az3化工工艺安全工程

1、2020/7/10,1,3 化工工艺安全工程,3.1 工艺装置安全工程 3.2 工艺参数的安全控制,3.1 工艺装置安全工程,3.1.1 对工艺装置设计的安全要求 符合以下基本要求。 全面分析原料、成品、加工过程、设备装置等各种危险因素，以确定安全的工艺路线，选用可靠的设备装置，并设置有效的安全装置和设施。 能有效地控制和防止火灾爆炸的发生。 有效地控制化学反应中的超温、超压和爆聚等不正常情况，并采取相应的控制措施。,2020/7/10,2,3 化工工艺安全工程,对使用物料的毒害性进行全面的分析，并采取有效的密闭、隔离、遥探及通风排毒等措施。 对于有潜在危险、可能使大量设备和装置遭受毁坏或可能

2、泄放出大量有毒物料，可能造成多人中毒死亡的工艺过程和生产装置，必须采取可靠的安全防护系统。,2020/7/10,3,3 化工工艺安全工程,3.1.2 设计的基本程序和审核项目,1. 设计的基本程序 工艺过程和装置设备的安全是构成化工生产过程中安全的重要部分。 工艺过程安全是指在化工单元过程中，所进行的氧化、还原、硝化、裂化、聚合等过程，以及化工单元操作蒸馏、冷凝、干燥、粉碎等操作过程的安全； 生产装置的安全是指构成装置的各种机器设备、塔、罐、槽、泵等的耐腐蚀、耐疲劳性等有关材质和强度等方面的安全。,2020/7/10,4,3 化工工艺安全工程,在设计阶段，首先对工艺过程的危险性、设备的危险性及

3、人的危险因素进行全面的分析，在此基础上分别对装置的总的危险性、各个机器设备输送过程和维修中的危险性，采取综合的技术预防设施和手段。,2020/7/10,5,3 化工工艺安全工程,设计安全的基本程序，如图所示。,2020/7/10,6,3 化工工艺安全工程,在进行有关安全方面的设计时，可按下列步骤考虑。 保障工艺过程的安全。主要是为防止火灾爆炸事故，对工艺参数尤其是温度、压力、流量、组分进行有效的控制，建立起完善的安全推测与控制系统。 考虑在发生异常情况时，设置防止事故及机器设备破坏的装置，如安全泄压装置和抑制爆炸装置等。,2020/7/10,7,3 化工工艺安全工程,考虑在不能有效阻止事故发生

4、的情况下，设置防止事故扩大的局限设施，如防火墙、防爆墙、防护堤等。 考虑防止发生次生灾害，即设置防止事故发生后引起二次或三次灾害的设施，如安全距离、疏散出口及人身保护等设施。,2020/7/10,8,3 化工工艺安全工程,2. 审核设计的项目 对设计项目，逐项地研究、审核，如表所列。,2020/7/10,9,3 化工工艺安全工程,3.1.3 安全装置的设计,1. 对安全装置设计的要求 能及时、准确和全面地对过程的各种参数进行检测、调节和控制，在出现异常状况时，能迅速显示报警或调节，使之恢复正常安全运行。 能保证预定的工艺指标和安全控制界限的要求，对火灾、爆炸危险性大的工艺过程和装置，应采用综合

5、性的安全装置和控制系统，以保证其可靠性。,2020/7/10,10,3 化工工艺安全工程,能有效地对装置、设备进行保护，防止过负荷或超限而引起破坏和失效。 正确选择安全装置与控制系统所使用的动力，确保在发生各种突然事件时仍然能够正常工作。 要考虑安全装置本身的故障或误操作而导致的危险，必要时应设置两套或三套备用装置。,2020/7/10,11,3 化工工艺安全工程,2. 安全装置的选择和配置 因反应物料爆聚、分解造成超温、超压，可能引起火灾爆炸危险的设备应设置报警信号系统及自动、手动紧急泄压排放措施。 有突然超压或瞬间分解爆炸危险物料的设备应装爆破片、导爆筒，并应根据需要，采取防止二次爆炸、火

6、灾的措施。,2020/7/10,12,3 化工工艺安全工程,生产和贮存不稳定的烯烃和二烯烃等，应采取防止生成过氧化物或自聚物的措施。 可燃气体压缩机的吸入管道应有防止产生负压的措施。有段间回流、气液分离设备减压排液至低压系统设备时，应有防止串压、超压的安全措施。,2020/7/10,13,3 化工工艺安全工程,3.1.4 隔离、露天安装、远距离操纵,1.分区隔离 在总体设计时，应慎重考虑危险车间的布置位置。按照国家有关规定，危险车间与其他车间或装置应保持一定的间距，充分估计到相邻车间建、构筑物可能引起的相互影响，采用合适的建筑材料和结构形式等。,2020/7/10,14,3 化工工艺安全工程,

7、在同一车间的各个工段，应视其生产性质和危险程度不同而分别予以隔离； 各种原料成品、半成品的贮藏，亦应按其性质、贮量不同而进行隔离； 个别有危险的工艺过程，也可采用隔离操作和防护屏的方法，使操作人员和生产设备隔离。,2020/7/10,15,3 化工工艺安全工程,2. 露天安装 为了方便有害气体的散发，减少因设备泄漏造成易燃气体在厂房中积聚的危险性，可将这类设备和装置露天或半露天放置，如氮肥厂的煤气发生炉及其附属设备、加热炉、气柜、精馏塔等。石油化工生产的大多数设备都具有一定的危险性，一般都采用露天布置。 露天安装的设备应考虑气象条件对生产设备、工艺参数及操作人员健康的影响。注意冬季防冻保温，夏

8、季防暑降温，防潮气腐蚀等，并应有合理的夜间照明。,2020/7/10,16,3 化工工艺安全工程,3. 远距离操纵 对大多数连续生产过程，主要是根据反应进行情况和程度来调节各种阀门。 对那些操作人员难以接近、开启较费力的阀门，或要求迅速启闭的阀门，都应该进行远距离操纵。操作人员只需在操纵室进行操作，记录有关数据。 对于辐射严重的设备或某些危险性大的反应装置，也应采用远距离操纵。 远距离操纵也和自动调节一样，可以通过机动、气动、液动、电动和联动等方式来传递动作。,2020/7/10,17,3 化工工艺安全工程,3.1.5 溢料和泄漏的控制,在化学反应中，不少物料容易起泡，从而发生溢料。若溢出的是

9、易燃物，遇到明火则会引起燃烧，其至爆炸。 物料的组成、反应温度、加料速度以及消泡剂用量、质量的影响：加料速度过快，产生的气泡大量逸出，同时夹带走大量物料。加热速度太快，也易产生这种现象。物料粘度大也容易产生气泡。 采取措施：通过提高温度、降低粘度等方法来减少泡沫，也可以喷入少量的消泡剂降低其表面张力。在设备结构方面要加以考虑，如采用能打散泡沫的打泡桨等。,2020/7/10,18,3 化工工艺安全工程,物料泄漏还可能由于设备损坏、管道破裂、人为操作错误和反应失去控制等原因。 采取措施：在工艺指标控制、设备结构形式等方面采取相应措施。有时，为了防止大量物料泄漏，重要的阀门还要采取两级控制。 对于

10、危险性较大的装置应设置远距离遥控断路阀，一旦装置异常，能立即安全地与其他装置隔离。为了防止误操作，重要控制阀的管线上应涂色以示区别，或挂标志、加锁等。仪表配管也要以各种颜色加以区别，各管道上的阀门要保持一定的距离。,2020/7/10,19,3 化工工艺安全工程,振动的影响：振动往往导致管道焊缝破裂。从而造成泄漏。通常，振动是由于力学性能原因和流体的脉动造成的。也可能是由于气液相变造成。如蒸汽管路的水锤冲击，指的是因蒸汽凝缩使体积缩小、流速加快，高速运动的流体推动凝缩了的冷凝水冲击管壁的现象。,2020/7/10,20,3 化工工艺安全工程,物料性质的影响：两种性质相抵触的物质如果因泄漏而混合

11、，也容易发生危险。如硫化碱由于包装质量差遇酸生成大量硫化氢气体、遇火则发生爆炸，保险粉、硫化蓝、硫化黑染料泄漏遇水或潮湿空气产生激烈反应，导致燃烧；硝酸等氧化剂泄漏后遇到稻草、木箱之类物质便燃烧。,2020/7/10,21,3 化工工艺安全工程,物料排放采取的措施：工艺过程中某些有机物，例如硝基苯、硝基甲苯、甲萘胺、苯胺、苯酐、硬脂酸等蒸馏残液的排放，不仅污染环境，而且容易扩散形成爆炸性混合物，甚至引起自爆。因此，对于易燃的有机物排渣时，应采用氮气或水蒸气保护。,2020/7/10,22,3 化工工艺安全工程,保温采取的措施：由于保温材料的不密闭而渗入易燃物，在高温下达到一定的浓度或遇到明火时

12、，也会发生燃烧。因此，对那些可能接触易燃物的保温材料，要采取可靠的防渗透措施，需要采用金属薄板包敷或塑料涂层，以避免上述事故的发生。,2020/7/10,23,3 化工工艺安全工程,3.2 工艺参数的安全控制,主要指温度、压力、流量、液位及物料配比等。 3.2.1 温度控制 温度控制的意义： 每个化学反应都有其最适宜的反应温度，正确控制反应温度不但对保证产品质量、产量、降低消耗有重要意义，而且也是防火防爆所必须的。,2020/7/10,24,3 化工工艺安全工程,超温，反应物有可能分解着火，造成压力升高，导致爆炸；也可能因温度过高产生副反应，生成新的危险物或反应物。 升温过快、过高或冷却降温设

13、施发生故障，还可能引起剧烈反应发生冲料或爆炸。 温度过低有时会造成反应速度减慢或停滞，而一旦反应温度恢复正常时，则往往会因为未反应的物料过多而发生剧烈反应而引起爆炸。温度过低还会使某些物料冻结，造成管路堵塞或破裂，致使易燃物泄漏而发生火灾爆炸。,2020/7/10,25,3 化工工艺安全工程,控制反应温度时，常可采取以下措施。 移除反应热 防止搅拌中断 正确选择传热介质,2020/7/10,26,3 化工工艺安全工程,3.2.2 投料速度和配比控制,1物料配比控制 普通化学反应，保证反应进程和产品质量。例如，松香钙皂的生产，是把松香投入反应釜内，加热至240，缓慢加入氢氧化钙，生成目的产物和水

14、。反应生成水在高温下变成蒸气。投入的氢氧化钙如果过量，水的生成量也相应增加，生成的水蒸气量过多而容易造成跑锅。,2020/7/10,27,3 化工工艺安全工程,对于能形成爆炸性混合物的生产，物料配比应严格控制在爆炸极限以外。如果工艺条件允许，可以添加水蒸气、氮气等惰性气体稀释。 催化剂对化学反应速率影响很大，如果催化剂过量，就有可能发生危险。可燃或易燃物料与氧化剂的反应，要严格控制氧化剂的投料速率和投料量。,2020/7/10,28,3 化工工艺安全工程,2投料速率控制,对于放热反应，投料速率不能超过设备的传热能力，否则，物料温度将会急剧升高，引起物料的分解、突沸，造成事故。加料时如果温度过低

15、，往往造成物料的积累、过量，温度一旦适宜反应加剧，加之热量不能及时导出，温度和压力都会超过正常指标，导致事故。,如某农药厂“保棉丰反应釜，按工艺要求，在不低于75的温度下，4h内加完100 kg双氧水。但由于投料温度为70，开始反应速率慢加之投入冷的双氧水使温度降至52，因此将投料速度加快，在1h 20 min投入双氧水80 kg，造成双氧水与原油剧烈反应，反应热来不及导出而温度骤升，仅在6s内温度就升至200以上，使釜内物料气化引起爆炸。,2020/7/10,29,3 化工工艺安全工程,投料速度太快，除影响反应速度外，还可能造成尾气吸收不完全，引起毒性或可燃性气体外逸。如某农药厂乐果生产硫化

16、岗位，由于投料速度太快硫化氢尾气来不及吸收而外逸，引起中毒事故。当反应温度不正常时，首先要判明原因，不能随意采用补加反应物的办法提高反应温度，更不能采用先增加投料量而后补热的办法。,2020/7/10,30,3 化工工艺安全工程,在投料过程中，注意投料顺序的问题。例如，氯化氢合成应先加氢后加氯；三氯化磷合成应先投磷后加氯；磷酸酯与甲胺反应时，应先投磷酸酯，再滴加甲胺等。反之就有可能发生爆炸。 投料过少也可能引起事故。加料过少，使温度计接触不到料面，温度计显示出的不是物料的真实温度，导致判断错误，引起事故。,2020/7/10,31,3 化工工艺安全工程,3.2.3 杂质超标和副反应的控制,反应

17、物料中危险杂质的增加可能会导致副反应或过反应，引发燃烧或爆炸事故。对于化工原料和产品，纯度和成分是质量要求的重要指标，对生产和管理安全也有着重要影响。比如，乙炔和氯化氢合成氯乙烯，氯化氢中游离氯不允许超过0.005，因为过量的游离氯与乙炔反应生成四氯乙烷会立即起火爆炸。又如在乙炔生产中，电石中含磷量不得超过0.08因为磷在电石中主要是以磷化钙的形式存在，磷化钙遇水生成磷化氢，遇空气燃烧，导致乙炔和空气混合物的爆炸。,2020/7/10,32,3 化工工艺安全工程,反应原料气中，如果其中含有的有害气体不清除干净，在物料循环过程中会不断积累，最终会导致燃烧或爆炸等事故的发生。清除有害气体，可以采用

18、吸收的方法，也可以在工艺上采取措施，使之无法积累。例如高压法合成甲醇，在甲醇分离器之后的气体管道上设置放空管，通过控制放空量以保证系统中有用气体的比例。有时有害杂质来自未清除干净的设备。例如在六六六生产中，合成塔可能留有少量的水，通氯后水与氯反应生成次氯酸，次氯酸受光照射产生氧气，与苯混合发生爆炸。所以这类设备一定要清理干净，符合要求后才能投料。,2020/7/10,33,3 化工工艺安全工程,有时在物料的贮存和处理中加入一定量的稳定剂，以防止某些杂质引起事故。如氰化氢在常温下呈液态，贮存时水分含量必须低于1，置于低温密闭容器中。如果有水存在，可生成氨，作为催化剂引起聚合反应，聚合热使蒸气压力

19、上升，导致爆炸事故的发生。为了提高氰化氢的稳定性，常加入浓度为0.0010.5的硫酸、磷酸或甲酸等酸性物质作为稳定剂或吸附在活性炭上加以保存。,2020/7/10,34,3 化工工艺安全工程,许多过反应的生成物是不稳定的，容易造成事故。所以在反应过程中要防止过反应的发生。如三氯化磷合成是把氯气通入黄磷中，产物三氯化磷沸点为75，很容易从反应釜中移出。但如果反应过头，则生成固体五氯化磷，100时才升华。五氯化磷比三氯化磷的反应活性高得多，由于黄磷的过氧化而发生爆炸的事故时有发生。对于这一类反应，往往保留一部分未反应物，使过反应不至于发生。 在某些化工过程中，要防止物料与空气中的氧反应生成不稳定的

20、过氧化物。有些物料，如乙醚、异丙醚、四氢呋喃等，如果在蒸馏时有过氧化物存在，极易发生爆炸。,2020/7/10,35,3 化工工艺安全工程,3.3 自动控制与安全连锁,1自动控制系统 自动控制系统按其功能分为以下四类： 自动检测系统：对机械、设备或过程进行连续检测，把检测对象的参数如温度、压力、流量、液位、物料成分等讯号，由自动装置转换为数字，并显示或记录出来的系统。 自动调节系统：通过自动装置的作用，使工艺参数保持在设定值的系统。,2020/7/10,36,3 化工工艺安全工程,自动操纵系统：对机械、设备或过程的启动、停止及交换、接通等，由自动装置进行操纵的系统。 自动讯号、联锁和保护系统：机械、设备或过程出现不正常情况时