浅谈烟花爆竹火灾危险性扑救措施

篇2：谈火灾危险性分析应用于化工火灾预防措施

摘要:本文从化工生产以及化工火灾的特点入手,对化工生产的几种典型化学反应过程和操作单元的火灾危险性进行了分析,并在此基础上初步建立了化工火灾危险性评价体系,对有效预防化工火灾的发生有一定的理论指导意义。

关键词:化工生产;化工火灾;火灾危险性;分析;评价

1.引言

随着我国经济的高速发展,化工企业迅速崛起,化工生产日益发达。重庆作为我国西部唯一的直辖市、全国统筹城乡综合配套改革试验区,其四大支柱产业之一就是化工业。而长寿区又是重庆的化工基地,工业基础雄厚。截止目前,长寿化工园区累计引进企业116家,其中世界500强企业4家,跨国公司17家,引资近500亿元。化工产业的高度发达和集中,也使得当地的化工火灾形势比较严峻。因此,如何有效预防化工火灾的发生,对挽救人民生命、减少经济损失、维护社会稳定、服务城乡统筹、构建和谐社会都具有十分重要的意义。笔者有幸分配到了长寿消防支队下属的特勤中队进行见习,辖区内就包括长寿化工园区,也开始真正接触到了化工火灾,并对化工火灾的预防产生了一些粗浅的想法,本文将针对化工生产过程中的火灾危险性分析进行初步的研究。

2.化工生产的特点

2.1化工物质的特点

在化工企业中,所涉及的绝大多数化工原料、中间体、成品、半成品、副产品等都具有易燃、易爆、腐蚀性或者有毒有害等特点。以长寿化工园区内的四川维尼纶厂为例,就有乙炔、甲醇、甲醛、醋酸乙烯、乙酸丁酯、醋酸、天然气、乙醇、液氯、氧气、双氧水等多种危险化学品物质,而且储量都比较大。

2.2化工生产装置的特点

(1)化工生产装置种类繁多,各种塔、釜、槽、罐、阀门比比皆是;

(2)高度密集,设备紧凑;

(3)各种管道(线)纵横交错,上下串通,左右贯穿。

2.3化工生产工艺的特点

(1)自动化生产程度高,连续性强;

(2)生产中的处理量比较大;

(3)生产工艺过程复杂多样,工艺控制参数多;

(4)要求高,操作严格,通常都是在高温、高压、低温、真空等条件下进行,并且伴有复杂的化学反应。

3.化工火灾的特点

上诉化工生产的不同特点,也决定着化工企业的各个环节中都容易发生火灾甚至爆炸的事故。一旦发生火灾,通常会出现以下的特点:

(1)火势猛烈,燃烧强度大,火场温度高,热辐射强;

(2)火灾蔓延速度快,极易形成立体火灾、大面积火灾和流淌火;

(3)容易复燃和多次爆炸;

(4)往往需要投入较多的参战力量和较长时间;

(5)组织指挥、扑救和处置的难度都相当大;

(6)易造成重大人员伤亡和财产损失,社会影响大;

(7)容易造成环境污染,有毒有害物质一旦泄漏到大气或排放到江河中易造成大量人员伤亡和大气、水资源污染,影响持久、治理难度大。

4.化工火灾危险性分析

按照消防工作“预防为主,防消结合”的方针,预防化工火灾事故的发生,减少火灾事故的损失,是当前消防安全工作中一项十分重要的内容。而进行火灾预防的前提就是应该清楚化工生产过程中存在的主要火灾危险种类、分布及可能产生的危险方式和途径等。火灾危险性分析是化工火灾预防的重要环节和基础,分析是否全面、准确、科学合理,将直接影响到预防措施的正确性。

4.1化工生产中典型化学反应的火灾危险性分析

化工生产的核心是化学反应,这些化学反应过程中均存在着不同程度的火灾危险性,不同的化学反应过程的火灾危险性往往不同。结合长寿化工园区内化工企业的生产状况,这里将着重针对几种典型的化学反应过程的火灾危险性展开分析。

(1)氧化反应

在化工生产中,常把加氧去氢的反应叫作氧化反应。氧化反应需要加热,绝大多数又都是放热反应,反应热若不及时移去,会使温度迅速升高引发爆炸。在反应中,被氧化的物质大部分是易燃易爆物质。而反应所用的氧化剂本身也具有很大的火灾危险性,如过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾等,遇高温或受撞击、摩擦或与有机物、酸类接触,就会着火爆炸。因此,要严格控制反应温度,进行有效的冷却和良好的搅拌,以及控制氧化剂的加料速度和投料量。

(2)还原反应

在化工生产中,通常把加氢去氧的反应叫作还原反应。还原反应种类很多,无论是利用初生态氢还原,还是用催化剂把氢气活化后还原,都有氢气存在,特别是催化加氢还原,大都在加热、加压下进行,若氢气泄漏,极易与空气形成爆炸性混合物,遇火就会爆炸。其他如固体还原剂保险粉、硼氢类、四氢化锂铝、氢化钠等都是遇湿易燃危险品,本身就具有很大的火灾危险性。因此,需严格控制反应的温度以及反应设备的密闭性等。

(3)硝化反应

硝化反应是指在有机化合物分子中引入硝基(-NO2),取代氢原子而生成硝基化合物的反应。硝化是放热反应,温度越高,反应速率越快,放出热量越多,需在降温条件下进行,否则易引起火灾和爆炸事故。因此控制反应的温度是关键,可以通过有效冷却、良好的搅拌、控制反应速度等方法实现。此外,硝化剂具有较强的氧化性,常用的硝化剂如浓硝酸、硝酸、浓硫酸、硫酸、混合酸等,它们与油脂、有机物接触即能引起燃烧。而被硝化的物质(如苯、甲苯、甘油、脱脂棉等)也大多易燃,若使用或贮存管理不当,易造成火灾。硝化产品大都有着火爆炸的危险,受热、摩擦、撞击或接触明火,极易发生爆炸或火灾。

(4)聚合反应

聚合反应是指将若干个分子结合为一个较大的组成相同而分子量较高的化合物的反应过程。聚合反应一般在高压下进行,而聚合反应本身又是放热反应,往往由于聚合热不易散出而导致火灾爆炸事故。因此,在聚合反应中要严格控制反应的温度以及反应过程中良好的搅拌。如在聚合反应过程中不能充分搅拌,就会引起暴聚发生爆炸事故。

(5)裂化反应

裂化反应是指有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程,主要有热裂化、催化裂化和加氢裂化三种类型。热裂化是在高温高压下进行,装置内的油品温度一般超过其自燃点,若漏出油品会立即起火,反应还会产生大量的可燃裂化气,有发生爆炸的危险。催化裂化一般在(460~520)℃和(0.1~0.2)MPa下进行,也会产生大量的易燃裂化气。而加氢裂化,需要使用大量氢气,容易使装置发生氢脆,且反应温度和压力都较高,再加上是强烈的放热反应,火灾危险性相当大。因此,需严格控制反应的温度和反应设备的密闭性等。

?(6)氯化反应

氯化反应是指有机化合物中氢原子被氯原子取代的反应过程。常用的氯化剂有气态或液态氯、三氯化磷、次氯酸钙等。氯化反应的原料大多是有机易燃物和强氧化剂(如甲烷、乙烷、酒精、天然气、苯、甲苯、液氯等),本身容易发生火灾爆炸。而最常用的液态或气态氯,不仅属剧毒品,且氧化性极强,贮存压力较高,一旦泄漏,危险性很大。氯化反应是放热反应,温度越高,反应越剧烈,放出的氯化氢气体和氢气越多,设备易受腐蚀而发生泄漏,容易造成火灾或爆炸。因此,氯化反应的关键是控制投料配比、温度、压力和投入氯化剂的速度。

(7)磺化反应

磺化反应是指在有机化合物分子中引入磺(酸)基(-S03H)或其衍生物的化学反应。常用的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸、硫酸酐等,它们都能强烈的吸水放热,引起温度升高。磺化反应中所用原料如苯、硝基苯、氯苯等均为可燃物,所用的磺化剂浓硫酸、发烟硫酸等又都是氧化性较强的物质,整个反应是典型的放热反应,若不进行有效控制,很可能使反应温度超高,以致发生火灾或爆炸事故。因此,要严格控制反应温度,进行有效的冷却和良好的搅拌,并控制投料的速度。

(8)电解反应

电解反应是指电流通过电解质溶液或熔融电解质时,在两个电极上所引起的化学变化过程。钠、钾、镁等有色金属和锆、铪等稀有金属的冶炼,铜、锌、铝等的精炼,氢气、氧气、氯气、过氧化氢等许多化工产品的制备,以及电镀、电抛光、阳极氧化等,都要通过电解来实现。电解反应的火灾危险性主要是在电作用下能产生一些易燃易爆气体,泄漏遇明火就会发生爆炸。因此,要防止易燃气体的泄漏、渗透及设备整体系统的良好接地。

4.2化工生产中典型操作单元的火灾危险性分析

虽然化工生产中的化学反应种类繁多,但是化工生产中的操作单元却相对比较固定,下面将着重分析几种典型操作单元的火灾危险性。

(1)物料输送

由于化工生产中所输送的物料大部分为有机易燃物,因此要防止在输送过程中会产生静电,或在搬运过程中由于撞击摩擦产生火花而引发火灾。

(2)加热

加热是最常见的控制条件。若温度过高,反应速率加快,容易引发火灾爆炸。若升温速度过快,容易使反应温度超过规定的温度上限。因此,在加热过程中要严格控制温度的上限和升温速度。

(3)冷却

冷却一般比加热安全,但应该控制冷却温度的下限,以免过度冷却,造成物料太稠。冷却速度也不可太快,以免温差太大,引起设备渗漏,引发事故。忌水物料的冷却介质应该选用凝固点低的矿物油,以免遇水发生爆炸。

(4)蒸馏

蒸馏是化工企业常见单元操作,主要有减压蒸馏、常压蒸馏和高压蒸馏,通常以蒸气、载体加热、电加热等方式进行加热,而加热物料往往是易燃可燃液体,极易造成火灾。因此,要严格控制加热温度、保证冷却效果以及反应设备管道的密闭性和系统的静电消除。

(5)搅拌

把物料拌匀,以利进行反应,通常都是用机械搅拌。机械搅拌时要严格控制温度、搅拌速度以及防静电措施上。

(6)调节PH值

加酸、碱调节PH值时,都会产生热量,所以加的速度不宜过快,而且要控制温度。调节PH值时,酸、碱也不能加过头,要严格控制PH值。

(7)过滤

当过滤易燃液体时,防火的重点主要是设备的静电消除,以及防止物料的泄漏。

(8)干燥

干燥的火灾危险性主要在于加热方式及被加热物质的化学特性。因此,干燥工艺的防火关键是合理选用干燥设备和控制干燥温度。在加热方式上尽可能用蒸气加热等代替电加热、明火加热。

(9)筛分、粉碎

筛分与粉碎过程中的火灾危险性在于此时的物料一般为可燃物料,可燃粉尘往往能达到爆炸极限,如遇明火、赤热表面或火花等就能引起火灾、爆炸。因此,这一操作单元的防火重点是增加场所的相对湿度以及避免产生火花的措施。

5.化工火灾危险性评价体系的初步建立

分析了化工生产中的典型化学反应过程和操作单元的火灾危险性,就可以在此基础上初步建立化工火灾危险性评价体系,以有利于化工火灾的有效预防。化工火灾危险性评价体系的整个流程如图1所示,主要包括以下7个方面:

(1)准备,收集该化工企业的相关资料,包括相关的文件、设计标准、生产工艺等。

(2)火灾危险性分析,包括对化工生产中化学反应、操作单元和其他可能的火灾危险性进行分析,同时还要分析可能发生的火灾爆炸事故,以及该事故发生的可能性、影响因素、事故机制等。

(3)火灾危险性评价,首先需要划分出典型的评价单元,然后各评价单元进行定性、定量的评价,最后对各评价单元的危险等级进行评定。

(4)火灾预防对策,根据前面火灾危险性分析和评价的结果,提出相应的预防对策、措施和建议,并编制相应的应急预案,为化工火灾的成功扑救打下基础。

(5)复评,对前面的评价结果进行复评,以保证评价结果的科学性、准确性和有效性。

(6)评价结论,对整个评价过程进行总结。

(7)编制报告,编写完整的评价报告。

虽然化工火灾危险性评价体系已经初步建立,但是还有很多内容需要完善,特别是在火灾危险性评价这一主要内容上,如合适的定量评价方法等,这些都需要进一步分析和研究。

6.结论

本文首先阐述了化工生产和化工火灾的特点,其次分析了化工生产中典型化学反应过程和操作单元的火灾危险性,最后在此基础上初步建立了化工火灾危险性评价体系。

化工火灾的预防是一项复杂的系统工程,只有对化工火灾危险性进行科学、准确、全面地分析和评价,才能提出合理的措施和建议对化工火灾进行有效预防。本文针对火灾危险性分析应用于化工火灾预防的进行了研究,在初步建立的化工火灾危险性评价体系中,还有很多内容需要进一步的研究和完善,以利于更好地对化工火灾进行有效预防,更好地服务于城乡统筹、构建和谐社会。

参考文献:

[1]袁宝平,石油化工企业火灾事故原因分析及对策,消防科学与技术,No.3,p.242-245,2003.

[2]刘永杰,试论硝化棉等化工火灾的特点及扑救措施,中国科技信息,No.16,p.138-139,2007.

[3]陈家强,试论化工火灾的组织指挥,消防科学与技术,No.2,p.3-5,20**.

[4]刘勇,谈化工企业防火及两种方法在化工企业火灾调查中的应用,公安大学学报,No.5,p.76-79,20**.

[5]王忠康,化工生产的防火安全,上海科学技术出版社,1989.

[6]何学秋,等,安全工程学,中国矿业大学出版社,2000.

篇3：氧气阀门燃烧爆炸危险性分析预防措施

一、几种常见氧气管道、阀门燃烧爆炸原因分析

1.管道内的铁锈、粉尘、焊渣与管道内壁或阀口摩擦产生高温发生燃烧

这种情况与杂质的种类、粒度及气流速度有关,铁粉易与氧气发生燃烧,且粒度越细,燃点越低;气速越快,越易发生燃烧。

2.管道内或阀门存在油脂、橡胶等低燃点的物质,在局部高温下引燃。

3.绝热压缩产生的高温使可燃物燃烧。阀前为15MPa,温度为20℃,阀后为常压0.1MPa,若将阀门块速打开,阀后氧气温度按绝热压缩公式计算可达553℃,这已达到或超过某些物质的着火点。

4.高压纯氧中可燃物的燃点降低是氧气管道阀门燃烧的诱因。氧气管道和阀门在高压纯氧中,其危险性是非常大的,试验证明,着火的引爆能与压力平方成反比,这些对氧气管道和阀门构成了极大的威胁。

二、防范措施

1.设计应符合有关法规、标准规定

设计应符合1981年冶金部颁发的《钢铁企业氧气管网的若干规定》,以及《氧气及相关气体安全技术规程》(GB16912-1997)、《氧气站设计规范》(GB50030-91)等法规标准的要求。

(1)碳素钢管中氧气的最大流速应符合表4。

(2)为防止着火,在氧气阀门后,均应连接一段其长度不少于5倍管径,且不少于1.5m的铜基合金或不锈钢的管道。

(3)氧气管道应尽量少设弯头和分岔头,工作压力高于0.1MPa的氧气管道弯头,应采取冲压成阀型法兰制作。分岔头的气流方向,应与主管气流方向成45°到60°角。

(4)在对焊凹凸法兰中,采用紫铜焊丝作O型密封圈,是氧气用法兰抗燃性可靠的密封形式。

(5)氧气管道应有导电的良好装置,接地电阻应小于10Ω,法兰间电阻应小于0.03Ω。

(6)车间内主要氧气管道的末端应加设放散管,以利氧气管道的吹扫和置换,在较长的氧气管道进入车间调节阀前,应设过滤器。

2.安装注意事项

(1)凡与氧接触的部位要严格脱脂,脱脂后用不含油的干空气或氮气吹净。

(2)焊接应采用氩弧焊或电弧焊。

3.操作注意事项

(1)开关氧气阀门时应缓慢进行,操作人员应站在阀门的侧面,开启要一次到位。

(2)严禁用氧气吹刷管道或用氧气试漏、试压。

(3)实行操作票制度,事先对操作目的、方法、条件作出较详细的说明和规定。

(4)直径大于70mm的手动氧气阀门,当阀前后压差缩小到0.3MPa以内时才允许操作。

4.维护保养注意事项

(1)氧气管道要经常检查维护,除锈刷漆,每3~5年一次。

(2)管路上的安全阀、压力表,要定期校验,1年1次。

(3)完善接地装置。

(4)动火作业前,应进行置换,吹扫,吹出气体中氧含量在18%~23%时为合格。

(5)阀门、法兰、垫片及管材、管件选用应符合《氧气及相关气体安全技术规程》(GB16912-1997)的有关规定。

(6)建立技术档案,培训操作,检修,维护人员。

5.其他安全措施

(1)提高施工、检修及操作人员对安全的重视程度。

(2)提高管理人员的警惕性。

(3)提高科学技术水平。

(一)充装不当引起事故。气瓶的正确充装是保证气瓶安全使用的关键环节,由于充装不当引起爆炸事故时有发生。表现在这方面的最危险的因素是用盛装过可燃气体(如氢气)的气瓶来充装氧气和氧气充装过量。

(二)气瓶的材质、制造质量不符合要求。在充装氧气和使用过程中,也往往发生爆炸事故,这方面主要表现在制作气瓶的材料脆弱、瓶壁厚薄不均匀,瓶体出现夹层等。

(三)气瓶维护、保管不当造成事故。主要在于瓶体严重腐蚀或使用中将气瓶置于烈日下长时间的曝晒,或将气瓶靠近高温热源,这是气瓶爆炸的常见的直接原因。据试验,氧气瓶在盛夏的阳光直接曝晒下,瓶壁温度可达200℃。通常情况下,充装氧气的条件是温度20℃、压力为150大气压。瓶内气压是随着温度的升高而增大的,可通过下式进行计算:P=150×273+t/273+20(式中,P为瓶压,t为瓶温)。

(四)气瓶操作不当也会导致火灾或烧坏气瓶附件等事故。这主要表现在两个方面。一是打开氧气瓶的瓶阀时,因开得太快,使减压器或管道中的压力迅速提高,温度也会大大升高、严重时会使橡胶垫圈等附件烧毁;另一方面,开气速度太快,因气体内含有水珠、铁锈等微粒(气焊与气割用的氧气纯度一般为一、二级,一级纯度的含氧量不低于99.2%,二级纯度的含氧量不低于98.5%),高速流经瓶阀时产生静电火花引起燃烧或爆炸。

(五)气瓶瓶阀没有瓶帽保护、受振动或使用方法不当,造成密封不严、泄漏、甚至瓶阀损坏,致使高压气流冲出引起燃烧爆炸。

(六)瓶阀或其他附件(如阀门杆、减压器)沾有油脂等也常常会引起着火燃烧事故。

二、氧气瓶燃烧爆炸的危害性

因上述种种原因引起氧气瓶燃烧爆炸,其破坏力是相当大的。如上所述,氧气瓶是高压容器,瓶内要灌装压力为150大气压的氧气,同时,还要承受搬运时的振动,滚动和碰撞冲击等外界的作用力。瓶装氧是强烈氧化剂,一旦出现燃烧爆炸事故,其破坏力相当大。如某单位用拖车运装氧气瓶在卸车时,将一个气瓶撞击到另一个气瓶上,引起两个气瓶同时爆炸。气瓶碎片飞出(最远的200米),库房的墙被打穿,最大的洞约1000×800毫米,造成了伤人事故。

爆炸,广义的说是指一种极其迅速的、物理的或化学的能量释放过程。压力容器破裂时,器内高压气体解除了外壳的约束,迅速膨胀并以很高的速度释放出能量。一方面,容器破裂的碎片以较高的速度向四周飞散,造成人身伤亡或撞坏周围的设备;另一方面,它的更大一部分对周围的空气做功,产生冲击波,除直接造成人身伤亡外,还可能摧毁厂房等建筑物,产生更大的破坏作用。

氧气瓶爆炸时,高速飞出的碎片若击中人体则会造成伤亡。当碎片的动能在2.6kgf·m以上时,可致人体外伤;动能达6.0kgf·m以上时,可致人体骨部轻伤;超过20kgf·m时,可造成人体骨部重伤甚至死亡。碎片所产生的动能(E)与气瓶爆碎时碎片的质量(m)及飞出的速度(V)的平方成正比例,可通过下式计算:E=1/2mv^2=1/2×(w/g)×v^2(式中,w为碎片的重量,g为重力加速度,取9.8米/秒)。

另外,气瓶爆炸时,若碎片击落在盛装化学危险物品的容器上,就有可能引起危险物品的泄漏,甚至产生爆炸、燃烧、毒害事故,造成更为严重的损害。

三、预防氧气瓶燃烧爆炸应采取的措施

1.充气前应对气瓶进行严格的检查,并采取严密措施,防止超量充装。同时,还要化验鉴别瓶内气体成分,不能随意充装。凡气瓶上的安全装置不齐全、不好用,没有原始重量标记或标注不清难以确认的气瓶,均不允许充装氧气。

2.气瓶充装氧气时,气流速度不能过快,否则将造成气瓶过热、压力剧增,造成危险。

3.在搬运气瓶时,应注意避免气瓶受到剧烈振动和冲击。装在车上的气瓶要妥善地加以固定,防止气瓶跳动或滚动;气瓶必须戴有瓶帽和防震圈;装卸气瓶应做到轻装轻卸,不得采用抛装,滑放或滚动的装卸方法。

4.防止氧气瓶受热或着火、气瓶运输时不得长时间在烈日下曝晒,夏季用车辆运输或在室外使用气瓶时,要有遮阳设施,避免阳光曝晒。运输气瓶时要严禁烟火,气瓶库房和气瓶在使用时,都应远离高温、明火和可燃易爆物质等,一般相距在10米以上。

5.使用氧气瓶时,首先要对气瓶进行外观检查,其重点是看瓶阀、接管螺纹、减压器等是否有缺陷。如发现有漏气、滑扣、表针不灵或爬高现象时,应禁止使用,并及时报请维修,不准随意处理,严禁带压拧紧阀杆,调整垫料。检查漏气时应用肥皂水,不准使用明火。

6.正确操作,合理使用。开阀时要慢慢开启,防止加压过速产生高温,开阀时不能用钢搬手敲击气瓶,以防产生火花。氧气瓶的瓶阀及其附件禁止沾染油脂,焊工不得用沾有油脂的工具、手套或油污工作服去接触氧气瓶阀、减压器等。气瓶使用到最后时应留有适量余气,以防混入其它气体或杂质,造成事故。

7.氧气瓶与电焊在同一地点使用时,瓶底应垫绝缘物质,防止气瓶带电,与气瓶接触的管道等金属设备要有良好的接地装置,以防产生静电而造成燃烧或爆炸事故。

8.氧气瓶着火时,应迅速关闭阀门,停止供氧,如临近建筑物或可燃物质失火,应迅速将氧气瓶搬移到安全地点,防止气瓶因受火场高热而引起爆炸。

篇4：典型化学反应的危险性及基本安全技术规程

在化工生产中不同的化学反应有不同的工艺条件,不同的化工过程有不同的操作规程。评价一套化工生产装置的危险性,不要单看它所加工的介质、中间产品、产品的性质和数量,还要看它所包含的化学反应类型及化工过程和设备的操作特点。因此,化工安全技术与化工工艺是密不可分的。作为基础,本节首先讨论典型化学反应的危险性及其相关基本安全技术。

一、氧化反应

绝大多数氧化反应都是放热反应。这些反应很多是易燃易爆物质(如甲烷、乙烯、甲醇、氨等)与空气或氧气参加,其物料配比接近爆炸下限。倘若配比及反应温度控制失掉,既能发生爆炸燃烧。某些氧化反应能生成危险性更大的过氧化物,它们化学稳定性极差,受高温、摩擦或撞击便会分解,引燃或爆炸。

有些参加氧化反应物料的本身就是强氧化剂,如高锰酸钾、氯酸钾、铬酸酐、过氧化氢,它们的危险性极大,在与酸、有机物等作用时危险性就更大了。

因此,在氧化反应中,一定要严格控制氧化剂的投料量(即适当的投料比例),氧化剂的加料速度也不易郭凯。要有料号的搅拌和冷却装置,防止温升过快、过高。此外,要防止由于设备、物料含有的杂质而引起的不良副翻译你干,例如有些氧化剂遇金属杂质会引起分解。使用空气是一定要净化,除掉空气中的灰尘、水分和油污。

当氧化反应过程以空气和氧为氧化剂是,反应物料配比应严格控制在爆炸范围以外。如乙炔氧化制环氧乙烷,乙烯在氧气中的爆炸下限为91%,及含氧量9%。反应系统中氧含量要严格控制在9%以下。其产物环氧乙烷在空气中的爆炸极限范围很宽,为3%--100%。其次,反应放出大量的热增加了反应体系的温度。在高温下,由乙烯、氧和环氧乙烷组成的循环气体具有更大的爆炸危险性。针对上述两个问题,工业上采用加入惰性气体(氮气、二氧化碳或甲烷等)的方法,来改变循环气的成分,缩小混合气的爆炸极限,增加反应系统的安全性;其次,这些惰性气体具有较高的热熔,能效地带走部分反应热,增加反应系统的稳定性。

这些惰性气体叫做致稳气体,致稳气体在反应中不消耗,可以循环使用。

二、还原反应

还原反应种类很多。虽然多数还原放映的反应过程比较缓和,但是许多还原反应会产生氢气或使用氢气,增加了反应火灾爆炸的危险性,从而使防火防爆问题突出;另外有些反应使用的还原剂和催化剂具有很大的燃烧和爆炸危险性,下面就不同情况作一介绍。

1、利用初生态氢还原

利用铁粉、锌粉等金属在酸、碱作用下生成初生态氢起还原作用。例如硝基苯在盐酸溶液中被铁粉还原成苯胺。

在此反应中,铁粉和锌粉在潮湿空气中遇酸性气体是可能引起自燃,在存储时应特别注意。

反应时酸、碱的浓度要控制适宜,浓度过高或过低均使产生初生态氢的量不稳定,使反应难以控制。反应温度也不易过高,否则容易突然产生大量氢气而造成冲料。反应过程中应注意搅拌效果,防止铁粉、锌粉下沉。一旦温度过高,底部金属颗粒动能加大,将加速反应,产生大量氢气而造成冲料。反应结束后,反应器内残渣中仍有铁粉、锌粉仍继续作用,不断放出氢气,很不安全,应将残渣放入室外储槽中,加冷水稀释,槽上加盖并设排气管一导出氢气。待金属粉消耗殆尽,再加碱中和。若急于中和,则容易产生大量氢气并生成大量的热,将导致燃烧爆炸。

2、在催化剂作用下加氢

有机合成工业和油脂化学工业中,常用雷尼镍、钯碳等为催化剂使氢活化,然后加入有机物质分子中起还原反应,例如苯在催化作用下,经加氢气生成环乙烷。

催化剂雷尼镍和钯碳在空气中吸潮后有自燃的危险。钯碳更易自燃,平时不能暴露在空气中,而要浸在酒精中保存。反应前必须用氮气置换反应器中的全部空气,经测定证实含氧量降低到规定要求后,方可通入氢气。反应结束后应先用氮气把氢气置换掉,并以氮封保存。

此外,无论是利用初生态氢还原,还是用催化加氢,都是在氢气存在下,并在加热加压下进行。氢气的爆炸极限为4%--75%,如果操作失误或设备泄露,都极易引起爆炸。操作中要严格控制温度、压力和流量。厂房的电气设备必须符合防爆要求,且应采用轻质屋顶,开设天窗或风帽,使氢气易于飘逸。尾气排放管管要高出房顶并设置阻火器。

高温高压下的氢对金属有渗碳作用,易造成氢腐蚀,所以对设备和管道的选材要符合要求。对设备和管材要定期检测,以防事故。

3、使用其他还原剂还原

常用还原剂中火灾危险性大的有硼氢类、四氢化锂铝、氢化钠、保险粉(连二亚硫酸钠),异丙醇铝等。

常用的硼氢类还原剂为钾硼氢和钠硼氢。它们都是与水燃烧物质,在潮湿空气中能自燃,遇水和酸即分解放出大量的氢,同时产生大量的热,可使氢气燃爆。所以应储与密闭容器中,置于干燥处。钾硼氢通常溶解在液碱中比较安全。在生产中,调节酸、碱度时要特别注意防止加酸过多、过快。

四氢化锂铝有良好的还原性,但遇潮湿空气、水和酸极易燃烧,应浸在煤油中存储。使用时应先将反应器用氮气置换干净,并在氮气保护下投料和反映。反应热应由油类冷却剂取走,不应用水,防止水漏入反应器内,发生爆炸。

用氢化钠作还原剂与水、酸的反应与四氢化锂铝相似,它与甲醇、乙醇等反应也相当激烈,有燃烧爆炸的危险。

保险粉是一种还原效果不错且较为安全的还原剂。它与水发热,在潮湿的空气中能分解析出黄色的硫磺蒸汽。硫磺蒸汽自燃点低,易自燃。使用时应在不断搅拌先,将保险粉缓缓溶于水中,待溶解后再投入反应器与物料反应。

异丙醇铝常用语高几醇的还原,反应较温和。但在制备异丙醇铝是须加热回流,将产生大量氢气和异丙醇蒸汽,如果铝片或催化剂三氯化铝的质量不佳,反应就不正常。往往先是不反应,温度升高后有突然反应,引起冲料,增加了燃烧爆炸的危险性。

采用还原性强而危险性又小的新型还原剂对安全生产很有意义。例如用硫代钠代替铁粉还原,可以避免氢气产生,同时也消除了铁泥堆积问题。

三、硝化反应

有机化合物分子中引入硝基(-NO2)取代氢原子而生成硝基化合物的反应,称为硝化。硝化反应时生产燃料、药物及某些炸药的重要反应。常用的硝化剂是浓硝酸或浓硝酸与浓硫酸的混合物(俗称混酸)。

硝化反应使用硝酸作为硝化剂,浓硫酸为触媒,也有使用氧化氮气体做硝化剂的。一般的硝化反应是先把硝酸和硫酸配成混酸,然后在严格控制温度的条件下将混酸滴入反应器,进行硝化反应。制备混酸时,应先用水将浓硫酸适当稀释,稀释应在有搅拌和冷却情况下将浓硫酸缓缓加入水中,并控制温度。如温度升高过快,应停止加酸,否则易发生爆溅,引发危险。

浓硫酸适当稀释后,在不断搅拌和冷却条件下加浓硝酸。应严格控制温度和酸的配比,直到充分搅拌均匀为止。配酸是要严防因温度猛升而冲料或爆炸。更不能把未经稀释的浓硫酸与硝酸混合,因为浓硫酸猛烈吸收浓硝酸中的水分而产生高热,将使硝酸分解产生多种氮氧化物,引起爆沸冲料或爆炸。浓硫酸稀释时,不可将水注入酸中,因为水的密度比浓硝酸小,上层的水被溶解放出的热量加热而沸腾,引起四处飞溅。

配制成的混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性,必须严格防止触及棉、纸、布、稻草等有机物,以免发生燃烧爆炸,硝化反应的腐蚀性很强,要注意设备及管道的防腐蚀性能,以防止渗漏。

硝化反应时放热反应,温度越高,硝化反应速率越快,放出的热量越多,极易造成温度失控而爆炸。所以硝化反应器要有良好的冷却和搅拌,不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。要有严格的温度控制系统及报警系统,遇有超温或搅拌故障,能自动报警并自动停止加料。反应物料不得有油脂、醋酐、甘油、醇类等有机杂质,含水也不能过高,否则易于酸反应,发生燃烧爆炸。

硝化反应器应有泄露管和紧急排放系统。一旦温度失控,紧急排放到安全地点。

硝化产物具有爆炸性,因此处理硝化物事要格外小心。应避免摩擦、撞击、高温、日晒,不能接触明火、酸、碱。卸料是或处理堵塞管道是,可用水蒸气慢慢疏通,千万不能用黑色金属敲打或明火加热。拆卸的管道,设备应移至车间外安全地点,用水蒸气反复冲洗,刷洗残留物,经分析合格后,才能进行检修。

四、磺化反应

在有机分子中导入磺酸基或其衍生物的化学反应称为磺化反应。磺化反应使用的磺化剂主要是浓硫酸、发烟硫酸和硫酸酐,都是强烈的吸水剂。吸水时放热,会引起温度升高,甚至发生爆炸。磺化剂有腐蚀作用。磺化反应和硝化反应在安全技术上基本相似。不再赘述。

五、氯化反应

以氯原子取代有机化合物中的氢原子的反应称为氯化反应。最常用的氯化剂是液态或气态的氯、气态的氯化氢和不同浓度的盐酸、磷酰氯(三氯氧化磷)、三氯化磷、硫酰氯(二氯硫酰)、次氯酸钙(漂白粉)等。最常用的氯化剂是氯气。氯气由氯化钠电解得到,通过液化存储和运输。常用的容器有储罐、气瓶和槽车,它们都是压力容器。氯气的毒性很大,要防止设备泄漏。

在化工生产中用以氯化的原料一般是甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、戊烷、苯、甲苯及萘等,他们都是易燃易爆物质。

氯化反应是放热反应。有些反应比较容易进行,如芳烃氯化,反应温度较低。而烷烃和烯烃氯化反应温度高达300-500摄氏度。在这样苛刻的反应条件下,一定要控制好反应温度、配料比和进料速度。反应器要有良好的冷却系统。设备和管道要耐腐蚀,因为氯气和氯化产物(氯化氢)的腐蚀性极强。

气瓶和储罐中的氯气呈液态,冬天气化较慢,有时需加热,以促使氯气的气化。加热一般用温水而切忌用蒸汽或明火,以免温度过高,液氯剧烈气化,造成内压过高而发生爆炸。停止通氯时,应在氯气瓶尚未冷却的情况下关闭出口阀,以免温度骤降,瓶内氯气体积缩小,造成物料倒灌,形成爆炸性气体。

三氯化磷、三氯氧磷等遇水猛烈分解,会引起冲料或爆炸所以要防水。冷却剂做好不用水。

氯化氢极易溶于水,可以用来冷却和吸收氯化反应的尾气。

六、裂解反应

广义地说,凡是有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程都称为裂解。而石油化工中所谓的裂解是指石油烃(裂解原料)在隔绝空气和高温条件下,分子发生分解反应而生成小分子烃类的过程。在这个过程中还伴随着其他的反应(如缩合反应),生成一些特别的反应物(如有较小分子的烃缩合成较大分子的烃)。

裂解是总称,不同的情况,可以有不同的名称。如单纯加热不使用催化剂的裂解称为热裂解;使用催化剂的裂解称为催化裂解;使用添加剂的裂解,随着添加剂的不同,有水蒸汽裂解、加氢裂解等。

石油化工中的裂解与石油炼制工业中的裂化有共同点,即都符合前面所说的广义定义。但是也有不同,主要区别有二:一是所用的温度不同,一般答题以600℃为分界,在600℃以上所进行的过程为裂解,在600℃以下的过程为裂化;二是生产的目的不同,前者的目的产物为乙烯、丙烯、乙炔、联产丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等化工产品,后者的目的产物是汽油、煤油等燃料油。

在石油化工中用的最为广泛的是水蒸气裂解。其设备为管式裂解炉。

裂解反应在裂解炉的炉管内并在很高的温度(以轻柴油裂解指乙烯为例,裂解气的出口温度近800℃)很短的时间内(0.7s)完成,以防止裂解气体二次反应而是裂解炉管内结焦。

炉管内结焦会使流体阻力增加,影响生产。同时影响传热,当焦层达到一定厚度时,因炉管壁温度过高,而不能继续运行下去,必须进行清焦,否则会烧穿炉管,裂解气外泄,引起裂解炉爆炸。

裂解炉运转中,一些外界因素可能危及裂解炉的安全。这些不安全因素大致有以下几个。

1、引风机故障,引风机是不断排除炉管内烟气的装置。在裂解炉正常运行中,如果由于断电或引风机机械故障而使引风机突然停转,则炉膛内很快变成正压,会从窥视孔或烧嘴等处向外喷火,严重时会引起炉膛爆炸。为此,必须设置连锁装置,一旦引风机故障停车,则裂解炉自动停止进料并切断燃料供应。但应继续供应稀释蒸汽,以带走炉膛内的余热。

2、燃料气压力降低裂解炉正常运行中,如果燃料系统大幅度波动,燃料气压力过低,则可能造成裂解炉烧嘴回火,使烧嘴烧坏,甚至会引起爆炸。

裂解炉内采用燃料油做燃料是,如燃料油的压力降低,也会使油嘴回火。因此,当燃料油压降低时应自动切断燃料油的供应,同时停止进料。当裂解炉同时使用油和气为燃料是,如果油压降低,则在切断燃料油的同时,将燃料气切入烧嘴,裂解炉可继续维持运转。

3、其他公用工程故障,裂解炉其他公用工程中断,则废热锅炉汽包液面迅速下降,如果不及时停炉,必然会使废热锅炉炉管、裂解炉对流段锅炉给水预热管损坏。

此外,水、电、蒸汽出现故障,均能使裂解炉造成事故。在这种情况先,裂解炉应能自动停车。

七、聚合反应

由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。聚合反应的类型很多,按聚合物和单体元素组成结构的不同,可分成加聚反应和缩聚反应两大类。

单体加成而聚合起来的反应叫做加聚反应。氯乙烯聚合成聚氯乙烯就是加聚反应。

加聚反应产物的元素组成与原料单体相同,仅结构不同,其分子量是单体分子量的整数倍。

另外一种聚合反应中,除了生成聚合物外,同时还有低分子副产物生成,这类聚合反应称为缩聚反应。例如己二胺和己二醇反应生成尼龙-66的缩聚反应。

缩聚反应中的单体分子中都有官能团,根据单体官能团的不同,低分子副产物可能是谁、醇、氨、氯化氢等。

由于聚合物的单体大多数都是易燃易爆物质,聚合反应多在高压下进行,反应本身又是放热过程,所以如果反应条件控制不当,很容易出事故。例如乙烯在温度为150~3000℃;压力为130~300MPa的条件下聚合成聚乙烯。在这种条件先,乙烯不稳定。一旦分解,会产生巨大的热量。进而反应加剧,可能引起暴聚,反应器和分解器可能发生爆炸。

聚合反应过程中的不安全因素

1、单体在压缩过程中或在高压系统中泄漏,发生火灾爆炸。

2、聚合反应中加入的引发剂都是化学活泼性很强的过氧化物,一旦配料比控制不当,容易引起暴聚,反应器压力骤增易引起爆炸。

3、聚合反应未能及时导出,如减半发生故障、停电、停水,由于反应釜内聚合物粘壁作用,使反应热不能导出,造成局部过热或反应釜急剧升温,发生爆炸,引起容器破裂,可燃气外泄。

针对上述不安全因素,应设置可燃气体检测报警器,一旦发现设备、管道有可燃气体泄漏,将自动停车。

对催化剂、引发剂等要加强存储、运输、调配、注入等工序的严格管理。反应釜的搅拌和温度应有检测和联锁,发现异常能自动停止进料。高压分离系统应设置爆破片、导爆管,并有良好的静电接地系统。一旦出现异常,及时泄压。

篇5：化工单元操作的危险性及基本安全技术规程

一、加热

温度是化工生产中最常见的需要控制的条件之一。加热时控制温度的重要手段,其操作的关键是按规定严格控制温度的范围和升温速度。

温度过高会使化学反应速度加快,若是放热反应,则放热量增加,一旦散热不及时,温度失控,发生冲料,甚至会引起燃烧和爆炸。

升温速度过快不仅容易使反应超温,而且会损坏设备。列如,升温过快会使带有衬里的设备及各种加热炉、反应炉等设备损坏。

化工生产中的加热方式有直接祸加热(包括烟道气加热)、蒸汽或热水加热、载体加热以及电加热。加热温度在100℃以下的,常用热水或蒸汽加热。100--140℃用蒸汽加热;超过140℃则用加热炉直接加热或加热载体加热;超过250℃时,一般用电加热。

对高压蒸汽加热时,要防止热载体循环系统堵塞,热油喷出,酿成事故。

使用电加热时,电气设备要符合防爆要求。

直接用火加热危险性最大,温度不易控制,可能造成局部过热烧坏设备,引起易燃物质的分解爆炸。当加热温度接近或超过物料的自燃点时,应采用惰性气体保护。若加热温度接近物料分解温度,此生产工艺就为危险工艺,必须设法进行工艺改进,如负压或加压操作。

二、冷却

在化工生产中,把物料冷却到大气温度以上是,可用空气或循环水做为冷却介质;冷却温度在15度以上,可以用地下水;冷却温度在0-15℃之间,可采用冷冻盐水。

还可以借用某种沸点较低的介质蒸发从需冷却的物料中取得热量来实现冷却。常用的介质有氟利昂、氨等。此时,物料的冷却温度可达-15℃左右。更低温度的冷却,属于冷冻的范围。如石油气、裂解气的分离采用深度冷冻,介质需冷却至-100℃以下。冷却操作时冷却介质不能中断,否则会造成积热,系统温度、压力骤增,引起爆炸。开车时,应先通过冷却介质;停车时,应先撤出物料,后停冷却系统。

有些凝固点较高的物料,遇冷易变得粘稠或凝固,在冷却时要注意控制温度,防止物料卡主搅拌器或堵塞设备及管道。

三、加压

凡操作压力超过大气压力都属于加压操作。加压操作所使用的设备要符合压力容器的要求。加压系统不得泄漏,否则在压力下物料以高速喷出,产生静电,极易发生火灾爆炸。

所用的各种仪表及安全设施(如爆破泄压片、紧急排放管等)都必须齐全好用。

四、负压操作

负压操作机低于大气压下的操作。负压操作系统的设备也和压力设备一样,必须符合强度要求,以防止负压下把设备抽瘪。

负压设备必须有良好的密封,否则一旦空气进入设备内部,形成爆炸混合物,易引起爆炸。当需要恢复常压时,应待温度降低后,缓缓放进空气,以防自燃或爆炸。

五、冷冻

在某些化工生产过程中,如蒸发、气体的液化、低温分离,以及某些物质的输送、储藏等,长需将物料降到0℃更低的温度,这就需要冷冻。

冷冻操作的实质是利用冷冻剂不断地由冷冻物质取出热量,并传给其他物质(水或空气),以使被冷冻物体温度降低。制冷剂本身通过压缩-冷却-蒸发(或节流、膨胀)循环过程,反复使用。工业上常用的制冷剂有氨、氟利昂。在石油化工生产中常用乙烯、丙烯为深冷分离裂解气的冷冻剂。

对于制冷系统的压缩机、冷凝器、蒸发器以及管路,应注意耐压等级和气密性,防止泄漏。此外还应注意低温部分的材质选择。

六、物料输送

在化工生产过程中,经常需要将各种原材料、中间体、产品以及副产品和废弃物从一个地方输送到另一个地方。由于说输送物料的形态不同(块状、粉状、液体、气体),所采用的输送方式机械也各异,但不论采取何种形式的输送,保证它们色安全运行都是十分重要的。

固体块状和粉状物料的输送一般多采用皮带传送机、螺旋输送器、刮板输送机、链斗输送机、斗式提升机以及气流输送等多种方式。

这类输送设备除了其本身会发生故障外,还会造成人身伤害。因此除要加强对机械设备的常规维护外,还应对齿轮、皮带、链条等部位采取防护措施。

气流输送分为吸送式和压送式。气流输送系统除设备本身会发生故障外,最大的问题就是系统的故障和有静电引起的粉尘爆炸。

粉料气流输送系统应保持良好的严密性。其管道材料应选择导电性材料并有良好的接地。如采用绝缘材料的管道,,则管外应采取接地措施。输送速度不应超过不应超过该物料的允许的流速。粉料不要堆积管内,要及时清理管壁。

用各种泵类输送可燃液体时,其管内流速不应超过规定的安全流速。

在化工生产中,也有用空气压缩机为动力来输送一些酸碱等有腐蚀性液体的。这些传送设备也属于压力容器,要有足够的强度。在输送爆炸性或燃烧性物料时,要采取氮气、二氧化碳等惰性气体代替压缩空气,以防造成燃烧或爆炸。

气体物料的输送采用空气压缩机,输送可燃气体要求压力不太高是,采用液环泵比较安全。可燃气体的管道应经常保持正压,并根据实际需要安装逆止阀、水封和阻火器等安全装置。

七、熔融

在化工生产中常常将某些固体物料(如苛性钠、苛性钾、萘、磺酸等)熔融之后进行化学反应。碱熔过程中的碱屑或液碱飞溅到皮肤或眼睛里会造成灼伤。

碱熔物和磺酸盐中若含有无机盐等杂质,应尽量除掉,否则这些无机盐因不熔合会造成局部过热、烧焦,致使熔融物喷出,容易造成烧伤。

熔融过程一般在150-350℃下进行,为防止局部过热,必须不间断地搅拌。

八、干燥

在化工生产中将固体和液体分离的操作方法是过滤,要进一步出去固体中液体的方法是干燥,干燥操作有常压和减压,也有连续和间断之分。用来干燥的介质有空气、烟道气等。此外还有升华干燥(冷冻干燥)、高温干燥和红外干燥。

干燥过程要严格控制温度,防止局部过热,以免造成物料分解爆炸。过程中散发出来的易燃易爆气体或粉尘,不应与明火或高温表面接触,防止爆炸。在气流干燥中应有防止静电措施,在滚筒干燥中应适当调整刮刀与滚桶壁的间隙,以防止火花。

九、蒸发与蒸馏

蒸发是借加热作用时溶液中所含溶剂不断变化,以提高溶液中溶质的浓度,或使溶质析出的物理过程。蒸发按其操作压力不同可分为常压、加压和减压蒸发。按蒸发所需要热量的利用次数不同可分为单效和多效蒸发。

蒸发的溶液皆具有一定的特性。如溶质在浓缩过程中可能有结晶、沉淀和污垢生成,这些都能导致热效率的降低,并产生局部过热,促使物料分解、燃烧和爆炸。因此要控制蒸发温度。为防止热敏性物质的分解,可采用真空蒸发的方法。降低蒸发温度,或采用高效蒸发器,增加蒸发面积,减少停留时间。

对具有腐蚀性的溶液,要合理选择蒸发器的材质,必要时做防腐处理。

蒸馏时借液体混合物各组分挥发度的不同,使其分离为纯组分的操作。蒸馏操作可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。按压力分为常压、减压和高压蒸馏。此外还有特殊蒸馏-蒸汽蒸馏、萃取蒸馏、恒沸蒸馏和分子蒸馏。

在安全技术上,对不同的物料应选择正确的蒸馏方法和设备。在处理难于挥发的物料时(常压下沸点在150℃以上)应采用真空蒸馏,这样可以降低蒸馏温度,防止物料在高温下分解、变质或聚合。

在处理中等发挥性物料(沸点在100℃左右)时,一般采用常压蒸馏。对于沸点低于30℃的物料,则采用加压蒸馏。

蒸汽蒸馏通常用于在常压下沸点较高,或在沸点时容易分解的物质的蒸馏;也常用于高沸点物质与不挥发杂质的分离,但只限于所得到的产品完全不溶于水。

萃取蒸馏与恒沸蒸馏主要用于分离有沸点极接近或恒沸组成的各组分所组成的、难易用普通蒸馏方法分离的混合物。

分子蒸馏是一种相当于绝对真空下进行的一种真空蒸馏。在这种条件下,分子间的相互吸引力减少,物质的挥发度提高,使液体混合物种难易分离的组分容易分开。由于分子蒸馏降低了蒸馏温度,所以可以防止或减少有机物的分解。