《职业卫生》课程学习报告

《职业卫生》课程学习报告杨振宇055081-35 20081004199对一氧化碳的全面认识与变压吸附法回收高炉气中的一氧化碳一、一氧化碳的危害影响。随着我国经济的高速发展，生产劳动过程中的一氧化碳有毒气体产生和排放量较大，另外，我国北方地区家庭供暖也大量产生一氧化碳气体。空气中一氧化碳气体浓度达到一定标准，被人体吸收，会产生严重中毒事故，必须引起有效关注。性能介绍。一氧化碳，英文为CarbonMonoxide，化学式为CO,纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。其分子量28.01，密度0.967g/L,冰点与沸点均较低，分别为-207°C、-190°C。一氧化碳在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%〜74%。中毒机理。一氧化碳是一种对血液与神经系统毒性很强的污染物，空气中的一氧化碳，通过呼吸系统，进入人体血液内，与血液中的血红蛋白、肌肉中的肌红蛋白以及含二价铁的呼吸酶结合，形成可逆性的结合物。一氧化碳与血红蛋白的结合，不仅降低血球携带氧的能力，而且还抑制、延缓氧血红蛋白的解析与释放，导致机体组织因缺氧而坏死，严重者则可能危及人的生命。产生途径。一氧化碳多产生于煤气制造、炼焦、冶金和化肥制造等工业，属工业炉、内燃机等设备内煤、石油等含碳物质不完全燃烧时的产物。在家庭居室通风差的情况下煤炉燃烧，以及煤气或液化气管道渗漏也是一氧化碳气体的来源，且容易造成中毒事故。职业接触。在工业生产中接触CO的作业超过70种，主要可非为如下几类：冶金工业中炼焦、炼铁、锻冶、铸造和热处理的生产中，产生的废气易引起一氧化碳中毒；化学工业中合成氨、丙酮、光气、甲醇的生产；在密闭的汽车内开着发动机，柴油或汽油的内燃机废气中含有一氧化碳，引起车内人员中毒；在市政施工时损坏煤气管道，会引起劳动者一氧化碳中毒；在设备检修过程中，设备内残留的一氧化碳气体泄漏会造成劳动者中毒；矿井放炮、瓦斯爆炸也会造成一氧化碳集聚，引起中毒。安全规定。危害程度。当空气中一氧化碳浓度达0.4%时，人在很短时间内就会失去知觉，若抢救不及时就会中毒死亡。表1 人体中毒程度和快慢与一氧化碳浓度的关系中毒程度中毒时间CO浓度(mg/L)CO体积浓度％中毒症状无征兆或轻微征兆数小时0.20.016轻微中毒1小时内0.60.048耳鸣，心跳,头昏，头痛严重中毒0.5-1小时1.60.128耳鸣，心跳，头痛，四肢无力，哭闹,呕吐致命中毒短时间内5.00.400丧失知觉,呼吸停顿美国依据。美国卫生部门把碳氧血红蛋白不超过2%作为制定空气中的一氧化碳限值标准的依据。在考虑到劳动强度的情况下，规定接触8小时的一氧化碳标准为9ppm，接触1小时为35ppm。我国标准。我国环境卫生部门(《工业企业设计卫生标准》)规定：空气中的一氧化碳的日平均浓度不得超过lmg/m3(0.8ppm),—次测定最高容许浓度为3mg/m3(2.4ppm),车间连续接触8小时的最高容许浓度为30mg/m3(24ppm)。二、一氧化碳典型事故分析。2011年3月29日山西省介休市安泰集团25兆瓦电厂9号锅炉在检修中发生一氧化碳中毒事故，截止到30日凌晨，事故已造成10人遇难，7人受伤。这是一起控制失误造成的急性中毒重大事故。下面我将结合四川某铸钢有限公司铸钢车间发生一起急性中毒事故进行分析。一氧化碳来源。该厂砂型车间在浇铸大型工件时使用了“70”型砂，“70”型砂主要成分为碳酸钙，在高温状态下会分解析出二氧化碳，二氧化碳遇铁即还原为一氧化碳。违规操作。1名工人未采取任何防护措施就下坑道清扫提升机，说明该员工缺乏必要的职业卫生知识，根本不知道浇铸工段存在如此严重职业危害因素，而未采取任何防护措施，未按职业卫生和安全操作规程作业。盲目救援。救助者在没有采取任何防护措施的情况下，盲目下坑救人，说明工人缺乏自救、互救的基本知识，由于盲目救援而扩大中毒人数。对于中毒事故的救援，采取正确的防护措施是非常关键的。坑道位置设置不合理。大量的一氧化碳气等有害气体弥漫至提升坑道内，说明提升坑道设置不合理。该厂提升坑道安排在一氧化碳作业场所下风处，因此作业场所一旦有一氧化碳外逸，逸出的一氧化碳气体会滞留在提升坑道内，而且浓度会越积越高，成了一氧化碳毒气室。所以，提升坑道应设置在一氧化碳作业场所的上风处。事故预防。一氧化碳中毒事故屡犯不鲜,严重威胁到人民的生命财产和企业的生产效益，且造成不良的社会影响，必须采取有效的预防措施加以控制。（1） 注意通风。对有可能产生一氧化碳气体的房间和场所进行自然通风，并合理安装通风设备，严格按照有关标准控制室内一氧化碳浓度。（2） 设备检修。定期或不定期对通风设备进行检修，保证燃烧设备的通风管道的畅通,及时更换老化的连接管道和损坏的设备。（3） 教育培训。对可能接触到有毒有害物品岗位的职工，要反复进行毒物的毒性、预防中毒的办法和自救互救知识的教育。加强对工人的培训教育，包括职业卫生和安全操作规程、应急救援等的教育。（4） 场地建设。企业应重新对提升坑道的位置进行设置，将其设置在一氧化碳作业场所的上风处。三、变压吸附法回收高炉气中的一氧化碳。目前我国钢、铁几乎全部都是由高炉炼铁工业生产的。炼铁过程副产的高炉气从高炉顶排出，由于高炉气中可燃烧组分含量不够高，回收利用有较大困难。国内钢铁行业大多将富裕的高炉气直接排放空气中，若以全国一年生产1亿t生铁，按体积分数10%的排放量计,高炉气中CO体积分数按25%计，则排放到空气中CO为4.5亿m3。由此可见,钢铁行业高炉气的排放既污染环境又浪费资源。回收利用高炉气中CO,对于钢铁行业的资源合理利用和技术进步有十分重要的意义。回收利用高炉气CO,须将高炉气CO体积分数提高到60%以上（即热值达到7536kJ/m3以上），直接作为燃料使用，而不需再配焦炉气或燃料油；或将高炉气CO富集提纯至满足羰基合成原料的要求，利用CO开发羰基合成产品。本文采用载铜吸附剂（定名为NA吸附剂）进行高炉气回收CO的工业侧线试验，为变压吸附回收高炉气中CO的工业应用提供依据。1工业试验装置及试验条件。高炉气中回收CO的工业侧线试验采用两套变压吸附装置进行，两套变压吸附装置分别由50mmX600mm的五塔和六塔组成。高炉气经除尘、压缩后引入变压吸附装置I（PSAI）中，首先除去其中的H20和C02，因为H20、C02将影响吸附剂CO的吸附。然后进入变压吸附试验装置II（PSAII）,将其中的CO吸附下来,N2及其他杂质排放，抽真空降低压力将CO解析出来。在变压吸附装置II中，高炉气进入六塔并联的吸附床层中的两只，其余四塔处于再生阶段或准备阶段。再生阶段分三步完成,准备阶段分两步完成。吸附阶段、再生阶段、准备阶段的时间相同，但吸附阶段、再生阶段、准备阶段总的循环时间及各步骤时间分配可按要求设定。试验装置时间控制由程序控制器完成，并由程序控制各电磁阀的开启或关闭。当完成时间设定、手动阀门调试等工作后，试验装置完全实行自动控制。原料气体的流量由气体流量计计量，产品气量由排水浮筒收集计量，气体的组成由气相色谱仪分析。由于采用PSA方法分离混合气中CO2已为成熟技术，这里工业试验着重考察回收CO的PSA条件，故此后工业试验条件均为PSAII的操作条件。工厂试验条件为:①原料气为工厂高炉气总管上引侧线得到的。其中的水分和CO2分别由PSAI中的活性氧化铝和活性炭吸附脱除，高炉气经脱CO2和H2O后，其体积分数为CO28.6%、C020.2%、00.6%、N70.6%;②吸附温度为常温;③吸附阶段操作压力为0.3MPa（表压）;④再生阶段一步均压为0.15MPa（表压），二步均压为常压，抽真空至-0.095MPa（表压）得到产品气。PSAII六塔变压吸附循环流程时间分配见表2。表2PSAII六塔变压吸附循环流程时间/S306030603060306030603060塔1AElE2IVE2ElRP塔2E]RPAElE21VE2塔3VE2ElRPAElE2IV塔4IVE2ElRPAElE2塔5ElE2IE2ElRPA塔6AElE21VE2ElRPAA-吸附,E1-—均压降或升,E2-二均压降或升,1-等待,V-抽真空,RP-充压。2工业试验结果。在工业试验中首先在相同的操作条件下比较了采用5A分子筛（一般称为钙分子筛，化学式为3/4CaO・l/4Na20・Al2O3・2SiO2・9/2H2O，有效孔径约为5A,适用于变压吸附。）与载铜吸附剂回收高炉气中CO的效果，结果列于表3。表35A分子筛与载铜吸附剂吸附效果比较PSA1吸附CO?时间/SPSAII吸附CO时间/S产品气体积分数/%coCO2O2n25A分子筛6012054.23.40.342.1载铜吸附剂6012074.11.20.324.4由表中数据可见,载铜吸附剂对CO的选择性明显优于5A分子筛，与此前发表的吸附平衡数据相吻合，在5A分子筛上CO与N2的吸附量相差不大，而载铜吸附剂则显著地提高了CO的选择性，适用于含N2体系中CO的吸附。由于回收高炉气中CO的工业试验采用两套变压吸附装置,PSAI中C02脱除的程度将对CO的回收有直接影响，因此试验中测定了脱除CO2的吸附时间分别为120s、105s、84s、72s时对产品气体积分数的影响，其结果见表4。表4CO2的吸附时间对CO回收的影响试验序号PSA1吸附CO?时间/s产品气体积分数/%每一吸附循环产品气量1coCO2O2n2112075.60.40.223.84.21210577.20.60.222.04.7738475.40.80.223.64.9747274.91.20.323.65.00PSAIICO吸附时间为180s。由表4的数据可见，采用我们研制的载铜吸附剂一次吸附即可使产品气CO体积分数达到70%以上，而在PSAII的操作中尚无设置排放和产品气置换床层死空间的步骤，如果在操作中设置这些过程，则可以使CO进一步提纯至很高的体积分数。由表中数据还可以看出PSAI脱除CO2的吸附时间设定不同，则进入PSAII床层的CO2体积分数不同。CO2的存在会影响CO的吸附，产品气中CO2的体积分数就会高。上述试验中放空气的组成及PSAII中CO的回收率列于表5。表5放空气的组成及CO的回收率试验序号放空气体积分数/%每一次循环放空气量L回收率/%COCO2o2n210.80.40.298.67.4898.1524.800.294.810.8087.6638.000.291.811.9279.15斗7.200.292.613.8478.98由表4的数据可见，第一组试验的放空气中CO体积分数最低，即CO的回收率最高，因此无论是提高提纯要求还是保证CO的回收率，均应尽量在PSAI中将CO2脱除干净。在实际生产中，高炉气排放的压力是很低的，但要进行CO2的吸附和CO的回收，需要原料气有一定的压力，而压力的选择直接关系到过程的经济性，避免今后工业应用时使用压缩机，应用

风机能满足过程的需要，为此试验在0.08MPa（表压）的操作压力下，测定了产品中CO的体积分数及PSAII过程CO的回收率,其数据列于表6。表6操作压力0.08MPa下CO的回收试验序号CO产品气体积分数，'％n2每一循环产品气量放空气体积分数/%■co回收率/%co2o2coco2O1n2561.21.00.437.42.384.800.394.991.2661.81.60.835.82.430.800.398.998.5760.60.80.438.22.45000.299.8100861.41.2CL636.82.47000.399.7100由表6数据可见，当操作压力改为0.08MPa时，产品气中CO的体积分数下降且得到的产品气减少。第7、8组试验中，在PSAI中将C02的吸附时间作了适当延长,使进入PSAII中的C02较少，减少了对CO吸附剂的影响，因此放空气中不含CO,从而使CO的回收率高达100%。载铜吸附剂对CO的吸附主要依赖于其主要组分一一一价铜，因此一价铜的稳定是吸附能力的保证，在工业侧线试验中，进行了多种条件的测试及较长时间的运转，没有发现CO吸附能力的下降，说明该吸附剂有很好的适应性，其性能是稳定的。3工业应用流程的设置。根据工业试验的结果，所设置的吸附法回收高炉气中CO的流程如图1所示。抽真空j高炉气除尘后厂、PSA-I斗"成^品气^抽真空j高炉气除尘后厂、PSA-I斗"成^品气^ "PSA-II除II2Osco2选择吸WCO抽真空存到富集的coco?、h2o图1 吸附法回收高炉气中CO的流程高炉气经除尘后，由压缩机或风机引入变压吸附装置I中，首先除去其中的H2O和CO2,然后进入变压吸附装置II,将其中的CO吸附下来,N2及其他杂质排放,最后抽真空降低压力将CO解析出来。由于吸附剂在压力下吸附，减压下再生，要使生产过程连续进行必须用多塔来实现，即有的塔处