第二節(jié)化工安全技術

　　石油、化工生產是危險性較大的行業(yè)，所處理的物料（原料、中間產物及成品等）大多具有易燃、易爆、毒性和腐蝕性的特性；工藝過程復雜，工藝條件苛刻；作業(yè)方式多樣化；生產裝置規(guī)模大型化、連續(xù)化、自動化。這些特點決定了化工生產具有較高的危險性。

　　石油、化工生產的潛在的主要危險是火災、爆炸、致人中毒、化學灼傷等。石油、化工生產一旦發(fā)生事故，往往會帶來嚴重的后果，造成眾多人員傷亡、巨額的財產損失，還會嚴重污染環(huán)境。

　　一、典型設備安全技術與車間布置

　?。ㄒ唬┑湫驮O備工藝安全分析

　　設備運行設計的基本內容主要是在滿足安全運行的條件下，對定型（或標準）設備的選擇和非定型（非標準）設備的工藝計算等。定型設備的選擇除了要符合基本要求外，還要注意根據設計項目規(guī)定的生產能力和生產周期確定設備的臺數。運轉設備要按其負荷和規(guī)定的工藝條件進行選型；靜止設備則要計算其主要參數，如傳熱面積、蒸發(fā)面積等，再結合工藝條件進行選型。

　　1．泵

　　泵是化學工業(yè)等流程工業(yè)運行中的主要流體機械。泵的安全運行涉及流體的平衡、壓力的平衡和物系的正常流動。選用泵要依據流體的物理化學特性，一般溶液可選用任何類型泵輸送；懸浮液可選用隔膜式往復泵或離心泵輸送；黏度大的液體、膠體溶液、膏狀物和糊狀物時可選用齒輪泵、螺桿泵或高黏度泵；毒性或腐蝕性較強的可選用屏蔽泵；輸送易燃易爆的有機液體可選用防爆型電機驅動的離心式油泵等。

　　2．換熱器

　　換熱器的運行涉及工藝過程中的熱量交換、熱量傳遞和熱量變化，過程中如果熱量積累，造成超溫就會發(fā)生事故?；どa中換熱器是應用最廣泛的設備之一。選擇換熱器形式時，要根據熱負荷、流量的大小，流體的流動特性和污濁程度，操作壓力和溫度，允許的壓力損失等因素，結合各種換熱器的特征與使用場所的客觀條件來合理選擇。

　　目前，國內使用的管殼交換熱器系列標準有：固定管板式換熱器、立式熱虹吸式再沸器、鋼制固定式薄管板列管換熱器、浮頭式換熱器、冷凝器、U形管式換熱器。

　　3．精蒸餾塔

　　精餾過程涉及熱源加熱、液體沸騰、氣液分離、冷卻冷凝等過程，熱平衡安全問題和相態(tài)變化安全問題是精餾過程安全的關鍵。

　　精餾設備是應用最廣泛的非定型設備。由于用途不同，操作原理不同，所以塔的結構形式、操作條件差異很大。精餾設備的安全運行主要決定于精餾過程的加熱載體、熱量平衡、氣液平衡、壓力平衡以及被分離物料的熱穩(wěn)定性以及填料選擇的安全性。精餾設備的形式很多，按塔內部主要部件不同可以分為板式塔與填料塔兩大類型。板式塔又有篩板塔、浮閥塔、泡罩塔、浮動噴射塔等多種形式，而填料塔也有多種填料方式。在精餾設備選型時應滿足生產能力大，分離效率高，體積?。嚎煽啃愿?，滿足工藝要求，結構簡單，塔板壓力較小的要求。

　　4．反應器

　　反應器安全問題最為復雜，涉及反應器物系配置、投料速度、投料量、升溫冷卻系統(tǒng)、檢測、顯示、控制系統(tǒng)以及反應器結構、攪拌、安全裝置、泄壓系統(tǒng)等。反應器是化工生、產中的關鍵設備，合理選擇設計好的反應器能夠有效利用原料，提高效率，減少分離裝置的負荷，節(jié)省分離所需的能量。

　　反應器應該滿足反應動力學要求、熱量傳遞的要求、質量傳遞過程與流體動力學過程的要求、工程控制的要求、機械工程的要求、安全運行要求。

　　反應器的種類很多，按基本結構可分為：管式反應器、釜式反應器、固定床反應器和流化床反應器。

　　5．攪拌器

　　攪拌器的安全可靠是許多放熱反應、聚合過程等安全運行的必需條件。攪拌器的中斷或突然失效可以造成物料反應停滯、分層、局部過熱等。攪拌器的形式有槳式、渦輪式、推進式、框式（或錨式）、螺桿式及螺帶式等。選擇時，首先根據攪拌器形式與釜內物料容積及黏度的關系進行大致的選擇，攪拌器的材質可根據物料的腐蝕性、黏度及轉數等確定。

　　6．軸密封裝置

　　防止反應釜的跑、冒、滴、漏，特別是防止有毒害、易燃介質的泄漏，選擇合理的密封裝置非常重要。密封填料可能選擇錯誤，與反應物反應導致反應器爆炸；機械密封由于安裝缺陷，大量溶劑泄漏發(fā)生爆炸。密封裝置主要有如下兩種。

　　（1）填料密封。優(yōu)點是結構簡單，填料拆裝方便，造價低。但使用壽命短，密封可靠性差。

　?。?）機械密封。優(yōu)點是密封可靠，使用壽命長，適用范圍廣、功率消耗少。但其造價高．安裝精度要求高。

　　7．蒸發(fā)設備

　　蒸發(fā)設備的選型主要考慮被蒸發(fā)溶液的性質，如黏度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性和是否容易結晶或析出結晶等因素。

　　蒸發(fā)熱敏性物料時，應選用膜式蒸發(fā)器，以防止物料分解；蒸發(fā)黏度大的溶液，為保證物料流速應選用強制循環(huán)回轉薄膜式或降膜式蒸發(fā)器；蒸發(fā)易結垢或析出結晶的物料，可采用標準式或懸筐式蒸發(fā)器或管外沸騰式和強制循環(huán)型蒸發(fā)器；蒸發(fā)發(fā)泡性溶液時，應選用強制循環(huán)型和長管薄膜式蒸發(fā)器；蒸發(fā)腐蝕性物料時應考慮設備用材；如蒸發(fā)廢酸等物料應選用浸沒燃燒蒸發(fā)器；處理量小的或采用間歇操作時，可選用夾套或鍋爐蒸發(fā)器，以便制造、操作和節(jié)約投資。

　　8．存儲設備

　　化工生產中需要存儲的有原料、中間產品、成品、副產品以及廢液和廢氣等。常見的存儲設備有罐、桶、池等。有敞口的也有密封的；有常壓的也有高壓的；可根據存儲物的性質，數量和工藝要求選用。

　　一般固體物料，不受天氣影響的，可以露天存放。大量液體的存儲一般使用圓形或球形儲槽；易揮發(fā)的液體，為防物料揮發(fā)損失，而選用浮頂儲罐；蒸氣壓高于大氣壓的液體，要視其蒸氣壓大小專門設計儲槽；可燃液體的存儲，要在存儲設備的開口處設置防火裝置。容易液化的氣體，一般經過加壓液化后存儲于壓力儲罐或承壓鋼瓶中，近些年，用低溫法將液化后的物料儲存于常壓低溫儲罐中也得到了應用；難于液化的氣體，大多數經過加壓后存儲于氣柜高壓球形儲槽或柱形容器中。易受空氣和濕度影響的物料應存儲于密閉的容器內。

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