化工工艺参数的安全控制教案精

职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工 HSEHSE 与清洁生产》课程电子教案与清洁生产》课程电子教案 学习情境三学习情境三 化工操作岗位风险控制及预防措施化工操作岗位风险控制及预防措施 任务任务 2 2：化工装置运行风险控制及预防措施：化工装置运行风险控制及预防措施 ——化工工艺参数的安全控制——化工工艺参数的安全控制 一、工艺参数的安全控制一、工艺参数的安全控制 化学生产过程中的工艺参数主要包括温度、压力、流量及物料配比等。实现这些参数的自动 调节和控制室保证化工安全生产的重要措施。 1.反应温度控制 温度是化学工业生产的主要控制参数之一。 各种化学反应都有其最适宜的温度范围， 正确控制 反应温度不但可以保证产品的质量，而且也是防火防爆所必须的。如果超温，反应物有可能分解起 火，造成压力升高，甚至导致爆炸；也可能因温度过高而产生副反应，生成危险的副产物或过反应 物。升温过快、过高或冷却设施发生故障，可能会引起剧烈反应，乃至冲料或爆炸。温度过低会造 成反应速度减慢或停滞，温度一旦恢复正常，往往会因为未反应物料过多而使反应加剧，有可能引 起爆炸。 温度过低还会使某些物料冻结， 造成管道堵塞或破裂， 致使易燃物料泄漏引发火灾或爆炸。 （1）控制反应温度（除去反应热） 化学反应—般都伴随着热效应， 放出或吸收—定热量。 例如基本有机合戊中的的各种氧化 反应、氯化反应、水合和聚合反应等均是放热反应；而各种裂解反应、脱氢反应，脱水反应等则是 吸热反应。为使反应在一定温度下进行，必须在反应系统中加入或移去一定的热量，以防因过热而 发生危险。 例如乙烯氧化制环氧乙烷是一个典型的放热反应。 环氧乙烷沸点低(10.7℃)， 爆炸范围极 宽(3～100％)，没有氧气存在也能发生分解爆炸。此外，杂质存在易引起自聚并放出热量，使湿度 升高，遇水进行水合反应，也放出热量。如果反应热不及时导出，湿度过高会使乙烯完全燃烧而放 出更多热量，使温度急剧升高，导致爆炸。因此，在高温下是很危险的。 具体方法有： a.夹套冷却、内蛇管冷却、或两者兼用； b.稀释剂回流冷却； c.惰性气体循环冷却； d.采用一些特殊结构的反应器或在工艺上采取一些措施。合成甲醇是强放热反应，在反应 器内装配热交换器，混合合成气分两路，其中一路控制流量以控制反应温度； 1 职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工 HSEHSE 与清洁生产》课程电子教案与清洁生产》课程电子教案 e.加入其他介质， 如通入水蒸气带走部分反应热。 如乙醇氧化制取乙醛就是采用乙醇蒸气、 空气和水蒸气的混合气体，将其送入氧化炉，在催化剂作用下生成乙醛。利用水蒸气的吸热作用将 多余的反应热带走。 （2）防止搅拌中断 搅拌可以加速热量的传递。 有的生产过程如果搅拌中断， 可能会造成散热不良或局部反应 过于剧烈而发生危险。例如，苯与浓硫酸进行磺化反应时，物料加入后由于迟开搅拌，造成物料分 层。搅拌开动后，反应剧烈，冷却系统不能及时地将大量的反应热移去，导致热量积累，温度升高， 未反应完的苯很快受热气化，造成设备、管线超压爆裂。所以，加料前必须开动搅拌，防止物料积 存。生产过程中，若由于停电、搅拌机械发生故障等造成搅拌中断时，加料应立即停止，并且应当 采取有效的降温措施。对因搅拌中断可能引起事故的反应装置，应当采取防止搅拌中断的措施，例 如，采用双路供电。 （3）正确选择传热介质 传热介质，即热载体，常用的有水、水蒸气、碳氢化合物、熔盐、汞和熔融金属、烟道气 等。 ①避免使用性质与反应物料相抵触的介质。 应尽量避免使用性质与反应物料相抵触的物质 作冷却介质。例如，环氧乙烷很容易与水剧烈反应，甚至极微量的水分渗入液态环氧乙烷中、也会 引发自聚放热产生爆炸。又如，金属钠遇水剧烈反应而爆炸。所以在加工过程中，这些物料的冷却 介质不得用水，一般采用液体石蜡。 ②防止传热面结垢。在化学工业中，设备传热面结垢是普遍现象。传热面结垢不仅会影响 传热效率，更危险的是在结垢处易形成局部过热点，造成物料分解而引发爆炸。结垢的原因有，由 于水质不好而结成水垢；物料粘结在传热面上；特别是因物料聚合、缩合、凝聚、炭化而引起结垢， 极具危险性。换热器内传热流体宜采用较高流速，这样既可以提高传热效率，又可以减少污垢在传 热表面的沉积。 ③传热介质使用安全。传热介质在使用过程中处于高温状态，安全问题十分重要。高温传 热介质， 如联苯混合物(73.5％联苯醚和 26.5％联苯)在使用过程中要防止低沸点液体(如水或其他 液体)进入，低沸点液体进入高温系统，会立即气化超压而引起爆炸。传热介质运行系统不得有死 角，以免容器试压时积存水或其他低沸点液体。传热介质运行系统在水压试验后，一定要有可靠的 脱水措施，在运行前应进行干燥吹扫处理。 2.投料控制 2 职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工 HSEHSE 与清洁生产》课程电子教案与清洁生产》课程电子教案 （1）投料速度控制 对于放热反应，投料速率不能超过设备的传热能力，否则，物料温度将会急剧升高，引起物料 的分解、突沸，造成事故。加料时如果温度过低，往往造成物料的积累、过量，温度一旦适宜反应 加剧，加之热量不能及时导出，温度和压力都会超过正常指标，导致事故。 如某农药厂“保棉丰”反应釜，按工艺要求，在不低于 75℃的温度下，4h 内加完 100kg 双氧水。但由于投料温度为 70℃，开始反应速率慢加之投入冷的双氧水使温度降至 52℃，因此将 投料速度加快，在 1h20min 投入双氧水 80kg，造成双氧水与原油剧烈反应，反应热来不及导出而 温度骤升，仅在 6s 内温度就升至 200℃以上，使釜内物料气化引起爆炸。 投料速度太快，除影响反应速度外，还可能造成尾气吸收不完全，引起毒性或可燃性气体 外逸。如某农药厂乐果生产硫化岗位，由于投料速度太快．硫化氢尾气来不及吸收而外逸，引起中 毒事故。当反应温度不正常时，首先要判明原因，不能随意采用补加反应物的办法提高反应温度， 更不能采用先增加投料量而后补热的办法。 （2）投料配比 反应物料的配比要严格控制，影响配比的因素都要准确的分析和计量。例如，反应物料的 浓度、含量、流量、重量等。对连续化程度较高，危险性较大的生产，在刚开车时要特别注意投料 的配比。例如，在环氧乙烷生产中，乙烯和氧混合进行反应，其配比临近爆炸极限，为保证安全， 应经常分析气体含量，严格控制配比，并尽量减少开停车次数。 催化剂对化学反应的速度影响很大，如果配料失误，多加催化剂，就可能发生危险。可燃 物与氧化剂进行的反应，要严格控制氧化剂的投料量。在某一比例下能形成爆炸性混合物的物料， 生产时其投料量应尽量控制在爆炸范围之外，如果工艺条件允许，可以添加水、水蒸气或惰性气体 进行稀释保护。 （3）投料顺序 在涉及危险品的生产中，必须按照一定的顺序进行投料。例如，氯化氢的合成，应先向合成塔 通入氢气，然后通入氯气；生产三氯化磷，应先投磷，后投氯，否则可能发生爆炸。又如，用 2， 4－二氯酚和对硝基氯苯加碱生产除草醚， 3 种原料必须同时加入反