化工安全工程课件第三章-防火防爆措施

B、物料配比和投料速率控制
a．物料配比控制 ✓ 普通化学反应，控制物料配比以保证反应进程和产品质量。例如， 松香钙皂的生产，是把松香投入反应釜内，加热至240℃，缓慢加入氢 氧化钙，生成目的产物和水。反应生成水在高温下变成蒸气。投入的氢 氧化钙如果过量，生成的水蒸气量过多造成危险。 ✓ 对于能形成爆炸性混合物的生产，物料配比应严格控制在爆炸极限 以外。如果工艺条件允许，可以添加水蒸气、氮气等惰性气体稀释。 ✓ 催化剂对化学反应速率影响很大，如果催化剂过量，就有可能发生 危险。 ✓ 可燃或易燃物料与氧化剂的反应，要严格控制氧化剂的投料速率和 投料量。
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。
a．移出反应热
方法： ✓ 夹套冷却、内蛇管冷却、或两者兼用 ✓ 回流冷却 ✓ 惰性气体循环冷却 ✓ 采用一些特殊结构的反应器或在工艺上采取一些措施。如合成甲醇 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。 ✓ 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。
如醋酸戊酯在20℃的蒸气压为800Pa，其蒸气浓度为44g·m－3，而爆 炸浓度范围为119～541g·m－3，危险性较小。
常温下使用沸点高于110 ℃的可燃液体较为安全。
2、根据燃烧性物质的特性分别处理
✓ 遇空气或遇水燃烧的物质，应该隔绝空气或采取防水、防潮措施， 以免燃烧或爆炸事故发生。 ✓ 燃烧性物质不能与性质相抵触的物质混存、混用； ✓ 遇酸、碱有分解爆炸危险的物质应该防止与酸碱接触； ✓ 对机械作用比较敏感的物质要轻拿轻放。 ✓ 燃烧性液体或气体，应该根据它们的密度考虑适宜的排污方法； ✓ 根据它们的闪点、爆炸范围、扩散性等采取相应的防火防爆措施。 ✓ 对于自燃性物质，在加工或贮存时应该采取通风、散热、降温等措 施，以防其达到自燃点，引发燃烧或爆炸。
A、反应温度的控制
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，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。
5、减压操作
化工物料的干燥，许多是从湿物料中蒸发出其中的易燃溶剂。如果 易燃溶剂蒸气在爆炸下限以下的浓度范围，便不会引发燃烧或爆炸。 为了满足上述条件，这类物料的干燥，一般是在负压下操作。文献中的 爆炸极限数据多为20℃、0.101325 MPa下的体积分数。所以由爆炸下限 不难计算出溶剂蒸气的分压，如果干燥压力在此分压以下，便不会发生 燃烧或爆炸。
✓ 多数气体、蒸气或粉尘的自燃点都在400℃以上，在很多场合 要有明火或火花才能起火，只要消除任何形式的明火，就基本达 到了防火的目的。
✓ 有些气体、蒸气或固体易燃物的自燃点很低，只有采取充分的 降温措施，才能有效地避免自燃。
✓ 有些液体如乙醚，受阳光作用能生成危险的过氧化物，对于这 些液体，应采取避光措施，盛放于金属桶或深色玻璃瓶中。
即使设备密封很严，但总会有部分气体、蒸气或粉尘渗漏到室内， 必须采取措施使可燃物的浓度降至最低。同时还要考虑到爆炸物的量虽 然极微，但也有局部浓度达到爆炸范围的可能。完全依靠设备密闭，消 除可燃物在厂房内的存在是不可能的。往往借助于通风来降低车间内 空气中可燃物的浓度。通风可分为机械通风和自然通风；按换气方式也 可分为排风和送风。“换气率”
为了保证设备的密闭性，对于危险设备和系统，应尽量少用法兰连 接。输送危险液体或气体，应采用无缝管。负压操作可防止爆炸性气体 逸入厂房，但在负压下操作，要特别注意设备清理打开排空阀时，不要 让大量空气吸入。
加压或减压设备，在投产或定期检验时，应检查其密闭性和耐压程 度。所有压缩机、液泵、导管、阀门、法兰、接头等容易漏油、漏气的 机件和部位应该经常检查。填料如有损坏应立即更换。以防渗漏。操作 压力必须加以限制，压力过高，轻则密闭性遭破坏，渗漏加剧；重则设 备破裂，造成事故。
b．投料速率控制
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100 kg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1h 20 min投入双氧水80 kg，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。
✓ 对于地上贮罐，为了周边的安全，贮罐应该设置在比建筑物和工厂 公用设备低洼的地区。为了防止火焰扩散，贮罐间要有较大的间隙，要 有适宜的排液设施和充分的阻液渠。
4．装卸操作
装卸的普通安全要求是安全接近车辆的顶盖，这对于顶部装卸的情 形特别重要。计量、采样等操作也是如此。这样就需要架设适宜的扶梯、 装卸台、跳板，车辆上要安装永久的扶手。所有燃烧性物质的装卸都要 配置相应的防火、防爆消防设施。
3．大容量燃烧性液体贮罐
贮存大容量燃烧性液体采用大型贮罐。贮罐分地下、半地下、地上 三种类型。为了安全，所有贮罐在安装前都必须试压、检漏，贮罐区要 有充分的救火设施。
✓ 地下和半地下贮罐，要根据贮存液体的性质，选定的埋罐区的地形 和地质条件，确定埋罐的最佳尺寸和地点，以及采用竖直的还是水平 的贮罐。埋罐选点时，还要结合同区中的建筑物、地下室、坑洞的地点， 统筹考虑。罐体掩埋要足够牢固，以防洪水、暴雨以及其他可能危及罐 体装配安全的事件发生。要考虑邻近工厂腐蚀性污水排放、存在腐蚀性 矿渣或地下水的可能性，确有腐蚀性状况，在埋罐前就得采取必要的防 腐措施。对罐要进行充分的遮盖，在罐区要建设混凝土围墙。
b．传热介质选择
传热介质，即热载体，常用的有水、水蒸气、碳氢化合物、熔盐、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，金属钠遇 水剧烈反应而爆炸。所以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；特别是因物料聚合、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，又可以减少污垢的沉积。 (3) 传热介质使用安全 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．管道输送
高压天然气、液化石油气、石油原油、汽油或其他燃料油一般采用 管道输送。为保证安全输送，在管线上应安装多功能的安全设施，如 有自动报警和关闭功能的火焰检测器、自动灭火系统以及闭路电视，远 程监视管道运行状况。
例如在正常情况下，管道中各处的流量读数应该相同，压力读数应 该保持恒定，一旦某处的读数出现变化，可以立即断定该处发生泄 漏．立即采取应急措施，把损失降至最低限度。
✓ 有些物质能够提高易燃液体的自燃点，如在汽油中添加四乙基 铅，就是为了增加汽油的易燃性。而另外一些物质，如铈、钒、 铁、钴、镍的氧化物，则可以降低易燃液体的自燃点。对于这些 情况应予以注意。
3、密闭和通风措施
为了防止易燃气体、蒸气或可燃粉尘泄漏与空气混合形成爆炸性混 合物，设备应该密闭，特别是带压设备更需要保持密闭性。如果设备或 管道密封不良，正压操作时会使可燃物泄漏；负压操作时会使空气进入。
三、燃烧性物质的经铁路、水路发货、中转或到达，应在郊区或远离市区 的指定专用车站或码头装卸。装运燃烧性物质的车船，应悬挂危险货 物明显标记。车船上应设有防火、防爆、防水、防日晒以及其他必要 的消防设施。车船卸货后应进行必要的清洗和处理。 ✓ 火车装运应按铁道部“危险货物运输规则”办理。 ✓ 汽车装运应按规定的时间、指定的路线和车速行驶，停车时应与其 他车辆、高压电线、明火和人口稠密处保持一定的安全距离。 ✓ 船舶装运，在航行和停泊期间应与其他船只、码头仓库和人烟稠密 区保持一定的安全距离。
对于有火灾爆炸危险的厂房的通风，由于空气中含有易燃气体，所 以不能循环使用。
空气中含有易燃气体或粉尘的厂房，应选用不产生火花的通风机械 和调节设备。
含有爆炸性粉尘的空气，在进入排风机前应进行净化，防止粉尘进 入排风机。
4、惰性介质的惰化和稀释作用
1）惰性气体保护作用 惰性气体反应活性较差，常用作保护气体。惰性气体保护是指用惰性 气体稀释可燃气体、蒸气或粉尘的爆炸性混合物，以抑制其燃烧或爆炸。 常用的惰性气体有氮气、二氧化碳、水蒸气等。 易燃固体物料在粉碎、研磨、筛分、混合以及粉状物料输送时，应施 加惰性气体保护。输送易燃液体物料的压缩气体应该选用惰性气体。易 燃气体在加工过程中，应该用惰性气体作稀释剂。对于有火灾爆炸危险 的工艺装置、贮罐、管道等，应该配备惰性气体。 方法：真空抽净法，真空抽取重复进行，直至合格。
压力净化法，加压排空重复进行，直至合格。 吹扫净化法，一个口通入另一口排出，直至合格。
2）最小氧气浓度 在易燃物料的加工中，惰性气体的用量取决于系统中氧的最高允许 浓度。氧的最高允许浓度值因采用不同的惰性气体而有所不同。