【考試大綱要求】:
1、了解非均相分離、加熱及傳熱、蒸餾及精餾、氣體吸收、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶、萃取、制冷、篩分與過濾、物料輸送等化工單元操作過程;
2、熟悉這些化工單元操作過程存在的風(fēng)險(xiǎn)和控制技術(shù)。
3、了解氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、硝化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、裂化反應(yīng)及其不同的特點(diǎn);
4、掌握上述反應(yīng)過程中反應(yīng)物和反應(yīng)過程等方面存在的危險(xiǎn)性及主要控制措施。
5、了解鉆井、采油(自噴采油、機(jī)械采油)、采氣、注水等生產(chǎn)工藝過程中如何防火防爆、防井噴、防中毒;
6、掌握鉆井、采油(氣)作業(yè)主要傷害事故的預(yù)防措施和相關(guān)的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
7、了解各類修井作業(yè)中的方法、技術(shù)特點(diǎn)及安全技術(shù)要求;
8、熟悉現(xiàn)場主要修井設(shè)備、設(shè)施的性能及操作要領(lǐng);
9、掌握作業(yè)過程中的主要危害及其預(yù)防措施。
【教材內(nèi)容】:
二、典型化工單元操作過程安全技術(shù)
(一)非均相分離
化工生產(chǎn)中的原料、半成品、排放的廢物等大多為混合物,為了進(jìn)行加工。得到純度較高的產(chǎn)品以及環(huán)保的需要等,常常要對混合物進(jìn)行分離。混合物可分為均相(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(zhì)),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(zhì)處理的角度,非均相分離過程就是這些物質(zhì)的凈化過程、吸收過程或濃縮分離過程。工業(yè)生產(chǎn)中多采用機(jī)械方法對兩相進(jìn)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。
過濾過程安全措施:
1.若加壓過濾時(shí)能散發(fā)易燃、易爆、有害氣體,則應(yīng)采用密閉過濾機(jī)。并應(yīng)用壓縮空氣或惰性氣體保持壓力:取濾渣時(shí),應(yīng)先釋放壓力。
2.在存在火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的工藝中,不宜采用離心過濾機(jī),宜采用轉(zhuǎn)鼓式或帶式等真空過濾機(jī)。如必須采用離心過濾機(jī)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制電機(jī)安裝質(zhì)量,安裝限速裝置。注意不要選擇臨界速度操作。
3.離心過濾機(jī)應(yīng)注意選材和焊接質(zhì)量,轉(zhuǎn)鼓、外殼、蓋子及底座等應(yīng)用韌性金屬制造。
(二)加熱及傳熱
傳熱在化工生產(chǎn)過程中的應(yīng)用主要有創(chuàng)造并維持化學(xué)反應(yīng)需要的溫度條件、創(chuàng)造并維持單元操作過程需要的溫度條件、熱能綜合和回收、隔熱與限熱。
熱量傳遞有熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三種基本方式。實(shí)際上,傳熱過程往往不是以某種傳熱方式單獨(dú)出現(xiàn),而是以兩種或三種傳熱方式的組合。化工生產(chǎn)中的換熱通常在兩流體之間進(jìn)行,換熱的目的是將工藝流體加熱(汽化),或是將工藝流體冷卻(冷凝)。
加熱過程安全分析:
加熱過程危險(xiǎn)性較大。裝置加熱方法一般為蒸汽或熱水加熱、載熱體加熱以及電加熱等。
1.采用水蒸氣或熱水加熱時(shí),應(yīng)定期檢查蒸汽夾套和管道的耐壓強(qiáng)度,并應(yīng)裝設(shè)壓力計(jì)和安全閥。與水會發(fā)生反應(yīng)的物料,不宜采用水蒸氣或熱水加熱。
2.采用充油夾套加熱時(shí),需將加熱爐門與反應(yīng)設(shè)備用磚墻隔絕,或?qū)⒓訜釥t設(shè)于車間外面。油循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格密閉,不準(zhǔn)熱油泄漏。
3.為了提高電感加熱設(shè)備的安全可靠程度,可采用較大截面的導(dǎo)線,以防過負(fù)荷;采用防潮、防腐蝕、耐高溫的絕緣,增加絕緣層厚度。添加絕緣保護(hù)層等措施。電感應(yīng)線圈應(yīng)密封起來,防止與可燃物接觸。
4.電加熱器的電爐絲與被加熱設(shè)備的器壁之間應(yīng)有良好的絕緣,以防短路引起電火花,將器壁擊穿,使設(shè)備內(nèi)的易燃物質(zhì)或漏出的氣體和蒸氣發(fā)生燃燒或爆炸。在加熱或烘干易燃物質(zhì),以及受熱能揮發(fā)可燃?xì)怏w或蒸氣的物質(zhì),應(yīng)采用封閉式電加熱器。電加熱器不能安放在易燃物質(zhì)附近。導(dǎo)線的負(fù)荷能力應(yīng)能滿足加熱器的要求,應(yīng)采用插頭向插座上連接方式,工業(yè)上用的電加熱器,在任何情況下都要設(shè)置單獨(dú)的電路,并要安裝適合的熔斷器。
5.在采用直接用火加熱工藝過程時(shí),加熱爐門與加熱設(shè)備間應(yīng)用磚墻完全隔離,不使廠房內(nèi)存在明火。加熱鍋內(nèi)殘?jiān)鼞?yīng)經(jīng)常清除以免局部過熱引起鍋底破裂。以煤粉為燃料時(shí),料斗應(yīng)保持一定存量,不許倒空,避免空氣進(jìn)入,防止煤粉爆炸;制粉系統(tǒng)應(yīng)安裝爆破片。以氣體、液體為燃料時(shí),點(diǎn)火前應(yīng)吹掃爐膛,排除積存的爆炸性混合氣體,防止點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸。當(dāng)加熱溫度接近或超過物料的自燃點(diǎn)時(shí),應(yīng)采用惰性氣體保護(hù)。
(三)蒸餾及精餾
化工生產(chǎn)中常常要將混合物進(jìn)行分離,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的提純和回收或原料的精制。對于均相液體混合物,最常用的分離方法是蒸餾。要實(shí)現(xiàn)混合液的高純度分離,需采用精餾操作。
蒸餾過程危險(xiǎn)性分析:
在常壓蒸餾中應(yīng)注意易燃液體的蒸餾熱源不能采用明火,而采用水蒸氣或過熱水蒸氣加熱較安全。蒸餾腐蝕性液體,應(yīng)防止塔壁、塔盤腐蝕,造成易燃液體或蒸氣逸出,遇明火或灼熱的爐壁而產(chǎn)生燃燒。蒸餾自燃點(diǎn)很低的液體,應(yīng)注意蒸餾系統(tǒng)的密閉,防止因高溫泄漏遇空氣自燃。對于高溫的蒸餾系統(tǒng),應(yīng)防止冷卻水突然漏入塔內(nèi),這將會使水迅速汽化,塔內(nèi)壓力突然增高而將物料沖出或發(fā)生爆炸。啟動前應(yīng)將塔內(nèi)和蒸汽管道內(nèi)的冷凝水放空,然后使用。在常壓蒸餾過程中,還應(yīng)注意防止管道、閥門被凝固點(diǎn)較高的物質(zhì)凝結(jié)堵塞,導(dǎo)致塔內(nèi)壓力升高而引起爆炸。在用直接火加熱燕餾高沸點(diǎn)物料時(shí)(如苯二甲酸酐),應(yīng)防止產(chǎn)生自燃點(diǎn)很低的樹脂油狀物遇空氣而自燃。同時(shí),應(yīng)防止蒸干,使殘?jiān)够Y(jié)垢,引起局部過熱而著火爆炸。油焦和殘?jiān)鼞?yīng)經(jīng)常清除。冷凝系統(tǒng)的冷卻水或冷凍鹽水不能中斷,否則未冷凝的易燃蒸氣逸出使局部吸收系統(tǒng)溫度增高,或竄出遇明火而引燃。
真空蒸餾(減壓蒸餾)是一種比較安全的蒸餾方法。對于沸點(diǎn)較高、在高溫下蒸餾時(shí)能引起分解、爆炸和聚合的物質(zhì),采用真空蒸餾較為合適。如硝基甲苯在高溫下分解爆炸、苯乙烯在高溫下易聚合,類似這類物質(zhì)的蒸餾必須采用真空蒸餾的方法以降低流體的沸點(diǎn)。借以降低蒸餾的溫度,確保其安全。
(四)氣體吸收與解吸
氣體吸收按溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)可分為物理吸收和化學(xué)吸收;按被吸收組分的不同,可分為單組分吸收和多組分吸收;按吸收體系(主要是液相)的溫度是否顯著變化,可分為等溫吸收和非等溫吸收。在選擇吸收劑時(shí),應(yīng)注意溶解度、選擇性、揮發(fā)度、黏度。工業(yè)生產(chǎn)中使用的吸收塔的主要類型有板式塔、填料塔、湍球塔、噴灑塔和噴射式吸收器等。
解吸又稱脫吸,是脫除吸收劑中已被吸收的溶質(zhì),而使溶質(zhì)從液相逸出到氣相的過程。在生產(chǎn)中解吸過程用來獲得所需較純的氣體溶質(zhì),使溶劑得以再生,返回吸收塔循環(huán)使用。工業(yè)上常采用的解吸方法有加熱解吸、減壓解吸、在惰性氣體中解吸、精餾方法。
(五)干燥
干燥按其熱量供給濕物料的方式,可分為傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻射干燥和介電加熱干燥。干燥按操作壓強(qiáng)可分為常壓干燥和減壓干燥;按操作方式可分為間歇式干燥與連續(xù)式干燥。常用的干燥設(shè)備有廂式干燥器,轉(zhuǎn)筒干燥器、氣流干燥器、沸騰床干燥器、噴霧干燥器。為防止火災(zāi)、爆炸、中毒事故的發(fā)生,干燥過程要采取以下安全措施:
1當(dāng)干燥物料中含有自燃點(diǎn)很低或含有其他有害雜質(zhì)時(shí)必須在烘干前徹底清除掉,干燥室內(nèi)也不得放置容易自燃的物質(zhì)。
2干燥室與生產(chǎn)車間應(yīng)用防火墻隔絕,并安裝良好的通風(fēng)設(shè)備,電氣設(shè)備應(yīng)防爆或?qū)㈤_關(guān)安裝在室外。在干燥室或干燥箱內(nèi)操作時(shí),應(yīng)防止可燃的干燥物直接接觸熱源,以免引起燃燒。
3干燥易燃易爆物質(zhì),應(yīng)采用蒸汽加熱的真空干燥箱,當(dāng)烘干結(jié)束后,去除真空時(shí),一定要等到溫度降低后才能放進(jìn)空氣;對易燃易爆物質(zhì)采用流速較大的熱空氣干燥時(shí),排氣用的設(shè)備和電動機(jī)應(yīng)采用防爆的;在用電烘箱烘烤能夠蒸發(fā)易燃蒸氣的物質(zhì)時(shí),電爐絲應(yīng)完全封閉,箱上應(yīng)加防爆門;利用煙道氣直接加熱可燃物時(shí),在滾筒或干燥器上應(yīng)安裝防爆片,以防煙道氣混入一氧化碳而引起爆炸。
4.間歇式干燥,物料大部分靠人力輸送,熱源采用熱空氣自然循環(huán)或鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán),溫度較難控制,易造成局部過熱,引起物料分解造成火災(zāi)或爆炸。因此,在干燥過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制溫度。
5.在采用洞道式、滾筒式干燥器干燥時(shí),主要是防止機(jī)械傷害。在氣流于燥,噴霧干燥、沸騰床干燥以及滾筒式干燥中,多以煙道氣、熱空氣為干燥熱源。
6.干燥過程中所產(chǎn)生的易燃?xì)怏w和粉塵同空氣混合易達(dá)到爆炸極限。在氣流干燥中,物料由于迅速運(yùn)動相互激烈碰撞、摩擦易產(chǎn)生靜電;滾筒干燥過程中,刮刀有時(shí)和滾筒壁摩擦產(chǎn)生火花,因此,應(yīng)該嚴(yán)格控制干燥氣流風(fēng)速,并將設(shè)備接地;對于滾筒干燥,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整刮刀與筒壁間隙,并將刮刀牢牢固定,或采用有色金屬材料制造刮刀,以防產(chǎn)生火花。用煙道氣加熱的滾筒式干燥器,應(yīng)注意加熱均勻,不可斷料,滾筒不可中途停止運(yùn)轉(zhuǎn)。斗口有斷料或停轉(zhuǎn)應(yīng)切斷煙道氣并通氮。干燥設(shè)備上應(yīng)安裝爆破片。
(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)和減壓燕發(fā)(真空蒸發(fā))。按其蒸發(fā)所需熱量的利用次數(shù)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(yīng)考慮燕發(fā)溶液的性質(zhì),如溶液的黏度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性,以及是否容易結(jié)垢、結(jié)晶等情況。
2在蒸發(fā)操作中,管內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象是不可避免的,尤其當(dāng)處理易結(jié)晶和腐蝕性物料時(shí),使傳熱量下降。在這些蒸發(fā)操作中,一方面應(yīng)定期停車清洗、除垢;另一方面改進(jìn)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu),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(jié)晶
結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸氣、溶液或熔融物中析出的過程。結(jié)晶是一個(gè)重要的化工單元操作,主要用于制備產(chǎn)品與中間產(chǎn)品、獲得高純度的純凈固體物料。
結(jié)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(xué)過程加速操作。
結(jié)晶過程的攪拌器要注意如下安全問題:
1.當(dāng)結(jié)晶設(shè)備內(nèi)存在易燃液體蒸氣和空氣的爆炸性混合物時(shí),要防止產(chǎn)生靜電,避免火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。
2,避免攪拌軸的填料函漏油,因?yàn)樘盍虾械挠吐┤敕磻?yīng)器會發(fā)生危險(xiǎn)。例如硝化反應(yīng)時(shí),反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)物料溫度升高,可能發(fā)生沖料和燃燒爆炸。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)有強(qiáng)氧化劑存在時(shí),也有類似危險(xiǎn)。
3對于危險(xiǎn)易燃物料不得中途停止攪拌。因?yàn)閿嚢柰V箷r(shí),物料不能充分混勻,反應(yīng)不良,且大量積聚;而當(dāng)攪拌恢復(fù)時(shí),則大量未反應(yīng)的物料迅速混合,反應(yīng)劇烈,往往造成沖料,有燃燒、爆炸危險(xiǎn)。如因故障而導(dǎo)致攪拌停止時(shí),應(yīng)立即停止加料,迅速冷卻;恢復(fù)攪拌時(shí),必須待溫度平穩(wěn)、反應(yīng)正常后方可續(xù)加料,恢復(fù)正常操作。
4.?dāng)嚢杵鲬?yīng)定期維修,嚴(yán)防攪拌器斷落造成物料混合不勻,最后突然反應(yīng)而發(fā)生猛烈沖料,甚至爆炸起火,攪拌器應(yīng)靈活,防止卡死引起電動機(jī)溫升過高而起火。攪拌器應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,以防止因變形而與反應(yīng)器器壁摩擦造成事故。
(八)萃取
萃取時(shí)溶劑的選擇是萃取操作的關(guān)鍵,萃取劑的性質(zhì)決定了萃取過程的危險(xiǎn)性大小和特點(diǎn)。萃取劑的選擇性、物理性質(zhì)(密度、界面張力、黏度)、化學(xué)性質(zhì)(穩(wěn)定