化工单元操作安全技术课件

1、1化工单元操作安全技术内容3.1 流体及固体输送3.2 传热3.3 非均相混合物分离3.4 均相混合物分离3.5 干燥3.6 蒸发 单元操作就是指化工生产过程中物理过程步骤（少数包含化学反应，但其主要目的并不在反应本身），是化工生产中共有的操作。按其操作的原理和作用可分为：流体输送、搅拌、过滤、沉降、传热（加热或冷却）、蒸发、吸收、蒸馏、 萃取、干燥、离子交换、膜分离等。按其操作的目的可分为：增压、减压和输送；物料的加热或冷却；非均相混合物的分离；均相混合物的分离；物料的混合或分散等。3.1 流体及固体输送3 .1 .1 概述化工生产中流体的输送是物料输送的主要部分，也是最主要的部分。流体流动

2、也是化工生产中最重要的单元操作之一。 由于流体在流动过程中:有阻力损失；流体可能从低处流向高处，位能增加；流体可能需从低压设备流向高压设备，压强能增加。 因此，流体在流动过程中需要外界对其施加能量，即需要流体输送机械对流体做功，以增加流体的机械能。 （二）系统理论的发展美籍奥地利理论生物学家贝塔朗菲创立的。1932年提出“开放系统理论”，揭示出了系统论的思想。1937年进一步提出了一般系统论原理，奠定了这门科学的理论基础。1968年贝塔朗菲发表了一般系统理论基础、发展和应用的专著，确立了他在这门科学领域的学术地位，该书被公认为是本学科的代表作。一、概述（一）系统的分类1、按人类对系统是否施加影

3、响分类 自然系统和人为系统2、按系统与环境的关系分类 开放系统和闭合系统3、按组成系统的内容和要素的性质分类 实体系统和概念系统4、按系统状态是否随时间推移而变化分类 动态系统和静态系统二、一般系统理论的内容（二）系统的基本特征1、目的性2、相关性3、动态性 4、层次性5、整体性二、一般系统理论的内容（三）系统的结构与功能1.系统的结构与功能是辩证的统一2.结构与功能的界限是相对的、可变的3.任何系统的功能都可概括为“对环境作出反应”二、一般系统理论的内容(一)用系统的观点看待人1、人是一个自然、开放、动态的系统2、人是具有主观能动性的系统三、一般系统理论与护理(二)用系统的观点看待护理1、护

4、理是一个具有复杂结构的系统2、护理是一个开放系统3、护理系统是一个动态的系统4、护理系统是一个具有决策与反馈功能的系统三、一般系统理论与护理一、概述二、需要层次理论的内容三、需要层次理论与护理第二节 需要层次理论（一）需要的概念 需要(need)是主体对自身生存和发展的一切条件的依赖、指向和需求。需要是个体活动的基本动力，是个体行为动力的重要源泉。 为了维持生命和保持健康，所有人都必须满足其基本需要。一、概述（二）需要的特征1、需要的对象性2、需要的发展性3、需要的无限性4、需要的独特性5、需要的历史制约性 一、概述（一）人的基本需要层次1、生理需要2、安全需要3、爱和归属的需要4、尊重的需要

5、5、自我实现的需要 二、需要层次理论的内容 3.1.2 危险性分析3.1.2.1 流体输送（1） 腐蚀化工生产中需输送的流体常具有腐蚀性，许多流体的腐蚀性甚至很强，因此需要注意流体输送机械、输送管道以及各种管件、 阀门的耐腐蚀性。3.1 流体及固体输送 （2） 泄漏流体输送中流体往往与外界存在较高压强差， 因此在流体输送机械 （如轴封等处）、输送管道、 阀门以及各种其他管件的连接处都有发生泄漏的可能， 特别是与外界存在高压差的场所发生的概率更高， 危险性更大。 3.1.2 危险性分析3.1 流体及固体输送（3） 中毒由于化工生产中需输送的流体常具有毒性，一旦发生泄漏事故，往往存在人员中毒的危险

6、。（4） 火灾、 爆炸化工生产中需输送的流体常具有易燃性和易爆性，当有火源 （如静电）存在时容易发生火灾、爆炸事故。 3.1 流体及固体输送（5） 人身伤害 流体输送机械一般有运动部件，如转动轴，存在造成人身伤害的可能。（6） 静电 流体与管壁或器壁的摩擦可能会产生静电，进而有引燃物料发生火灾、 爆炸的危险。（7） 其他 如果输送流体骤然中断或大幅度波动，可能会导致设备运行故障，甚至造成严重事故。3.1 流体及固体输送3.1.2.2 固体输送（1） 粉尘爆炸这是固体输送中需要特别引起注意的。（2） 人身伤害许多固体输送设备往返运转， 还可能有连续加料、 卸载等， 较易造成人身伤害。3.1 流体

7、及固体输送（3） 堵塞固体物料较易在供料处、 转弯处或有错偏或焊渣突起等障碍处黏附管壁 （具有黏性或湿度过高的物料更为严重）， 最终造成管路堵塞； 输料管径突然扩大， 或物料在输送状态中突然停车时， 易造成堵塞。（4） 静电固体物料会与管壁或皮带发生摩擦而使系统产生静电， 高黏附性的物料也易产生静电， 进而有引燃物料发生火灾、 爆炸的危险。3.1 流体及固体输送3.1.3.1 输送管路化工生产中输送管道必须与所输送物料的种类、性质（黏度、密度、腐蚀性、状态等）以及温度、压强等操作条件相匹配。管道与管道、管道与阀门及管件以及管道与设备的连接一般采用法兰连接、螺纹连接、焊接和承插连接四种连接方式。

8、大口径管道、高压管道和需要经常拆卸的管道，常用法兰连接。用法兰连接管路时，必须采用垫片，以保证管道的密封性。 3.1 流体及固体输送管道的铺设应沿走向有35的倾斜度，含有固体颗粒或可能产生结晶晶体的物料管线的倾斜度应不小于1%。 当输送管道温度与环境温度差别较大时，一般应对管道做保温（冷）处理。 采用合理的防腐措施 新投用的管道，在投用前应规定进行管道 系统强度、 严密性实验以及系统吹扫和清 洗。在用管道要注意进行定期检查和正常 维护，以确保安全。 3.1 流体及固体输送3.1.3.2 液体输送设备（1） 离心泵应避免离心泵发生汽蚀，安装高度不能超过最大允许安装高度。安装离心泵时，应确保基础稳

9、固。在靠近泵出口的排出管路上装有调节阀，供开车、停车和调节流量时使用。在启动前需要进行灌泵操作，即向泵壳内灌满被输送的液体。启动前还要进行检查并确保泵轴与泵壳之间的轴封密封良好。运转过程中注意观察泵入口真空表和出口压力表是否正常，声音是否异常，泵轴的润滑与发热情况、泄漏情况等，发现问题及时处理。停泵前，关闭泵出口阀门，以防止高压液体倒冲回泵造成水锤而破坏泵体，为避免叶轮反转，常在出口管道上安装止逆阀。 3.1 流体及固体输送（2） 正位移泵正位移特性是指泵的输液能力只取决于泵本身的几何尺寸和活塞（或转子等）的运动频率，与管路情况无关，而所提供的压头则只取决于管路的特性，具有这种特性的泵称为正位

10、移泵，也是一类容积式泵。由于容积式泵只要运动一周，泵就排出一定体积的液体，因此应安装安全阀，且其流量调节不能采用出口阀门调节。 3.1 流体及固体输送3.1.3.3 气体输送设备（1） 通风机和鼓风机在风机出口设置稳压罐，并安装安全阀；在风机转动部件处安装防护罩，并确保完好，避免发生人身伤害事故；尽量安装隔声装置，减小噪声污染。（2） 压缩机控制排出气体温度，防止超温；防止超压；严格控制爆炸性混合物的形成，杜绝发生爆炸的可能。 3.1 流体及固体输送（3） 真空泵应确保系统密封良好，否则不仅达不到工艺要求的真空度，更重要的是在输送易燃气体时，空气的吸入易引发爆炸事故。此外，输送易燃气体时应尽可

11、能采用液环式真空泵。3.1 流体及固体输送3.1.3.4 固体输送（1） 机械输送 避免发生人身伤害事故 防止传动机构发生故障 重视开、 停车操作3.1 流体及固体输送（2） 气力输送气力输送就是利用气体在管内流动以输送粉粒状固体的方法。作为输送介质的气体常用空气， 但在输送易燃易爆粉末时，应采用惰性气体。从安全技术考虑，气力输送系统除设备本身因故障损坏外， 还应注意避免系统的堵塞和由静电引起的粉尘爆炸。为避免堵塞，设计时应确定合适的输送速度同时，合理选择管道的结构和布置形式。此外，气力输送系统应保持良好的严密性。3.1 流体及固体输送为了防止产生静电，可采取如下措施。 根据物料性质，选取产生

12、静电小而导电性较好的输送管道（可以通过实验进行筛选），且直径要尽量大些，管内壁应平滑、不许装设网格之类的部件，管路弯曲和变径处要少且应尽可能平缓。 确保输送管道接地良好， 特别是绝缘材料的管道，管外应采取可靠的接地措施。 控制好管道内风速，保持稳定的固气比。 要定期清扫管壁，防止粉料在管内堆积。事故案例 某选煤厂2011年4月发生加压过滤机进料泵的瞬间炸裂事故。当时该泵的叶轮、蜗壳都被炸成碎片；泵附近的水泥横梁、立柱被冲击出两个直径约400mm 的凹坑，露出钢筋；约7m 高的二楼水泥顶被穿透，形成两个直径约250mm 的椭圆形洞；离泵约30m 的防震玻璃被击碎，彩钢板和电茶炉被击穿。3.2 传

13、热传热即热量的传递，只要有温差存在的地方，就必有热量的传递。它是由物体内部或物体之间的温差引起的。传热广泛用于化工生产过程的加热或冷却（如反应、精馏、干燥、蒸发等），热能的综合利用和废热回收以及化工设备和管道的保温，是应用最普遍的单元操作之一。 在换热过程中，用于供给或取走热量的载体称为载热体。起加热作用的载热体称为加热剂（或加热介质），而起冷却作用的载热体称为冷却剂（介质）。 3.2 传热3 .2 .2 危险性分析（1） 腐蚀与结垢传热过程中所使用的载热体，如导热油、冷冻盐水等以及工艺物料常具有腐蚀性。此外，参与换热的流体一般都会在换热面的表面产生一些额外的固体物质，即污垢，如果介质不洁净或

14、因温度变化易析出固体 （如河水、自来水等），其结垢现象将更为严重。3.2 传热3 .2 .2 危险性分析（2） 泄漏在化工生产中， 参与换热的两种介质具有一定压强和温度， 有时甚至是高压、 高温，与外界压强差的存在， 在换热设备的连接处势必都有发生泄漏的可能。 （3） 堵塞严重的结垢以及不洁净的介质易造成换热设备的堵塞。 （4） 气体的集聚当换热介质是液体或蒸汽时， 不凝性气体如空气， 会发生集聚。3.2 传热3. 2. 3 安全技术3.2.3.1 加热 根据换热任务需要， 合理选取加热方式及介质 在间隙过程或连续过程的开车阶段的加热过程中， 应严格升温速度； 在正常生产过程中要严格按照操作条

15、件控制温度。 用水蒸气或热水加热时， 应定期检查蒸汽夹套和管道的耐压强度， 并安装压力表和安全阀 加热温度如果接近或超过物料的自燃点， 应采用氮气保护。尽量把传热膜的温度控制在一定的界限之下。因此，管路连接最好采用焊接， 或加金属垫片法兰连接3.2 传热3.2.3.2 冷却与冷凝从传热的角度， 冷却与冷凝都是从热物料中移走热量， 而本身介质温度升高。 其主要区别在于被冷却的物料是否发生相的改变， 若无相变而只是温度降低则称为冷却， 若发生相变 （一般由气相变为液相） 则称为冷凝。合理选用冷却（凝） 设备和冷却剂安装自动调节装置对于腐蚀性物料的冷却， 应选用耐腐蚀材料的冷却 （凝） 设备。 确保

16、冷 （凝） 却设备的密闭性良好3.2 传热3.2.3.3 冷冻将物料温度降到比环境温度更低的操作称为制冷或冷冻。 防止制冷剂的泄漏以及危害。 合理选取冷冻介质 （往返于冷冻机与被冷物料之间的热量载体），并确保其输送安全。 装有冷料的设备及管道，应注意其低温材质的选择， 防止金属的低温脆裂。事故案例 上海某染化厂生产丙烯腈-苯乙烯树脂中间体的碳酸化锅 （俗称高压釜），用道生油夹套加热。高压釜下端环焊缝有许多微孔，设备检修时并未发现，却用水进行了冲洗，洗涤水渗漏到夹套形成积水，烘炉时积水沿道生回流管进入已升温到258的道生炉内，迅即发生爆炸。重2 t的道生炉飞起20余米高，落到50m 以外炸裂。事

17、故毁坏厂房839m2，现场5名工人中3人被炸死，2人受重伤，经济损失4 .3万元 （当时的价格）。事后检查压力表得知临爆炸时的压强为3.6MPa。3.3 非均相混合物分离 凡物系内部存在两相界面且界面两侧的物料性质不同的混合物，称为非均相混合物或非均相物系，如悬浮液、含尘气体、含雾气体等。非均相混合物中处于分散状态的物质，称为分散相或分散物质，如含尘气体中的尘粒、悬浮液中的颗粒等都是分散相。非均相混合物中包围着分散物质而处于连续状态的物质，则称为连续相或分散介质，如含尘气体中的气体、悬浮液中的液体则是连续相。3.3 非均相混合物分离（1） 过滤 过滤就是在外力的作用下使含有固体颗粒的非均相物系

18、（气-固或液-固物系） 通过多孔性物质，混合物中固体颗粒被截留，流体则穿过介质流出，从而实现固体与流体分离的操作。（2） 沉降 沉降就是依据连续相（流体）和分散相（颗粒）的密度差异，在重力场或离心场中在场力作用下实现两相分离的操作。 3.3 非均相混合物分离3 .3 .2 危险性分析（1） 存在中毒、 火灾和爆炸危险 悬浮液中的溶剂都有一定的挥发性， 特别是有机溶剂还具有有毒、 易燃、 易爆性， 在过滤或沉降 （如离心沉降） 过程中不可避免地存在溶剂暴露问题， 特别是在卸渣时更为严重。 因此， 在操作过程中应注意做好个人防护， 避免发生中毒， 同时， 加强通风， 防止形成爆炸性混合物引发火灾或

19、爆炸事故。3.3 非均相混合物分离3 .3 .2 危险性分析（2） 存在粉尘危害含尘气体经过沉降设备后必然还含有少量细小颗粒，尾气的排放一定要符合规定， 同时操作场所应加强通风除尘， 严格控制粉尘浓度， 避免粉尘集聚， 引发粉尘爆炸或对操作人员带来健康危害。（3） 存在机械损伤危险离心机的转速较高，应设置防护罩，严格按操作规程进行操作，避免发生人身伤害。3.3 非均相混合物分离3 .3 .3 安全技术 根据悬浮液的性质及分离要求，合理选择分离方式。间歇过滤一般包括设备组装、加料、过滤、洗涤、卸料、滤布清洗等操作过程，操作周期长，且人工操作、劳动强度大、直接接触物料，安全性低。而连续过滤过程的过

20、滤、洗涤、卸料等各个步骤自动循环，其过滤速度较间歇过滤快，且操作人员与有毒物料接触机会少，安全性较高。因此可优先选择连续过滤方式。此外，操作时应注意观察滤布的磨损情况。3.3 非均相混合物分离3 .3 .3 安全技术当悬浮液的溶剂有毒或易燃，且挥发性较强时，其分离操作应采用密闭式设备，不能采用敞开式设备。对于加压过滤，应以惰性气体保持压力，在取滤渣时，应先泄压，否则会发生事故。对于气-固系统的沉降，要特别重视粉尘的危害。 3.4 均相混合物分离均相混合物是化工生产中涉及最多的一类混合物，其分离方法主要有吸收、蒸馏、萃取等。 吸收是利用液体溶剂把气体混合物中的一个或几个组分部分或全部溶于其中而分

21、离气体混合物的操作。 蒸馏是借助于液体混合物中各组分挥发能力的差异而达到分离。 利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异而实现分离的单元操作称为液液萃取或溶剂萃取或抽提，常简称为萃取。3.4 均相混合物分离3 .4 .2 危险性分析（1） 因溶剂及物料的挥发，存在中毒、火灾和爆炸危险在化工生产中，无论是吸收剂、萃取剂，还是精馏过程中产生的物料蒸气，大多数都是易燃、易爆、有毒的危险化学品，这些溶剂或物料的挥发或泄漏必将加大中毒、火灾和爆炸事故发生的概率。 因此，应高度重视系统的密闭性以及耐腐蚀性。此外，还应注意控制尾气中溶剂及物料的浓度。3.4 均相混合物分离3 .4 .2 危险性分析（2）

22、 传质分离设备运行故障除了可能因为物料腐蚀造成设备故障外，由于气液或液液在传质分离内湍动，可能会造成部分内构件 如塔板、分布器、填料、溢流装置等）移位、变形，造成气液或液液分布不均、流动不畅， 影响分离效果。（3） 传质分离设备的爆裂真空（减压）操作时空气的漏入与物料形成爆炸性混合物，或者加压操作使系统压力的异常升高。 3.4 均相混合物分离3.4.3 安全技术3.4.3.1 吸收 根据气体混合物的性质及分离要求，选取合适的吸收剂 合理选取温度、压强等操作条件。 吸收塔开车时应先进吸收剂，待其流量稳定以后，再将混合气体送入塔中；停车时应先停混合气体，再停吸收剂，长期不操作时应将塔内液体卸空。

23、操作时，注意控制好气流速度 注意监控排放尾气中溶质和吸收剂的含量 塔设备应定期进行清洗、检修3.4 均相混合物分离3.4.3.2 蒸馏 根据被分离混合物的性质， 包括沸点、 黏度、 腐蚀性等，合理选择操作压强以及塔设备的材质与结构形式 蒸馏过程开车程序 采用水蒸气加热较为安全， 易燃液体的蒸馏不能采用明火作为热源。 蒸馏过程中需密切注意回流罐液位、 塔釜液位、 塔顶和塔底的温度与压强以及回流、 进料、 塔釜采出的流量是否正常， 一旦超出正常操作范围应及时采取措施进行调整。 对于高温蒸馏系统， 应防止冷却水突然窜入塔内。 3.4 均相混合物分离3.4.3.2 蒸馏 确保减压蒸馏系统的密闭性良好。

24、 蒸馏易燃易爆物质时，厂房要符合防爆要求，有足够的泄压面积，室内电机、照明等电气设备均应采用防爆产品，且应灵敏可靠，同时应注意消除系统的静电。 应防止蒸馏塔壁、塔盘、接管、焊缝等的腐蚀泄漏，导致易燃液体或蒸气逸出，遇明火或灼热的炉壁而发生燃烧、 爆炸事故。特别是蒸馏腐蚀性液体更应引起重视。 蒸馏设备应经常检查、维修，认真搞好停车后、开车前的系统清洗、置换，避免发生事故。3.4 均相混合物分离3.4.3.3 萃取 选取合适的萃取剂。 选取合适的萃取设备。 应采取有效的静电消除措施。 控制其挥发， 防止其泄漏， 并加强通风。事故案例 2005年11月13日，吉林某双苯厂因硝基苯精馏塔塔釜蒸发量不足

25、、循环不畅，需排放该塔塔釜残液，降低塔釜液位，但在停硝基苯初馏塔和硝基苯精馏塔进料，排放硝基苯精馏塔塔釜残液的过程中，硝基苯初馏塔发生爆炸，造成8人死亡，60人受伤，其中1人重伤，直接经济损失6908万元。同时， 爆炸事故造成部分物料泄漏通过雨水管道流入松花江，引发了松花江水污染事件。3.5 干燥3 . 5 . 1 概述 干燥 （或称为固体的干燥） 就是通过加热的方法使水分或其他溶剂汽化， 借此来除去固体物料中湿分的操作。它是化工生产中一种必不可少的单元操作。该法去湿程度高， 但过程及设备较复杂，能耗较高。3.5 干燥3 .5 .2 危险性分析（1） 火灾或爆炸干燥过程中散发出现的易燃蒸气或粉

26、尘，同空气混合达到爆炸极限时，遇明火、炽热表面和高温即发生燃烧或爆炸；此外，干燥温度、干燥时间如果控制不当，可造成物料分解发生爆炸。3.5 干燥3 .5 .2 危险性分析（2） 人身伤害化工干燥操作常处于高温、粉尘或有害气体的环境中，可造成操作人员发生中暑、烫伤、粉尘吸入过量以及中毒；此外，许多转动的设备还可能对人员造成机械损伤。因此，应设置必要的防护设施（如通风、防护罩等），并加强操作人员的个人防护（如戴口罩、手套等）。（3） 静电一般干燥介质温度较高，湿度较低，在此环境中物料与气流，物料与干燥器器壁等容易产生静电，如果没有良好的防静电措施，易引发火灾或爆炸事故。 3.5 干燥3 .5 .3 安全技术 根据所需处理的物料性质与工艺要求，合理选择干燥方式与干燥设备。 严格控制干燥过程中物料的温度，干燥介质流量及进、 出口温度等工艺条件。 易燃易爆物料干燥时，干燥介质不能选用空气或烟道气，排气所用设备应采用具有防爆措施的设备（电机包含在设备里）。 3.5 干燥3 .5 .3 安全技术 干燥室内不得存放易燃物 必须防止干燥过程中所产生的易燃气体和粉尘同空气混合达到爆炸极限。 常压干燥器应密闭良好 对易燃易爆物料， 应避免粉料在干燥器内堆积3.6 蒸发3 . 6 .