2、第二章 物质性质、物化原理与安全

2019年10月1日1第二章物质性质、物化原理与安全第一节化学物质及其危险概述第二节易燃物质的性质和特征第三节毒性物质的性质和特征第四节反应物质的性质和特征第五节化学反应类型及其危险性第六节物理操作类型及其危险性2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全2/60化学物质的危险程度取决于贮存和加工物质的性质、应用的设备以及所属的过程。化工产品生产线一般由几个甚至多达上百个单元操作过程构成。尽管单元过程种类和数量繁多，但是其设计基础只是一些基本的物理化学原理。应用这些原理，可以足够准确地预测物质的行为方式，如流动、相变、反应或分解、产生压力、放热或吸热、混合或分层、膨胀或收缩等等，可以比较充分地评估每一单元过程伴生的危险。无论是大型化工装置，还是小型实验室，正是物理化学和化工原理决定着物质的行为，规模常不是决定的因素。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全3/60第一节化学物质及其危险概述一、危险化学品分类根据中华人民共和国国家标准《常用危险化学品的分类GB13690一92)，危险化学品分为八大类。1、爆炸品。指在受热、撞击等外界作用下，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；以及仅产生热、光、音响、烟雾等一种或几种作用的烟火物品。如黑色火药(硝酸钾)、硝铵炸药、雷酸汞、苦味酸、硝化甘油、重氮甲烷等。《危险货物分类和品名编号》（GB6944-2005）《危险货物品名表》（GB12268-2005》2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全4/602．压缩气体和液化气体指压缩、液化或加压溶解的气体，其状态条件符合下列两种情况之一者：临界温度低于或等于50℃、而蒸气压大于294kPa的压缩或液化气体；温度在21.1℃和54.4℃、压力分别大于275kPa和715kPa的压缩气体；或在37.8℃、蒸气压大于275kPa的液化气体或加压溶解气体。压缩气体和液化气体按其物理性能可分为易燃气体、不燃气体、有毒气体3类。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全5/602不燃气体（无毒、不燃气体包括助燃气体）如：压缩空气、氮气等。2易燃气体，如：氢气、一氧化碳、甲烷等。2有毒气体（毒性指标同第六类）如：一氧化氮、氯气、氨等。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全6/603．易燃液体指易燃液体、液体混合物或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险性已列入其它类别的液体。闭杯闪点等于或低于61℃。本类物质在常温下易挥发，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物。按闪点分为以下三项：低闪点液体：闪点＜－18℃如：乙醚（闪点为-45℃）乙醛（闪点为-38℃）等；中闪点液体：－18℃≤闪点＜23℃如：苯（闪点为-11℃）乙醇（闪点为12℃）等；高闪点液体：23℃≤闪点≤61℃如：丁醇（闪点为35℃）氯苯（闪点为28℃）等。32019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全7/604．易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品本类物品易于引起和促成火灾，按其燃烧特性分为以下三项★易燃固体：指燃点低、对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，燃烧迅速，并可能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体。如：红磷、硫磺等；★自燃物品：指自燃点低，在空气中易于发生氧化反应，放出热量，而自行燃烧的物品，如：白磷、三乙基铝等；★遇湿易燃物品：指遇水或受潮时，发生剧烈化学反应，放出大量的易燃气体和热量的物品。有些不需明火，即能燃烧或爆炸。如：钠、钾等。444中学化学实验2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全8/605．氧化剂和有机过氧化物本类物品具有强氧化性，易引起燃烧、爆炸。本类物品按其组成分为以下二项：★氧化剂指处于高氧化态，具有强氧化性，易分解并放出氧和热量的物质。包括含有过氧基的无机物，其本身不一定可燃，但能导致可燃物的燃烧；与粉末状可燃物能组成爆炸性混合物，对热、震动或摩擦较为敏感，如：过氧化钠、高锰酸钾等；★有机过氧化物指分子组成中含有过氧键的有机物，其本身易燃易爆、极易分解，对热、震动和摩擦极为敏感，如：过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等。5.15.22019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全9/606．有害物品和有毒感染性物品指进入肌体并累积到一定量后能与体液或器官组织发生生物化学或生物物理学作用，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病变，乃至危及生命的物品。如氰化钾、三氧化二砷、氯化高汞、磷化锌、汞；氯乙醇、二氯甲烷、四乙基铅、丁脂、四氯化碳。62019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全10/607．放射性物品放射性物品是指放射性比活度大于7.4×104Bq/kg的物品。按其放射性大小细分为一级放射性物品、二级放射性物品和三级放射性物品。如金属铀、六氟化铀、金属钍等。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全11/608．腐蚀品腐蚀品是指能灼伤人体组织并对金属等物品造成损坏的固体或液体。与皮肤接触在4小时内出现可见坏死现象，或温度在55℃时，对20号钢的表面均匀年腐蚀率超过6.25mm/年的固体或液体。该类按化学性质分为三项：·酸性腐蚀品如：硫酸、硝酸、盐酸等；·碱性腐蚀品如：氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠等；·其它腐蚀品如：亚氯酸钠溶液、氯化铜、氯化锌等。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全12/60二、化学物质的危险性化学物质危险参考前欧共体危险品分类可划分为物理危险、生物危险和环境危险3个类别。1．物理危险：3种(1)爆炸性危险指物质或制剂在明火影响下或是对震动或摩擦比二硝基苯更敏感会产生爆炸。该定义取自危险物品运输的国际标准，用二硝基苯作为标准参考基础。迅速而又缺乏控制的能量释放会产生爆炸。释放的能量形式一般是热、光、声和机械振动等。化工爆炸的能源最常见的是化学反应，但是机械能或原子核能的释放也会引起爆炸。任何易燃的粉尘、蒸气或气体与空气或其他助燃剂混合，在适当条件下点火都会产生爆炸。能引起爆炸的可燃物质有：可燃固体，包括一些金属的粉尘；易燃液体的蒸气；易燃气体。可燃物质爆炸的三个要素是：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。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全13/60(2)氧化性危险指物质或制剂与其他物质，特别是易燃物质接触产生强放热反应。氧化性物质依据其作用可分为中性的，如氧化铅等；碱性的，如高锰酸钾、氧等；酸性的，如硫酸等三种类别。绝大多数氧化剂都是高毒性化合物。按照其生物作用，有些可称为刺激性气体，如硫酸等，甚至是窒息性气体，如硝酸烟雾、氯气等。所有刺激性气体，尽管其物理和化学性质不同，直接接触一般都能引起细胞组织表层的炎症。其中一些，如硫酸、硝酸和氟气，可以造成皮肤和粘膜的灼伤，另外一些，如过氧化氢，可以引起皮炎。含有铬、锰和铅的氧化性化合物具有特殊的危险，例如，铬(VI)化合物长期吸入会导致肺癌，锰化合物可以引起中枢神经系统和肺部的严重疾患。作为氧源的氧化性物质具有助燃作用，而且会增加燃烧强度。由于氧化反应的放热特征，反应热会使接触物质过热，而且各种反应副产物往往比氧化剂本身更具毒性。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全14/60(3)易燃性危险易燃性危险可以细分为极度易燃性、高度易燃性和易燃性3个危险类别。极度易燃性是指闪点低于0℃、沸点低于或等于35℃的物质或制剂具有的特征。例如，乙醚、甲酸乙酯、乙醛就属于这个类别。能满足上述界定的还有其他许多物质，如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、一氧化碳、环氧乙烷、液化石油气，以及在环境温度下为气态、可形成较宽爆炸极限范围的气体-空气混合物的石油化工产品。高度易燃性是指无需能量，与常温空气接触就能变热起火的物质或制剂具有的特征。这个危险类别包括与火源短暂接触就能起火，火源移去后仍能继续燃烧的固体物质或制剂；闪点低于21℃的液体物质或制剂；通常压力下空气中的易燃气体，如氢化合物、烷基铝、磷以及多种溶剂都属于这个类别。易燃性是指闪点在21～55℃的液体物质或制剂具有的特征。包括大多数溶剂和许多石油馏分。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全15/602．生物危险(1)毒性危险毒性危险可造成急性或慢性中毒甚至致死，应用试验动物的半致死剂量表征。毒性反应的大小很大程度上取决于物质与生物系统接受部位反应生成的化学键类型。对毒性反应起重要作用的化学键的基本类型是共价键、离子键和氢键，还有vanderWaals力。有机化合物的毒性与其成分、结构和性质有密切关系是人们早已熟知的事实。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全16/60(2)腐蚀性和刺激性危险腐蚀性物质:能够严重损伤活性细胞组织的一类物质。一般腐蚀性物质除具有生物危险外，还能损伤金属、木材等其他物质。如酸和酸酐；碱；等。刺激性是指物质和制剂与皮肤或粘膜直接、长期或重复接触会引起炎症。虽然腐蚀性作用常引起深层损伤结果，而刺激性一般只有浅表特征，但两者之间并没有明确的界线。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全17/60(3)致癌性和致变性危险致癌性是指一些物质或制剂，通过呼吸、饮食或皮肤注射进入人体会诱发癌症或增加癌变危险。1978年国际癌症研究机构制定的一份文件宣布有26种物质被确认具有致癌性质。随后又有22种物质经动物试验被确认能诱发癌变。在致癌物质领域，由于日前人们对癌变的机理还不甚了解，还不足以建立起符合科学论证的管理网络。但是对于物质的总毒性，却可以测出一个浓度水平，在此浓度水平之下，物质不再显示出致癌作用。另外，动物试验结果与对人体作用之间的换算目前在科学上还未解决。致变性是指一些物质或制剂可以诱发生物活性。对于具体物质诱发的生物活性的类型，如细胞的、细菌的、酵母的或更复杂有机体的生物活性，目前还无法确定。致变性又称变异性。受其影响的如果是人或动物的生殖细胞，受害个体的正常功能会有不同程度的变化；如果是躯体细胞，则会诱发癌变。前者称为生物变异，可传至后代；后者称为躯体变异，只影响受害个体的一生。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全18/603．环境危险化工有关的环境危险主要是水质污染和空气污染，是指物质或制剂在水和空气中的浓度超过正常量，进而危害人或动物的健康以及植物的生长。环境危险是一个不易确定的综合概念。环境危险往往是物理、化学危险和生物危险的聚结，并通过生物和非生物降解达到平衡。为了评价化学物质对环境的危险，必须进行全面评估，考虑化学物质的固有危险及其处理量，化学物质的最终去向及其散落入环境的程度，化学物质分解产物的性质及其所具有的新陈代谢功能。自动、主动2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全19/60`气体废物液体废物固体废物燃烧产物生活废弃物使用过程排放物排放物包括：气体或液化气体液体、固体事故排放有害化学品2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全20/60第二节易燃物质的性质和特性一、易燃物质的性质1．闪点定义为易挥发可燃物质表面形成的蒸气和空气的混合物遇火燃烧的最低温度。2．着火点着火点是指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。着火点一般高于闪点。当缺少闪点数据时，着火点至少可以像闪点一样标示出物质的火险。2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全21/603.自燃温度指物质无火源自动起火并持续燃烧的温度。这个量值受加热表面的大小、形状、加热速率以及其它因素的影响。4.蒸汽相对密度代表的是蒸汽密度与空气密度之比。绝大多数易燃液体的蒸汽比空气重，它们极易积聚在低位区域、下水道和类似场所。因此，厂房的排气口应设在近地平面处。对于比空气轻的可燃气体或蒸汽，排气口应设在厂房内最高处或近顶板处。氧化反应引起2019年10月1日第二章物质性质、物化原理与安全22/605．熔点定义为固液两相平衡共存的温度。熔点指示出了室温下为固体的易燃物质成为易燃液体的温度。毛细管法、熔点测定仪..\.