[小学教育]化工安全与管理 第2章 PPT.ppt

第二章第二章 物质性质、物化物质性质、物化 原理与原理与安全安全 n教学目的要求 ： 1.了解化学物质及其危险性。 2.了解危险物质的毒性、反应性质。 3.了解物质的反应性与安全。 4.了解安全性描述方法氧差额。 n教学重点 ： 1.重点： 化学物质及其危险性； 物质的反应性与安全。 2.难点：危险物质的毒性、反应性质； 安全性描述方法氧差额。 n化学物质的危险程度取决于： 物质的性质； 应用的设备； 所属的过程。 n决定物质行为的是： 物质的性质、物理化学和化工原理 乙酸乙酯乙酸乙酯 n健康危害： 对眼、鼻、咽喉有刺激作用。 高浓度吸入可进行麻醉作用，急性肺水肿，肝、肾 损害。持续大量吸入，可致呼吸麻痹。 误服者可产生恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。 有致敏作用，因血管神经障碍而致牙龈出血；可致 湿疹样皮炎。 慢性影响：长期接触该品有时可致角膜混浊、继发 性贫血、白细胞增多等。 n燃烧性： 易燃 闪点（）：-4（闭杯），7.2（开杯） 氯氯 仿仿 n健康危害：主要作用于中枢神经系统，具有麻醉作用 ，对心、肝、肾有损害。 急性中毒：吸入或经皮肤吸收引起急性中毒。初期有 头痛、头晕、恶心、呕吐、兴奋、皮肤湿热和粘膜刺 激症状。以后呈现精神紊乱、呼吸表浅、反射消失、 昏迷等，重者发生呼吸麻痹、心室纤维性颤动。同时 可伴有肝、肾损害。误服中毒时，胃有烧灼感，伴恶 心、呕吐、腹痛、腹泻。以后出现麻醉症状。液态可 致皮炎、湿疹，甚至皮肤灼伤。 慢性影响：主要引起肝脏损害，并有消化不良、乏力 、头痛、失眠等症状，少数有肾损害及嗜氯仿癖。 n环境危害：对环境有危害，对水体可造成污染。 n燃爆危险：该品不燃，有毒，为可疑致癌物，具刺激 性。 乙乙 醚醚 n健康影响：该品的主要作用为全身麻醉。 急性影响：急性大量接触，早期出现兴奋，继而嗜睡 、呕吐、面色苍白、脉缓、体温下降和呼吸不规则， 而有生命危险。急性接触后的暂时后作用有头痛、易 激动或抑郁、流涎、呕吐、食欲下降和多汗等。液体 或高浓度蒸气对眼有刺激性。 慢性影响：长期低浓度吸入，有头痛、头晕、疲倦、 嗜睡、蛋白尿、红细胞增多症。长期皮肤接触，可发 生皮肤干燥、皲裂。 n燃爆危险：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明 火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。 在空气中久置后能生成有爆炸性的过氧化物。在火场 中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在 较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。 第一节 化学物质及其危险性 1危险化学品分类 危险化学品：化学品中具有易燃、易 爆、有毒、有害及有腐蚀特性，会对人 员、设施、环境造成伤害或损害的化学 品 爆炸品 定义： 在外界作用下，能发生剧烈化学反应 ，瞬时产生大量气体和热量，使周围压力 急剧上升而发生爆炸，对周围环境造成破 坏的物品，也包括无整体爆炸危险，但具 有燃烧抛射及较小爆炸危险的物品，及仅 产生热、光、音响、烟雾等一种或几种作 用的烟火物品。 特性： 爆炸性 殉爆性 其他性质 压缩气体和液化气体 状态条件应符合下列情况之一： I.临界温度50时，其蒸气压294kPa的压 缩气体或液化气体； II.温度在21.1时，气体的绝对压力 275.1kPa ，或在54.4时，气体的绝对压力 715kPa的压缩气体；在37.8时，蒸气压 275kPa的液化气体或加压溶解的气体。 特性： 易燃易爆性； 扩散性； 可缩性和膨胀性； 静电性； 腐蚀毒害性； 窒息性； 氧化性。 易燃液体 定义： 易燃的液体、液体混合物及含有固体物质 的液体，不包括因其危险特性已列入其他 类别的液体。 特性： 易挥发性； 受热膨胀性； 流动扩散性； 静电性； 毒害性。 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品 易燃固体：燃点低，对热、撞击、摩擦敏感， 易被外部火源点燃，燃烧迅速，并能发出有 毒烟雾或有毒气体的固体，除已列入爆炸品 的物品。 自燃物品：自燃点低，在空气中易发生氧化反 应，放出热量而自行燃烧的物品。 遇湿易燃物品：遇水或受潮时发生剧烈化学反 应，放出大量的易燃气体和热量的物品。 易燃固体的特性： 易燃性；分解性；毒性。 自燃物品的特性： 自燃性；遇湿易燃易爆性。 遇湿易燃物品的特性： 生成氢的燃烧和爆炸；生成碳氢化 合物的着火爆炸；生成其他可燃气体的燃 烧爆炸；毒害性和腐蚀性。 氧化剂和有机过氧化物 氧化剂：处于高氧化态、有强氧化性、易分解 并释放出氧和热量的物质，还包括无机过 氧化物。 有机过氧化物：分子中含有过氧基的有机物， 本身易燃、易爆、易分解，对热、震动或 摩擦极为敏感。 特性： 氧化剂遇高温易分解放出氧和热量，极易 引起爆炸； 许多过氧化剂对摩擦、撞击、震动极敏感 ； 大多氧化剂，特别是碱性氧化剂，遇酸反 应剧烈，甚至爆炸； 有些氧化剂特别是活泼金属的过氧化物， 遇水分解放出氧气和热量，有助燃作用，使 可燃物燃烧，甚至爆炸； 有些氧化剂具有不同程度的毒性和腐蚀性 ，如铬酸酐、重铬酸盐等既有毒性，又会灼 伤皮肤。 有毒物品 定义： 进入肌体并累积达一定的量，能与体液或器 官组织发生生物化学或生物物理作用，扰乱 或破坏肌体的正常生理功能，引起器官和系 统暂时性或持久性的病变，乃至威及生命的 物品。 指标：经口摄取固体LD50500 mg/kg 液体LD502000 mg/kg； 经皮肤接触24h， LD501000 mg/kg； 粉尘、烟雾或蒸气吸入1h， LD5010 mg/L。 放射性物品 定义： 物质能从原子核内部自行不断地放出具有穿 透力、为人们不可见的射线（高速粒子）的 性质，称为放射性，放射性比活度大于 74000Bqkg-1的物品为放射性物品。 特性： 放射性； 毒性； 易燃性。 腐蚀品 定义： 能灼伤人体组织、对金属等物品亦能造成损 坏的固体或液体，即与皮肤接触在4h内出现 可见坏死现象，或温度在55时，对20号钢 表面年平均腐蚀率超过6.25mm的固体或液体 。 特性： 强烈的腐蚀性； 强氧化性； 毒害性； 易燃性。 危险化学品的标识危险化学品的标识 （底色、图形和文字）（底色、图形和文字） 以下物品你认为属于八大类中哪一类？以下物品你认为属于八大类中哪一类？ 雷管、炸药、导火索、鞭炮、烟花、打火机 汽油、煤油、酒精、香蕉水、松节油、油漆 硫黄、油布及其制品 液化气 白磷 砒霜、敌敌畏 盐酸、硝酸、双氧水 金属钾、金属钠、铅粉 2化学物质的危险性 1.物理危险 爆炸性危险 爆炸性 物质或制剂在明火影响下或是在震动或摩擦 情况下比二硝基苯更敏感而产生爆炸 能引起爆炸的可燃物质 a)可燃固体，包括一些金属的粉尘； b)易燃液体的蒸气； c)易燃气体。 可燃物质爆炸的三个要素 可燃物质；空气或任何其他助燃剂；火源或 高于着火点的温度。 挑战者号航天飞机 失事(1986.1.28) 挑战者号航天飞机失 事(1986.1.28) 哥伦比亚号失事(2003.1.26) 哥伦比亚号失事 (2003.1.26) 2011年9月8日 江苏泰州居民楼 发生天然气爆炸事故 2化学物质的危险性 1.物理危险 氧化性危险 高毒性 助燃 事故案例：2005年3月29日19时左右，在京沪高速公路 淮安段，一辆满载35吨液氯的大型槽罐车与一辆迎面 驶来的解放牌大货车相撞，两车均翻倒，解放牌汽车 司机当场死亡。槽罐车中的液氯泄漏后弥漫了现场周 围3个乡镇，造成大约300多名村民氯气中毒，其中27 人死亡。事故发生后，当地紧急组织疏散了附近近1万 名村民群众，京沪高速公路宿迁至宝应段也因此关闭 20个小时。 易燃性危险 极度易燃性 高度易燃性 易燃性 2化学物质的危险性 2.生物危险 毒性危险：LD50 腐蚀性和刺激性危险 致癌性和致变性危险 苯苯对二氯苯对二氯苯六氯苯六氯苯 中毒性中毒性高毒性高毒性剧毒剧毒 硝基苯硝基苯 低毒性低毒性 苯胺苯胺间苯二胺间苯二胺 高毒性高毒性低毒性低毒性 对二氯苯：用作防虫蛀剂、防腐剂、杀虫剂 “据了解，自国际癌症研究机构把对 二氯苯列为人类可能致癌物以来，以对 二氯苯为原料的防蛀剂在欧洲、美国和 日本等发达国家的市场几乎看不到了”。 美国上世纪80年代确实做过对二氯 苯是否存在致癌性的动物实验，也确实 有过一组试验鼠致癌，之后将对二氯苯 列为动物致癌、人类可以致癌物的物质 。 动物致癌的原因是雌雄鼠体身体构 造差异导致其中一组带有某种腺体的实 验鼠致癌，该腺体无法将积累的对二氯 苯毒性自然排出长期积累导致，而且， 实验室用的量是相当于人每天吃米饭的 进食量直接服用对二氯苯。 后期的实验证明，人本身不带有这 类吸收积累对二氯苯毒性的腺体，更加 不可能通过这种腺体积累毒性，人接触 对二氯苯的唯一可能方式是微量从空气 中吸入，吸入量再大也是在安全范围之 内。之后，陆续进行的更多更为严格的 试验证实了对二氯苯对人体致癌不成立 。最终的结论和做法是，美国和其他西 方发达国家之后陆续将对二氯苯从人类 可疑致癌物名单中删除。 2化学物质的危险性 2.环境危险 水质污染 空气污染 带问题回顾：带问题回顾： 爆炸性定义中以什么作为标准参考基础？ 可燃物质爆炸的三个要素是什么？ 区分易燃液体分类、易燃性危险分类及美国科 学院的易燃物质火险分类（注意闪点值）。 毒性反应大小很大程度上取决于什么呢？ 生物变异与躯体变异的区别。 第二节 易燃物质的性质和特征 1易燃物质的性质 闪点(FP, Flash Point): 当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触 能够闪出火花时，把这种短暂的燃烧过程叫做 闪燃，把发生闪燃的最低温度叫做闪点。 测定方法：开杯法和闭杯法。 闭杯测试仪闭杯测试仪 开杯测试仪开杯测试仪 着火点(燃点) 挥发的蒸气和空气的混合物在开口容 器中可以点燃并持续燃烧的最低温度。易 燃液体的燃点比闪点高15。 自燃温度 无火源自动起火并持续燃烧的温度。 蒸气相对密度 蒸气密度与空气密度之比。 熔点 固液两相平衡共存的温度。 沸点 一个大气压下气液平衡共存的温度。 分子式 爆炸极限 爆炸下限和爆炸上限 蒸发潜热 单位质量的液体完全汽化所需热量。 燃烧热 单位质量的物质在25的氧中燃烧 释放出的热量。 0 不能燃烧的物质 1必须预热方能引燃的物质 2适度加热或暴露在相当高的环境温度中方能引 燃的物质 3在任意环境温度下都能引燃的物质 4在常温常压下能够迅速或完全汽化，或容易分 散在空气中且容易燃烧的物质 By NFPA 2易燃物质的类别和火险等级 0无危险 1闪点在60以上 2闪点在3860之间 3闪点在38以下，沸点在38以上 4闪点在38以下，沸点也在38以下 By American Academy of Science 3物质易燃性评估 1.气体 气体在空气中的燃烧极限 最大爆炸压力 自燃温度 爆炸混合物的类别 与基于水的灭火剂反应的类型 最小发火能 表示爆炸性危险的氧含量 完全燃烧的速率 最大安全（火焰熄灭）距离或直径 3物质易燃性评估 2.液体 蒸气的闪点 着火点 桶装灭火剂的最小灭火浓度 燃烧速率 燃烧过程中的温升速率 3.固体 可燃性类别 着火点 自燃温度 与基于水的灭火剂反应的类型 第三节毒性物质的性质和特征第三节毒性物质的性质和特征 1.毒性物质的类别 A. 粉尘：除非有静电，一般不絮凝。 B. 烟尘：发生絮凝。 C. 烟雾 D. 蒸气：通过增加压力或降低温度可使其变回 固态或液态。 E. 气体：通过增加压力和降低温度的复合作用 方可使其变至固态或液态。 2.毒性物质的临界限度和致死剂量 临界限度 所有工人日复一日地重复暴露在环境中 而不会受到危害所承受的最高浓度。 临界限度值/时间加权平均浓度（Time- weighted average，TWA） 一个正常8小时工作日或一个40小时工作 周中以接触有害物质的时间为权数，计算所 得的平均浓度。 Ctwa=(C1T1+ C2T2+ C3T3+CNTN)/8 式中：C为接触浓度（ppm）；T为持续接触时间（h） n最大可接受毒物浓度 全生命周期或部分生命周期的慢性毒性实 验得出的最大无影响浓度（NOEC）和最低有 影响浓度（LOEC）之间的毒物浓度。 n最大无影响浓度（NOEC） 在毒性实验中某物质对受试生物无不利影 响的最大浓度。在生命周期或部分周期毒性实 验中这一数值就等于最大可接受毒物浓度的低 限。 n最低有影响浓度（LOEC） 指在毒性实验中某种化学物质对受试生物 有不利影响的最低浓度。在生命周期或部分生 命周期毒性试验中，这个数值即等于最大可接 受毒物浓度的高限。 n为什么不能单纯从字面上理解和应用临界限度？ a)已出版数据中，大多以推测、判断或实验室有 限的动物试验数据为基础，鲜有数据是建立在 以人为对象，并联系足够的环境观测严格考察 的基础上； b)工作环境中，有毒有害物质浓度经常波动； c)化工暴露往往是混合物，而对于混合物的毒性 作用了解甚少； d)不同个体对毒性物质的敏感性不同； e)对于以不同溶解度的盐或化合物、或以不同物 态的形式存在的物质的物质，给出的往往是单 一的临界限度值。 2.毒性物质的临界限度和致死剂量 最小致死剂量在毒理学实验中使一组实 验动物中恰恰一个致死的单位体重的毒物量 。 半致死剂量（LD50）在毒理学实验中使 一组实验动物中一半致死的剂量； 单位：mg.kg-1 或mg.m-3 3.毒性等级和危险等级 “U”-Unknown未知 “0”-无毒性 “1”-轻度毒性 “2”-中度毒性 “3”-重度毒性 慢性 急性 局部 全身 1.“0”-无毒性 LD5015 g.kg-1 2.“1”-实际无毒性 5 g.kg-1 0， 系统剩余氧。 三、反应物质的氧差额（氧平衡） n算法：（物质中的氧原子数 - 碳全部被氧化 成二氧化碳所需要的氧原子数 - 氢全部被氧 化成水需要的氧原子数）* 16*100% / 物质的 摩尔质量 注意：若物质中含有卤原子(X)，例如 CaHbNcOdXe，假定在生成H2O以前先生成 HX n计算TNT(C7H5N3O6)的氧平衡： 氧平衡 6-27-0.5516100%/227-74.0() 三、反应物质的氧差额（氧平衡） n混合物的氧平衡等于各成分在混合物中所占 的百分数和各自的氧平衡的乘积之和。 n计算特里托纳儿(由80TNT和20Al组成) 的氧平衡： Al氧化成Al2O3时的氧平衡1.516100% 27-89() TNT的氧平衡-74（） 由此得出特里托纳儿的氧平衡0.20(- 89)+0.80(-74)-770() 第五节第五节 压力系统热力学行为压力系统热力学行为 1温度对蒸气压的影响 1.蒸气压关系式 l饱和蒸气压（简称蒸气压）：通常温度下，纯液 体与其蒸气达到平衡时的蒸气压。 l纯物质蒸气压与温度合理的近似关系： ln p=A/T+B l蒸气混合物的总压：p=pi l理想气相混合物：pi=yip l理想气液系统：pi=pisxi l气相组成： yi=pisxi/p 物质蒸气压随温度增加而增加 少许易挥发杂质的存在 会降低液体的闪点 空气中组元i的浓度与饱和蒸气压 成正比，且随温度的增加而增加 2.空气中易燃蒸气的产生 操作产生了相对不挥发的易燃物质，温升超过其 闪点的化工操作； 把装过易燃物质的空桶用作管件或钢制件火焰切 割或焊接的支撑物。 3.空气中毒性蒸气过高浓度的产生 4.不同情形的过压问题 超常吸热引起的过压； 化学反应引起的过压； 故障或失误引起的过压。 2相变引起的体积变化 一个大气压下1个体积的水产生1700个体积的蒸气 1mol任意气体的体积（273K、100kPa）=22.4L 如：溴的相对分子质量160 液溴密度3.12kgL-1 0.16kg液溴体积=0.16/3.120.051L 溴蒸气在20的体积=22.4293/27324L 2相变引起的体积变化 1.蒸气“爆炸”引起物料喷射 含有水传热的罐体 危险减轻或避免的方法： a.保持油温低于100，维持在8590； b.在进油管线安装高温报警装置； c.定期抽除水； d.在任何传热用装置中，添加液应罐容量的10% ； e.在严密监控下缓慢启动传热装置，逐渐达到满 负荷运转。 2相变引起的体积变化 1.蒸气“爆炸”引起物料喷射 封顶贮油罐起火； 熔融金属与潮气混合； 熔盐池。 2相变引起的体积变化 2.少量易燃或毒性液体在有限空间内气化 3.蒸气冷凝或被其他液体吸收引起的内爆 冷水进入充满蒸气、无真空释放阀的釜或贮罐内 ，蒸气迅速冷凝形成内真空，罐体变形； 氨水罐内爆炸：氨气极易溶于水而被水迅速吸收 。 3不同物质蒸气和液体的密度 1.气体或蒸气的密度差异 密度比空气大的蒸气倾向于在低位区扩散和聚集 ，形成燃烧和爆炸危险、毒性危险或局部区域的 缺氧； 注意：蒸气的组成、物理和化学变化对其形态和 密度影响很大。 在环境温度下密度比空气小的蒸气当其冷却时仍 在低位区扩散； 密度比空气小的气体在装置或通风不良的建筑物 的高位区聚集； 热气由于“热推举”而上升，一般会扩散至大气。 氨密度比空气小，但冷氨与空气的混合物的密 度一般比周围的空气大； HF的相对分子质量为20，但其饱和蒸气高度缔 合，相对分子质量可达到7080，因而未被稀释 的纯HF蒸气云比周围空气大 3不同物质蒸气和液体的密度 2.液体的密度差异 （液体密度一般随温度升高而降低） 非互溶液体在加工和贮存装置中分层 如，在装料时无搅拌造成反应物的分层，一 旦启动搅拌往往会激发剧烈的化学反应； 密度较小的液体分布或聚集在较重液体之上； 两种非互溶液体混合时会有各自独立的特征蒸气 压，总压为两种液体的蒸气压之和，而混合物的 沸点一般要远在两个纯组元沸点之下。 第六节 化学反应物化原理与安全 n化学反应类型及其危险性 n氧化 工业应用 n硫磺氧化制备硫酸 S+O2SO2 2SO2+O22SO3(催化剂V2O5) SO3+H2OH2SO4 制备硫酸、硝酸、醋酸、苯甲酸 、苯酐、环氧乙烷、甲醛 氨氧化制备稀硝酸 4NH3+5O24NO+6H2O(催化剂Pt) 2NO+O22NO2 3NO2+H2O2HNO3+NO 甲醇氧化制备甲醛 CH3OH+1/2O2HCHO+H2O(催化剂Ag) 乙醇氧化制备醋酸 C2H5OH+1/2O2CH3CHO+H2O(催化剂Ag) CH3CHO+1/2O2CH3COOH (催化剂Mn(Ac)2) 甲苯氧化制备苯甲酸 C6H5CH3+2/3O2C6H5COOH+H2O(催化剂MnO2) 萘氧化制备苯酐 乙烯氧化制备环氧乙烷 n氧化 危险性 n温度控制 n物料配比 n被氧化物质大多是易燃易爆物 n氧化剂的火灾危险性 n部分氧化产品的火灾危险性 氧化反应初期需要加热，反应过程又会放热氧化反应初期需要加热，反应过程又会放热 如氨、乙烯和甲醇蒸气在空气中的氧化，其物料如氨、乙烯和甲醇蒸气在空气中的氧化，其物料 配比接近于爆炸下限配比接近于爆炸下限 如氧化制取环氧乙烷的乙烯、氧化制取苯甲酸的如氧化制取环氧乙烷的乙烯、氧化制取苯甲酸的 甲苯、氧化制取甲醛的甲醇等甲苯、氧化制取甲醛的甲醇等 如氯酸钾、高锰酸钾、铬酸酐等，遇点火源及与如氯酸钾、高锰酸钾、铬酸酐等，遇点火源及与 有机物、酸类接触，皆能引起着火爆炸；有机物、酸类接触，皆能引起着火爆炸； 有机过氧化物危险性更大，氧化性强，大部分是有机过氧化物危险性更大，氧化性强，大部分是 易燃物质，有的对温度极其敏感易燃物质，有的对温度极其敏感 如环氧乙烷是可燃气体，如环氧乙烷是可燃气体，36.7%36.7%的甲醛水溶液是易的甲醛水溶液是易 燃液体；乙醛氧化生产醋酸的过程中有过醋酸生燃液体；乙醛氧化生产醋酸的过程中有过醋酸生 成，过醋酸是有机过氧化物，性质极不稳定成，过醋酸是有机过氧化物，性质极不稳定 甲苯硝化制取TNT 染料、炸药及某些药物生产中 的重要反应过程，可生产硝基 苯、TNT、硝化甘油、对硝基 氯苯、苦味酸、1-氨基蒽醌等 重要化工医药原料 甘油硝化制取硝化甘油 氯苯硝化制取对硝基氯苯 2,4-二硝基苯酚硝化制取苦味酸 2.硝化 1.工业应用 苯硝化制取硝基苯 n硝化 危险性 n放热反应，需在降温条件下进行 n常用硝化剂有较强氧化性、吸水性和腐蚀性 n被硝化物大多易燃，有的还有毒 n硝化产物大都有火灾爆炸的危险 如遇中途搅拌停止、冷却水供应不良、加料速度过如遇中途搅拌停止、冷却水供应不良、加料速度过 快等，都容易引起着火和爆炸事故快等，都容易引起着火和爆炸事故 与油脂、有机物、特别是不饱和有机化合物接触与油脂、有机物、特别是不饱和有机化合物接触 即能引起燃烧；即能引起燃烧； 制备硝化剂时，若温度过高或落入少量水，会促制备硝化剂时，若温度过高或落入少量水，会促 使硝酸的大量分解和蒸发，导致设备的强烈腐蚀使硝酸的大量分解和蒸发，导致设备的强烈腐蚀 ，还可引起爆炸事故，还可引起爆炸事故 如苯、甲苯、甘油、氯苯等如苯、甲苯、甘油、氯苯等 如如TNTTNT、硝化甘油、苦味酸等、硝化甘油、苦味酸等 乙烷氯化生产氯乙烷 常采用天然气、乙烷、苯、萘 、甲苯及戊烷等原料进行氯化 ，制取溶剂、各种杀虫剂等 苯氯化生产氯苯 萘氯化生产1-氯萘 3.氯化 1.工业应用 天然气氯化生产氯仿和四氯化碳等 CHCH 4 4 +3Cl+3Cl 2 2 CHClCHCl 3 3 +3HCl+3HCl CHCH 4 4 +4Cl+4Cl 2 2 CClCCl 4 4 +4HCl+4HCl CHCH 3 3 CHCH 3 3 +Cl+Cl 2 2 CHCH 3 3 CHCH 2 2 Cl+HClCl+HCl n氯化 危险性 n氯化反应的各种原料、中间产物及部分产品都具 有不同程度的火灾危险性 n氯化剂危险性大 n氯化反应为放热反应，如温度失控，可造成超压 爆炸 n若投料配比错误、投料速度过快，均易引起火灾 、爆炸事故 n液氯 氯气为强氧化剂，能与可燃气体形成爆炸性气体氯气为强氧化剂，能与可燃气体形成爆炸性气体 混合物；能与可燃烃类、醇类、羧酸和氯代烃等混合物；能与可燃烃类、醇类、羧酸和氯代烃等 形成二元混合物，极易爆炸；与烯烃形成的混合形成二元混合物，极易爆炸；与烯烃形成的混合 物在受热时可自燃；与物在受热时可自燃；与CSCS 2 2 混合，会出现自行突然混合，会出现自行突然 加速过程而增加爆炸危险加速过程而增加爆炸危险 三氯化磷、三氯氧磷等遇水发生快速分解，导致三氯化磷、三氯氧磷等遇水发生快速分解，导致 冲料或爆炸冲料或爆炸 漂白粉、光气等具有较大火灾危险性漂白粉、光气等具有较大火灾危险性 有些氧化剂还具有较强的腐蚀性、损坏设备有些氧化剂还具有较强的腐蚀性、损坏设备 高热使液氯剧烈汽化，造成内压过高而爆炸高热使液氯剧烈汽化，造成内压过高而爆炸 工艺、操作不当使反应物倒灌至液氯钢瓶，则可工艺、操作不当使反应物倒灌至液氯钢瓶，则可 能与氯发生剧烈反应引起爆炸能与氯发生剧烈反应引起爆炸 甲苯硝化制取TNT 常用的烷基化剂有烯烃、卤代 烃、硫酸烷酯和饱和醇等 4.烷基化 1.工业应用 苯胺和甲醇作用制备N,N-二甲基苯胺 通过该反应制备N,N-二甲基苯 胺、苯甲醚等化工原料 n烷基化 危险性 n被烷基化物及烷基化剂都具有着火爆炸危险 n烷基化过程中的催化剂易燃 n烷基化产品有一定火灾危险性 n烷基化反应在加热条件下进行，应对反应温度进 行控制 三氯化铝：遇湿易燃物，强烈腐蚀性，遇水或水三氯化铝：遇湿易燃物，强烈腐蚀性，遇水或水 蒸气会发热分解，放出蒸气会发热分解，放出HClHCl，有时能引起爆炸，有时能引起爆炸， 若接触可燃物易着火若接触可燃物易着火 三氯化磷：遇水或乙醇会剧烈分解，放出大量热三氯化磷：遇水或乙醇会剧烈分解，放出大量热 和和HClHCl，HClHCl有极强的腐蚀性和刺激性，有毒，遇有极强的腐蚀性和刺激性，有毒，遇 水及算（硝酸、醋酸）发热、冒烟，有发生着火水及算（硝酸、醋酸）发热、冒烟，有发生着火 爆炸的危险爆炸的危险 苯：中闪点易燃液体，闪点苯：中闪点易燃液体，闪点-11-11，爆炸极限，爆炸极限 1.2%8%1.2%8% 苯胺：毒害品，闪点苯胺：毒害品，闪点7070，爆炸极限，爆炸极限1.3%11.0%1.3%11.0% 丙烯：易燃气体，爆炸极限丙烯：易燃气体，爆炸极限1%15%1%15% 甲醇：中闪点易燃液体，闪点甲醇：中闪点易燃液体，闪点1111，爆炸极限，爆炸极限 5.5%44%5.5%44% 第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全 1化学反应与热量传递 夹层内壁两侧物料能相互反应 安装特殊检测装置，进行检漏和报警 传热面结垢 慢慢降低传热效率 按比例放大问题 反应器体积按尺寸的立方立方增加，而夹套传热面积 仅按其尺寸的平方平方增加 反应器内存在径向反应梯度 测温仪表一般安装于固定点，测不出存在的径向 温度梯度，且指示的温度往往不是温度的平均值 第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全 1化学反应与热量传递 对于稳定操作，热量移出应于其生成速率平衡 对简单的放热反应，产热速率： dQ/dt=Aexp(-E/RT) 在夹套式反应器中进行的反应，其热移出速率 ： dQ/dt=UB(T-T0) 产热速率与温度呈指数关系 热传递速率与冷却介质和物料 间的温差呈线性关系 第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全 2相平衡与组元分离 1.蒸馏 概念：利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同， 使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元 操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。 2相平衡与组元分离 1.蒸馏 易燃液体的蒸馏 固有危险性在于：操作过程中，易燃液体的组 成不断变化，其闪点不确定 蒸馏操作的危险性 I.过程中有大量沸腾液体，塔身和冷凝器所 需容量大，可考虑采用热环流再沸器减少沸腾 液体的量； II.需配置真空或压力释放设施 III.夹带污物进塔的危险 2相平衡与组元分离 2.吸收 概念：利用气体混合物各组分在某种溶剂中溶解度的 不同而分离气体混合物的操作。 多级填料塔吸收装置多级填料塔吸收装置 2相平衡与组元分离 2.吸收 无填料喷雾净化吸收塔无填料喷雾净化吸收塔 板式塔板式塔 2相平衡与组元分离 2.吸收 安全操作需注意： 控制溶剂的流量和组成 在设计限度内控制入口气流，检测其组成； 控制出口气的组成； 适当选择适于与溶质和溶剂的混合物接触的结构 材料； 在进口气流速、组成、温度和压力的设计条件下 操作； 避免潮气转移至出口气流中； 控制变量不正常时，应能自动启动报警装置。 2相平衡与组元分离 3.液-液萃取 概念：用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多 组分溶液，实现组分分离的传质分离过程。 分液漏斗分液漏斗 离心萃取器离心萃取器 塔式萃取器塔式萃取器 沉降槽沉降槽 2相平衡与组元分离 3.液-液萃取 萃取全过程包含的操作所具有的危险性： 常使用易燃的稀释剂或萃取剂； 有效的界面控制； 需消除静电； 溶质和溶剂的回收一般采用蒸馏或蒸发操作。 4.结晶：很少危险性 3相混合与相分离 1.混合 液-液混合 一般在带电动搅拌的敞开或封闭容器中进行 I.装料时就应开启搅拌； II.为使夹套或蛇管有效换热须开启搅拌； III.设计中应估计到失误、故障的影响及 与过程有关的危险 IV.低黏度液体混合除与旋转机械有关的危 险外无特殊危险； V.高黏度流体混合应避免混入固体； VI.爆炸混合物的处理，应用软墙或隔板隔 开，远程操作。 3相混合与相分离 1.混合 气-液混合 I.气体喷入液体中借助机械搅拌实现气体分 配时，若液体易燃，喷入空气时易形成易燃蒸 气-空气混合物、易燃烟雾或易燃泡沫； II.若液体在气体中分散，可能形成毒性或 易燃性悬浮微粒。 固-液混合 搅拌容器或重型设备中进行 I.重质混合，须移除一切坚硬无关物； II.固体分散或溶解操作，须考虑固体在器 壁的结垢和对出口管线的堵塞。 3相混合与相分离 1.混合 固-固混合：在重型设备中进行 I.机械危险； II.若固体可燃，须防粉尘爆炸危险； l采用惰性气氛； l采用爆炸卸荷防护墙设施； l消除火源； l防止和消除静电； l防止轴承过热。 III.应移除杂金属或过硬固体等。 气-气混合 无需机械设备，需防止混合物爆炸危险 3相混合与相分离 2.蒸发 封闭系统中操作，应安装压力或真空释放阀，应 有防火设施； 热交换器和蒸发器易结垢，应定期清除垢层。 3相混合与相分离 3.干燥 需干燥的物质分类（据火险和爆炸性危险）： 爆燃爆炸性物质； 应采用爆炸品工业特定的预防措施 加热时放热分解并能释放出大量气体的物质； 适用于真空或惰性气氛下的干燥 在空气中加热发生放热氧化的物质； 一般是安全的 在空气中加热既不放热分解又不放热氧化的物质。 只有当其中含有易燃溶剂或明火直接加热才具危 险 3相混合与相分离 4.过滤和离心 只有危险物质处理附带的问题，应避免火灾和对 毒性物质的过分暴露等。 过滤 l固体可能的毒性或可燃性及易燃溶剂的应用； l液压及介质故障的影响； l若过滤出的物质在工厂条件下可以反应，在过滤机的设 计和定位中须格外小心。 离心 l可能会有易燃或毒性蒸气释放的危险，对加工物质暴露 的危险； l机械故障会引起离心机部件的抛射或摩擦热的产生； l防爆。 4物料的输送和机械加工 1.物料输送 固体物料输送 输送方式：机械输送、风力输送、重力输送； I.机械输送：应根据物料性质、物料负荷及 运转速度合理地选择传动装置 l皮带传动：皮带铰接应平滑，并根据负荷调整 松紧度，在皮带和皮带轮接触部位，应安装防 护罩； l齿轮传动：负荷要均匀，防止因卡料拉断链条 和链板；齿轮与齿轮、齿条、链条啮合的部位 应采取防护措施，防止发生人身伤害事故。 4物料的输送和机械加工 1.物料输送 固体物料输送 输送方式：机械输送、风力输送、重力输送； II.风力输送：凭借真空泵或风机产生的气 流动力 l吸送式和压送式 l系统密闭性好，物料损失少，但能耗大，管道 磨损严重，不适于输送湿度大、易黏结物料； l防止设备本身的故障损坏； l防止系统堵塞和由静电引起的粉尘爆炸 a)输送管道直径尽量大； b)良好的接地 c)输送速度不要超过额定值，输送量不应有急剧变化 。 4物料的输送和机械加工 1.物料输送 液体物料输送 往复泵、离心泵、旋转泵、流体运动作用泵 I.往复泵：泵体、活塞和两个单向活门组成 开动前，需要检查活塞、套缸是否磨损，吸 液管之上的垫片是否适合法兰大小，防泄漏。 II.旋转泵：依靠转子旋转把液体排送出泵 ，留下空间形成低压把液体吸入 l与往复泵相同之处：正位移泵 l与往复泵不同之处：没有活门，只有转子 l压头大、流量小，没活门，宜输送黏度较大的 液体；旋转间隙小，不宜输送含固体的悬浮液 l流量不能用出口管路上的阀门调节，一般采用 旁路调节。 4物料的输送和机械加工 1.物料输送 液体物料输送 III.离心泵：把机械能通过泵内高速旋转 的叶片传递给液体，再把液体的动能转化为静 压能，使液体压缩排除泵外 l防汽缚现象 l防泵停止时流空 l输送易燃液体 开动前灌满所输送液体开动前灌满所输送液体 在吸液管配置一单向阀 将泵置于吸入液面以下 采用自引式离心泵 流速不应大于安全流速流速不应大于安全流速 有效接地措施防静电有效接地措施防静电 避免吸入口产生负压吸 入空气形成爆炸混合物 4物料的输送和机械加工 1.物料输送 液体物料输送 IV.流体运动作用泵：靠空气压缩或运动着 的流体输送，无活动部分 l易燃液体不能用压缩空气压送 l输送有燃烧性和爆炸性物料时，要采用惰性气 氛 4物料的输送和机械加工 1.物料输送 气体