化工安全工程概论-02物质性质、物化原理与安全

1、第二章 物质性质、物化原理与安全第一节 化学物质及其危险概述化学危险物质是指具有燃烧、爆炸、毒害、腐蚀等性质，以及在生产、贮存、装卸、运输等过程中易造成人身伤亡和财产损失的任何化学物质。一危险化学品分类 按国标常用危险化学品的分类及标志分八大类：1）爆炸品2）压缩气体和液化气体3）易燃液体4）易燃固体和自燃物品及遇湿易燃物品5）氧化剂和有机过氧化物6）有害物品和有毒感染性物品7）放射性物品8）腐蚀品 二、化学物质的危险性危险类别物理危险生物危险环境危险危害对象热、光、声、振动等形式释放能量。造成物理性破坏。 对生命体造成伤害。污染环境具体表现爆炸性、氧化性、易燃性危险 毒性腐蚀和刺激性致癌和致

2、变性水质污染、空气污染第二节 易燃物质的性质和特征一、易燃物质的性质 P2021闪点、着火点、自燃温度、蒸气相对密度、熔点 、沸点、分子式、爆炸范围、蒸发潜热、燃烧热二、易燃物质的类别和火灾等级 P21三、物质易燃性评估 P22 1. 气体易燃性评估 2. 可燃液体易燃性评估 3. 可燃固体易燃性评估第三节 毒性物质的性质和特征一、毒性物质的类别 P22 按毒性物质的物理状态分为: 粉尘、烟尘、烟雾、蒸气、气体二、毒性物质的临界限度和致死剂量1、临界限度2、致死剂量（单位：mg/） 1）最小致死剂量 2）半致死剂量LD50 三、毒性物质的毒性等级和危险等级 P24毒性等级 “U”：未知（Unk

3、now） “0” ：无毒性 “1”：轻度毒性 “2”：中度毒性 “3” ：重度毒性危险等级 “0” ：无毒性 “1” ：实际无毒性 “2” ：轻度毒性 “3” ：中度毒性 “4” ：毒性第四节 反应物质的性质和特征 1.掌握：化学物质的自燃、过氧化、水敏等反应性能。 2.知道：物质不稳定性的结构因素和热力学表征 3.了解：反应物质的氧差额 第五节 压力系统热力学行为与危险性 1.掌握：温度对蒸汽压的影响及其带来的危险性。 2.知道：相变化引起的体积变化及带来的危险。 3.了解：蒸汽和液体的密度对安全性的影响。 第六节 化学反应系统物化原理与安全 一、化学反应动力学 从反应动力学出发分析反应的危

4、险性。 反应速率 r = kCAaCBb k = Aexp(-E/RT) 反应温度（强放热反应） 均相反应的反应物浓度 不同反应的反应速率与温度的关系：P35二、反应物质的非互容性 了解反应物质的毒性危险、反应危险、水敏性危险等非互容性质。 见P36 表2-5、表2-6 三、化学反应类型及其危险性 了解各种化工反应的危险性。1、燃烧反应点火时应注意物质的爆炸或燃烧极限。燃烧速率控制：温度、氧化剂、燃料加入量。2、氧化反应与燃烧的差别在于反应受到控制，最终产物不一定是CO2和H2O。氧化反应是强放热反应。常采用较低的反应物浓度或较低的反应温度。应特别注意的强氧化剂： 高锰酸盐、次氯酸及其盐、亚氯

5、酸钠、二氧化氯、所有的氯酸盐、所有的过氧化物、硝酸、四氧化氮、臭氧等。3、中和反应放热反应。注意加料速度；低浓度易控制。危险性较低。4、电解反应电解反应本身不存在反应危险。存在危险：高电流强度 氰化物毒性 可燃气体和高氧化态产物生成的爆炸危险。5、复分解反应反应热较低，危险性小。6、煅烧反应吸热反应，极少危险。7、硝化反应硝化反应常伴有不需要的氧化反应，皆为强放热过程；硝化试剂是强氧化剂，硝化产物常具爆炸性，故危险性大。须严格控制硝化反应温度与反应物浓度。8、酯化反应一般酯化反应的速率都较慢，较少危险性。9、还原反应：无反应危险。10、氨化反应：反应危险性小。11、卤化反应：反应危险性大。强放

6、热反应。爆炸范围宽。卤素具腐蚀性。12、磺化反应反应易受控制，危险性小。13、水解反应无机水解反应需移走反应热以控制反应温度。大多数有机水解反应缓慢，无反应危险。14、加氢反应放热，常需应用催化剂加速反应，一般易受控制。危险性主要在于高压氢的应用。15、烷基化反应一般中等放热，反应速率较慢，无反应危险。危险主要在于其强腐蚀性的催化剂，如氢氟酸、浓硫酸等。16、缩合反应放热反应，当反应物质粘度过大时搅拌及反应热的移出均较困难，可能酿成火险。一般分步进行，可控制。17、聚合反应反应迅速剧烈，常需注入阻聚剂中止或减缓反应。第七节 化工操作原理与安全一、化学反应与热量传递注意传热面的结垢会降低传热效率

7、。反应器内温度梯度问题。事故常见原因：放热反应的热生成速率与温度成指数律，而热传递速率则与冷却介质与物料间的温差成线性关系。二、相平衡与组元分离1、蒸馏（1）易燃液体的蒸馏在常压下、真空下或压力下操作，存在着空气进入 、排出的可能性，有危险性。（2）蒸馏操作的危险性再沸器、冷凝器的堵塞问题蒸馏塔应配置真空或压力释放设施。2、吸收 P42为了安全操作，应注意： 控制溶剂的流量和组成； 在设计限度内控制入口气流，检测其组成； 控制出口气的组成； 选择适当的结构材料； 在进口气流速、组成、温度和压力的设计条件下操作； 避免潮气转移至出口气中。控制变量不正常时应能自动启动报警装置。3、液液萃取包含相混

8、合、相分离、泵输送及溶剂和溶质的回收等过程。溶剂常具易燃性，应注意防静电。4、结晶危险性极少。三、相混合和相分离1、混合 P43（1）液-液混合（2）气-液混合（3）固-液混合（4）固-固混合（5）气-气混合注意：机械危险 易燃易爆介质 避免混入过硬的固体杂质2、蒸发蒸发器应配置真空或压力释放设施。操作区内应有防火设施。热交换器和蒸发器注意除垢。3、干燥需要干燥的物质分类为：（1）爆燃爆炸性物质应采用爆炸品工业特定的预防措施。（2）加热时放热分解并能释放出大量气体的物质适用于真空或惰性气氛下的干燥。（3）在空气中加热发生放热氧化的物质须正确选择操作条件，严格排除火源，采取适当防爆措施。（4）在

9、空气中加热既不放热分解又不放热氧化的物质。当含有易燃溶剂或明火直接加热时才有危险。4、过滤和离心注意毒性物质、易燃溶剂等带来的危险。四、物料的输送和机械加工1、物料输送（1）固体物料输送块状、粒状或粉状物料输送方式：机械输送（皮带、螺旋、链斗等） 风力输送（风机、真空泵等）（2）液体物料输送输送方式：管道输送（自压或泵送）（3）气体物料输送输送方式：压缩机压送或真空抽吸。2、粉碎和研磨（1）工艺操作危险：机械危险、粉尘爆炸、毒性危险等。（2）粉碎关键：粉碎机的安全要求 P47（3）研磨和筛分主要危险：爆炸性粉尘。事故案例【案例1】1980年8月，广西壮族自治区某县氮肥厂，2名工人上班时间脱岗，

10、坐在90废氨水池上吸烟，引起爆炸，死亡1人，重伤1人。 【案例2】1980年9月，山西省某氮肥厂因煤气洗气塔水垢严重，决定停车修理。停车后未经置换，就派人戴着长管式而且进行清理污垢，在敲击污垢时，铁器撞击产生火花，引起爆炸，在塔内工作的工人被炸死。【案例3】1983年3月，云南省某化工厂停车检修期间，5名操作工人跟汽车到县里运汽油。汽油运到本厂油库后，工人将大油桶里的汽油往贮槽里倒。倒完桶后，油库空间汽油蒸气在空气中达到爆炸极限，当用铁板手下打开第6桶时，摩擦产生火花，导致爆炸。油库顶盖被掀开，围墙炸倒，5名操作工当场被炸死，在围墙外玩耍的儿童被砸死2人，伤3人。 【案例4】1979年4月，江

11、苏省某化工厂甲苯贮槽发生火爆炸，死亡1人。查其原因是：当时正在向贮槽内输送甲苯，用的是一个临时泵出口接一根塑料软管，由贮槽顶部采光孔送入，并用采光孔盖板盖住。值班长到顶部检查移动此盖板时，空口部位形成甲苯-空气混合气已达到爆炸范围，由于震动塑料软管，塑料软管上积累的静电在孔口放电，引起孔口着火并引入贮槽内，导致贮槽着火爆炸。【案例5】1978年1月，山东省济南市某化工厂银粉车间筛干粉工序，由于皮带轮与螺丝相摩擦产生火花，引起地面散落的银粉燃烧。由于车间狭窄人多，职工又缺乏安全知识，扑救方法不当，而使银粉粉尘飞扬起来，造成空间银粉粉尘浓度增大，达到爆炸极限，引起粉尘爆炸，并形成大火，酿成灾害。死

12、亡17人，重伤11人，轻伤33人，烧毁车间116以及大量银粉和机器设备，直接经济损失15万元，全厂停工32天。 【案例6】1974年6月，英国尼波洛公司在弗利克斯波洛的年产70kt已内酰胺装置发生爆炸。爆炸发生在环已烷空气氧化工段，爆炸威力相当于45kt梯恩梯（TNT）。死亡28人，重伤36人，轻伤数百人。厂区及周围遭到重大破坏。经调查是由一根破裂管道中泄漏天然气引起燃烧而发生的。事故的教训是：该厂在拆除5号氧化反应器时，为了使4号与6号连通，要重新接管。原来物料管径700mm，因缺货而改用500mm管径，且用三节组焊成弧形跨管，重新组焊的连通管产生集中应力。组焊好的管子未经严格检查和试验。与阀门连接的法兰螺栓未拧紧。厂内贮存1500环已烷、3000石油、500m3甲苯、120 m3苯和2 m3汽油，大大超过安全贮存标准，使事故扩大。 【案例7】1973年10月，日本新越化学工业公司直津江化工厂氯乙烯单体生产装置发生了一起重大爆炸火灾事故。伤亡24人，其中死亡1人。建筑物被毁7200，损坏各种设备1200台，烧掉氯乙烯等各种气体170t。由于燃烧产生氯化氢气体，造成农作物受害面积约160000。当时生产装置正处于检修状态