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    化工單元操作的危險性評價及安全技術
    發布時間:2016/4/14    【返回】

    化工單元操作的危險性評價及安全技術

      (一)加熱 加熱是化工生產中最常見溫度控制方法之一。溫度是控制的重要條件,操作的要點是按規定嚴格控制溫度升溫速度和溫度波動范圍。 溫度過高會使化學反應速度加快,若是放熱反應,則放熱量增加,一旦散熱不及時,溫度失控,發生沖料,甚至會引起燃燒和爆炸。 升溫速度過快不僅容易使反應超溫,而且還會損壞設備,例如,升溫過快會使帶有襯里的設備及各種加熱爐、反應爐等設備損壞。 化工生產中的加熱方式有直接火加熱(包括煙道氣加熱)、蒸汽或熱水加熱、載體加熱以及電加熱。加熱溫度在100℃以下的,常用熱水或蒸汽加熱;100~140℃用蒸汽加熱;超過140℃則用加熱爐直接加熱或用熱載體加熱;超過250℃時,一般用電加熱。 現代的裂解爐是使用燃料直接燃燒,利用燃料的燃燒熱和輻射熱,使爐膛內溫度達到1000℃以上。裂解爐的防火要求很高,首先要保證爐管在高溫下不會變形、破裂,物料不能漏出。爐體的絕熱性能要好,煙道氣熱量要合理利用,這樣,一方面是節能;另一方面防止高溫下造成周圍環境中易燃易爆氣體的火災爆炸。為了防止裂解爐這一高溫和明火點發生事故,殃及周圍環境,在設計上采用水幕和蒸汽幕,在發生事故時,與周圍環境進行有效隔離。 用高壓蒸汽加熱時,對設備耐壓要求高,須嚴防泄漏或與物料混合,避免造成事故。 使用熱載體加熱時,要防止熱載體循環系統堵塞、破損,造成熱油噴出,釀成事故。 使用電加熱時,電氣設備要符合防爆要求。 直接火加熱危險性最大,溫度不易控制,可能造成局部過熱,燒壞設備,引起易燃物質的分解爆炸。當加熱溫度接近或超過物料的白燃點時,應采用惰性氣體保護;若加熱溫度接近物料分解溫度,此生產工藝稱為危險工藝,必須設法改進工藝條件,如負壓環境或加壓操作,以降低系統危險性。

      (二)冷卻 在化工生產中,把物料冷卻在大氣溫度以上時,可以用空氣或循環水作為冷卻介質;冷卻溫度在15℃以上,可以用地下水;冷卻溫度在O~15℃之間,可以用冷凍鹽水。 還可以借某種沸點較低的介質的蒸發從需冷卻的物料中取得熱量來實現冷卻,常用的介質有氟里昂、氨等。此時,物料被冷卻的溫度可達-15℃左右。更低溫度的冷卻,屬于冷凍的范圍,如石油氣、裂解氣的分離采用深度冷凍,介質需冷卻至-100℃以下。冷卻操作時,冷卻介質不能中斷,否則會造成積熱,系統溫度、壓力驟增,引起爆炸。開車時,應先通冷卻介質;停車時,應先停物料,后停冷卻系統。 有些凝固點較高的物料,遇冷易變得黏稠或凝固,在冷卻時要注意控制溫度,防止物料卡住攪拌器或堵塞設備及管道。

      (三)加壓操作 凡操作壓力超過大氣壓的都屬于加壓操作。加壓操作所使用的設備要符合壓力容器的要求,加壓系統不得泄漏,否則在壓力下物料以高速噴出,產生靜電,極易發生火災爆炸。 所用的各種儀表及安全設施(如爆破泄壓片、緊急排放管等)都必須齊全好用且擺放符合要求。

      (四)負壓操作 負壓操作即低于大氣壓下的操作。負壓系統的設備也和壓力設備一樣,必須符合強度要求,以防在負壓下把設備抽癟。 負壓系統必須有良好的密封,否則一旦空氣進入設備內部,形成爆炸混合物,易引起爆炸。當需要恢復常壓時,應待溫度降低后,緩緩放進滿足安全要求的氣體,以防自燃或爆炸。

      (五)冷凍 在某些化工生產過程中,如蒸發、氣體的液化、低溫分離,以及某些物品的輸送、儲藏等,常需將物料降到比0℃更低的溫度,這就需要進行冷凍。 冷凍操作其實質是利用冷凍劑不斷地由被冷凍物體取出熱量,并傳給高溫物質(水或空氣),以使被冷凍物體溫度降低。制冷劑自身通過壓縮~冷卻一蒸發(或節流、膨脹)循環過程,反復使用。工業上常用的致冷劑有氨、氟里昂。在石油化工生產中,常用乙烯、丙烯為深冷分離裂解氣的冷凍劑。 對于制冷系統的壓縮機、冷凝器、蒸發器以及管路,應注意耐壓等級和氣密性,防止泄漏。此外還應注意低溫部分的材質選擇。

      (六)物料輸送 在化工生產過程中,經常需要將各種原料、中間體、產品以及副產品和廢棄物從一個地方輸送到另一個地方。由于所輸送物料的形態不同(塊狀、粉狀、液體、氣體),所采用的輸送方式和機械也各異,但不論采取何種形式的輸送,保證它們的安全運行都是十分重要的。 固體塊狀和粉狀物料的輸送一般多采用皮帶輸送機、螺旋輸送器、刮板輸送機、鏈斗輸送機、斗式提升機以及氣流輸送等多種方式。 這類輸送設備除了其本身會發生故障外,還會造成人身傷害。因此除要加強對機械設備的常規維護外,還應對齒輪、皮帶、鏈條等部位采取防護措施。 氣流輸送分為吸送式和壓送式。氣流輸送系統除設備本身會產生故障之外,最大的問題是系統的堵塞和由靜電引起的粉塵爆炸。 粉料氣流輸送系統應保持良好的嚴密性。其管道材料應選擇導電性材料并進行良好的接地,如采用絕緣材料管道,則管外應采取接地措施。輸送速度不應超過該物料允許的流速,粉料不要堆積管內,要及時清理管壁。 用各種泵類輸送可燃液體時,其管內流速不應超過安全速度。 在化工生產中,也有用壓縮空氣為動力來輸送一些酸堿等有腐蝕性液體的,俗稱酸蛋。這些設備也屬于壓力容器,要有足夠的強度。在輸送有爆炸性或燃燒性物料時,要采用氮、二氧化碳等惰性氣體代替空氣,以防造成燃燒或爆炸。 氣體物料的輸送采用壓縮機。輸送可燃氣體要求壓力不太高時,采用液環泵比較安全。可燃氣體的管道應經常保持正壓,并根據實際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置。

      (七)熔融 在化工生產中常常需將某些固體物料(如苛性鈉、苛性鉀、萘、磺酸等)熔融之后進行化學反應。堿熔過程中的堿屑或堿濃飛濺到皮膚上或眼睛里會造成灼傷。 堿融物和磺酸鹽中若含有無機鹽等雜質,應盡量除掉,否則這些無機鹽因不熔融會造成局部過熱、燒焦,致使熔融物噴出,容易造成燒傷。 熔融過程一般在150~350℃下進行,為防止局部過熱,必須不問斷地攪拌。

      (八)干燥 在化工生產中將固體和液體分離的操作方法是過濾,要進一步除去固體中液體的方法是干燥。干燥操作有常壓和減壓,也有連續與間斷之分。用來干燥的介質有空氣、煙道氣等,此外還有升華干燥(冷凍干燥)、高頻干燥和紅外干燥。 干燥過程中要嚴格控制溫度,防止局部過熱,以免造成物料分解爆炸。在過程中散發出來的易燃易爆氣體或粉塵,不應與明火和高溫表面接觸,防止燃爆。在氣流干燥中應有防靜電措施,在滾筒干燥中應適當調正刮刀與筒壁的問隙,以防止火花。

      (九)蒸發與蒸餾 蒸發是借加熱作用使溶液中所含溶劑不斷氣化,以提高溶液中溶質的濃度,或使溶質析出的物理過程。蒸發按其操作壓力不同可分為常壓、加壓和減壓蒸發;按蒸發所需熱量的利用次數不同可分為單效和多效蒸發。 凡蒸發的溶液皆具有一定的特性。如溶質在濃縮過程中可能有結晶、沉淀和污垢生成,這些都能導致傳熱效率的降低,并產生局部過熱,促使物料分解、燃燒和爆炸,因此要控制蒸發溫度。為防止熱敏性物質的分解,可采用真空蒸發的方法,降低蒸發溫度,或采用高效蒸發器,增加蒸發面積,減少停留時間。 對具有腐蝕性的溶液,要合理選擇蒸發器的材質。 蒸餾是借液體混合物各組分揮發度的不同,使其分離為純組分的操作。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續蒸餾;按壓力分為常壓、減壓和加壓(高壓)蒸餾。此外還有特殊蒸餾——蒸汽蒸餾、萃取蒸餾、恒沸蒸餾和分子蒸餾。 在安全技術上,對不同的物料應選擇正確的蒸餾方法和設備。在處理難于揮發的物料時(常壓下沸點在150℃以上)應采用真空蒸餾,這樣可以降低蒸餾溫度,防止物料在高溫下分解、變質或聚合。 在處理中等揮發性物料(沸點為100℃左右)時,采用常壓蒸餾。 對于沸點低于30℃的物料,則應采用加壓蒸館。 蒸汽蒸餾通常用于在常壓下沸點較高,或在沸點時容易分解的物質的蒸餾,也常用于高沸點物與不揮發雜質的分離,但只限于所得到的產品完全不溶于水。 萃取蒸餾與恒沸蒸餾主要用于分離由沸點極接近或恒沸組成的各組分所組成的、難以用普通蒸餾方法分離的混合物。 分子蒸餾是一種相當于絕對真空下進行的一種真空蒸餾。在這種條件下,分子問的相互吸引力減少,物質的揮發度提高,使液體混合物中難以分離的組分容易分開。由于分子蒸餾降低了蒸餾溫度,所以可以防止或減少有機物的分解。

      

      

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