静电知识讲座 PPT课件

,1,朋友们好！,浙江省安全生产科学研究所黄武问候大家,2,静电知识讲座,3,内容,一.静电知识概述二.关于静电的国家行业标准规范三.医化企业生产过程静电危害,4,一.静电知识概述,5,静电定义,大约在公元前600年的时候，希腊哲学家泰利斯就曾经叙述过用毛织物摩擦过的琥珀具有一种能吸引轻小物体的能力，也就是我们现在常说的静电起电现象。到了1600年，一位名叫威廉.吉尔伯特的英国学者对上述现象在深入研究后指出，用丝绸摩擦玻璃或许多其它物质同样也会观察到类似现象。为了区别直流电、交流电，人们通常把相对于观察者宏观上不发生定向流动的电荷称为静电。,6,(1)静电产生,物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和其外围电子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是当两种物质紧密接触后再分离时，一种物质把电子传给另一种物质而带正电，另一种物质得到电子而带负电，这样就产生了静电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电，静电是由不同物质的接触、分离或相互摩擦而产生的,7,固体起电,8,固体物质在搬运或生产工序中会受到大面积的摩擦和挤压，如传动装置中皮带与皮带轮之问的摩擦，固定物质在压力下接触聚合或分离，固体物质在挤出、过滤时与管道、过滤器发生摩擦，固体物质在粉碎、研磨和搅拌过程及其他类似工艺过程中均可产生静电；而且随着转速加快，所受压力的增大，以及摩擦、挤压时的接触面过大，空气干燥且设备无良好接地等原因，更容易产生大量静电。固体起电通常包括有接触起电、物理效应起电、非对称摩擦起电、电解起电、静电感应起电等起电类型。,9,液体起电,10,高电阻液体在灌装、输送、运输或生产过程中，由于相互碰撞、喷溅，与管壁摩擦或受到冲击时，都能产生静电。特别是当液体内没有导电颗粒，输送管道内表面粗糙，液体流速过快，液体喷出管口等，都会产生很强摩擦，快速产生大量静电。液体通常有流动带电、喷射带电、冲击带电、沉降带电等几种形式。,11,液化气体或压缩气体在管道中流动或从管口喷出时，也容易产生大量静电。完全纯净的气体是不容易产生静电的，但是由于气体内往往都含有灰尘、粉末、液滴等细小颗粒，因此都有静电产生。气体和蒸汽的静电虽然比固体和液体产生的静电弱一些，但其静电电压也常常高达万伏。,12,(2)静电起电影响因素,材质和杂质工艺设备和工艺参数环境条件,13,影响粉体静电产生的几个因素,A材质影响粉体与管道材料相同时，静电产生量很少；当管道由金属材料制成时，静电产生量与金属材质种类关系不大；当管道及粉体均由绝缘材料制成时，材料性质对静电影响显著。B时间影响开始时随输送时间或搅拌时间的增加，静电产生量也不断增多，但经过一段时间之后便逐渐趋于饱和。C运动速度的影响速度越高，颗粒的摩擦和碰撞越激烈，静电产生量也越多，而达到饱和所需要的时间却大为缩小。D粉体颗粒大小的影响粉体颗粒越小，产生的电荷也越多。粉体静电的产生还同管道、料槽和搅拌浆的形状、结构有关。例如：弯曲的管道比直管道容易产生静电；管道的狭窄部分币宽阔部分容易产生静电。,14,影响液体静电产生的几个因素,A液体所含杂质对静电产生量的影响非常纯净的高度精炼的石油产品在管道流动时是不容易带电的。如果在轻油中存在胶体杂质，例如当油品中含有少量水时，就很容易带电，甚至引起静电事故。B液体电阻率对静电产生量的影响在一定范围内液体中静电产生量随电阻率的增加而增大，但达到某一数值后，它随着电阻率值得增加而减小。C管道材质和管道内壁状况对液流电流的影响同种液体流过不同材质的管道时，其静电的产生量仅有微小差别，但由于材质的电阻率差异很大，因此对其静电的消散却有显著的影响，从而明显影响液流电流的大小。管道内壁的越粗糙，静电产生量越大。D水分的影响当油品中混入水分在1-5%时，其静电产生量最多，静电危险性也越大。E管路几何形状及容器尺寸的影响注油管管口形状对静电产生有很大影响。例如，45斜口圆筒管头比平圆筒管头产生的静电量要少得多。F过滤器的影响过滤器会大大增加接触和分离的强度，更换不同的过滤器，可使液体静电的电压增加十几倍甚至近百倍。G流速和管径的影响流速越快，油品的静电产生量越多。H液体流动状态的影响流动的液体由层流变为喘流时，其带电量会有显著的增加。,15,空气湿度,静电的产生与空气湿度有密切关系，一般相对湿度在70%以上时，静电积累明显减少；相对湿度在50%以下时，才易引起静电危害。试验结果表明，装卸汽油过程中，如果空气相对湿度为40或者更低时，极易发生火花放电现象，引发静电灾害。而在空气湿度较大，只要将其控制在65或更高时就不会发生这种情况，这是因为，根据试验，空气相对湿度为3540时，油罐电位达1100V，空气相对湿度为50时，电位降至500V600V，空气相对湿度为7275时，电位基本消失。,16,(3)静电特点,静电电压高静电泄漏慢多种静电放电,静电的消散主要是通过两种途径:即泄漏和放电。绝缘体上的静电的泄漏一般来说，有两条途径，一条是绝缘体表面，另一条是通过绝缘体内部进行泄漏。这两种泄漏分别取决于绝缘体的表面电阻和体积电阻。影响静电泄漏的因素A湿度的影响吸湿性越大的绝缘体，对静电泄漏的影响越大。如：玻璃表面容易被水湿润，从而加速静电的泄漏；石蜡等不易被水湿润，其静电泄漏受湿度影响较小。B气体中的离子的影响含有大量电子和离子的气体覆盖在绝缘体表面时，也能加速绝缘体静电的泄漏。,17,静电可产生高电压及静电场。如电场强度超过附近电介质的绝缘击穿电场时，就要开始放电。一般来说，气体的介电常数比液体或固体的要小，因而也更易放电。静电放电可分为空中放电和表面放电,空中放电有电晕放电、刷形放电和火花放电。各种放电形式没有本质的区别，放电形式的不同取决于电荷的数量、分布和泄漏速率。电晕放电一般发生在相距较远且表面有尖凸的不同电极间。放电时局部空气电离放电能量小，危险性较小。刷形放电多发生在绝缘体上，放电时，电极间的空气被击穿形成了许多分叉的放电通路，放电能量略大于电晕放电时的能量，危险性较大。火花放电多发生在金属物体之间，放电时电极间的空气被击穿，形成了很集中的放电通路，引燃的危险性最大。防止火花放电是化工生产过程中需要特别控制的静电危害。,18,电晕放电、刷形放电、传播型刷形放电、火花放电、雷型放电,19,(4)静电危害,爆炸和火灾爆炸和火灾是静电的最大危害。静电的能量虽然不大，但因其电压很高且易放电，出现静电火花。在易燃易爆的场所，可能因为静电火花引起火灾或爆炸。,20,电击由于静电造成的电击，可能发生在人体接近带电物体的时候，也可能发生在带静电电荷的人体接近接地体的时候。电击易引起坠落、摔倒等二次事故。电击还可引起职工紧张，影响工作,21,妨碍生产在某些生产工程中，不消除静电将会影响仪器设备正常运转或降低产品质量。此外，静电还可引起电子自动元件误动作，引发二次事故,22,事故案例永安市永林股份林化厂静电事故2006年4月25日下午6：01，永安市永林股份林化厂香兰素车间氧化釜工段由于静电泄放不及时引发爆炸事故，造成2人重伤、2人轻伤，直接经济损失16万元。由省市安监部门组织的调查组经过调查取证、技术分析，并结合永安市防雷局参与调查检测的意见，最后确定这起事故是由于设备故障导致物料高速冲出，使甲醇等爆炸性气体弥漫于车间内，高速喷出的物料又与防爆膜口摩擦产生静电，由于车间防静电接地不良，静电泄放不及时产生火花放电，导致可燃气体爆炸，这是该起事故发生的直接原因和主要原因。,23,1987年，哈尔滨亚麻厂静电引起粉尘爆炸，56人死亡！1977年，某炼油厂一油罐以2.6m/s的流速装油12min，产生强烈静电，罐内铁浮球放电发生爆炸！1997年，北京某粘合剂厂静电引起甲苯蒸气爆炸，当场死亡5人！1969.121970.1，三艘200000t级油轮静电引起爆炸！1972年1月，日本横滨市的石油炼厂一容积为10000m3的苯储罐在取样时发生爆炸，并引起火灾。事故是由于迅速将取样罐上提时苯摩擦产生静电，在与检测孔接触时产生放电火花，引发事故。,24,1975年8月，某厂丁苯橡胶处理工段防老剂粉末在布袋过滤器中摩擦产生静电，引发火灾。1977年12月，某247号油罐爆炸起火，顶盖包括7m长的钢柱一起抛上天空，经分析是罐内油面上飘浮着3个金属浮子，浮子带电，并放电引起爆炸。1980年7月，某制药厂工人在用塑料管头在二甲苯桶内抽二甲苯时突然发生爆炸，1名正在操作的工人当场被炸身亡。据分析系管头与液面脱离时产生静电火花，点燃了桶内达到爆炸极限的二甲苯蒸气混合物。1983年l1月，某液化气站发生爆炸，整个装置被破坏，炸毁了20多个气瓶。据查是活动灌液枪没有可靠的接地，灌装液化气时，大量静电未及时导走而引发了事故。2002年7月，某苯胺装置在停车过程中，用压缩空气向流化床添加催化剂，静电火花引爆聚积在系统中因残余未经再生处理的催化剂而释放出的氢气，致使防爆膜破裂。2002年12月26日，某石化企业槽车回收污油，因槽车静电接地设施不完好，且抽油泵出口采用了导电性能很差的消防水龙带，造成静电积聚，导致槽车爆炸。,25,26,统计分析,在以上60例事故中，爆炸事故38起，占63.3%，火灾事故22起，占36.7%。爆炸多于火灾按物质分类，易燃液体事故46起，占76.7%。可燃气体9起，占15%，粉尘3起，占5%，火药2起，占3.3%。,27,最易由静电火花放电引起火灾爆炸的场所或部位,A易燃液体输送中：易燃液体主要在液体刚与空气接触的空间部位带电，即输送管线的出口；B易燃液体的装卸或贮存：在装卸或贮存时，静电会随着液体进入槽车或贮罐，自液面导向容器内壁，再由接地装置导走。此过程中若在液面上进行取样、检尺作业或接地装置不完好均易造成火花放电C易燃气体的流送：氢气等易燃气体在流送过程中若混入空气，可在管道中放电造成静电引发火灾爆炸事故。易燃气体管道输送过程中阀门、法兰泄漏，泄漏面未做等势体连接或高压喷射，易在泄漏面造成静电火灾爆炸事故。,28,(5)防静电措施,取代易燃介质降低爆炸性混合物的浓度减少氧化剂含量,环境危险程度控制,29,工艺控制,工艺控制法是从工艺流程、设备构造、材料选择及操作管理等方面采取措施，限制电流的产生或控制静电的积累，使之控制在安全的范围之内。主要措施有：限制物料输送速度，一般情况下不要超过4.5米/秒；灌装时，液体应从槽车等大型容器底部进入，或将注入管伸入容器底部；必须严格按操作规程控制反应釜内易燃液体的搅拌速度；在设备内正在进行灌装、搅拌或循环过程中，禁止检尺、取样、测温等现场操作，当灌装、搅拌或循环停止后，应静置一定时间后，才能进行下一步工序；设备和管道应选用适当的材料，尽量使用金属管材，少用或不用塑料管，如必须使用时，也应采用可导电的管子或内设金属丝、网的管子，并将金属丝、网的一端可靠接地，或采用静电屏蔽措施；适当的安排物料投入顺序；采用惰性气体保护等。,30,31,32,顶部注入冲击喷溅某厂200吨油槽爆炸后进行模拟试验，从顶部注入测得电位7000伏，从底部装料测得电位3300伏,33,泄漏导走法,泄漏导走法即静电接地法。静电接地是消除导体上静电简单又有效的方法，是防止静电的最基本的措施。静电接地连接是接地措施中重要的一环，可采取静电跨接、直接接地、间接接地等方式，把设备上各部分经过接地极与大地连接，所有金属装置、设备、管道、贮罐等都必须接地。不允许有与地相绝缘的金属设备或金属零部件。塑料设备应作间接接地，或采用静电屏蔽方法，屏蔽体必须可靠接地。金属设备与设备之间，管道与管道之间，如用金属法兰连接时，且有四个以上的螺栓连接时，可不另接跨接线。平时不能接地的汽车槽车在装卸易燃液体时，必须在预设地点按要求接地，所用接地材料，必须采用在撞击时不会发生火花的材料。装卸工作完毕后，必须静置一定时间才能拆除接地线。直径大于2.5m或容积大于50m3的大型金属装置应有两处以上的接地点。较长的输送管道应每隔80100m设一接地点。各生产装置系统（或装置单元）的总泄漏电阻都应在1106以下，各专设的静电接地体的接地电阻不应大于100。,34,导体因感应而放电时，接地只能中和部分危险。如下图所示，导体B端不接地时，A、B两端都有静电危险；B端接地以后，B端没有放电危险了，但A端仍有放电危险。,35,静电中和法静电中和法主要是将分子进行电离，产生消除静电所必要的离子(一般正负离子成对)。其中与带电物体极性相反的离子，向带电物体移动，并和带电物体的电荷进行中和，从而达到消除静电的目的。,增湿、抗静电添加剂,感应式中和器高压式中和器放射线式中和器离子风式中和器,36,人体的防静电措施,在需要考虑人体静电危害的场所，应装设金属接地棒，来进行人体接地。工作人员随时用手接触接地棒，以消除人体所带的静电。在坐着的工作场所，工作人员可佩戴接地的腕带。在防静电的场所入口处、外侧，应有裸露的金属接地物。在有静电危害的场所应注意着装，工作人员应穿戴防静电衣服、鞋和手套，不得穿化纤、毛料衣物。工作中应尽量不搞可使人带电的活动。合理使用规定的劳动防护用品。工作时应有条不紊，避免急性动作。正在防静电的场所不得携带与工作无关的金属物品。不准使用化纤、毛料材料制作的拖布或抹布擦洗物品及地面。,37,日本的静电火灾中人体带电所酿成的火灾约占22%。,不同活动方式人体带电电压,38,在一般情况下，如穿鞋底13mm厚的皮鞋，电容约200pf。人体带电2000V，放电火花可产生0.4毫焦耳的能量。一些物质的最小点燃能量,39,二.关于静电的国家行业标准规范,40,与静电相关的主要标准规范,1GB12158-2006防止静电事故通用导则2GB13348-92液体石油产品静电安全规程3HG/T20675-90化工企业静电接地设计规范4HG/T23003-92化工企业静电安全检查规程5SH3097-2000石油化工静电接地设计规范,41,石油化工静电接地设计规范,主要内容介绍,42,一般规定,31静电接地的范围311在生产加工、储运过程中，设备、管道、操作工具及人体等，有可能产生和积聚静电而造成静电危害时，应采取静电接地措施。312在进行静电接地时，必须注意下列部位的接地：1装在设备内部而通常从外部不能进行检查的导体；2装在绝缘物体上的金属部件；3与绝缘物体同时使用的导体；4被涂料或粉体绝缘的导体；5容易腐蚀而造成接触不良的导体；6在液面上悬浮的导体。,43,具体规定,41固定设备411固定设备（塔、容器、机泵、换热器、过滤器等）的外壳，应进行静电接地。若为覆土设备一般可不做静电接地。412直径大于或等于2.5m及容积大于或等于50m3的设备，其接地点不应少于两处，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m。413有振动性能的固定设备，其振动部件应采用截面不小于6mm2的铜芯软绞线接地，严禁使用单股线。有软连接的几个设备之间应采用铜芯软绞线跨接。414转动物体的接地，可采用导电润滑脂或专用接地设施（如在无爆炸、无火灾危险环境内可采用滑环和电刷等）进行接地，但类似于阀杆、轴承转动部分可不必进行上述连接。容易积聚电荷的皮带或传送带，宜采用导电橡胶制品。415皮带传动的机组及其皮带的防静电接地刷、防护罩，均应接地。416可燃粉尘的袋式集尘设备，织入袋体的金属丝的接地端子应接地。417设备内部的各部件之间的活动连接或滑动连接等部位，应保持其接触电阻值在1000以下。418固定设备与接地线或连接线宜采用螺栓连接，连接端子可设置在设备的侧面、设备联合金属支座的侧面或端部位置，接地端子与接地线的材料选择应符合本规范第3.4.4条与第3.5节中有关条款。419与地绝缘的金属部件（如法兰、胶管接头、喷嘴等），应采用铜芯软绞线跨接引出接地。,44,固定设备接地端子位置,45,振动设备接地方案,46,42储罐421储罐内各金属构件（搅拌器、升降器、仪表管道、金属浮体等），必须与罐体等电位连接并接地。422在罐顶取样操作平台上，操作口的两侧应各设一组接地端子，为取样绳索、检尺等工具接地用。423浮顶罐的浮船、罐壁、活动走梯等活动的金属构件与罐壁之间，应采用截面不小于25mm2铜芯软绞线进行连接，连接点不应少于两处。浮船与罐壁之间的密封圈应采用导静电橡胶制作。设置于罐顶的挡雨板应采用截面为610mm2的铜芯软绞线与顶板连接。424当储罐内壁涂漆时，漆的导电性能应高于被储液体，其体积电阻率应在108m以下。425为消除人体静电，在扶梯进口处，应设置接地金属棒，或在已接地的金属栏杆上留出一米长的裸露金属面。426与储罐管线相连接的法兰，如需防杂散电流和电化学腐蚀时，可选用电阻为104106的绝缘法兰连接。,47,使用导电性绳索的采样器的接地示意,48,浮顶与储罐本体跨接,49,用接地棒消除静电,50,防风雨密封与储罐侧壁的跨接,51,43管道系统431管道在进出装置区（含生产车间厂房）处、分岔处应进行接地。长距离无分支管道应每隔100m接地一次。432平行管道净距小于100mm时，应每隔20m加跨接线。当管道交叉且净距小于100mm时，应加跨接线。433当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时，一般可不必另装静电连接线，但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。434工艺管道的加热伴管，应在伴管进汽口、回水口处与工艺管道等电位连接。435风管及保温层的保护罩当采用薄金属板制作时，应咬口并利用机械固定的螺栓等电位连接。436金属配管中间的非导体管段，除需做特殊防静电处理外，两端的金属管应分别与接地干线相连，或用截面不小于6mm2的铜芯软绞线跨接后接地。437非导体管段上的所有金属件均应接地。438地下直埋金属管道可不做静电接地。,52,蒸气伴管与工艺管道连接示意,53,风管、保温层罩连接,54,软管连接金具的接地,56,44铁路栈台与罐车441栈台区域内的金属管道、设备、构筑物、铁路钢轨等应等电位连接并接地，还应构成接地网。442区域内铁路钢轨的两端应接地，区域内与区域外钢轨间的电气通路应绝缘隔离。每根钢轨间应是良好的电气通路，平行钢轨之间应跨接，每个鹤位处宜跨接一次并接地。跨接线可用119-14.9mm2镀锌钢绞线，接地线可用双根5m镀锌铁线，并用塞钉铆进钢轨。443在操作平台梯子入口处，应设置人体静电接地金属棒。每个鹤位平台处应设置接地端子，接地端子宜用接地线与接地干线直接相连。罐车及储罐用带有接地夹的软金属线与接地端子连接。444金属注液管与固定管道、钢架等应进行等电位连接并接地，其静电接地电阻应小于106。445非金属注液软管宜采用防静电材料制作。446罐车的罐体、车体应与注液管系统以及栈台钢架等电位连接。在装卸作业前，应用专用接地线与平台接地端子连接，装卸完毕将顶盖盖好后方可拆除。,57,轨端跨接示意图,58,钢轨接地示意图,59,火车槽车接地示意,60,45汽车站台与罐车451站台区域内的金属管道、设备、构筑物等应进行等电位连接并接地。452在操作平台梯子入口处或平台上，应设置人体静电接地棒。453储罐汽车在装卸作业前，应采用专用接地线及接地夹将汽车、储罐与装卸设备等电位连接。作业完毕封闭储罐盖后方可拆除。接地设备宜与装卸泵联锁。454注液管系统应符合本规范第4.4.4条和第4.4.5条的要求。,61,46码头461码头区内的金属管道、设备、构架包括码头引桥，栈桥的金属构件，基础钢筋等应进行等电位连接并接地。装卸栈台或船位陆上部分应设接地装置。462较大码头区，区域内的管线应符合本规范第4.3.14.3.7条的要求.463装卸栈台应符合本规范第4.4节及4.5节的要求。464在船位陆上入口处，应设置消除人体静电的接地装置。465为防止杂散电流，应采取以下措施：1输液臂或输液管上，使用绝缘法兰或一段不导电软管，其电阻值在2.51042.5106之间。2岸与船的人行通路不能全金属连接。3码头护舷设施与靠泊轮船之间应绝缘。4岸上一侧的金属物只能与码头岸上的接地装置相连。,62,绝缘法兰使用示意,63,47粉体加工与储运设备471在填料与出料部分，应采取下列静电接地措施：1金属和非金属导体容器以及附近的所有金属设备，包括料管，应进行等电位连接并接地。2盛装高体积电阻率粉料的容器，除应按本规范第4.7.1-1条的要求进行外，在可能的条件下，宜将一根或多根接地板（管、棒）垂直插入容器内，实施粉体内的静电分隔屏蔽。3装粉料用的袋、桶应放在地面上或接地台面上。472装粉体加入可燃性溶剂中时，应采取下列静电接地措施：1操作人员必须接地。2用导电材料作漏斗、斜槽等填充装置，并将其与容器进行等电位连接后接地。3盛装溶剂或粉料的容器应用导电材料制作并进行接地。盛装粉料的容器允许涂抹小于2mm厚的绝缘层。473在粉体筛分、研磨、混合部分，所有导体部件，包括筛网，应进行等电位连接并接地。活动部件宜采用挠性连接。接受容器应按本规范第4.7.1条的要求进行。474粉尘采用气流输送时，管道应采用导电材料，除应符合本规范第4.3节的要求外，管段法兰必须跨接并接地。475在粉尘分离器中，所有导体部件，包括过滤器支撑柱头、框架，应进行等电位连接并接地。476大型料仓内部不应有突出的接地导体，如设置料位报警器等必须采取防静电燃爆措施。料仓顶部进料口和排风口，应与仓顶取平。,64,48气体与蒸汽的喷出设备481在气体与蒸汽的喷出设备上，所有的导体部件应进行等电位连接并接地。482用蒸汽（或气体）清洗储罐等设备时，喷射器应与被喷物以及周围的金属体等电位连接并进行接地。483装在软管上的金属喷嘴、接头等，应采用下列静电接地措施：1使用导电性或防静电软管时，应使喷嘴、接头等与软管可靠地连接并接地。2装在软管上的金属喷嘴、接头等金属部件，可用专用接地线与接地装置连接。3在使用气体或蒸汽喷出设备作业前，应将专用的接地线连接好，作业完毕后方可拆除。,65,49化纤设备491输送带托辊和终端皮带滚轮应与料斗采取跨接方式将其接地。492在设备上被非导体隔绝缘的孤立金属部件，应采取跨接方式将其接地。493滚动轴、搅拌器旋转部件的静电接地电阻大于106时，可使用导电性润油剂或滑动电刷等进行接地。494气流输送设备应符合本规范第4.7.4条的要求。,66,410人体静电接地4101操作人员在可能产生静电危害的场所，应采取下列措施：1应正确使用各种防静电防护用品（如防静电鞋、防静电工作服、防静电手套等），不得穿戴合成纤维及丝绸衣物。2操作人员应徒手或徒手戴防静电手套触摸接地金属物体后方可进入工作场所。3禁止在爆炸危险场所穿脱衣服、帽子等。4102在人体带电易产生静电危害的场所，应采取下列措施：1工作台面应敷设导电橡胶板，凳子的座面应用导电材料制作。如果工作台、凳子的支腿是非金属材料或有塑料（橡胶）套脚时，则台面及座面应有接地措施。2应敷设导静电地面，导静电地面的体积电阻率应为1.0105m1.0108m其导电性能应长期稳定，不易发尘，尚应定期洒水和清除绝缘污物等。,67,三.医化企业生产过程静电危害与控制,68,用化学合成方法生产药物的工艺流程可归纳为：备料投料工艺过程控制出料分离一精制干燥成品。,69,一、备料,在投料前须将各种原料（中间体）准备就绪。不同的备料方法其防爆控制要求各不相同。大致可分以下6个方面。、管道或容器不可任意混用物料尤其是液体物料和气体物料，在备料过程中使用的管道和容器不可任意混用，以免不同物料之间发生化学反应而有爆炸危险。输送、贮存氧化性物料，如过氧化氢、硝酸、浓硫酸、高氮酸等氧化性酸的容器，管道未经彻底清洗合格，不得随便贮存、输送易燃有机物料，如酸酐类（菇酐等）、醇类（甲醇、乙醇等）、醛、酮类（乙酮、丙酮等）、有机碱类（甲基阱、无水阱等）、爆炸性物品类（有机过氧化物类，三硝基酚等），也不得贮存、输送还原性物料，如含有金属钠、氢化钠、保险粉等还原剂的物料。贮存、输送含水物料（包括含水酒精）的容器、管道，不可任意储存、输送忌水物料，如过氧化钠、氢化纳、金属铀等。其他如酸类与碱类以及一切性质相抵触，接触后发生剧烈放热反应；或者互相作用使物料变质，投料后造成反应异常而增加爆炸危险的各种物料，备料容器和输送管道一律不得任意混用。因此，在不同物料使用同一容器和管道前，应仔细研究，确认无问题时方可进行。否则必须将容器、管道彻底清洗并干燥合格。,70,、车间内部物料运输防爆问题备料运输大都为车间内部之间的短距离运输，化学物料不可任意使用不合要求的运输工具。一切会发生火花的运输工具，如不防爆的电瓶车、机动叉车、升降机及钢轮推车等均应禁止使用。充气轮胎的手推车和平板三轮车可以使用。,71,、输送液体物料的防爆要求：A、用惰性气体压送易燃液体不得用压缩空气压送，以免系统内产生爆炸性混合物遇静电火花等因素引起爆炸，但可用惰性气体压送。如果用负压抽料，负压系统不能漏气，以免吸入空气引起爆炸。B、用不产生火花的泵用泵压送必须使用专用的安全防爆泵。如蒸汽往复泵、Y型液态烃泵。离心泵或齿轮泵，则必须使用铁壳铜芯泵，以防泵出故障时叶轮与铁壳相碰产生火花而引起爆炸。陶瓷泵或玻璃泵因导电不良，工作中极易产生静电，不得用于压送易燃液体。如果使用腋下泵，也应采用铁壳铜芯，而且设液位限制器与泵联动，液位下降至一定高度时自动切断液下泵电源，使泵停转。以保证泵浸在液面下。如果液位过低，造成液下泵空转，泵又是铁壳铁芯时极易发生爆炸，已有爆炸事故教训应特别加以防范。C、泵的出口后面的管道应扩大管径泵的出口应接一段喇叭管，输送管道的内径应大于泵出口的内径，使在同样流量下降低流速，减少静电的产生。输送管道系统除法兰盘连接处均应跨接并接地。,72,4、备料岗位的物料存放首先必须控制存放量，一般以当班用量为准，中转库送料有困难时也不宜超过3班用量。若为贮罐贮存，可放3天用量。总之，备料岗位物料以少为好，以防止发生燃爆。此外，必须注意性质相抵触的物料不得混放，以免互相接触时发生危险。因此，要实行定置管理：定点、定品种、定量、定管理人员。有的还应分库存放，避热防潮。应保温的品种(如甲醛等)以及凝固点较高(如苯)结成固体后备料发生困难的，尚须适当保温贮存。5、应核对物料的名称、规格、数量和纯度物料的品种、数量、纯度必须符合技术要求。备料时必须认真核对品名、规格、数量和纯度。有时还必须用目力观察物料的外观，一旦发现异常立即停止备料，追查原因。以免品种搞错，使反应异常而导致爆炸。数量不对势必造成物料配比不准，也会造成反应异常而引起爆炸。纯度不合要求、杂质太多，有时也会引起反应异常而引爆。6、控制抽料速度备料操作中常用负压抽料法。无论是液体或粉状固体，在料管中高速运动都会产生静电，故备料管道系统除法兰连接处必须跨接并接地外，尚需严格控制抽料管道系统中的物料流速。,73,二、投料,、严格安排投料的先后次序医药生产原料众多，投料次序必须严格执行岗位操作技术规程，以免发生先后次序搞错产生爆炸。除了反应或物料性质方面的原因需有特殊规定外，一般规则大致如下：A、投低沸点液体和高沸点液体时，应该先投高沸点液体，后投低沸点液体。反之，先投低沸点液体大量挥发，容易形成爆炸性气体混合物，再投高沸点液体时增加爆炸危险；同时因低沸点物料挥发达散损失，造成配比不准而使反应异常增加爆炸危险性。C、投固体物料和液体物料时，应该先投液体物料后投固体物料。液体物料投入后在搅拌下容易控制温度，然后投入固体物料比较安全，而且便于混合均匀。如果液体物料沸点低容易挥发，则应先投固体物料后投液体物料。,74,D、投料物质中有水溶性物质和水时，应先投水或含水多的液体，其次再投水溶性固体，以便搅拌溶解，然后投其他物料。这样可避免因物料局部积聚，骤然发生剧烈反应而发生爆炸。E、共同投入氧化性物料和易燃液体等有机物料时，应该先投易燃液体等有机物料，在充分搅拌和严格控制温度的条件下再缓缓投下氧化性物料。此点至关重要。若先投氧化性物料，后投易燃液体等有机物料时，反应釜内氧化性物料数量较多，有机易燃物料投料初期，小部分有机易燃物遇大量氧化性物料容易起剧烈氧化反应而有燃爆危险。F、投料中有忌水物料和含水物料时，应先投入含水物料，在充分搅拌和严格控制温度的条件下，缓缓投入忌水物料，使忌水物料小量逐步与大量含水物料接触，防止温度猛升发生危险。否则大量忌水物料通含水物料极易温度猛升，发生冲料或爆炸。G、投比重不同的物料时，应该先投比重较小的物料，在搅拌下再投比重较大的物料，这样容易混合均匀，不易分层；若比重大的物料先料，比重小的物料后投，则极易分层。若遇事后搅拌，不同物料大量混合，可能突然发生剧烈反应而爆炸。,75,、严格控制投放物料的温度制药工艺中往往运用许多特殊的反应，有时在投料过程中不同物料互相接触即发生化学反应。物料温度高、反应快。若投料时物料温度偏高，反应迅速，温度进一步升高，容易失控，增加爆炸危险。有些物料具有热不稳定性，温度升高容易迅速分解，而发生爆炸。所以投料温度必须严格控制。,76,、严格控制投放物料的速度主要有3种情况应严格控制投放物料的速度：A、常温下进行快速反应的工艺过程；其投料速度应予以控制，以使边加料边反应，用加料速度来控制反应速度。加料过快，物料大量混合，势必反应剧烈，容易失控。B、反应物料在反应釜内互相接触后会发生剧烈放热反应的，必须严格控制加料速度，使热量逐渐释放，通过热交换加以冷却，容易控制温度。否则温度猛升，极易发生冲料燃爆。C、物料不易混合均匀时，有时因物料粘稠，或者搅拌器搅拌效率不佳等因素，使物料不易迅速混合均匀。此时必须控制加料速度。以免大量物料混合不匀，发生反应异常，增加危险。,77,4、严格控制物料配比严格控制物料配比在备料中要做到，在投料时也要做好。配比不准会造成反应异常而发生危险。A、在有氧化剂（如H202、KClO3等）参与下的反应，除上述投料速度等因素外，氧化剂与其他物料的比例必须准确，若氧化剂过量，会引起反应失控，有爆炸危险。B、有不稳定物质（如过氧化苯甲酰、过氧化醋酸、双乙烯酮等）存在下，必须严格控制配比。若不稳定物质过量，分解热量增加，易致失控，大大增加爆炸危险。C、有时反应物料配比准确，而溶媒太多或太少，也会增加爆炸危险。溶媒太多，反应物料浓度偏低不利反应，往往需提高反应温度，从而导致反应异常或溶媒蒸气大量散发，增加爆炸危险。溶媒太少，反应物料浓度过高，使反应过快，容易失控而增加爆炸危险。所以溶媒的配比也要准确。D、触媒与反应物料的配比必须严格控制。触媒太多，易使反应迅猛进行而失控，有时还会造成人们不需要的异常反应。触媒太少，反应太慢或不反应，此时往往使操作者提高反应温度，容易造成反应失控，增加爆炸危险,78,5、合理选择投料方式合成药生产中常用3种投料方式：A、正压投料：利用压力将物料压进反应釜中。液体投料多用高位槽，利用液位差投料，比较安全。有时反应釜内部压力超过常压，须用加压投料，大多用泵压入，放料管应插入釜壁下部，使易燃液体沿壁流下，并使加料管口迅速浸没在液面下，使液体从液面下进料。以减少静电危险。如采用气力输送，须用惰性气体，禁止使用压缩空气。气体投料大多采用压入法。此时，必须严格控制压力。使用气体钢瓶供气时，必须安装减压闻。经减压阀输出的气体压力与反应釜内压力之差不应大于01MPa，以免气体出口处产生强烈喷射而产生大量静电。压入易燃气体前，应先将反应釜抽真空；若限于条件，无法取得高真空时，应在抽空后通入氮气，再抽空，然后压入易燃气体，以防止反应釜内形成爆炸性气体温合物。,79,B、负压抽料：是常用的投料方法；抽料过程中物料在管道中高速运动，易产生大量静电。故绝缘的抽料管道内壁应该用铜线衬绕，铜线接地。如果内壁衬绕有困难，可绕在管道外壁，管道口接以铜管，铜线与铜管相焊接，然后接地。如为导电体管道，可免绕铜钱，但仍需接地。固体粉尘抽料时，真空管路入口处必须设过滤网，以滤除粉尘。在真空管路入口附近应设水洗器，使残余粉尘经水洗除去，防止粉尘进入真空泵而发生危险。液体抽料时也应设水洗器，以减少液体蒸气抽入真空泵。用负压抽料法投易燃液体物料时，若易燃液体电阻率在1010-l015.cm时，必须控制流速，不宜超过1ms，以免产生大量静电。一般方法是增大管径，在出口处用喇叭状管口，使出口流速减慢。同时应控制温度，液体温度应至少要比沸点低300C。液温高时应先冷却，然后油料，以防液体大量气化，抽入真空泵内造成危险。同时物料损失造成配比不准而发生异常反应。一般低沸点液体不宜采用负压抽料法投料。,80,C、人工投料一般固体物料的投料大多仍用人工投料法。人工投料时，容器口敞开，易燃易爆气体容易逸出而增加危险性。所以人工投料一般采用低温法，即反应釜内如果已有易燃液体，此时应先冷却，使液体降温，然后投入团体物料。如果液体物料沸点甚低（如乙醚）可先投固体料，密闭釜盖，然后投入固体物料。投料时容器材质应予注意。如果将固体物料从塑料袋、塑料捅等容器中直接投料，则物料在塑料容器中与器壁摩擦产生静电火花，遇反应器内的爆炸性气体混合会引起爆炸。烘干的麻袋也容易产生静电。直接快速投料时，曾因产生静电火花发生过爆炸事故，不可大意。一般可以先将塑料容器或干麻袋中的物料倒进木桶中，再将物料从本桶中慢慢倒进反应釜内，此时即使反应釜内已有易燃液体，也比较安全。人工投料后，釜口等处的粉尘不得用尼龙布、合成纤维织品等揩拭，以免产生静电火花引起危险，可用棉布揩拭。此外，易燃液体、有毒物料一般不宜采用人工投料,81,D、机械推进器投料有些固体物料以其粘度等特点，无法用上述方法投料，可采用螺旋推进器式机械投料，只要控制温度与速度，一段尚无爆炸危险。但是过氧化物类、硝基化合物类、重氮化合物类、含亚硝酰基的化合物、氮酸和高氯酸盐类、硝酸盐类等易分解爆炸的物质不得采用机械推进器投料法。,82,三、反应过程工艺控制,化学合成药反应过程的工艺控制有温度控制、压力控制、酸碱度控制、搅拌混合、光照、催化等各种精细化工生产的工艺控制。今把与爆炸危险关系最密切的工艺过程的控制如下：,83,1、温度控制众多的化学反应如硝化、氧化、氢化、还原、重氮化、加成、酯化、缩合、水解等都要严格控制温度，只要温度授制失误，极易发生冲料或爆炸。大部分反应工艺如加热、回流、冷却、蒸馏、重结晶、过滤等莫不都要控制温度，否则极易发生冲料燃爆。不同反应、不同工艺形式，其湿度控制要求和失控后发生爆炸危险的程度各不相同。但是根据化学合成温度控制的普遍规律与爆炸有关的主要有以下几个方面。A、吸热反应这类反应过程中需吸收热量，故需外部加热。温度越高，反应越快。但是吸热反应在消耗热量，故一般不大会发生反应过剧、失控冲料的危险，爆炸危险性小。可是加热也不可过快，温度不可升得太高，以免物料爆沸，发生冲料而使生产现场充满爆炸性气体混合物，增加爆炸危险。因此吸热反应也需要有冷却装置，以便一但加热过头温度过高时可迅逐调整温度。,84,B、放热反应这类反应在反应过程中放出热量，而且也具有温度与反应速度呈正相关的特点。在常温时反应太慢或不反应，为了缩短反应时间，加快反应速度，就得加热升温。温度升到一定程度，反应较快进行，同时放出热量。若不及时停止加热，适当冷却，则物料在放热情况下温度上升。温度升高，反应加快，产热更多。一旦产热量大于散热量温度持续上升，反应不断加速，爆炸不可避免。因此放热反应的温度控制不当是极其危险。放热反应的反应釜必须配备冷却设施，冷却面积要够用。冷冻机的温度、压力皮保证稳定。加热升温时，搅拌必须有效，升温必须缓慢，临近反应控制温度时必须十分小心，缓缓升温，一般需要几分钟才升温1。一旦到达所需温度后应停止供热，开始冷却，使反应温度不再升高，若为回流加热，回流冷凝器的有效热交换面积必须够用，保证将热蒸气充分冷凝。应控制回流量，回流异常时立即开反应器冷却阀，使回流正常为止。一旦遇放热反应温度超过规定，冷却剂阀门全部开足温度仍上升时，应立即进行聚急放料，开放料阀将物料通过管道导入另外安全地点的大容量不密闭容器中。这种紧急放料设施在硝化、氯化等放热反应中尤为重要。一般放热反应可在反应釜上设爆破泄压片，其排出口应导至室外安全地点，远离火源30m以上。,85,C、在相当高的温度条件下才进行的反应有的反应(如酯化反应)目在很高的温度下进行。因此先要加热到接近物料(溶剂)的沸点，反应才进行。这种反应应该设回流装置，否则易爆炸。有时产生的低沸点副产品须蒸出除去，应先经回流，使沸点较高的反应物回流后继续反应，沸点较低的副产品蒸气经回流冷疑器上升，进入回收冷凝器冷凝后放入接收罐。这种情况下温度控制甚为重要。若加热温度过高，物料不能全部冷凝回到反应釜，使反应物料配比失调，就会使反应异常而增加危险性。若回温冷凝器冷却温度控制不当，使低沸点副产品蒸不出来，也会影响正常反应，增加爆炸危险性。,86,D、回流、蒸馏的温度控制回流工艺的关键是控制加热温度和保证冷凝器的冷却有效。另外应注意回流反应釜的物料充满系数。反应釜应为70、球形容器应为50一60，不可太满。否则易发生冲料，增加爆炸危险。回流冷凝器上方可设可燃气体检测报警仪。一旦回流异常，易燃流体的蒸气溢出量超标时即报警使操作者立即采取措施，防止冲料。医药生产常用的蒸馏有常压蒸馏和减压蒸馏。常压蒸馏的爆炸危险性和工艺控制与回流相似。减压蒸馏的危险性除同常压蒸馏外，主要是易燃液体蒸气容易大量抽入真空泵，使真空泵内的润滑油被稀释而降低润滑效果，使泵体温升过高，在排气管口可能有燃爆危险。因此减压蒸馏时，冷凝效果必须良好，尽量将溶剂蒸气冷凝回收。减压蒸馏时，系统不得漏气，以防空气进入系统内引起爆炸危险，尤其是当地温度较高，接近物料自燃点时，这一点尤为重要。减压蒸馏结束时，应先降温，然后续缓放进空气至常压。不得在高温下突然放进空气，以免发生燃爆。无沦何种蒸馏，最后高温残留物放料时，应把温度适当降低后进行，以免自燃引起爆炸危险。,87,E其他涉及温度控制的工艺过程如重结晶、热过滤等，爆炸危险性比上述各种情况小，但仍应控制温度上限不使超温，设备要保持密闭以防止易燃易攥气体外逸。热过滤时温度控制不当易析出结晶，严重影响产品质量。正常情况下热过滤时速度很快，电阻率高的易燃液体快速通过过滤介质时会产生高静电位，易引起燃爆。故应该用惰性气体压送；设备接地；用夹套保温法后不易析出结晶，可以减慢过滤速度，减少静电危害。,88,F、温度控制的其他要求除上述工艺条件控制外，设备也须符合一定要求，以免发生爆炸。主要有：设备内壁材质应防腐蚀和保证不漏，以防冷冻剂或蒸气、汽缸油等热裁体漏入反应釜内发生爆炸危险。有些反应物料遇蒸汽或水会发生爆炸(如PClO3PCl5、金属钠)，这类物料不得用热水或蒸汽加热，可用汽缸油作热载体进行夹套加热。如果加热温度达到或接近物料自燃点时，应该充氮气保护。一切控制温度的场合，温度仪指示必须正确有效，安装合理，故应定期检查和校验。如用水银温度计，更应注意温度计完好。若温度计已经断裂面不察，或者装置位置不当，悬在液面上方，不能正确指示温度，往往使反应温度过高而发生爆炸。,89,2、压力控制合成药生产工艺过程中往往需要加压或减压。A、加压与爆炸有关的主要有以下4个方面。a.加压进料时，进料压力与釜内压力之差必须控制。04MPa的水蒸气向罐内喷射，曾引起罐内氢气爆炸，后减压至01MPa，即安然无恙，因此压差01MPa是比较安全的。不过有些物料(如氧气)在加压下高速喷射极易引起易燃易爆有机物质爆炸。故氧化性较强的物料(如氧气、环氧乙烷、三氧化硫等)，加压进料时必须特别小心，只需稍有压差，以保持能进料为宜，不得贪快而提高压差。同时尽量在液面下缓缓进料，防止在气相中喷射。,90,b有些反应需在超过常压下进行。设备耐压程度必须绝对保证正常反应时达到的最高压力的3倍，爆破泄压片为125倍，否则设备容易发生物理性爆破；钢材爆裂过程中可能产生火花而造成继发性的化学爆炸。c加压反应容器泄漏容易引起爆炸，如为气液相加压反应，其爆炸危险性更大。因为在压力较高的情况下，反应釜可能发生泄漏，有时泄漏较小，操作人员不易发觉，结果傻气相物料因泄漏而减少，但液相物料不减少，造成反应釜内物料配比失调，导致反应异常。很可能使压力猛升，大大超过正常反应的压力而发生爆炸。此外，如果压力较高，泄漏时易燃易爆物料从压力釜内喷出，与空气高速摩擦，也会产生静电火花引起爆炸。因此高压设备不得泄漏。可设置嗅敏仪等气体检测警报仪，以便及时发现泄漏，立即采取停车、检漏等措施。d工艺条件控制稍有不当，设备、仪表不合要求即易爆炸。凡是原料配比不当、杂质太多、品种搞错、升温过快、温度过高、搅拌不良、仪表失灵、设备失修，金属疲劳、耐压下降、或遭猛烈撞击等，都易引起爆炸。因此加压反应必须严格管理。,91,B、减压减压的爆炸危险性较小，但是有3点应加注意。a。要妥善控制真空度，高真空条件下，系统内含氧量极低，工艺条件下(如高温)无爆炸危险。但是遇到设备漏气，阀门忘开，真空泵停止运行，或者真空系统发生其他问题使空气进入系统内，造成氧含量升高，此时就可能引起物料自燃而发生爆炸。因此真空度应妥善控制，力求稳定。一旦真空度剧降会发生爆炸的场合，应备有氮气气源，以便在真空度失控即时输入氮气，以减少空气串入。b解除真空，恢复常压时，如果物料温度较高，接触空气有自燃危险的，应输入氮气然后缓缓放进空气至常压。C要保证设备的机械强度，以免高真空时抽瘪容器而发生继发性爆炸。,92,3、酸碱度控制化学合成工艺过程中，酸碱度控制不当可能引起反应异常或物料分解而发生爆炸危险。主要控制2点：A、中和或调节酸、碱度时，速度宜慢，并控制温度，搅拌要均匀。调节酸碱度是一个放热反应，速度太快会局部过热，而且容易造成局部酸碱度过头，引起反应异常或物料分解，增加爆炸危险性。尤其是在氧化剂及硼氢类等忌酸物存在下，pH值从碱性调至中性或弱酸性时，尤宜小心。若加酸过快，使局部温度过高，局部物料偏酸，氧化剂在酸性环境中稳定性下降，容易分解，会增加爆炸危险。B、调节酸、碱度时，使用的酸碱浓度和品种应经研究确定。一般宜用稀酸、稀碱调节。氧化性酸的危险性大，用盐酸比较安全。若工艺要求需用硫酸调节酸、碱度时，硫酸必须事前稀释，以防浓硫酸通水或碱产生高热而引起爆炸危险。,93,4、搅拌控制搅拌不良往往造成爆炸，因此对搅拌问题应予重视。与爆炸关系最密切的有以下4点：A、控制搅拌速度搅拌速度太慢，物料不易搅匀。搅拌速度太快，物料与搅拌器、物料与容器器壁之间的相对运动速度也快。如果容器器壁、搅拌器是绝缘体(如搪玻璃)。而物料的电阻率在1010一1015.cm之间时，容易产