?典型化工單元操作過程安全技術
典型化工單元操作過程安全技術
化工生產中的原料、半成品、排放的廢物等大多為混合物，為了進行加工。得到純度較高的產品以及環(huán)保的需要等，常常要對混合物進行分離?；旌衔锟煞譃榫?混合)物系和非均相(混合)物系。非均相物系中，有一相處于分散狀態(tài)，稱為分散相，如霧中的小水滴、煙塵中的塵粒、懸浮液中的固體顆粒、乳濁液中分散成小液滴的液相；另一相處于連續(xù)狀態(tài)，稱為連續(xù)相(或分散介質)，如霧和煙塵中的氣相、懸浮液中的液相、乳濁液中處于連續(xù)狀態(tài)的液相。從有毒有害物質處理的角度，非均相分離過程就是這些物質的凈化過程、吸收過程或濃縮分離過程。工業(yè)生產中多采用機械方法對兩相進行分離，常見的有沉降分離、過濾分離、靜電分離和濕洗分離等，此外，還有音波除塵和熱除塵等方法。
(二)加熱及傳熱
加熱過程安全分析：
(六)蒸發(fā)
蒸發(fā)按其采用的壓力可以為常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)(真空蒸發(fā))。按其蒸發(fā)所需熱量的利用次數可分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。蒸發(fā)過程要注意如下問題：
1.蒸發(fā)器的選擇應考慮蒸發(fā)溶液的性質，如溶液的黏度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性，以及是否容易結垢、結晶等情況。
2.在蒸發(fā)操作中，管內壁出現(xiàn)結垢現(xiàn)象是不可避免的，尤其當處理易結晶和腐蝕性物料時，使傳熱量下降。在這些蒸發(fā)操作中，一方面應定期停車清洗、除垢；另一方面改進蒸發(fā)器的結構，如把蒸發(fā)器的加熱管加工光滑些，使污垢不易生成，即使生成也易清洗，提高溶液循環(huán)的速度，從而可降低污垢生成的速度。
(七)結晶
結晶是固體物質以晶體狀態(tài)從蒸氣、溶液或熔融物中析出的過程。結晶是一個重要的化工單元操作，主要用于制備產品與中間產品、獲得高純度的純凈固體物料。
結晶過程常采用攪拌裝置。攪動液體使之發(fā)生某種方式的循環(huán)流動，從而使物料混合均勻或促使物理、化學過程加速操作。
結晶過程的攪拌器要注意如下安全問題：
1．當結晶設備內存在易燃液體蒸氣和空氣的爆炸性混合物時，要防止產生靜電，避免火災和爆炸事故的發(fā)生。
2，避免攪拌軸的填料函漏油，因為填料函中的油漏入反應器會發(fā)生危險。例如硝化反應時，反應器內有濃硝酸，如有潤滑油漏入，則油在濃硝酸的作用下氧化發(fā)熱，使反應物料溫度升高，可能發(fā)生沖料和燃燒爆炸。當反應器內有強氧化劑存在時，也有類似危險。
3對于危險易燃物料不得中途停止攪拌。因為攪拌停止時，物料不能充分混勻，反應不良，且大量積聚；而當攪拌恢復時，則大量未反應的物料迅速混合，反應劇烈，往往造成沖料，有燃燒、爆炸危險。如因故障而導致攪拌停止時，應立即停止加料，迅速冷卻；恢復攪拌時，必須待溫度平穩(wěn)、反應正常后方可續(xù)加料，恢復正常操作。
4．攪拌器應定期維修，嚴防攪拌器斷落造成物料混合不勻，最后突然反應而發(fā)生猛烈沖料，甚至爆炸起火，攪拌器應靈活，防止卡死引起電動機溫升過高而起火。攪拌器應有足夠的機械強度，以防止因變形而與反應器器壁摩擦造成事故。
(八)萃取
萃取時溶劑的選擇是萃取操作的關鍵，萃取劑的性質決定了萃取過程的危險性大小和特點。萃取劑的選擇性、物理性質(密度、界面張力、黏度)、化學性質(穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和抗氧化穩(wěn)定性)、萃取劑回收的難易和萃取的安全問題(毒性、易燃性、易爆性)是選擇萃取劑時需要特別考慮的問題。工業(yè)生產中所采用的萃取流程有多種，主要有單級和多級之分。
萃取設備的主要性能是能為兩液相提供充分混合與充分分離的條件，使兩液相之間具有很大的接觸面積，這種界面通常是將一種液相分散在另一種液相中所形成，兩相流體在萃取設備內以逆流流動方式進行操作。萃取的設備有填料萃取塔、篩板萃取塔、轉盤萃取塔、往復振動篩板塔和脈沖萃取塔。
(九)制冷
冷卻與冷凝的主要區(qū)別在于被冷卻的物料是否發(fā)生相的改變，若發(fā)生相變則成為冷凝，否則，如無相變只是溫度降低則為冷卻。冷卻、冷凝操作在化工生產中十分重要，它不僅涉及到生產，而且也嚴重影響防火安全，反應設備和物料由于未能及時得到應有的冷卻或冷凝，常是導致火災、爆炸的原因。在工業(yè)生產過程中，蒸氣、氣體的液化，某些組分的低溫分離，以及某些物品的輸送、儲藏等，常需將物料降到比水或周圍空氣更低的溫度，這種操作稱為冷凍或制冷。
冷凍操作的實質是利用冷凍劑自身通過壓縮—冷卻—蒸發(fā)(或節(jié)流、膨脹)的循環(huán)過程，不斷地由被冷凍物體取出熱量(一般通過冷載體鹽水溶液傳遞熱量)，并傳給高溫物質(水或空氣)，以使被冷凍物體溫度降低。一般說來，冷凍程度與冷凍操作技術有關,凡冷凍范圍在—100℃以內的稱冷凍；而在—100～—200℃或更低的，則稱為深度冷凍或簡稱深冷。
冷卻（凝）及冷凍過程的危險控制要點如下：
(1)應根據被冷卻物料的溫度、壓力、理化性質以及所要求冷卻的工藝條件，正確選用冷卻設備和冷卻劑。忌水物料的冷卻不宜采用水做冷卻劑，必需時應采取特別措施。
(2)應嚴格注意冷卻設備的密閉性，防止物料進入冷卻劑中或冷卻劑進入物料中。
(3)冷卻操作過程中，冷卻介質不能中斷，否則會造成積熱，使反應異常，系統(tǒng)溫度、壓力升高，引起火災或爆炸。因此，冷卻介質溫度控制最好采用自動調節(jié)裝置。
(4)開車前，首先應清除冷凝器中的積液；開車時，應先通入冷卻介質，然后通入高溫物料；停車時，應先停物料，后停冷卻系統(tǒng)。
(5)為保證不凝可燃氣體安全排空，可充氮進行保護。
(6)高凝固點物料，冷卻后易變得黏稠或凝固，在冷卻時要注意控制溫度，防止物料卡住攪拌器或堵塞設備及管道。
2．冷凍過程的安全措施
(1)對于制冷系統(tǒng)的壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器以及管路系統(tǒng)，應注意耐壓等級和氣密性，防止設備、管路產生裂紋、泄漏。此外，應加強壓力表、安全閥等的檢查和維護。
(2)對于低溫部分，應注意其低溫材質的選擇，防止低溫脆裂發(fā)生。
(3)當制冷系統(tǒng)發(fā)生事故或緊急停車時，應注意被冷凍物料的排空處置。
(4)對于氨壓縮機，應采用不發(fā)火花的電氣設備；壓縮機應選用低溫下不凍結且不與制冷劑發(fā)生化學反應的潤滑油，且油分離器應設于室外。
(5)注意冷載體鹽水系統(tǒng)的防腐蝕。
(十)篩分及過濾
1．篩分
在工業(yè)生產中，為滿足生產工藝的要求，常常需將固體原料、產品進行篩選，以選取符合工藝要求的粒度，這一操作過程稱為篩分。篩分分為人工篩分和機械篩分。篩分所用的設備稱為篩子，通過篩網孔眼控制物料的粒度。按篩網的形狀可分為轉動式和平板式兩類。
篩分過程的危險控制要點。在篩分可燃物時，應采取防碰撞打火和消除靜電措施，防止因碰撞和靜電引起粉塵爆炸和火災事故。
2．過濾
過濾是使懸浮液在重力、真空、加壓及離心的作用下，通過細孔物體，將固體懸浮微粒截留進行分離的操作。按操作方法，過濾分為間歇過濾和連續(xù)過濾兩種；按推動力分為重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。過濾采用的設備為過濾機。
(十一)物料輸送
在工業(yè)生產過程中，經常需要將各種原材料、中間體、產品以及副產品和廢棄物從一個地方輸送到另一個地方，這些輸送過程就是物料輸送。在現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)中，物料輸送是借助于各種輸送機械設備實現(xiàn)的。由于所輸進的物料形態(tài)不同(塊狀、粉態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等)，所采取的輸送設備也各異。
l．液態(tài)物料輸送
液態(tài)物料可借其位能沿管道向低處輸送。而將其由低處輸往高處或由一地輸往另一地(水平輸送)，或由低壓處輸往高壓處，以及為保證一定流量克服阻力所需要的壓頭，則需要依靠泵來完成。泵的種類較多，通常有往復泵、離心泵、旋轉泵、流體作用泵等四類。
液態(tài)物料輸送危險控制要點如下：
(1)輸送易燃液體宜采用蒸氣往復泵。如采用離心泵，則泵的葉輪應用有色金屬制造，以防撞擊產生火花。設備和管道均應有良好的接地，以防靜電引起火災。由于采用虹吸和自流的輸送方法較為安全，故應優(yōu)先選擇。
(2)對于易燃液體，不可采用壓縮空氣壓送，因為空氣與易燃液體蒸氣混合，可形成爆炸性混合物，且有產生靜電的可能。對于閃點很低的可燃液體，應用氮氣或二氧化碳等惰性氣體壓送。閃點較高及沸點在130℃以上的可燃液體，如有良好的接地裝置，可用空氣壓送。
(3)臨時輸送可燃液體的泵和管道(膠管)連接處必須緊密、牢固，以免輸送過程中管道受壓脫落漏料而引起火災。
(4)用各種泵類輸送可燃液體時，其管道內流速不應超過安全速度，且管道應有可靠的接地措施，以防靜電聚集。同時要避免吸入口產生負壓，以防空氣進入系統(tǒng)導致爆炸或抽癟設備。
2氣態(tài)物料輸送
氣體物料的輸送采用壓縮機。按氣體的運動方式，壓縮機可分為往復壓縮機和旋轉壓縮機兩類。
氣態(tài)物料輸送危險控制要點如下：
(1)輸送液化可燃氣體宜采用液環(huán)泵，因液環(huán)泵比較安全。但在抽送或壓送可燃氣體時，進氣入口應該保持一定余壓，以免造成負壓吸入空氣形成爆炸性混合物。
(2)為避免壓縮機氣缸、儲氣罐以及輸送管路因壓力增高而引起爆炸，要求這些部分要有足夠的強度。此外，要安裝經核驗準確可靠的壓力表和安全閥(或爆破片)。安全閥泄壓應將危險氣體導至安全的地點。還可安裝壓力超高報警器、自動調節(jié)裝置或壓力超高自動停車裝置。
(3)壓縮機在運行中不能中斷潤滑油和冷卻水，并注意冷卻水不能進入氣缸，以防發(fā)生水錘。
(4)氣體抽送、壓縮設備上的墊圈易損壞漏氣，應注意經常檢查及時換修。
(5)壓送特殊氣體的壓縮機，應根據所壓送氣體物料的化學性質，采取相應的防火措施。如乙炔壓縮機同乙炔接觸的部件不允許用銅來制造，以防產生具有爆炸危險的乙炔銅。
(6)可燃氣體的管道應經常保持正壓，并根據實際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置，管內流速不應過高。管道應有良好的接地裝置，以防靜電聚集放電引起火災。
(7)可燃氣體和易燃蒸氣的抽送、壓縮設備的電機部分，應為符合防爆等級要求的電氣設備，否則，應穿墻隔離設置。
(8)當輸送可燃氣體的管道著火時，應及時采取滅火措施。管徑在150 mm以下的管道。一般可直接關閉閘閥熄火；管徑在150 ram以上的管道著火時，不可直接關閉閘閥熄火，應采取逐漸降低氣壓。通入大量水蒸氣或氨氣滅火的措施。但氣體壓力不得低于50～100 Pa。嚴禁突然關閉閘閥或水封。以防回火爆炸。當著火管道被燒紅時，不得用水驟然冷卻。