《化工過程安全原理》

第2章化工過程平安原理2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述2.2液體閃點及其變化規(guī)律2.3爆炸極限及預(yù)測2.4反響性化學(xué)物質(zhì)的危險性及評估方法2.5化學(xué)反響的熱效應(yīng)2.6化學(xué)反響速率2.7常用工業(yè)反響器類型及特點編輯ppt第2章化工過程平安原理內(nèi)容與要求：掌握危險化學(xué)品的分類原那么，熟悉危險化學(xué)品各類危害極其特性，了解影響危險化學(xué)品的主要因素，了解化學(xué)品固有危險性的評估方法。掌握液體閃點概念及其檢測方法，熟悉單一同系物可燃液體閃點的變化規(guī)律，了解混合液體的閃點變化規(guī)律。掌握氣體爆炸極限理論，熟悉常見可燃性氣體爆炸極限的因素、爆炸溫度的因素，了解爆炸溫度、爆炸界限的預(yù)測方法。掌握反響性化學(xué)物質(zhì)熱危險性特征，熟知物質(zhì)不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)因素，了解反響物質(zhì)的氧平衡值以及最大爆炸壓強預(yù)測法。掌握化學(xué)反響熱的概念及其根本計算法，了解化學(xué)反響的方向和自發(fā)反響判斷準那么。掌握化學(xué)反響速率的概念，了解反響速率效應(yīng)和反響級數(shù)關(guān)系的有關(guān)定律。編輯ppt2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述化學(xué)品和危險化學(xué)品的概念：化學(xué)品：指各種元素、由元素組成的化合物及其混合物，無論天然的或人造的。危險化學(xué)品：化學(xué)品中具有易燃易爆、有毒、有害、有腐蝕性，對人員、設(shè)施、環(huán)境造成傷害或損傷的化學(xué)品。依據(jù)GB13690-1992〔常用危險化學(xué)品分類及標志〕和GB6944-1986〔危險貨物分類和品名編號〕，我國將危險化學(xué)品按其危險性劃分為8類、21項。編輯ppt爆炸品：概念特征：受外界作用〔熱、摩擦、撞擊〕劇烈化學(xué)反響、大量氣體和熱量，是周圍壓力急劇上升，發(fā)生爆炸等〔TNT、火藥、黑索金〔軍用火藥-環(huán)三亞甲基三硝銨〕〕按爆炸性的大小、爆炸品分5項：具有整體爆炸危險的物質(zhì)和物品。具有拋射危險，但無整體爆炸危險的物質(zhì)和物品。具有燃燒危險和較小拋射危險或兩者兼有，但無整體爆炸危險的物質(zhì)和物品。無重大危險的爆炸物質(zhì)和物品。非常不敏感的爆炸物質(zhì)。特性：爆炸性強：化學(xué)不穩(wěn)定性急速,劇烈反響。敏感度高：對外界條件作用敏感。2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt壓縮氣體和液化氣體：概念特征：符合兩種情況〔之一〕的，認定為該類危險品：臨界溫度低于50℃，或50℃時蒸汽壓力大于294kPa；溫度在21.1℃，氣體絕對壓力大于275kPa，或者 溫度在54.4℃，氣體絕對壓力大于715kPa，或者 溫度在37.8℃，雷蒙蒸汽壓力〔判斷氣體揮發(fā)性〕大于275kPa。分類：按性質(zhì)分3項易燃氣體H2、CO、CH4；不燃氣體；有毒氣體NO、Cl2、NH4。特性：可壓縮性：溫度不變，加壓。膨脹性：受光或熱，體積膨脹，在容器中爆炸。易燃、可燃性氣體空氣混合物能爆炸。刺激性、致敏性、腐蝕性、窒息性2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt易燃液體：概念特征：根據(jù)閉杯閃點等于或低于61℃類劃分。本類物質(zhì)在常溫下易揮發(fā)、其蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物。根據(jù)閃點上下，分為三類：低閃點液體：閃點小于-18℃；乙醚、乙醛中閃點液體：[-18℃,23℃)；笨、乙醇高閃點液體：[23℃,61℃]。丁丁醇、氯苯特性：易揮發(fā)：閃點低、沸點低，外表蒸汽與空氣混合易爆炸易流動擴散：黏度較小，有蔓延和擴大火勢危險。受熱膨脹——揮發(fā)。帶電性：運輸過程中，高速流動摩擦生靜電火花，易燃燒爆炸；毒害性：有人提內(nèi)臟和系統(tǒng)有害2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt易燃固體、自燃物品和遇濕易燃物品：易燃固體：燃點低、敏感度強、散發(fā)毒氣。紅磷、硫磺自燃物品：燃點低、氧化放熱、燃燒。白磷、三乙基鋁遇濕易燃物品：遇濕放熱、產(chǎn)生氣體，不需明火能點燃易燃固體特性：易燃性可分散性與氧化性熱分解性對摩擦撞擊敏感毒害性自燃物品特性：易氧化、分解遇濕易燃物品特性：遇水或酸反映強腐蝕性或毒性強2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt氧化性和有機過氧化物：氧化劑概念：具有氧化性，易分解并釋放氧和熱量的物質(zhì)。有機過氧化物：指分子中含有過氧鍵的有機物，其本身易燃易爆、極易分解，對熱、振動和摩擦極為敏感。特性：易引起燃燒爆炸高溫易分解極為敏感遇酸反響劇烈助燃作用毒性和腐蝕性發(fā)生復(fù)分解反響2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt毒害品和感染性物品：概念：進入肌體后達一定量，能與體液和組織發(fā)生生物化學(xué)反響，破壞肌體正常功能，引發(fā)病變。特性：溶解性；揮發(fā)性；分散性。2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt放射性物品：概念：放射性比活度大于7.4*104Bq/kg。特性：能自發(fā)、不斷的放出人們感覺器官不能覺察到的射線；毒性很大；不能用化學(xué)方法中和或者其他方法是放射性物品不放出射線。腐蝕品：概念：灼傷人體、對金屬物品破壞的固體或液體。種類：酸性、堿性、其他腐蝕品。特性：強烈的腐蝕性；氧化性；稀釋放熱性。2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述編輯ppt2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述影響化學(xué)品危險性的主要因素：物理、化學(xué)性質(zhì)：沸點：標準大氣壓下，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。熔點：標準大氣壓下的熔化溫度〔或溫度范圍〕。相對密度：環(huán)境溫度〔20℃〕下，物質(zhì)的密度與4℃時水的密度的比值。飽和蒸汽壓：化學(xué)物質(zhì)在一定溫度下與其液體或固體相互平衡時的飽和壓力?！矁H僅是溫度的函數(shù)〕蒸氣相對密度：指在給定條件下化學(xué)物質(zhì)的蒸氣密度與參比物質(zhì)〔如空氣〕密度的比值。編輯ppt2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述影響化學(xué)品危險性的主要因素：物理、化學(xué)性質(zhì)：蒸氣——空氣混和物的相對密度：指在與敞口空氣相接觸的液體和固體上方存在蒸氣與空氣混和物相對于周圍純空氣的密度。閃點:在大氣壓力下，一種液體上方釋放出的可燃蒸氣與空氣混和后，可以被火焰或火花點燃的最低濃度。自燃溫度：一種物質(zhì)與空氣接觸發(fā)生起火或引起自燃的最低溫度，并且在此溫度下無火源〔火焰或火花〕時，物質(zhì)可以繼續(xù)燃燒。爆炸極限：指一種可燃氣體或蒸氣與空氣的混合物能著火或引燃爆炸的濃度范圍。臨界溫度與臨界壓力：一些氣體在加溫加壓下可變?yōu)橐后w，壓入高壓鋼瓶或儲罐中，能夠使氣體液化的最高溫度叫臨界溫度；液化所需要的最低壓力叫臨界壓力。編輯ppt2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述影響化學(xué)品危險性的主要因素：毒性：在突發(fā)的化學(xué)事故中，有毒化學(xué)物質(zhì)能引起人員中毒。按化學(xué)物質(zhì)的毒性作用，中毒可分為：刺激性毒物中毒；窒息性毒物中毒；麻醉性中毒；高鐵血紅蛋白癥，引起高鐵血紅蛋白增多，使細胞缺氧。神經(jīng)毒性，能作用于神經(jīng)系統(tǒng)引起中毒，如有機磷等。腐蝕性中毒。編輯ppt2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述影響化學(xué)品危險性的主要因素：其它特性：電導(dǎo)性引起的靜電；形成過氧化物，自燃爆炸；聚合反響釋放熱量，有著火或爆炸危險。其他化學(xué)反響、生成有毒氣體等。編輯ppt2.1化學(xué)物質(zhì)及其危險概述化學(xué)品固有危險性評估： 化學(xué)品固有危險性評估主要有兩種方法：試驗評估和資料評估。試驗評估：該方法適用于心化學(xué)品或無試驗數(shù)據(jù)的化學(xué)品。評估依據(jù)為聯(lián)合國?關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書——試驗和標準手冊?。資料評估：通過資料數(shù)據(jù)對化學(xué)品進行評估時化學(xué)品危險性評估的主要方法?？赏ㄟ^平安技術(shù)說明書、數(shù)據(jù)庫查閱其危險性。編輯ppt2.2液體閃點及其變化規(guī)律液體閃點的概述： 液體外表蒸氣的多少，與溫度有關(guān)系，成正相關(guān)性。閃燃：在一定溫度下，易燃液體外表上的蒸氣和空氣混和物與火焰接觸時，能閃出火花，但隨即熄滅，這種瞬間燃燒的過程叫閃燃。燃點：當溫度升高至超過閃點一定溫度時，液體蒸發(fā)出的蒸氣在點燃以后足以維持持續(xù)燃燒，能維持液體持續(xù)燃燒的最低溫度稱為該液體的著火點。燃點與閃點的關(guān)系：高出1℃-5℃，而閃點約低，二者的差距越小。由于易燃液體的燃點與閃點很相近，所以在估計這類液體的火災(zāi)危險性時，只考慮閃電就可以了。液體的閃點，一般采用閉杯測試儀根據(jù)閃點測定的標準方法測定。常見易燃、可燃液體閃點〔page17表2-1〕編輯ppt2.2液體閃點及其變化規(guī)律單一同系物可燃液體閃點的變化規(guī)律： 可燃液體分子，有開鏈輕和環(huán)輕；同系列輕中，又有同系列和同分異構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)上的差異，對于其閃點有一定影響。單一同系物閃點的大小遵循一定的規(guī)律：閃點隨分子質(zhì)量的增大、沸點的升高、相對密度的增大而升高；閃點隨飽和蒸氣壓的增大而降低；飽和輕〔烷輕〕的閃點比不飽和輕〔烯輕、二烯輕、炔輕〕的閃點高；同分異構(gòu)體中，直鏈結(jié)構(gòu)〔正結(jié)構(gòu)體〕的閃點比支鏈結(jié)構(gòu)〔異結(jié)構(gòu)體〕的閃點高；輕與輕的衍生物之間的閃點，按照輕、瞇、醛、酮、脂、醇、羧酸的順序而下降。編輯ppt2.2液體閃點及其變化規(guī)律混合液體的閃點的變化規(guī)律： 一般的混合液體，閃點值比較復(fù)雜?；旌弦后w閃點的變化與火災(zāi)危險性分類：混合液混有雜質(zhì)，火災(zāi)危險性也隨之改變。根據(jù)苯胺閃點的研究結(jié)果：乙醇和氯苯可降低苯胺溶液的閃點，隨著含量的增大，混合溶液的火災(zāi)危險性由丙類變?yōu)橐翌?；當乙醇的含量繼續(xù)增大，混合溶液的火災(zāi)危險性有乙類變?yōu)榧最?。Page18圖2-1混合溶液的最小閃點行為分析最小閃點行為是指在一定濃度范圍內(nèi)，混合溶液的閃點低于組成其溶液的任一組分的閃點。分子運動論編輯ppt2.2液體閃點及其變化規(guī)律混合液體的閃點的變化規(guī)律：提高可燃液體閃點的方法要提高可燃液體的閃點，應(yīng)添加與可燃液體分子間作用力大于純組分分子間吸引力的物質(zhì)。參加不燃液體編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測爆炸極限理論： 爆炸是瞬間完成的高速化學(xué)反響。分為熱爆炸和支鏈反響。熱爆炸：在小范圍內(nèi)，反響產(chǎn)生的熱無法擴散，使系統(tǒng)溫度升高，反響更快，進而放熱更多，溫升更快，如此循環(huán)，最后是反響速率無法控制而發(fā)生爆炸。支鏈反響：鏈生成——鏈傳遞〔過程中產(chǎn)生更多的活性基、傳遞物迅速增多〕——反響急速增加，瞬間到達爆炸的程度。爆炸上限、爆炸下限、爆炸范圍*對于濃度在上限以上的混合氣體，不能認為是平安的。page20編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測影響爆炸極限的因素： 爆炸極限不是一個固定值，它受各種外界因素的影響而變化。初始溫度和壓力的影響：溫度越高，爆炸極限范圍越寬； 初始壓力越大〔增壓〕，分子之間碰撞幾率增加，爆炸極限范圍擴大；反之，初始壓力降低，爆炸極限范圍縮小。 圖2-4含氧量：混合氣體中增加氧含量，一般情況下，對于爆炸下限影響不大，因為可燃氣在下限濃度時，氧是過量的。但對于爆炸上限影響大，當氧含量增高時，爆炸范圍擴大。惰性介質(zhì)或雜質(zhì)：爆炸界限會縮小，甚至阻礙爆炸發(fā)生。容器的材質(zhì)和尺寸：試驗說明：容器管道直徑越小，爆炸極限范圍越小。因為隨著管道直徑的減小，自由基與器壁碰撞的幾率增加，有礙于新的自由基產(chǎn)生，所以，鏈終止，燃燒不能繼續(xù)進行。編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測影響爆炸極限的因素：點火源與最小點火能： 點火源的強度高、熱外表積大，火源與混和物的接觸時間上，會使爆炸范圍擴大，增加燃燒、爆炸的危險性。最小點火能——指能引起一定濃度的可燃物燃燒或爆炸所需要的最小能量。 通?？扇細鉂舛壬愿哂诨瘜W(xué)計量濃度〔解釋〕時，所需要的點火能為最小。消焰距離：把火焰蔓延不下去的最大通道尺寸，叫消焰距離。編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測爆炸的溫度極限：在一定溫度下的液體，具有確定的蒸發(fā)速度和飽和濃度，換言之，液體的溫度和它的蒸氣濃度之間存在相互對應(yīng)的關(guān)系。一定溫度下，由于蒸發(fā)使蒸氣濃度到達爆炸濃度時的溫度，即為爆炸溫度極限。爆炸溫度極限與濃度極限相對應(yīng)，也有上限和下限。編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測爆炸的危險度：可燃氣體或蒸氣的爆炸下限越低，越容易形成爆炸性混合氣體；可燃氣體或蒸氣的爆炸上限越高，其爆炸范圍越寬?？扇細怏w或蒸氣的危險程度與它們的爆炸下限呈反比，與爆炸范圍成正比。關(guān)系為：Ha=(Lu-Ld)/Lu編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測爆炸極限的預(yù)測：根據(jù)化學(xué)計量濃度近似計算

對于鏈烷輕，爆炸下限：Ld=0.55C0

其中，C0=0.209/(0.209+n0) n0為1分子可燃氣體完全燃燒時所需的氧分子數(shù)。由爆炸下限估算爆炸上限

常壓下25℃的鏈烷輕在空氣中的爆炸上、下限有如下關(guān)系： Lu=7.1Ld0.56

其他的計算簡化式有：Lu=6.5(Ld)0.5

其他的計算簡化式有：Lu=4.8(C0)0.5編輯ppt2.3爆炸極限及預(yù)測爆炸極限的預(yù)測：由分子中所含碳原子數(shù)估算爆炸極限 脂肪族類輕類化合物，爆炸極限與化合物中碳原子數(shù)有近似關(guān)系： 1/L下=0.1347nc+0.04343 1/L上=0.1337nc+0.05151 n0為化合物中碳原子數(shù)。根據(jù)閃點計算爆炸極