化學毒物的工程控制技術應用

項目六職業(yè)病危害控制技術職業(yè)健康與防護技術化學毒物的工程控制技術應用任務三化學中毒事故的案例分析某化工廠合成分廠四氯化硅蒸餾崗位所在白炭黑工段副工段長劉某帶領當班班長李某、操作工高某、侯某處理前日夜班發(fā)生堵塞故障的四氯化硅粗貯罐，由帶著防毒面具的李某、高某打開其中一個截止閥門，看到無物料、無壓力瀉出后便用鋼筋疏通在粗貯罐下部堵塞的主管道，約10分鐘后，未帶防毒面具的劉某接替李、高二人繼續(xù)疏通管路，約20分鐘后，含HCl、SiO2、SiCl4的氣、固、液態(tài)的混合物料突然從閥門下端瀉出，瞬間白色煙霧向室內(nèi)空間彌散并從敞開的窗戶、門和樓板設備安裝孔向該四氯化硅粗貯罐所在二樓樓下及樓外擴散。在距泄漏點東南側(cè)的李某、高某見出事后立即從東南側(cè)樓梯間跑離現(xiàn)場，草草洗臉后跑回現(xiàn)場一樓外北側(cè)。劉某在事故發(fā)生當時面部受傷掙扎著跑到一樓外，倒在地上，在泄漏地點西南側(cè)不遠的操作工候某在跑出樓下后也倒在地面上。任務導入化學中毒事故的案例分析事故發(fā)生后該工段長沈某見到廠房外有煙霧，立即安排他人向上級報告事故并聯(lián)系救援人員，并急忙找來防毒面具帶好后冒著濃煙霧進到事故發(fā)生地找到管道閥門將其關閉。并與他人將倒在地上的劉某和侯某拖離現(xiàn)場，安排送醫(yī)院。另有在現(xiàn)場一樓進行電氣作業(yè)的電工陳某等四人受泄漏物料侵害面部疼痛，同時氣短或呼吸困難，但均自行跑到樓外安全處，急救車趕到后停在距現(xiàn)場約150米的上風處對電工陳某等四人及李某、高某采用大量清水沖洗面部、眼部等暴露部位，并予吸氧后送往沈化醫(yī)院。現(xiàn)場經(jīng)該廠內(nèi)消防員噴灑泡沫劑及水霧稀釋煙霧后未再有其他人受傷。任務導入知識與技能要求：化學中毒事故發(fā)生的原因？化學毒物控制方法有哪些？任務知識鏈接一、化學毒物工程控制技術概述1、生產(chǎn)性化學毒物是指在生產(chǎn)中使用、接觸的能使人體器官組織機能或形態(tài)發(fā)生異常改變而引起暫時性或永久性病理變化的化學物質(zhì)。2、生產(chǎn)性化學毒物在不同行業(yè)或工序中存在的狀態(tài)不同，主要有氣體、蒸氣、霧、煙、粉塵五種狀態(tài)，其中粉塵、煙和霧混合懸于空中稱為氣溶膠態(tài)。3、常用的凈化方法有吸收凈化法、吸附凈化法、燃燒凈化法和冷凝凈化法，在生產(chǎn)性化學毒物的工程控制技術采用較多是吸收凈化法和吸附凈化法。任務知識鏈接二、吸收凈化法（一）吸收凈化法基本原理吸收凈化法是利用氣體混合物中各組分在某種液體吸收劑中的溶解度不同，將其中溶解度最大的組分分離出來。在吸收操作中，把所有的液體稱為吸收劑，被吸收的氣體稱為吸收質(zhì)、可溶氣體或組分，其余不被吸收的氣體稱為惰性氣體。吸收過程分為物理吸收和化學吸收兩種。任務知識鏈接二、吸收凈化法（二）物理吸收和化學吸收物理吸收是指吸收時溶質(zhì)與溶劑不發(fā)生明顯的化學反應，如洗油吸收苯，水吸收SO2等。化學吸收是指吸收時溶質(zhì)與溶劑或溶液中的其它物質(zhì)發(fā)生化學反應。如CO2在水中的溶解度甚低，但若用K2CO3水溶液吸收CO2，在液相中發(fā)生化學反應生成KHCO3。任務知識鏈接二、吸收凈化法（三）吸收的氣液平衡關系吸收過程是當混合氣體與吸收劑接觸時，氣相中的可吸收組分（吸收質(zhì)）就會向液相進行質(zhì)量傳遞，稱為吸收過程。解吸過程是伴隨吸收過程的同時，還會發(fā)生液相中吸收組分反過來向氣相逸出的質(zhì)量傳遞過程，稱為解吸過程。在一定的溫度和壓力下，吸收過程的速率和解吸過程的速率最終將會相等，氣液兩相間的質(zhì)量傳遞達到動態(tài)平衡，簡稱為相平衡。任務知識鏈接二、吸收凈化法（四）吸收過程的機理吸收過程是吸收質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的質(zhì)量傳遞過程。由于吸收質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相是通過擴散進行的，因此傳質(zhì)過程也稱為擴散過程。傳質(zhì)的基本方式有兩種：分子擴散和對流傳質(zhì)。分子擴散是由于分子熱運動，使物質(zhì)由濃度高處向濃度低處轉(zhuǎn)移。物質(zhì)通過紊流流體的轉(zhuǎn)移稱為對流傳質(zhì)，對流傳質(zhì)和對流傳熱相似。任務知識鏈接二、吸收凈化法（五）吸收劑的選用常用的吸收劑可以分為：水吸收劑，主要吸收易溶于水氣體，吸收率與溫度有關；堿性吸收劑，用于吸收與堿起化學反應的化學物質(zhì)；酸性吸收劑，用于吸收與酸起化學反應的化學物質(zhì)；有機吸收劑，主要用來吸收有機氣體；氧化劑吸收劑，主要用于氧化分解更有效吸收某些有機氣體。吸收劑的性能不同，吸收的效果也不同，在選用吸收劑的時應從如下幾個方面做比較：①溶解度；②選擇性；③揮發(fā)性；④腐蝕性；⑤粘性操作；⑥其他；吸收劑應盡可能無毒、不易燃、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得，并具有化學穩(wěn)定性。任務知識鏈接二、吸收凈化法（六）吸收設備圖6-14噴淋塔結(jié)構(gòu)示意圖圖6-15填料塔結(jié)構(gòu)示意圖任務知識鏈接二、吸收凈化法（六）吸收設備圖6-16湍球塔結(jié)構(gòu)示意圖圖6-17篩板塔結(jié)構(gòu)示意圖任務知識鏈接二、吸收凈化法（六）吸收設備文丘里吸收器文丘里洗滌器是氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣體的靜壓能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，在喉管入口處氣速達到最大，一般為50～180m/s。吸收液通過喉管周邊的均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣體霧化和加速，通過液滴的霧化和加速，實現(xiàn)氣液充分接觸，氣體中的溶質(zhì)迅速被吸收液所吸收。為了使液滴充分霧化，以盡可能擴大氣液接觸面積，氣流入口速度的選擇要考慮氣體和吸收液的性質(zhì)以及對吸收效率的要求，并盡可能地降低壓力損失。任務知識鏈接三、吸附凈化法（一）吸附凈化法基本原理吸附是利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇吸附的能力，使其富集在吸附劑表面，而從混合物中的分離的過程。典型的吸附過程包括四個步驟：任務知識鏈接三、吸附凈化法（一）吸附凈化法基本原理1.適用范圍（1）常用于濃度低，毒性大的有害氣體的凈化，但處理的氣體量不宜過大。（2）對有機溶劑蒸汽具有較高的凈化效率。（3）當處理的氣體量較小時，用吸附法靈活方便。2.優(yōu)點與缺點（1）優(yōu)點：凈化效率高，可回收有用組分，設備簡單，易實現(xiàn)自動化控制。（2）缺點：吸附容量小，設備體積大；吸附劑容量往往有限，需頻繁再生，間歇吸附過程的再生操作麻煩且設備利用率低。任務知識鏈接三、吸附凈化法（二）吸附劑選擇1.吸附劑的要求吸附劑應具備如下要求：①具有巨大的內(nèi)表面積，要求有較大吸附量。②具有良好的選擇性，以達到凈化某種或幾種污染物的目的。③具有良好的再生特性和耐磨能力，還要求有對酸、堿、水、高溫的適應性。④來源廣泛，成本低廉。任務知識鏈接三、吸附凈化法（二）吸附劑選擇2.吸附劑活性所謂活性，一般是指在某種狀態(tài)下，生產(chǎn)物的表面具有熱力學上稱為不安定狀態(tài)或不安定結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出過剩能量?；钚缘拇笮。脝挝惑w積或重量吸附劑所能附著的吸附治理（體積）的多少來表示。任務知識鏈接三、吸附凈化法（二）吸附劑選擇3.幾種常用的吸附劑工業(yè)上常采用吸附劑有活性炭、活性氧化鋁、分子篩、硅藻土、硅膠、合成沸石等，這里介紹幾種常用的吸附劑。任務知識鏈接三、吸附凈化法（三）吸附裝置1.固定床吸附裝置在處理工作場所有害有毒氣體外排時，采用較多是固定床吸附裝置。如果僅短期處理，通常只需一個吸附裝置，當然這要求吸附周期之間有足夠的時間間隔，以便進行吸附劑的再生；對于要求連續(xù)操作，則必須采用多臺裝置并聯(lián)使用，以一定的順序進行吸附-脫附-再生操作。工程中經(jīng)常采用雙吸附床或三吸附床系統(tǒng)，其中一個或兩個吸附床分別進行脫附-再生，其余的進行吸附。任務知識鏈接三、吸附凈化法（三）吸附裝置2.蜂輪式吸附裝置蜂輪式吸附裝置的蜂輪由活性炭纖維紙制成蜂窩狀卷繞，增大氣體接觸面積，蜂輪分為吸附區(qū)和解吸區(qū)，工作場所排出的有害有毒氣體通過吸附區(qū)被活性炭纖維紙吸附。采用加熱器加熱至100～130℃，解吸區(qū)將吸附的有害有毒氣體解吸處理，使活性炭纖維紙再生。任務知識鏈接四、燃燒凈化法將有毒有害氣體、蒸氣和煙塵用燃燒的方法進行消除，稱為燃燒凈化技術。燃燒凈化技術已被廣泛用于處理有機溶劑蒸氣、碳氫化合物及惡臭氣體的凈化處理，這些物質(zhì)在燃燒過程中被氧化成二氧化碳和水蒸氣，同時回收燃燒過程中的熱量。目前常用的燃燒凈化技術有直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。任務知識鏈接四、燃燒凈化法1.直接燃燒（直接火焰燃燒）直接燃燒是把廢氣中可燃的有害組分當作燃料直接燃燒，從而達到凈化的目的。直接燃燒只適用于可燃有害組分濃度較高或燃燒熱值較高的氣體。即廢氣中的可燃物質(zhì)濃度較高，燃燒產(chǎn)生的熱量足以維持燃燒過程連續(xù)進行時采用。直接燃燒特點：①不需要預熱。②燃燒狀態(tài)是在高溫下滯留短時間的有火焰燃燒，能回收熱能。③適用于凈化可燃組分濃度較高或燃燒熱值較高的氣體。任務知識鏈接四、燃燒凈化法2.熱力燃燒熱力燃燒是利用輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到要求的溫度，使可燃有害組分在高溫下分解成無害物，以達到凈化的目的（1）燃燒過程：①附加燃料首先和部分廢氣混合并進行燃燒，產(chǎn)生高溫氣體；②大部分廢氣則與附加燃料燃燒生成的高溫氣休混合，并使其達到反應溫度；③可燃污染物在高溫下與氧反應，轉(zhuǎn)化成非污染物后排放。任務知識鏈接四、燃燒凈化法2.熱力燃燒（2）熱力燃燒的特點：①需要進行預熱，溫度范圍控制在540°～820°，可以燒掉廢氣中的炭粒，氣態(tài)污染物最終被氧化分解為CO2、H2O等。②燃燒狀態(tài)時在較高溫度下停留一定時間的有焰燃燒。③適用于各種氣體的燃燒，能除去有機物及超細顆粒物。④結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，維修費用低。任務知識鏈接四、燃燒凈化法3.催化燃燒催化燃燒是利用催化劑來加快燃燒速度的燃燒作用稱為催化燃燒。在催化劑的作用下，能使氣態(tài)污染物中的可燃質(zhì)在較低溫度下氧化分解。（1）催化燃燒過程：①預處理：除去粉塵、液滴及有害組分，避免催化床層的堵塞和催化劑中毒。②預熱：進入催化床層的氣體必須，達到起燃溫度。③回收利用：催化放出大量的熱，燃燒尾氣溫度高，對這部分熱量必須加以利用。任務知識鏈接四、燃燒凈化法3.催化燃燒（2）催化燃燒特點：①需預熱，溫度控制在200°～400°，為無火焰燃燒，安全性好。②燃燒溫度低，輔助燃料消耗少。③對可燃性組分的濃度和熱值限制較少，但組分中不能含有塵粒、霧滴和易使催化劑中毒的氣體。④催化劑費用高。任務知識鏈接五、冷凝凈化法冷凝法適用于凈化、回收蒸氣狀態(tài)的有害物質(zhì)，利用物質(zhì)在不同的溫度下具有不同的飽和蒸氣壓這一性質(zhì)，冷卻氣體，使處于蒸氣狀態(tài)的有害物質(zhì)冷凝成液體，從廢氣中分離出來。冷凝凈化程度要求愈高，廢氣的冷卻溫度愈低，冷卻所需的費用也就愈大。因此，當廢氣中蒸氣含量比較高時，冷凝回收才有經(jīng)濟意義，冷凝的凈化程度也是有一定限制的。冷凝回收往往用于吸收、吸附、燃燒法的預處理，預先回收某些可以利用的純物質(zhì)和減輕這些方法的負荷。任務實施方案化學中毒事故發(fā)生的原因？（1）知識要點—化學中毒事故與發(fā)生原因關系1.工作人員未按操作規(guī)范作業(yè)，造成毒物泄漏。2.工作人員缺乏個人防護意識，未按要求佩帶防護用具致使中毒或死亡。任務實施方案化學毒物控制方法有哪些？知識要點—常用的化學毒物控制技術常用化學物控制技術有吸收凈化法、吸附凈化法、燃燒凈化法和冷凝凈化法。技能要點—吸收凈化法、吸附凈化法設計原理與選擇關系思考與討論1.什么叫生產(chǎn)性化學毒物？2.工作場所化學毒物凈化技術主要有哪些？3.吸收凈化法中吸收劑選擇有哪些要求？4.工業(yè)中常用的吸附劑有哪些？技能訓練任務第一步：熟讀案例資料空氣中苯系物的污染主要來源于化工、涂料、噴漆、橡膠、印刷、黏結(jié)劑等生產(chǎn)行業(yè)，工作地點空氣中職業(yè)接觸限值（PC-TWA）的苯、甲苯和二甲苯分別為6、50、50mg/m3。對含苯系物廢氣可采用吸附法、催化燃燒法或吸收法等進行凈化處理，同時應盡可能將苯加以回收利用。技能訓練任務第二步：處理過程分析（1）凈化預處理。除去易使活性炭“中毒”的雜質(zhì)和粉塵等。如噴漆產(chǎn)生的含苯廢氣，可先采用洗滌器及油過濾器除去廢氣中漆霧和粉塵，對于印刷產(chǎn)生的含苯廢氣則要用過濾器除去廢氣中紙屑和粉塵后送人吸附系統(tǒng)。（2）冷卻?；钚蕴康奈搅侩S溫度升高而減少，廢氣進人吸附罐前，應進行冷卻，以提高活性炭的作用。冷卻器與吸附罐間距離應盡量縮短。（3）吸附凈化。吸附罐的設計應使氣流較均勻地通過活性炭層，同時要便于裝卸吸附劑。空塔氣流速度取0.25m/s左右。活性炭層高度取0.5～1rn。如果連續(xù)操作，吸附罐至少應設兩個，一個用于吸附，另一個用于脫附。技能訓練任務第二步：處理過程分析（4）脫附。當吸附罐出口出現(xiàn)苯蒸氣時，即應進行脫附（再生），用水蒸氣再生活性炭。脫附1kg苯，大約需要4～5kg蒸汽。設計冷凝器應滿足最大脫附速率時