化工安全生产技术

第十章化工安全生产技术1.化工安全生产的意义（一）化工生产特点•化工生产原料、半成品和成品种类繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒、有腐蚀的化学危险品。•化工生产要求的工艺条件苛刻、有些反应在高温、高压下进行，有的要在低温、高真空度下进行。•生产规模大型化•生产方式和生产技术也发生了巨大革新。（二）安全生产的意义安全生产在化工行业尤为重要。据发达国家的统计资料表明，在工业企业发生的爆炸事故中，化工企业占了三分之一。一旦发生火灾和爆炸事故，不但导致生产停顿、设备损坏、原料积压，造成社会生产力下降，而且也会造成大量人员伤亡，产生无法估量的损失和难以挽回的影响。•2.1泄漏•2.1.1泄漏事故的特点与控制原则•（1）泄漏事故的特点和类型2化工生产主要危害的认识泄漏事故特点突发性强危害性大应急处理难度大泄漏物质类型加压气体加压液化气体低温液化气体常压液体举例说明：印度博帕尔毒气惨案•（2）泄漏控制原则2.1泄漏泄漏控制原则尽早发现、尽快阻漏巡回检查、泄漏检查仪、气体泄漏检测系统停车或关闭遮断阀停止向泄漏处供料•2.1.2泄漏事故易发位置和主要原因管道泄漏分析挠性连接泄漏分析过滤器泄漏分析阀门泄漏分析压力容器泄漏分析泵泄漏分析压缩机泄漏分析储罐泄漏分析加压或冷冻气体容器泄漏分析火炬燃烧器或放空管泄漏分析主要设备的泄漏分析管道泄漏：裂口尺寸取管径的20～100%法兰泄漏：裂口尺寸取管径的20%接头泄漏：裂口尺寸取管径的20～100%连接器本体破裂泄漏,裂口尺寸取管径的20～100%接头泄漏，裂口尺寸取管径的20%连接装置损坏而泄漏,裂口尺寸取管径的100%过滤器本体泄漏，裂口尺寸取管径的20～100%与过滤器连接的管道发生的泄漏，裂口尺寸取管径20%阀壳体泄漏,裂口尺寸取与阀连接管道管径的20～100%阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%阀杆损坏而泄漏，裂口尺寸取管径的20%容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸容器本体泄漏，裂口尺寸取与之连接的粗管道管径的100%孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20%管嘴断裂而泄漏,裂口尺寸取管径的100%内部爆炸而泄漏，裂口尺寸取容器本体尺寸罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸接头泄漏，裂口尺寸为与之连接管道管径的20～100%包括燃烧装置、放散管、接通头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在筒体和多通接头部位，裂口尺寸取管径的20～100%。露天容器内部气体爆炸使容器完全破坏，裂口尺寸取本体尺寸容器破裂而泄漏，裂口尺寸取本体尺寸焊缝断裂面泄漏，裂口尺寸取与其连接管管径的20～100%容器辅助设备泄漏、酌情确定裂口尺寸泵体损坏面泄漏裂口尺寸取与之连接管道的20～100%泵体封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20%压缩机机壳损坏面泄漏,裂口尺寸取与之连接管道管的20～100%压缩机密封套泄漏,裂口尺寸取管径的20～100%储罐（加压或冷冻气体容器）过滤器阀门泵（压缩机）压力容器或反应罐火炬燃烧器泄漏的原因分析设备原因管理原因设计失误基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等选用计测仪器不合适储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等选用的标准定型产品质量不合格对安装的设备没有按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏计测仪表未定期校验，造成计量不准阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等指挥错误，甚至违章指挥让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。没有制定完善的安全操作规程对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决没有严格执行监督检查制度思想不集中发现异常现象不知如何处理误操作，违反操作规程判断错误，如记错阀门位置而开错阀门擅自脱岗人为失误2.2燃烧的认识燃烧定义可燃物质与助燃物质（氧或其他助燃物质）发生的一种发光发热的氧化反应燃烧特征发热发光生成新物质火灾定义超出有效范围的燃烧举例：气焊、做饭举反例：电灯、金属和酸反应生成盐2.2.1燃烧要素可燃物质助燃物质着火源三要素凡是能与空气、氧气和其他氧化剂发生剧烈化学反应的物质空气、氧气、其他氧化剂明火、摩擦撞击、高温物体、电火花、静电火花注：燃烧必须具备这三个条件，但是具备这三个条件并不一定就会燃烧，可燃物、助燃物和点火能量三者必须达到一定的量才可以发生。举反例：氢气在空气中浓度不小于4%，木块在空气中燃烧氧气浓度不小于14%，电焊渣可以引燃易燃液体蒸气与空气，但是不可以引燃木块。2.2.2燃烧的相关概念闪燃闪点可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合气体和火源接近时会发生瞬间闪火而不能持续燃烧的现象引起闪燃时液体的最低温度着火燃点可燃物质在空气充足的条件下，达到一定温度与火源接触引起燃烧移去火源以后仍然保持继续燃烧（5min）的现象。引起着火的最低温度自燃燃点可燃物质在助燃性气体中（如空气），在无外界明火的直接作用下，由于受热或自行发热能引燃并持续燃烧的现象。引起自燃的最低温度燃点极限可燃物质与空气混合物只有在确定的组成范围才能被引燃并燃烧氧指数能维持固体材料有焰燃烧的最低氧气浓度最小点火能在处于燃烧范围内的可燃气体混合物中产生电火花，从而引起着火所必须的最下能量2.2.3燃烧的特征参数燃烧温度燃烧速率液体火焰温度气体：燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃部分传播的速率。m/s燃烧热明火、摩擦撞击、高温物体、电火花、静电火花质量速率：每平方米可燃液体表面每小时烧掉的液体的质量。kg/(m2.h)直线速率：每小时烧掉的可燃液层的高度。m/h2.2.4燃烧过程与燃烧类别（1）燃烧过程可燃物质的燃烧一般都是在气相进行的，任何物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。•（2）燃烧类别•根据国家标准《火灾分类》（GB4968-85），结合我国国情制定的火灾分类标准，把火灾分为A、B、C、D四类及电气火灾。A类火灾B类火灾指固体物质火灾，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等电气火灾指带电物体燃烧的火灾。指易燃、可燃液体火灾和可熔化的固体物质火灾。如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等。C类火灾指可燃气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等D类火灾指可燃的金属火灾。如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金火灾等2.2.5燃烧机理•（1）燃烧的活化能理论（活性分子碰撞）（2）燃烧的过氧化物理论（过氧键—O—O—）可燃物助燃物活化分子多有效碰撞多燃烧反应O2—O—O—可燃物过氧化物燃烧或爆炸•（3）燃烧的连锁反应理论•在燃烧反应中，气体分子间互相作用，往往不是两个分子直接反应生成最后产物，而是活性分子自由基与分子间的作用。活性分子自由基与另一个分子作用产生新的自由基，新自由基又迅速参加反应，如此延续下去形成一系列连锁反应。链引发：一分子生成自由基链传递：自由基生成另外自由基链终止：自由基之间发生作用生成分子，燃烧2.3爆炸的认识爆炸定义物质发生急剧的物理、化学变化，在瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响的现象。燃烧特征爆炸过程进行得很快爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波发生或大或小的响声发生震动或邻近物质遭受破坏2.3.1爆炸类型分解爆炸可燃化合物的分解爆炸混合爆炸可燃气体或蒸气爆炸可燃液体雾滴爆炸可燃粉尘爆炸：煤粉、面粉混合危险物质的混合爆炸可燃气体的分解爆炸物理爆炸化学爆炸核爆炸根据爆炸性质轻爆：10m/s爆炸：10～1000m/s爆轰：1000m/s根据爆炸速度2.3.2爆炸条件可燃物质助燃物质着火源可燃气体、蒸气或粉尘空气或氧气达到最下点火能均匀混合达到爆炸极限2.3.3爆炸的相关概念•（1）爆炸极限定义表示影响因素可燃物质（可燃气体、蒸气、粉尘或纤维）与空气（氧气或氧化剂）均匀混和形成爆炸性混合物，其浓度达到一定的范围时，遇到明火或一定的引爆能量立即发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限（或爆炸浓度极限）。形成爆炸性混合物的最低浓度称为爆炸浓度下限，最高浓度称为爆炸浓度上限，爆炸浓度的上限、下限之间称为爆炸浓度范围。可燃气体：体积百分比（%）可燃粉尘：比重（g/m3）对于气体：原始温度、原始压力、惰性介质或杂质、容器的材质与尺寸、点火能源、火焰的传播方向、含氧量对于粉尘：分散度、湿度、温度和惰性粉尘•（2）爆炸性混合物定义分类可燃气体（包括易燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾）、爆炸性粉尘、可燃性粉尘和纤维物质，与空气混和后，形成在爆炸极限范围内的混合物。直接混合间接混合2.3.4爆炸的伤害抛射物冲击波容器或建筑物破裂，导致碎片抛射，使人员受伤、建筑物和过程设备受损。直接爆炸效应（超压、热辐射）间接爆炸效应（抛射物伤害）2.3.5两种典型爆炸类型•（1）蒸气云爆炸（VCE：VaporCloudExplosion）定义形成原因大量可燃性气体或挥发性液体外泄，与空气形成爆炸性混合物，遇火源而爆炸，产生破坏性的超压。称为蒸气云爆炸阀门泄漏、法兰失效泄漏、管线失效（损坏、破裂、腐蚀）、储罐失效（破裂、裂缝、腐蚀、超压、冲击作用）、阀门开启、满装外溢等。机械作用：撞击、打击化学作用：腐蚀热作用：火焰环境、热辐射罐体局部破裂或突发性全部破裂、安全阀失效局限化空间物质泄漏延迟点火蒸气云爆炸•（2）沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE：Boiling-LiquidExpanding-VaporExplosion）定义形成原因液体急剧沸腾产生大量过热而引发的一种爆炸式的沸腾现象，这是一个物理爆炸，爆炸能量来源于沸腾液体和蒸气的膨胀外来火焰包围、热辐射冲击（火灾、太阳）、外来撞击、容器破裂、管线泄漏、阀门泄漏等因素分类传热型蒸气爆炸：热从高温物体向与之接触的低温液体快速传热，液体瞬间转变成过热状态，造成蒸气爆炸平衡破坏型爆炸：指在密闭容器中，在高压下保持平衡的液体，由于容器破坏而引起高压蒸气泄漏，器内压力急剧减少，液体因由于处于过热状态，导致发生蒸气云爆炸外来火焰包围热辐射冲击容器泄漏爆炸波蒸气云灼伤蒸气云爆炸阀门泄漏中毒火球液体沸腾爆炸补充：压力与沸点成正比。一般来说，压力越大，沸点越高，反之则越低。举例，高压锅中水的沸点一般为120℃以上，而在青藏高原则只有60-70℃。当火车经过海拔5000米左右的高原时，出现了一个有趣的现象，我们所有饼干、巧克力的包装都渐渐鼓了起来，而且越来越鼓，最后变得像一个个气球，甚至连自来水笔里的墨水也被挤出来了。实例：•行灯（如矿工携带的矿灯）电压不得超过__36伏_，在特别潮湿场所或导电良好的地面上，若工作地点狭窄（如锅炉内、金属容器内），行动不便，行灯电压不得超过_12伏__。•容器承压后受力最均匀的形状是球形。•任何场所的防火通道内，都要安装出路指示灯及照明设备2.3.6火灾爆炸危险物料反应气：爆炸极限、自燃点、扩散性工艺装置装置不适当液：闪点、爆炸极限、沸点、化学结构、分子量固：熔点、着火点、自燃点、热分解性能氧化反应：放热、可燃的水敏性反应：与水反应放出易燃气体、放热酸敏性反应：与酸反应放出易燃气体、放热操作失误装置故障不停车检修异常化学反应2.3.7火灾与爆炸控制措施•（1）基本目的（2）基本原则人员伤亡财产损失最低预防发生灭火熄爆限制扩大预防为主，控制为辅，预防与控制相结合目前我国推行的安全生产方针是预防为主、安全第一；我国推行的消防安全方针是预防为主、防消结合。•（3）控制措施①控制可燃可爆系统的形成控制可燃可爆物质不用或少用可燃可爆物质，如选用沸点较高的溶剂可燃、可爆、有毒物质在厂房生产环境里不超过最高容许浓度，如自然通风和机械排风（排风扇和通风机）通风排气加强密闭取代或控制用量密闭设备，防止物料漏出和空气漏入。如设备和管道少用法兰连接