化工安全工程概论

化工安全工程概论作业 第二章课后思考讨论题： 1、危险化学品如何分类？ 答：危险化学品分为：爆炸品、压缩气体和液化气体、易燃液体、易燃固体和自燃物品及 遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、有害物品和有毒感染性物品、放射性物品、腐蚀 品这八大类。 2、简答化学物质的生物危险。 答：（1）毒性危险。可造成急性或慢性中毒甚至致死。 （2）腐蚀性和刺激性危险。腐蚀性物质严重损伤活性细胞组织，如：酸和酸酐,碱, 卤素和含卤盐等；刺激性物质和制剂与皮肤或粘膜接触，长期或重复接触会引起炎症。 （3）致癌性和致变性危险。致癌性物质或制剂通过呼吸、饮食、皮肤注射等进入 人体诱发癌变；变异受影响的是人和动物的生殖细胞，生物变异会传至后代，躯体变异影 响一生。 3、在下列铵盐中，具有爆炸性危险的是（ B ） A.磷酸铵 B.硝酸铵 C.硫酸铵 D.碳酸铵 4、毒性物质的类别分为：（粉尘） 、 （烟尘） 、 （烟雾） 、 （蒸汽） 、 （气体） 5、氧差额是如何定义的？试计算三硝基甲苯的氧差额。 答：氧差额定义为系统的含氧量与系统中的碳、氢和其他可氧化的元素完全氧化所需的氧 量之间的差值。 6、简述化学反应的类型及其危险性。 答: （ 1）燃烧。固体、液体或气体燃料氧化产生热量。燃烧炉点火时应特别注意物质的爆 炸或燃烧极限。多数情况下燃烧需要点火，但对于反应性极强的物质，可以自燃。 （2）氧化。为了防止产物损失，必须采取措施限制氧化的程度。当使用以下强氧化剂 时应特别注意：高锰酸盐、次氯酸及其盐、亚氯酸钠、二氧化氯、所有的氯酸盐、所有的 过氧化物、硝酸、四氧化氮和臭氧等。为安全起见，常采用低浓度的反应物或低温条件。 （3）中和。除反应物迅速添加引起热效应外，这类反应较少危险。低浓度较易，控制。 （4）电解。电解几乎不存在反应危险。只存在高电流强度的危险，氰化物应用的毒性 危险，以及可燃气体和高氧化态产物生成的爆炸危险。 （5）复分解反应。这类反应一般归人有很小驱动力、反应热较低的平衡类型，危险性 较小。 （6）煅烧。煅烧作为吸热反应，易于控制，极少危险。 （7）硝化。由于硝化试剂是强氧化剂，而硝化产物常具有爆炸性，硝化反应潜在着危 险。硝化反应本身以及氧化反应都是强放热反应。为避免反应失常或产生爆炸，必须精心 控制反应温度。 （8）酯化。若酯化物质是强还原剂，如硝酸酯或高氯酸酯等，或是反应物或产物不稳 定，酯化反应很少危险性。 （9）还原。反应危险可以忽略，很难将其与反应还原剂操作联系在一起。 （10）氨化。氨化剂通常是氨，一般为二级反应。因为需要应用大量过量的氨，反应 表现为一级反应。气相反应需要加压。多数反应是放热的，但并不强烈。 （11）卤化。在液相、气相加成或取代中进行的链式反应在相当宽的浓度范围都能产 生爆炸。卤素的腐蚀作用难以解决。A 氯化, 所有氯化反应都有潜在危险；B 氟化。氟与烃 类的直接反应常引起爆炸。气相反应一般要用惰性气体稀释；C 溴化或碘化。 反应类似氯 化，但反应条件要缓和得多。 （12）磺化。多数磺化反应应用硫酸作磺化剂，一般是在高温下进行。反应中度放热， 比较容易控制。 （13）水解。绝大多数有机水解反应比较缓慢，仅轻微放热。最重要的问题是如何加 速反应，高温或高压有时是需要的。 （14）加氢。工业上高压氢的应用总是危险的，除去这个问题外，加氢并无过多的麻 烦。 （15）烷基化。烷基化的危险主要在于把强腐蚀剂，如氟化氢和二甲基硫酸酯等，用 作烷基化试剂或催化剂，反应本身并不具有危险。 （16）缩合。缩合反应不断放热可能会酿成火险。所有缩合反应都是分步进行的，一 般不难控制。 （17）聚合。当聚合反应剧烈而难以控制时，通常可采用氮气压入阻聚剂，达到中止 或减缓反应的目的。 7、简述蒸馏、吸收等化工单元操作的原理及危险控制。 答: 蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸气部 分冷凝，从而实现其所含组分的分离。 在蒸馏操作中，由于蒸气是在塔板或填料层中与塔顶冷凝器回流液逆流分级产生的，易燃 液体的组成在不断变化，其闪点是不确定的。这样，易燃液体的蒸馏操作本身就有着固有 的危险。 蒸馏塔釜容有大量的沸腾液体，塔身和冷凝器则需要有数倍沸腾液体的容量。应用热环流 再沸器代替釜式再沸器可以减少连续蒸馏中沸腾液体的量。这样的蒸气发生再沸器或类似 设计的蒸发器，其针孔管易于结垢堵塞造成严重后果，应该选用合适的传热流体。还需要 考虑冷凝器冷却管有关的故障，如塔顶沾染物、馏出物和回流液，以及冷却介质及其污染 物的影响。 蒸馏塔需要配置真空或压力释放设施。水偶然进塔，而塔温和塔压又足以使大量水即刻蒸 发，这是相当危险的，特别是会损坏塔内件。冷水喷入充满蒸气而没有真空释放阀的塔， 在外部大气压力作用下会造成塔的塌陷。释放阀可安装在回流筒上，低温排放，也可在塔 顶向大气排放。应该考虑夹带污物进塔的危险。间歇蒸馏中的釜残或传热面污垢、连续蒸 馏中的预热器或再沸器污染物的积累，都有可能酿成事故。 吸收是指气体混合物在溶剂中选择溶解实现气体混合物组元的分离。为了安全，容器中的 液面应自动控制和易于检查。对于毒性气体，必须有低液位报警。 最常用于吸收的是喷雾塔、填料塔或板式塔，气体和溶剂逆流。为了安全操作，需要 做以下考虑。 （1 ）控制溶剂的流量和组成，如洗涤酸气的溶液的碱性。如果吸收剂是用来排除气流中的 毒性气体，而不是向大气排放，如用碱溶液洗涤氯气，用水排除氨气，液流的失控会造成 严重事故。 （2 ）在设计限度内控制入口气流，检测其组成。 （3 ）控制出口气的组成。 (4)适当选择适于与溶质和溶剂的混合物接触的结构材料。 (5)在进口气流速、组成、温度和压力的设计条件下操作。 (6)避免潮气转移至出口气流中, 如应用严密筛网或填充床除雾器等。 一旦出现控制变量不正常的情况，应能自动启动报警装置。控制仪表和操作程序应能 防止气相中溶质载荷的突增以及液体流速的波动。 第三章课后思考题 1、化工厂定位、选址和布局一般要考虑哪些内容？ 答：化工厂定位，一般遵循“立于城市，不距中心”的基本原则： (1)有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件; (2)有贮运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境; (3)靠近水量充足、水质优良的水源； (4)有便利的交通条件； (5)有良好的工程地质和水文气象条件。 工厂应避免定位在下列地区： 发震断层地区和基本烈度 9 度以上的地震区 ; 厚度较大的级自重湿陷性黄土地区; 易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区; 有开采价值的矿藏地区; 对机场、电台等使用有影响的地区; 国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区; 城镇等人口密集的地区。 2、化工厂一般包括哪几个区？简要回答每个区的功能和安全防护。 答：工厂厂区一般分为六个区块：工艺装置区，罐区，公用设施区，运输装卸区，辅助生 产区，管理区。 工艺装置区。加工单元应该离开工厂边界一定的距离，应该是集中而不是分散的分布。后 者有助于加工单元作为危险区的识别，杜绝或减少无关车辆的通过。要注意厂区内主要的 火源和主要的人口密集区，由于易燃或毒性物质释放的可能性，加工单元应该置于上述两 者的下风区。过程区和主要灌区有交互危险性，两者最好保持相当的距离。 罐区的布局有以下三个基本问题： A 罐与罐之间的间距 ; B 罐与其他装置的间距; C 设置拦液堤所需要的面积。 合理的布局有助于防护储罐的两种主要的潜在危险，一个是罐壳可能破裂，很快释放出全 部内容物;另一个是当含有水层的贮罐加热高过水的沸点时会引起物料过沸。如同加工单元 的情形，以上三个问题所需要的实际空间方面，化学工业还没有具体的设计依据。 罐区和办公室、辅助生产区之间要保持足够的安全距离。罐区和工艺装置区、公路之间要 留出有效的间距。罐区应设在地势比工艺装置区略低的区域，决不能设在高坡上。还有通 路问题。每一罐体至少可以在一边由通路到达，最好是可以在相反的两边由通路到达。 （3 ）公用设施区。公用设施区应该远离工艺装置区、罐区和其他危险区，以便遇到紧急情 况时仍能保证水、电、汽等的正常供应。锅炉设备和配电设备可能会成为引火源，应该设 置在易燃液体设备的上风区域。锅炉房和泵站应该设置在工厂中其他设施的火灾或爆炸不 会危及的地区。管线在道路上方穿过要引起特别注意。高架的间隙应留有如起重机等重型 设备的方便通路，减少碰撞的危险。最后，管路一定不能穿过围堰区，围堰区的火灾有可 能毁坏管路。 冷却塔释放出的烟雾会影响人的视线，冷却塔不宜靠近铁路、公路或其他公用设施。大型 冷却塔会产生很大噪声，应该与居民区有较大的距离。 （4 ）运输装卸区。良好的工厂布局不允许铁路支线通过厂区，可以把铁路支线规划在工厂 边缘地区解决这个问题。对于罐车和罐车的装卸设施常做类似的考虑。在装卸台上可能会 发生毒性或易燃物的溅洒，装卸设施应该设置在工厂的下风区域，最好是在边缘地区。 原料库、成品库和装卸站等机动车辆进出频繁的设施，不得设在必须通过工艺装置区和罐 区的地带，与居民区、公路和铁路要保持一定的安全距离。 （5 ）辅助生产区。维修车间和研究室要远离工艺装置区和罐区。维修车间是重要的火源， 同时人员密集，应该置于工厂的上风区域。研究室按照职能的观点一般是与其他管理机构 比邻，但研究室偶尔会有少量毒性或易燃物释放进入其他管理机构，所以两者之间直接连 接是不恰当的。 废水处理装置是工厂各处流出的毒性或易燃物汇集的终点，应该置于工厂的下风远程 区域。 高温煅烧炉的安全考虑呈现出矛盾。作为火源，应将其置于工厂的上风区，但是严重的操 作失误会使煅烧炉喷射出相当量的易燃物，对此则应将其置于工厂的下风区。作为折中方 案，可以把煅烧炉置于工厂的侧面风区域。与其他设施隔开一定的距离也是可行的方案。 （6 ）管理区。主要办事机构应该设置在工厂的边缘区域，并尽可能与工厂的危险区隔离。 这样做有以下理由：首先，销售和供应人员以及必须到工厂办理业务的其他人员，没有必 要进入厂区。因为这些人员不熟悉工厂危险的性质和区域，而他们的普通习惯如在危险区 无意中吸烟，就有可能危及工厂的安全。其次，办公室人员的密度在全厂可能是最大的， 把这些人员和危险分开会改善工厂的安全状况。 3、罐区布局应考虑哪三个基本问题？ 答：A 罐与罐之间的间距; B 罐与其他装置的间距; C 设置拦液堤所需要的面积。 4、从放大设计到满负荷的工厂，工艺设计者需要考虑哪些放大问题。 答：（1）工业原料和不太纯的化学品的应用； （2 ）传质、传热和物质传递方法的放大效应； （3 ）不同停留时间的影响； （4 ）原料、中间产物和产品贮存量的影响； （5 ）连续操作对残余物积累的影响； （6 ）结构材料差异的影响； （7 ）操作监控等级差异及较高程度自动控制的应用。 5、有潜在危险的操作包括哪些？ 答：（1）易燃或毒性液体或气体的蒸发和扩散；（ 2）可燃或毒性固体的粉碎和分散； (3)