第八章  化工生产工艺过程与岗位操作安全技术
本章学习要点
    ·掌握化学反应过程及单元操作安全技术。
    ·掌握化工生产关键系统的安全技术。
    ·掌握化工生产开、停车操作安全要点。
    ·熟悉建筑物、构筑物安全知识。
第一节防止工艺过程出现危害的措施
    一、典型反应过程安全技术
    1．氧化
    （1）氧化的火灾危险性。
    1）氧化反应需要加热，但反应过程又是放热反应，特别是催化气相反应，一般都是在250～600℃的高温下进行，这些反应热如不及时移去，将会使温度迅速升高甚至发生爆炸。
    2）有的氧化，如氨、乙烯和甲醇蒸气在空中的氧化，其物料配比接近于爆炸下限，倘若配比失调，温度控制不当，极易爆炸起火。
    3）被氧化的物质大部分是易燃易爆物质。如乙烯氧化制取环氧乙烷中，乙烯是易燃气体，爆炸极限为2.7%～34%，自燃点为450℃；甲醇氧化制取甲醛中，甲醇是易燃液体，其蒸气与空气的爆炸极限是6%36.5%。
    4）氧化剂具有很大的火灾危险性。如氯酸钾，高锰酸钾、铬酸醉等都属于氧化剂，如遇高温或受撞击、摩擦以及与有机物、酸类接触，皆能引起着火爆炸；有机过氧化物不仅具有很强的氧化性，而且大部分是易燃物质，有的对温度特别敏感，遇高温则爆炸。
    5）氧化产品有些也具有火灾危险性。如环氧乙烷是可燃气体；硝酸虽是腐蚀性物品，但也是强氧化剂；含36.7%的甲醛水溶液是易燃液体，其蒸气的爆炸极限为7.7%73%。
    （2）氧化过程的防火措施。
    1）氧化过程中如以空气或氧气作氧化剂时，反应物料的配比（可燃气体和空气的混合比例）应严格控制在爆炸范围之外。空气进入反应器之前，应经过气体净化装置，消除空气中的灰尘、水汽、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质，以保持催化剂的活性，减少着火和爆炸的危险。
    2）氧化反应接触器有卧式和立式两种，内部填装有催化剂。一般多采用立式，因为这种形式催化剂装卸方便，而且安全。在催化氧化过程中，对于放热反应，应控制适宜的温度、流量，防止超温、超压和混合气处于爆炸范围之内。
    3）为了防止接触器在万一发生爆炸或着火时危及人身和设备安全，在反应器前和管道上应安装阻火器，以阻止火焰蔓延，防止同火，使着火不致影响其他系统。为了防止接触器发生爆炸，接触器应有泄压装置，并尽可能采用自动控制或调节以及报警联锁装置。
    4）使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂时，要严格控制加料速度，防止多加、错加，固体氧化剂应粉碎后使用，最好呈溶液状态使用，反应中要不间断搅拌，严格控制反应温度，绝不许超过被氧化物质的自燃点。
    5）使用氧化剂氧化无机物时，如使用氯酸钾氧化生成铁蓝颜料，应控制产品烘干温度不超过其着火点，在烘干之前应用清水洗涤产品，将氧化剂彻底除净，以防止未完全反应的氯酸钾引起已烘干的物料起火。
    6）氧化反应使用的原料及产品，应按有关危险品的管理规定，采取相应的防火措施，如隔离存放、远离火源、避免高温和日晒、防止摩擦和撞击等。如是电介质的易燃液体或气体，应安装导除静电的接地装置。
    7）在没备系统中应没置氮气、水蒸气灭火装置，以便能及时扑灭火灾。
    2．还原
    （1）无论是利用初生态还原，还是用催化剂把氢气活化后还原，都有氢气存在（氢气的爆炸极限为4％75%），特别是催化加氢还原，大都在加热、加压条件下进行，如果操作失误或因设备缺陷有氢气泄漏，极易与空气形成爆炸性混合物，如遇着火源即会爆炸。所以，在操作过程中要严格控制温度、压力和流量；车间内的电气设备必须符合防爆要求。电线及电线接线盒不宜在车间顶部敷设安装；厂房通风要好，应采用轻质屋顶、设置天窗或风帽，以使氢气及时逸出；反应中产生的氢气可用排气管导出车间屋项，并高于屋脊2m以上，经过阻火器向外排放；加压反应的没备应配备安全阀，反应中产生压力的设备要装设爆破片；安装氢气检测和报警装置。
    （2）还原反应中所使用的催化剂雷氏镍吸潮后在空气中有自燃危险，即使没有着火源存在，也能使氢气和空气的混合物引燃形成着火爆炸。因此，当用它们来活化氢气进行还原反应时，必须先用氮气置换反应器内的全部空气，并经过测定证实含氧量降到标准后，才可通入氢气；反应结束后应先用氮气把反应器内的氢气置换干净，才可打开孔盖出料，以免外界空气与反应器内的氢气相遇，在雷氏镍自燃的情况下发生着火爆炸，雷氏镍应当储存于酒精中，把碳回收时应用酒精及清水充分洗涤，过滤抽真空时不得抽得太干。以免氧化着火。
    （3）固体还原剂保险粉、硼氢化钾、氧化铝锉等都是遇湿易燃危险品，其中保险粉遇水发热，在潮湿空气中能分解析出硫，硫蒸气受热具有自燃的危险，且保险粉本身受热到190也有分解爆炸的危险；硼氢化钾（钠）在潮湿空气中能自燃，遇水或酸即分解放出大量氢气，同时产生高热．可使氢气着火而引起爆炸事故；氢化铝是遇湿危险的还原剂，务必要妥善保管，防止受潮。保险粉用于溶解使用时，要严格控制温度，可以在开动搅拌的情况下，将保险粉分批加入水中，待溶解后再与有机物接触反应；当使用硼氢化钠（钾）作还原剂时，在工艺过程中调解酸、碱度时要特别注意，防止加酸过快、过多；当使用氢化铝作还原剂时，要特别注意．必须在氮气保护下使用．平时浸没于煤油中储存。前面所述的还原剂，遇氧化剂会猛烈发生反应，产生大量热量，具有着火爆炸的危险，故不得与氧化剂混存。
    （4）还原反应的中间体，特别是硝基化合物还原反应的中间体，亦有一定的火灾危险。
    （5）开展技术革新，研究采用危险性小、还原效率高的新型还原剂代替火灾危险性大的还原剂。
    3．硝化
    （1）硝化是一个放热反应，引入一个硝基要放热152.2153kJ/mol，所以硝化需要降温条件下进行。在硝化反应中，倘若稍有疏忽，如中途搅拌停止、冷却水供应不良、加料速度过快等，都会使温度猛增、混酸氧化能力加强，并有多硝基物生成，容易引起着火和爆炸事故。
    （2）硝化剂具有氧化性，常用硝化剂浓硝酸、硝酸、浓硫酸、发烟硫酸、混合酸等都具有较强的氧化性、吸水性和腐蚀性。它们与油脂、有机物，特别是不饱和的有机化合物接触即能引起燃烧；在制备硝化剂时，若温度过高或落入少量水，会促使硝酸的大量分解和蒸发，不仅会导致设备的强烈腐蚀，还可造成爆炸事故。
    （3）被硝化的物质大多易燃，如苯、甲苯、甘油（丙三醇）、脱酯棉等，不仅易燃，有的还兼有毒性，如使用或储存管理不当，很容易造成火灾。
    （4）硝化产品大都有着火爆炸的危险性，特别是多硝基化合物和硝酸酯，受热、摩擦、撞击或接触着火源，极易发生爆炸或着火。
    4．电解
    电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个极上所引起的化学变化称为电解。电解在工业上有着广泛的作用。
    如食盐水电解生产氢氧化钠、氢气、氯气，电解水制氢等。食盐水电解过程中的危险性分析与防火要点：
    （1）盐水应保证质量。盐水中如含有铁杂质，能够产生第二阴极而放出氢气；盐水中带入铵盐，在适宜的条件下（pH＜4.5时），铵盐和氯作用可生成氯化铵，氯作用于浓氯化铵溶液还可生成黄色油状的三氯化氮。
    三氯化氮是一种爆炸性物质，与许多有机物接触或加热至90℃以上以及被撞击，即发生剧烈地分解爆炸
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