化工安全工程概論-物質(zhì)性質(zhì)、物化原理與安全

第二章物質(zhì)性質(zhì)、物化原理與安全

第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述

第二節(jié)易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征

第三節(jié)毒性物質(zhì)的性質(zhì)和特征

第四節(jié)反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征

第五節(jié)壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性

第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全

第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)(危險(xiǎn)化學(xué)品)是指具有燃燒、爆炸、毒害、腐蝕等性質(zhì)，以及在生產(chǎn)、貯存、裝卸、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中易造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的任何化學(xué)物質(zhì)。第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY危險(xiǎn)化學(xué)品分類1）爆炸品2）壓縮氣體和液化氣體3）易燃液體4）易燃固體和自燃物品及遇濕易燃物品5）氧化劑和有機(jī)過(guò)氧化物6）有害物品和有毒感染性物品7）放射性物品8）腐蝕品危險(xiǎn)化學(xué)品名錄（2002版）.doc第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)性：化學(xué)物質(zhì)危險(xiǎn)可劃分為3個(gè)類別：1、物理危險(xiǎn)（1）爆炸性危險(xiǎn)釋放能量的形式：熱、光、聲、振動(dòng)等。危害形式：沖擊波、火災(zāi)能引起爆炸的可燃物質(zhì)：易燃?xì)怏w；易燃液體的蒸氣；可燃固體（包括一些金屬的粉塵）。形成爆炸的三個(gè)要素：可燃物質(zhì)；空氣或任何其他助燃劑；火源或高于著火點(diǎn)的溫度。第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY（2）氧化性危險(xiǎn)氧化性是指物質(zhì)或制劑與其他物質(zhì)，特別是易燃物質(zhì)接觸產(chǎn)生強(qiáng)放熱反應(yīng)。氧化性物質(zhì)可分為中性、堿性和酸性的3類。絕大多數(shù)氧化劑都是高毒性化合物。第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY（3）易燃性危險(xiǎn)（可細(xì)分為3個(gè)危險(xiǎn)類別）①極度易燃性：指閃點(diǎn)低于0℃、沸點(diǎn)低于或等于35℃的物質(zhì)或制劑具有的特征。②高度易燃性：指無(wú)需能量，與常溫空氣接觸就能變熱起火的物質(zhì)或制劑具有的特征。③易燃性：指閃點(diǎn)在21～55℃的液體物質(zhì)或制劑具有的特征。第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY2、生物危險(xiǎn)

（1）毒性危險(xiǎn)（2）腐蝕性和刺激性危險(xiǎn)（3）致癌性和致變性危險(xiǎn)3.環(huán)境危險(xiǎn)

水質(zhì)污染和空氣污染第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY第一節(jié)化學(xué)物質(zhì)及其危險(xiǎn)概述ZHENGZHOUUNIVERSITY化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)性危險(xiǎn)類別物理危險(xiǎn)生物危險(xiǎn)環(huán)境危險(xiǎn)危害對(duì)象熱、光、聲、振動(dòng)等形式釋放能量。造成物理性破壞。對(duì)生命體造成傷害。污染環(huán)境具體表現(xiàn)爆炸性、氧化性、易燃性危險(xiǎn)毒性腐蝕和刺激性致癌和致變性水質(zhì)污染、空氣污染一．易燃物質(zhì)的性質(zhì)易燃物質(zhì)的火災(zāi)等級(jí)與其以下性質(zhì)有關(guān)：1）閃點(diǎn)2）著火點(diǎn)（燃點(diǎn)）3）自燃溫度（自燃點(diǎn)）4）蒸氣相對(duì)密度5）熔點(diǎn)6）沸點(diǎn)7）分子式8）爆炸范圍9）蒸發(fā)潛熱10）燃燒熱第二節(jié)易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY易燃物質(zhì)的性質(zhì)與危險(xiǎn)分級(jí)

我國(guó)目前把可燃物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別分為：甲、乙、丙、丁、戊五個(gè)級(jí)別。建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范2006版.doc第二節(jié)易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY物質(zhì)易燃性評(píng)估（P18）

1.氣體易燃性評(píng)估

2.可燃液體易燃性評(píng)估

3.可燃固體易燃性評(píng)估第二節(jié)易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY1、毒性物質(zhì)的類別P18

按毒性物質(zhì)的物理狀態(tài)分為:

粉塵、煙塵、煙霧、蒸氣、氣體2、毒性物質(zhì)的臨界限度和致死劑量（1）臨界限度（2）致死劑量（單位：mg/㎏）

1）最小致死劑量2）半致死劑量LD50

職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí).doc工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值.doc第三節(jié)毒性物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY一、化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)性能1、自燃性質(zhì)了解6類自燃化合物P21

惰性氣體保護(hù)。2、過(guò)氧化性質(zhì)可過(guò)氧化的有機(jī)化合物的一般結(jié)構(gòu)特征：含有對(duì)自氧化轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)氧化氫基團(tuán)敏感的氫原子。對(duì)過(guò)氧化反應(yīng)敏感的典型結(jié)構(gòu)P213、水敏性質(zhì)

6類水敏性物質(zhì)P22第四節(jié)反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY二、反應(yīng)物質(zhì)不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)因素和熱力學(xué)表征1、物質(zhì)不穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)因素表征潛在不穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)基團(tuán)P22表2、物質(zhì)不穩(wěn)定性的熱力學(xué)表征△G＝△H—T△S≈△H

放熱：△H＜0第四節(jié)反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY三、反應(yīng)物質(zhì)的氧差額1、定義：P23

氧差額＝系統(tǒng)中(具有氧量)—(完全氧化需氧量)2、意義：用于判斷化合物爆炸性分解的潛在可能性。對(duì)化合物，氧差額＝氧化性第四節(jié)反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和特征ZHENGZHOUUNIVERSITY一、溫度對(duì)蒸氣壓的影響掌握：溫度對(duì)蒸汽壓的影響及其帶來(lái)的危險(xiǎn)性。1、T↑→PS↑，蒸汽濃度提高2、空氣中可燃物質(zhì)的任何加熱→T↑→易燃物揮發(fā)→可燃蒸汽→燃燒、爆炸。3、空氣中有害物質(zhì)T↑→毒物揮發(fā)→毒物蒸汽→毒性加強(qiáng)。4、過(guò)壓?jiǎn)栴}：①超常（非常）吸熱，（產(chǎn)生的熱量大于傳出熱量）②化學(xué)反應(yīng)，③故障或失誤（滿罐）。第五節(jié)壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性ZHENGZHOUUNIVERSITY二、相變化引起的體積變化

了解相變化引起的體積變化及帶來(lái)的危險(xiǎn)。1、蒸汽“爆炸”引起物料噴射。2、易燃或毒物在有限空間內(nèi)汽化3、蒸汽冷凝或被吸收引起的內(nèi)爆（塌陷）第五節(jié)壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性ZHENGZHOUUNIVERSITY三、不同物質(zhì)蒸氣和液體的密度了解蒸汽和液體的密度對(duì)安全性的影響。1、氣體或蒸汽P27①密度大的，在低位擴(kuò)散、聚集。②密度小的，空中擴(kuò)散，漂浮爆炸云，也可在通風(fēng)不良的裝置、建筑物的高位區(qū)聚集；冷卻、締結(jié)、水合都能使密度變大而沉降。③熱氣向空中擴(kuò)散。第五節(jié)壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性ZHENGZHOUUNIVERSITY2、液體的密度差異①非互溶液體在加工和貯存裝置中分層。②密度較小的液體分布或聚集在較重液體之上。③兩種非互溶液體混合時(shí)會(huì)有各自獨(dú)立的特征蒸氣壓，總壓為兩液體的蒸氣壓之和；混合物的沸點(diǎn)一般遠(yuǎn)低于純組分沸點(diǎn)。第五節(jié)壓力系統(tǒng)熱力學(xué)行為與危險(xiǎn)性ZHENGZHOUUNIVERSITY一、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)出發(fā)分析反應(yīng)的危險(xiǎn)性。反應(yīng)速率r=kCAaCBbk=A×exp(-E/RT)①反應(yīng)溫度（強(qiáng)放熱反應(yīng)）②均相反應(yīng)的反應(yīng)物濃度不同反應(yīng)的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系：P28第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY二、反應(yīng)物質(zhì)的非互容性了解反應(yīng)物質(zhì)的毒性危險(xiǎn)、反應(yīng)危險(xiǎn)、水敏性危險(xiǎn)等非互容性質(zhì)。見(jiàn)

表2-5、表2-6三、化學(xué)反應(yīng)類型及其危險(xiǎn)性了解各種化工反應(yīng)的危險(xiǎn)性。1、燃燒反應(yīng)點(diǎn)火時(shí)應(yīng)注意物質(zhì)的爆炸或燃燒極限。燃燒速率控制：溫度、氧化劑、燃料加入量。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY2、氧化反應(yīng)與燃燒的差別在于反應(yīng)受到控制，最終產(chǎn)物不一定是CO2和H2O。(甲醇氧化、氨氧化)氧化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)。常采用較低的反應(yīng)物濃度或較低的反應(yīng)溫度。應(yīng)特別注意的強(qiáng)氧化劑：高錳酸鹽、次氯酸及其鹽、亞氯酸鈉、二氧化氯、所有的氯酸鹽、所有的過(guò)氧化物、硝酸、四氧化氮、臭氧等。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY3、中和反應(yīng)放熱反應(yīng)。注意加料速度；低濃度易控制。危險(xiǎn)性較低。4、電解反應(yīng)電解反應(yīng)本身不存在反應(yīng)危險(xiǎn)。存在危險(xiǎn)：①高電流強(qiáng)度②氰化物毒性③可燃?xì)怏w和高氧化態(tài)產(chǎn)物生成的爆炸危險(xiǎn)。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY5、復(fù)分解反應(yīng)反應(yīng)熱較低，危險(xiǎn)性小。6、煅燒反應(yīng)吸熱反應(yīng)，極少危險(xiǎn)。7、硝化反應(yīng)硝化反應(yīng)常伴有不需要的氧化反應(yīng)，皆為強(qiáng)放熱過(guò)程；硝化試劑是強(qiáng)氧化劑，硝化產(chǎn)物常具爆炸性，故危險(xiǎn)性大。須嚴(yán)格控制硝化反應(yīng)溫度與反應(yīng)物濃度。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY8、酯化反應(yīng)一般酯化反應(yīng)的速率都較慢，較少危險(xiǎn)性。9、還原反應(yīng)：無(wú)反應(yīng)危險(xiǎn)。10、氨化反應(yīng)：反應(yīng)危險(xiǎn)性小。11、鹵化反應(yīng)：反應(yīng)危險(xiǎn)性大。強(qiáng)放熱反應(yīng)。爆炸范圍寬。鹵素具腐蝕性。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY12、磺化反應(yīng)反應(yīng)易受控制，危險(xiǎn)性小。13、水解反應(yīng)①無(wú)機(jī)水解反應(yīng)需移走反應(yīng)熱以控制反應(yīng)溫度。②大多數(shù)有機(jī)水解反應(yīng)緩慢，無(wú)反應(yīng)危險(xiǎn)。14、加氫反應(yīng)放熱，常需應(yīng)用催化劑加速反應(yīng)，一般易受控制。危險(xiǎn)性主要在于高壓氫的應(yīng)用。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY15、烷基化反應(yīng)一般中等放熱，反應(yīng)速率較慢，無(wú)反應(yīng)危險(xiǎn)。危險(xiǎn)主要在于其強(qiáng)腐蝕性的催化劑，如氫氟酸、濃硫酸等。16、縮合反應(yīng)放熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物質(zhì)粘度過(guò)大時(shí)攪拌及反應(yīng)熱的移出均較困難，可能釀成火險(xiǎn)。一般分步進(jìn)行，可控制。17、聚合反應(yīng)反應(yīng)迅速劇烈，常需注入阻聚劑中止或減緩反應(yīng)。第六節(jié)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)物化原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY一、化學(xué)反應(yīng)與熱量傳遞注意傳熱面的結(jié)垢會(huì)降低傳熱效率。反應(yīng)器內(nèi)溫度梯度問(wèn)題。事故常見(jiàn)原因：放熱反應(yīng)的熱生成速率與溫度成指數(shù)律，而熱傳遞速率則與冷卻介質(zhì)與物料間的溫差成線性關(guān)系。第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY二、相平衡與組元分離1、蒸餾（1）易燃液體的蒸餾在常壓下、真空下或壓力下操作，存在著空氣進(jìn)入、排出的可能性，有危險(xiǎn)性。（2）蒸餾操作的危險(xiǎn)性再沸器、冷凝器的堵塞問(wèn)題蒸餾塔應(yīng)配置真空或壓力釋放設(shè)施。第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY2、吸收

為了安全操作，應(yīng)注意：①控制溶劑的流量和組成；②在設(shè)計(jì)限度內(nèi)控制入口氣流，檢測(cè)其組成；③控制出口氣的組成；④選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)材料；⑤在進(jìn)口氣流速、組成、溫度和壓力的設(shè)計(jì)條件下操作；⑥避免潮氣轉(zhuǎn)移至出口氣中?？刂谱兞坎徽r(shí)應(yīng)能自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置。第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY3、液液萃取包含相混合、相分離、泵輸送及溶劑和溶質(zhì)的回收等過(guò)程。溶劑常具易燃性，應(yīng)注意防靜電。4、結(jié)晶危險(xiǎn)性極少。第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY三、相混合和相分離1、混合（1）液-液混合（2）氣-液混合（3）固-液混合（4）固-固混合（5）氣-氣混合注意：①機(jī)械危險(xiǎn)②易燃易爆介質(zhì)③避免混入過(guò)硬的固體雜質(zhì)第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY2、蒸發(fā)蒸發(fā)器應(yīng)配置真空或壓力釋放設(shè)施。操作區(qū)內(nèi)應(yīng)有防火設(shè)施。熱交換器和蒸發(fā)器注意除垢。3、干燥需要干燥的物質(zhì)分類為：（1）爆燃爆炸性物質(zhì)應(yīng)采用爆炸品工業(yè)特定的預(yù)防措施。（2）加熱時(shí)放熱分解并能釋放出大量氣體的物質(zhì)適用于真空或惰性氣氛下的干燥。第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY（3）在空氣中加熱發(fā)生放熱氧化的物質(zhì)須正確選擇操作條件，嚴(yán)格排除火源，采取適當(dāng)防爆措施。（4）在空氣中加熱既不放熱分解又不放熱氧化的物質(zhì)。當(dāng)含有易燃溶劑或明火直接加熱時(shí)才有危險(xiǎn)。4、過(guò)濾和離心注意毒性物質(zhì)、易燃溶劑等帶來(lái)的危險(xiǎn)。第七節(jié)化工操作原理與安全ZHENGZHOUUNIVERSITY四、物料的輸送和機(jī)械加工1