筑物、機(jī)械、設(shè)備、儀表、電氣設(shè)施，均會造成腐蝕破壞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。按照腐蝕機(jī)理可分為縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、氫損傷、腐蝕疲勞、選擇性腐蝕七類。第二十一頁，共四十頁。即在電解液中，金屬與金屬、金屬與非金屬之間構(gòu)成窄縫空腔內(nèi)發(fā)生的一種腐蝕?；どa(chǎn)中，管道連接處，襯板、墊片處，設(shè)備污泥沉積處及設(shè)備外部塵埃、腐蝕產(chǎn)物的附著處，易產(chǎn)生此類腐蝕。當(dāng)金屬涂層破損時(shí)，金屬與涂層之間也會發(fā)生縫隙腐蝕。縫隙腐蝕第二十二頁，共四十頁。即集中于金屬表面?zhèn)€別小點(diǎn)上深度較大的腐蝕。其腐蝕機(jī)理是金屬表面由于露頭、錯位、介質(zhì)不均勻等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破壞，成為點(diǎn)蝕源。該點(diǎn)蝕源在某段時(shí)間內(nèi)是活性狀態(tài)，電極電位為負(fù)，與表面其他部位構(gòu)成局部腐蝕微電池。在大陰極小陽極的條件下，點(diǎn)蝕源的金屬迅速被溶解形成孔洞?？孜g第二十三頁，共四十頁。即一種沿金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕，它可以在外觀無變化的情況下，完全喪失金屬的強(qiáng)度。其機(jī)理是由于金屬材料在腐蝕環(huán)境中，晶粒表面和內(nèi)部的物理化學(xué)和電化學(xué)性能有差異時(shí)，會在它們之間構(gòu)成腐蝕電池，使腐蝕沿晶粒邊界向前發(fā)展，致使材料的晶粒間失去結(jié)合力。晶間腐蝕第二十四頁，共四十頁。包括氫腐蝕和氫脆。氫腐蝕是在高溫高壓下，氫引起鋼組織的化學(xué)變化，使其機(jī)械性能受損，被腐蝕的鋼強(qiáng)度、塑性下降，宏觀是脆斷。氫脆是由于氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，使材料發(fā)生脆化的現(xiàn)象。氫損傷第二十五頁，共四十頁。材料在腐蝕環(huán)境中，受交變應(yīng)力作用產(chǎn)生的破壞。腐蝕疲勞選擇性腐蝕合金腐蝕時(shí)，其某種組分有選擇性的溶解。常見的有黃銅脫鋅和鑄鐵石墨化等。第二十六頁，共四十頁?；どa(chǎn)中常見的安全事故類別及特點(diǎn)化工事故統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)爆炸事故屢見不鮮泄漏事故普遍發(fā)生相同事故接連不斷惡性事故沒能遏制設(shè)備缺陷比例很大正常生產(chǎn)時(shí)事故隱患多第二十七頁，共四十頁。4.安全在化工生產(chǎn)中的重要地位1975年，美國聯(lián)合碳化物公司比利時(shí)公司安特衛(wèi)普廠，年產(chǎn)15萬噸高壓聚乙烯裝置，因一個反應(yīng)釜填料蓋泄漏，受熱爆炸，發(fā)生連鎖反應(yīng)，整個工廠被毀。案例11984年12月3日，印度博泊爾市農(nóng)藥廠的毒氣泄漏發(fā)生事故，由于儲罐上安全裝置有缺陷，管理上也存在問題，致使45噸甲基異氫酸酯幾乎全部泄漏，造成20萬人受到不同程度的中毒，死亡數(shù)千人，生態(tài)環(huán)境也遭到嚴(yán)重破壞。案例2第二十八頁，共四十頁。1.重大危險(xiǎn)源的概念是指長期地或者臨時(shí)地生產(chǎn)、搬運(yùn)、使用或儲存危險(xiǎn)物品，且危險(xiǎn)物品的數(shù)量等于或超過臨界量的場所和設(shè)施，以及其他存在危險(xiǎn)能量等于或超過臨界量的場所和設(shè)施?；て髽I(yè)重大危險(xiǎn)源類別第二十九頁，共四十頁。2.化工企業(yè)重大危險(xiǎn)源類別儲罐區(qū)（儲罐）庫區(qū)（庫）生產(chǎn)場所壓力管道鍋爐壓力容器第三十頁，共四十頁。儲罐區(qū)（儲罐）判斷依據(jù)（1）儲罐區(qū)（儲罐）內(nèi)有一種危險(xiǎn)物品的儲存量達(dá)到或超過其對應(yīng)的臨界量；（2）儲罐區(qū)內(nèi)儲存多種危險(xiǎn)物品且每一種物品的儲存量均未達(dá)到或超過其對應(yīng)臨界量，但滿足下面的公式：q1Q1+q2Q2+…+qnQn≥1式中：q1，q2，…，qn為每一種危險(xiǎn)物品的實(shí)際儲存量（t）；Q1，Q2，…，Qn為對應(yīng)危險(xiǎn)物品的臨界量（t）。第三十一頁，共四十頁。判斷依據(jù)（1）庫區(qū)（庫）內(nèi)有一種危險(xiǎn)物品的儲存量達(dá)到或超過其對應(yīng)的臨界量；（2）庫區(qū)（庫）內(nèi)儲存多種危險(xiǎn)物品且每一種物品的儲存量均未達(dá)到或超過其對應(yīng)臨界量，但滿足下面的公式：q1Q1+q2Q2+…+qnQn≥1式中：q1，q2，…，qn為每一種危險(xiǎn)物品的實(shí)際儲存量（t）；Q1，Q2，…，Qn為對應(yīng)危險(xiǎn)物品的臨界量（t）。庫區(qū)（庫）第三十二頁，共四十頁。判斷依據(jù)（1）單元內(nèi)現(xiàn)有的任一種危險(xiǎn)物品的量達(dá)到或超過其對應(yīng)的臨界量；（2）單元內(nèi)有多種危險(xiǎn)物品且每一種物品的儲存量均未達(dá)到或超過其對應(yīng)臨界量，但滿足下面的公式：q1Q1+q2Q2+…+qnQn≥1式中：q1，q2，…，qn為每一種危險(xiǎn)物品的實(shí)際儲存量（t）；Q1，Q2，…，Qn為對應(yīng)危險(xiǎn)物品的臨界量（t）。生產(chǎn)場所第三十三頁，共四十頁。判斷依據(jù)（1）長輸管道

a.輸送有毒、可燃、易爆氣體，且設(shè)計(jì)壓力>1.6MPa的管道；

b.輸送有毒、可燃、易爆液體介質(zhì)，輸送距離≥200km且管道公稱直徑≥300mm的管道。（2）公用管道

中壓和高壓燃?xì)夤艿?，且公稱直徑≥200mm。壓力管道第三十四頁，共四十頁。判斷依據(jù)（3）工業(yè)管道a.輸送《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級依據(jù)》（GB5044-1985）中毒性程度為極度、高度危害氣體、液化氣體介質(zhì)，且公稱直徑≥100mm的管道；

b.輸送《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級依據(jù)》（GB5044-1985）中極度、高度危害液體介質(zhì)、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w，或甲類可燃液體介質(zhì)，且公稱直徑≥100mm，設(shè)計(jì)壓力≥4MPa的管道；c.輸送其他可燃、有毒流體介質(zhì)，且公稱直徑≥100mm，設(shè)計(jì)壓力≥4MPa，設(shè)計(jì)溫度≥400℃的管道。壓力管道第三十五頁，共四十頁。判斷依據(jù)（1）蒸汽鍋爐額定蒸汽壓力>2.5MPa，且額定蒸發(fā)量≥10t/h。（2）熱水鍋爐額定出水溫度≥120℃，且額定功率≥14MW。鍋爐第三十六頁，共四十頁。判斷依據(jù)（1）介質(zhì)毒性程度為極度、高度或中度危害的三類壓力容器；（2）易燃介質(zhì)，最高工作壓力≥0.1MPa，且PV≥100MPa·m3。壓力容器第三十七頁，共四十頁?；瘜W(xué)工業(yè)事故原因統(tǒng)計(jì)工廠選址工廠布局結(jié)構(gòu)對加工物質(zhì)的危險(xiǎn)性認(rèn)識不足化工工藝物料輸送誤操作設(shè)備缺陷防災(zāi)計(jì)劃不充分第三十八頁，共四十頁。1.某危化品生產(chǎn)單位庫區(qū)儲存有汽油8噸、煤油25噸、液化石油氣12噸，請問該企業(yè)庫區(qū)是否構(gòu)成重大危險(xiǎn)源？并請說明理由。2.壓力容器常見的破裂失效形式有哪些？3.化工設(shè)備的腐蝕類型有哪些？4.化工生產(chǎn)的特點(diǎn)是什么？化工行業(yè)常見的安全事故類型有哪些？5.壓力容器蠕變破裂有何特點(diǎn)？作業(yè)第三十九頁，共四十頁。內(nèi)容總結(jié)化工工藝與安全工程。生產(chǎn)規(guī)模大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)。和攜帶較多的靜電電荷，帶電