_石油化工单元操作及安全分析

1、过程装备安全管理08石油化工单元操作及安全分析授课教师：胡坤 Telqq：89603797-2-物料输送过程的安全过滤过程的安全除尘过程的安全粉碎过程的安全筛分过程的安全混合与搅拌过程的安全造粒过程的安全换热过程的安全干燥过程的安全蒸馏过程的安全属于物理过程，不改变物料的性质，只改变物料的状态（温度、压力等）是化工生产中所共有的操作设备可以通用化工单元操作的特点：化工单元操作的特点：-3-化工单元操作在不同化工产品生产过程中，发生同样物理变化，遵循共同物理学规律，使用相似设备，具有相同功能的基本物理操作。动量传递：流体输送、沉降、过滤、搅拌热量传递：加热、冷却、冷凝、

2、蒸发质量传递：蒸馏、吸收、吸附、萃取同时遵循热质传递规律：结晶、干燥石油化工单元操作分类石油化工单元操作分类根据各单元操作所遵循的基本规律分类：-4-常见单元操作基本原理常见单元操作基本原理 单元操作目的物态原理 传递过程流体输送 输送 液或气 输入机械能 动量传递搅拌混合或分离 气-液液-液,固-液输入机械能动量传递过滤 非均相混合物分离 气-固,固-液 尺度不同的截留 动量传递沉降非均相混合物分离 气-固,固-液密度差引起的沉降运动 动量传递加热,冷却升温,降温,改变相态气或液 利用温差传入或移出热量 热量传递蒸发溶剂与不挥发性溶质的分离 液供热汽化溶剂 热量传递-5-单元操作目的物态原理

3、传递过程气体吸收均相混合物分离气各组分在溶剂中溶解度的不同质量传递气体精馏均相混合物分离液各组分间挥发度的不同质量传递萃取均相混合物分离液个组分在溶剂中溶解度的不同质量传递吸附均相混合物分离液或气各组分在吸附剂中的吸附能力不同质量传递干燥去湿固体供热气化质量、热量同时传递6物料输送过程的安全n 化工生产过程中，将各种原材料、中间体、产品以及副产品和废弃物，由前一工序输往后一工序，或由一个车间输往另一个车间，以及输往储运地点。8依据输送物料形态分类： 固体物料输送 液体物料输送 气体物料输送固体物料的输送分为固体直接输送和固体流化输送固体直接输送主要设备皮带、刮板、链斗、螺旋、斗式提升机等-9-

4、通用固定式带式输送机通用固定式带式输送机 -10-刮板输送机刮板输送机 -11-螺旋输送机螺旋输送机 -12-链斗式提升机链斗式提升机-13-固体输运装置安全技术固体输运装置安全技术 皮带传动皮带要有足够的强度，胶接应平滑，并要根据负荷调整松紧度。要防止因高温物料烧坏皮带，或因斜偏刮挡撕裂皮带的事故发生。皮带同皮带轮接触部位可造成操作者断肢伤害甚至危及生命安全，应安装防护罩。 -14- (1) 传动部分 齿轮传动 要求齿轮同齿轮、以及齿轮同齿条、链条的很好啮合，以及具有足够的强度。此外，要严密注意负荷的均匀，物料的粒度以及混入其中的杂物。防止因卡料而拉断链条、链板，甚至拉毁整个输送设备机架。-

5、15-对于斗式提升机应有因链带拉断而坠落的防护装置。 对于链斗输送机还应注意下料器的操作：防止下料过多、料面过高造成链带拉断；同时注意下料器摇把反转伤人。对于螺旋输送器，要注意螺旋导叶与壳体间隙、物料粒度和混入杂物(如铁筋、铁块等)，防止挤坏螺旋导叶与壳体。同样，齿轮与齿轮、齿条、链带相啮合的部位，连同它的端面均应采取防护措施，防止发生人身伤亡事故。-16- 轴、联轴节、联轴器、键及固定螺钉这些部位表面光滑程度有限、有突起。特别是固定螺钉不准超长，否则在高速旋转中易将人刮倒。因此这些部位要安装防护罩，并不得随意拆卸。-17-装设自动开停和手动开停系统。 事故性故障； 超负荷、超行程停车装置；紧

6、急事故停车开关应设在操作者经常停留的部位。停车检修，开关应上锁或撤掉电源。对于长距离输送系统，应安装开停车联系信号(声、光信号或通话装置），以及给料、输送、中转系统的自动联锁装置或程序控制系统。 -18-（2）输送设备的开、停车 主要是润滑、加油和清扫工作，是操作者致伤的主要机会。 安装自动注油和清扫装置-19-(3) 输送设备的日常维护 固体流化输送：气力输送(风力输送) 动力：真空泵或风机产生的气流动力 (1) 吸送式系统 该系统的风机或真空泵安装在系统的尾部，靠机泵形成的吸力将空气与物料一起吸入，经分离器将物料与空气分离，由分离器底部排出。空气则由除尘器净化后排入大气或循环使用。-20-

7、 (2) 压送式系统。 风机是装在系统的前端，风机启动后，管道压力高于大气压，从料斗下来的物料通过喉管与空气混合送至分离器。被分离出的物料经卸料器卸出，空气经除尘器净化后排入大气。 低压输送，0.2MPa以下； 高压输送，27MPa之间。 该系统加料器结构复杂，且加料装置需一定的高度，适宜于长距离输送。-21- 气力输送系统除设备本身因故障损坏外，应关注系统堵塞和由静电引起的粉尘爆炸。系统堵塞的原因：粘性或湿度过高的物料较易在供料处、转弯处粘附管壁造成堵塞；管道连结不同心，有错偏或焊渣突起等障碍处易堵塞；大管径长距离输送管比小管径短距离输送管，更易发生堵塞；输料管径突然扩大，物料在输送状态中突

8、然停车易造成堵塞。-22- 静电：粉料在气力输送系统中同管壁摩擦而使系统产生静电。 粉料输送应选用导电性材料制造管道，并应有良好的接地，如采用绝缘材料管道，且能产生静电时，管外应采取接地措施；应对粉料的粒度、形状，物料与输送管道材料的匹配，管道直径大小问题等进行试验，优选产生静电小的进行配置； 输送管道直径要尽量大些，管路弯曲和变径应缓慢，弯曲和变径处要少，管内壁应平滑、不要装设网格之类的部件； 输送速度不应超过规定风速值，输送量不应有急剧的变化； 粉料不要堆积管内，要定期使用空气进行管壁清扫。 -23-输送过程的安全输送过程的安全抽送或压送可燃性气体时，进气口应保持一定余压，以免造成负压吸入

9、空气形成爆炸性混合物。 压缩机汽缸、贮气罐以及管路要有足够强度。要安装经校验准确可靠的压力表和安全阀。压缩机在运行中不能中断润滑油和冷却水。 特殊安全措施。如在乙炔压缩机中与乙炔接触的部件不能使用铜材质，以避免产生比较危险的乙炔铜等等。-24-液体物料的输送液体物料的输送将液态物料由低处输往高处；或由一地输往另地(水平输送)；或由低压处输往高压处，以及为保证一定流量克服阻力所需要的压头。四类泵设备：往复泵、离心泵、旋转泵、流体作用泵。往复泵 往复泵主要由泵体、活塞(或活柱)和两个单向活门构成。依靠活塞的往复运动将外能以静压力形式直接传给液态物料，借以输送。往复泵往复泵蒸汽往复泵是以蒸汽为驱动力

10、，不用电和其他动力。因此可以避免产生火花，特别适用于输送易燃液体。当输送酸性和悬浮液时，选用隔膜往复泵较为安全。因为用耐磨、耐腐蚀的橡胶和特种金属制成的隔膜将物料与活塞隔开，使其不受损坏。 往复泵开动前，观其活塞、缸套是否磨损、吸液管上的垫片是否适合法兰大小，以防泄漏。各注油处应适当加润滑油。 开车时，将泵体内壳充满水，排除缸中空气。若出口装有阀门，必须将出口阀门打开。严禁用出口阀门调节流量，否则将造成事故。离心泵离心泵是将机械能通过泵体内高速旋转的叶片给液体以动能，再由动能转化成静压能，然后排出泵外。由于离心力的作用，使叶轮通道内的液体被排出，此时叶轮进口处呈负压，液体则被吸入。 离心泵在开

11、动前，泵内和吸入管必须用液体充满，或采取其他措施以防气缚现象发生。如在吸液管装单向阀门，使泵在停止工作时，泵内液体不致流空，或将泵置于吸入液面之下，或采用自引式离心泵都可将泵内空气排尽。使用后放净泵与管道内积液，以防冬季冻坏设备、管道。 在输送可燃液体时，其管道内流速不应大于安全流速，且管道应有可靠地接地措施以防静电。旋转泵旋转泵同往复泵一样，同属于正位移泵。同往复泵的主要区别是泵中没有活门，只有在泵中旋转着的转子。它就是依靠旋转时排送液体，留出空间形成低压将液体连续吸入和排出。常见的旋转泵有：齿轮泵、转子泵、螺旋泵、偏心旋转泵和叶片泵等。2022-3-1232齿轮泵螺杆泵旋转泵的流量仅与转子

12、的转速转子的转速有关，用改变转子转速或装回流支路调节流量,几乎不随压强而变化，较往复泵更均匀。旋转泵压头大、流量小，因为它无活门，故宜输送粘度大的液体，如油类物料等。除特殊结构外，由于缝隙小不宜输送含固体的悬浮液。耐腐蚀材料制造的转子泵，则可用于输送腐蚀性流体。旋转泵结构简单、紧凑、操作可靠，管理和使用方便，且转速较高可与电动机直接相联，因此常用于化工生产。 在输送有爆炸性或燃烧性物料时，要采用氮、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防造成燃烧或爆炸。 对于易燃液体不能采用压缩空气压送。因为空气与易燃液体蒸气混合，可形成爆炸性混合物，且有产生静电的可能。流体运动作用泵 这类泵的特点为无活动部分。液体

13、物料的输送主要靠空气的压力，或运动着的流体本身。这类泵无活动部分且结构简单，可衬以耐酸或耐腐蚀材料。 喷射泵喷射泵液态物料输送危险控制要点液态物料输送危险控制要点(1)输送易燃液体宜采用蒸气往复泵。如采用离心泵，则泵的叶轮应脯色金属制造，以防撞击产生火花。设备和管道均应有良好的接地，以防静电引起火灾。由于采用虹吸和自流的输送方法较为安全，故应优先选择。 (2)对于易燃液体，不可采用压缩空气压送，因为空气与易燃液体蒸气混合，可形成爆炸性混合物，且有产生静电的可能。对于闪点很低的可燃液体，应用氮气或二氧化碳等惰性气体压送。闪点较高及沸点在130以上的可燃液体，如有良好的接地装置，可用空气压送。 (

14、3) 临时输送可燃液体的泵和管道(胶管)连接处必须紧密、牢固，以免输送过程中管道受压脱落漏料而引起火灾。 (4) 用各种泵类输送可燃液体时，其管道内流速不应超过安全速度，且管道应有可靠的接地措施，以防静电聚集。同时要避免吸入口产生负压，以防空气进入系统导致爆炸或抽瘪设备。 气体与液体不同之处是气体具可压缩性，因此在其输送过程中，当气体压强发生变化，其体积和温度也随之变化。 往复压缩机利用气缸内活塞的往复运动，使气体压缩。 旋转压缩机利用机壳中一个或两个转子的不断旋转，与机壳间间歇地形成一种密闭的空间将气体吸入。在连续旋转时，空间缩小将气体压缩，最后排入压出导管2022-3-1240旋转压缩机旋

15、转压缩机 压缩机气缸、贮气罐以及输送管路要有足够的强度。 要安装压力表和安全阀(或爆破片)，还可安装压力超高报警器、自动调节装置或压力超高自动停车装置。 压缩机在运行中不能中断润滑油和冷却水，但冷却水不能进入气缸，以防发生水锤。氧压机严禁与油类接触，一般采用含10以下甘油的蒸馏水作为润滑剂，水的含量应以气缸壁充分润滑而不产生水锤为准(80100滴/分钟)。气体抽送、压缩设备上的垫圈易损坏漏气，应经常检查及时修换。可燃气体的输送管道，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。易燃气体、液体管道不允许同电缆一起敷设。而可燃气体管道同氧气管一同敷设时，氧气管道应设在旁边，并保

16、持250毫米的净距。管内可燃气体流速不应过高。管道应良好接地。以防止静电引起事故。对于易燃、易爆气体或蒸气的抽送、压缩设备的电机部分，应采用防爆型。否则，应穿墙隔离设置。过滤过程的安全 -44- 过滤：将悬浮液中的液体与悬浮固体微粒有效的分离。 机理：使悬浮液中的液体在重力、真空、加压及离心力的作用下，通过多细孔物体（过滤介质），而将固体悬浮微粒截留进行分离的操作。 两个条件： 具有实现分离过程所必需的设备过滤介质两侧要保持一定的压力差（推动力） -45-常见的过滤类型 重力过滤 是依靠悬浮液本身的液柱压差进行过滤，其压差一般不超过0.05MPa； 加压过滤 是在悬浮液上面施加压力进行过滤，其

17、压力一般可达5MPa以上； 真空过滤 是于过滤介质下面抽真空进行过滤，通常不超过8.3kPa； 离心过滤 是借悬浮液高速旋转所产生之离心力进行过滤。-46- 连续式过滤：连续过滤机循环周期短，能自动洗涤卸料，过滤速度较高，且操作人员脱离有毒物料接触。 间歇式过滤需要经常重复卸料、装合、加料等各项辅助操作，较连续式过滤周期长，人工操作劳动强度大，直接接触毒物。-47-连续过滤较间歇式过滤安全连续过滤较间歇式过滤安全 过滤中能散发有害或爆炸性气体时，对于加压过滤不能采用敞开式过滤操作，应采用密闭式过滤操作，并用压缩空气或惰性气体保持压力。 在取滤渣时应先放压力，否则会发生事故。 -48-转鼓、盖子

18、、外壳及底座应用韧性金属制造。处理腐蚀性物料，转鼓需要衬里；盖子应与启动机链锁；应有限速装置；离心机开关应装在近旁；楼上离心机要有减振装置，防止谐振；对离心机内、外部及负荷应定期进行检查。-49-除尘过程的安全-50- 机械除尘器、电除尘器、过滤除尘器和洗涤除尘器等。惯性（离心）力除尘器故障和预防由于粉尘附着、堆积，器壁磨损及气体泄漏等原因会引起除尘器性能下降。-51-粉尘附着与堆积附着的原因：气体中水分凝聚，物质粘合，粉尘热沉降等等。措施：采取保温措施防止粉尘结块；粉尘颗粒越细引起沉降的可能性越大。-52-管式电除器工作原理图管式电除器工作原理图1-1-沉淀极；沉淀极；2-2-电晕极；电晕极

19、；3-3-绝缘极；绝缘极；4-4-高压直流电源；高压直流电源；5-5-接接地线；地线；6-6-集灰斗；集灰斗；7-7-含尘气体进口；含尘气体进口；8-8-干净气体出口干净气体出口电除尘器故障和防治措施电除尘器故障主要是高压电源部分和电极断路事故；静电除尘结构对于微米以下的微粒粉尘的除尘比任何除尘方式都有效，相反对粗大颗粒的粉尘却收效甚微。破碎过程的安全大块物料破碎成小块物料称为破碎；小块物料磨成细粉称为粉磨。 破碎机安全条件：最好连续化、自动化加料、出料；具有防止损坏的安全装置；产生粉末应尽可能少；发生事故能迅速停车。-55-球磨机-56-鄂式破碎机鄂式破碎机冲击式破碎机-57-圆锥破碎机工作

20、原理圆锥破碎机工作原理 颚式、圆锥式破碎机应装设防护板。 球磨机研磨具有爆炸性物质，需用橡皮或其它柔软材料衬里，同时采用青铜磨球。 粉碎机必须有紧急制动装置； 运转中的破碎机严禁检查、清理、调节和检修； 破碎机加料口应设安全栅格。 初次研磨的物料应先在研钵中试验。 可燃物料研磨后应先冷却，后装桶，防止发热引起燃烧。 粉末燃烧，立即停料，切断空气，必要时充入惰性气体。-58-破碎事故预防破碎事故预防 必须有紧急制动装置，运转中的破碎机严禁检查、清理、调节和检修。如破碎机加料口与地面一般平或低于地面不到1米均应设安全格子。 破碎装置周围的过道宽度必须大于1米。如破碎机安装在操作台上，则台与地面之间

21、高度应在1.52米。操作台必须坚固，沿台周边应设高1米的安全护栏。 为防止金属物件落入破碎装置，必须装设磁性分离器。-59- 对于能产生可燃粉尘的研磨设备，要有可靠的接地装置和爆破片。要注意设备润滑，防止摩擦发热。对于研磨易燃、易爆物质的设备要通入惰性气体进行保护。 初次研磨的物料，应事先在研钵中进行试验，以了解是否粘结。然后正式进行机械研磨。可燃物料研磨后，应先行冷却、然后装桶，以防发热引起燃烧。破碎事故预防破碎事故预防-60-破碎事故预防破碎事故预防粉碎系统之粉末阴燃或燃烧时，须立即停止送料，并采取措施断绝空气来源，必要时充入氮气、二氧化碳以及水蒸汽等惰性气体。但不宜使用加压水流或泡沫进行

22、扑救，以免可燃粉尘飞扬，引起事故扩大。-61-筛分过程的安全-62- 筛分：将固体原材料、产品按照颗粒度进行颗粒分级。 筛分分人工筛分和机械筛分。人工筛分劳动强度大，操作者直接接触粉尘，对呼吸器官及皮肤有很大危害。机械筛分，大大减轻体力劳动、减少与粉尘接触机会，如能很好密闭，实现自动控制，操作者将摆脱尘害。-63-筛分机械故障种类 往复运动筛筛网破损 球形物料堵眼 因附着造成堵眼 异物混入 -64-（1）如果粉尘具有可燃性，必须注意因碰撞和静电而引起粉尘燃烧、爆炸。如粉尘具有毒性、吸水性、腐蚀性，须注意呼吸器官及皮肤保护，防止引起中毒或皮肤伤害。（2）筛分操作扬尘量很大，在不妨碍操作、检查的前

23、提下，应将筛分设备最大限度密闭；（3）要加强检查，注意筛网磨损、筛孔堵塞、卡料，以防筛网损坏和混料；（4）筛分设备运转部分应加防护罩；（5）采用隔离等消声措施。-65-混合与搅拌过程的安全-66-液体混合设备 （a）机械搅拌 （b）气体搅拌：用压缩空气或蒸汽以及氮气通入液体介质中鼓泡达到混合目的。 -67- 桨叶要牢固安装，不允许产生摆动； 防止电机超负荷以及桨叶折断； 搅拌机不可随意提高转速，尤其搅拌粘稠物质，造成电机超负荷、桨叶断裂以及物料溅出； 安装超负荷停车装置； 加料、出料机械化、自动化。-68-换热过程安全-69- 热源：烟道气、电力、空气 液体热载体：水、石油、润滑油、甘油、联苯

24、混合剂、有机硅液体和易熔金属熔体等； 气体热载体：过热水蒸汽、空气，固体、液体和气体燃料的燃烧产物等。-70-为了使设备和原料逐步加热必须缓慢提高炉温，可燃液体迅速加热可能导致进入系统中的水分剧烈沸腾、压力急剧升高和导致发生事故。工厂常发生燃烧室和烟道爆炸事故以及燃烧室火焰外喷事故，事故原因由于气体从循环系统中泄漏、火焰脱离喷嘴以及暂时停止向喷嘴供应燃料等引起。燃料泄漏是管式炉操作中经常发生火灾原因。-71-根据被冷却物料的温度、压力、理化性质以及工艺条件，正确选用冷却设备和冷却剂；对于腐蚀性物料的冷却，最好选用耐腐蚀材料的冷却设备。如石墨冷却器、塑料冷却器，以及用高硅铁管、陶瓷管制成的套管冷

25、却器和钛材冷却器等等。严格注意冷却设备的密闭性。冷却设备所用的冷却水不能中断。以冷却水控制温度，最好采用自动调节装置。开车前首先清除冷凝器中的积液，再打开冷却水、然后通入高温物料。为保证不凝可燃气体排空安全可充氮保护。检修冷凝、冷却器，应彻底清洗、置换，切勿带料焊接。-72-干燥过程安全-73-常压和减压干燥间歇式与连续式干燥-74-靠人力输送物料，温度较难控制，易造成局部过热，使物料分解或引起火灾爆炸。易燃蒸汽或粉尘与空气混合达到爆炸极限后。安装温度计、温度自动调节装置、自动报警装置以及防爆泄压装置。易燃气体或粉尘同空气混合易达到爆炸极限，要注意通风安全；在气流干燥中易产生静电。 -75-

26、如果热载体温度过高，则某些物质可能自动闪燃、起火，引起干燥器和相邻设备爆炸。可采用减少物质在高温带停留时间或导出热气体调节。-76- 在干燥易燃、易爆物料时采用连续式或间歇式真空干燥比较安全， 适当降低干燥温度，防止由于高温引起物料局部过热和分解；大大降低火灾、爆炸危险性。-77-78-图4-22 喷雾干燥流程图1-空气过滤器；2-送风机；3-预热器；4-干燥室；5-热空气分散器；6-雾化器；7-产品输送及冷却管道；8-1号分离器；9-2号分离器；10-气流输送用的风机；11-抽风机-79- 缺点是干燥室体积大，需要粉尘回收设备，热载体气流量大。含尘气体净化装置也十分笨重。 有效防止喷雾干燥器

27、爆炸的措施可用惰性气体使热载体（空气）稀释至安全范围，并使热载体循环利用；惰性气体可使用烟道气、过热水蒸汽和氮气等。 旋风分离器、贮料斗、加热器、热载体加热机组一般应安置在露天场所，并安装相应隔热墙和自动控制装置。 -80-蒸馏过程安全-81-蒸馏是借液体混合物各组间分挥发度不同使其分离为纯组分的操作。 蒸馏过程分类按操作分：间歇蒸馏、连续蒸馏按压力分：常压蒸馏、减压蒸馏、加压蒸馏-82-1.易燃液体蒸馏不能采用明火作热源2.蒸馏自燃点很低的液体应注意：蒸馏系统密闭，防止因高温泄漏遇空气而自燃3.对于高温蒸馏系统应防止冷却水渗入塔内4.开车前应将塔内和蒸汽管道内冷凝水放尽，然后使用-83- 5

28、. 防止管道堵塞使塔内压力增高而引起爆炸 6.对于蒸馏高沸点物料应防止产生自燃点很低的树脂油状物遇空气自燃 7.应防止蒸干残渣脂化结垢，引起局部过热而着火、爆炸；油焦和残渣应经常清除 8.冷凝器中冷却水或冷冻盐水不能中断，否则未冷凝的易燃蒸汽逸出使后部系统温度增高，或窜出遇明火而引燃-84- 1.沸点较高而高温蒸馏又能引起分解、爆炸或聚合的物质，采用真空蒸馏较为合适。 如硝基甲苯高温易分解爆炸，苯乙烯高温易聚合。 2.真空蒸馏设备密闭性很重要。如硝基化合物吸入空气有引爆或着火的危险。真空泵应安装单向阀，防止突然停泵造成空气倒入。 3. 易燃易爆物质蒸馏完毕，冷却充入氮气后，再停止真空泵运转，防止空气进入热的蒸馏锅引起燃烧或爆炸。-85-1. 加压蒸馏易泄漏，极易造成燃烧、中毒。设备应严格进行气密性和耐压试验检查，并安装安全阀和控制仪表2. 安全阀排气管与火炬系统相接3. 注意系统的静电消除4.室外蒸馏塔应安装可靠的避雷装置5. 对易燃易爆物质，蒸馏厂房、电机、照明等电气设备均应符合防爆要求-86-案例分析案例分析 2008年10月22日20时15分，某助剂厂酒精蒸馏釜因超压发生爆炸，造成4人死亡，3人重伤。