5、工藝參數(shù)的安全控制
?溫度、壓力、流量、投料比、物位等工藝參數(shù)，
?實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程預(yù)定目的主要參數(shù)，是進(jìn)行工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)。
?生產(chǎn)過程中，實(shí)際的參數(shù)有一定的波動(dòng)范圍，在此范圍內(nèi)不僅可以順利完成生產(chǎn)，而且是安全的，如果超出安全范圍則可能使設(shè)備實(shí)效、物料可能發(fā)生不希望的變化，也就是發(fā)生事故。
（1）溫度控制
① 移出反應(yīng)熱
② 防止攪拌中斷
③ 正確選用傳熱介質(zhì)
④ 熱不穩(wěn)定物質(zhì)的處理與儲(chǔ)存
① 移出反應(yīng)熱
?移出反應(yīng)熱就是通常說的冷卻。
?硝化、磺化、氧化、氯化、水合或聚合等反應(yīng)過程多是放熱反應(yīng)，尤其是硝化反應(yīng)屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)。
?為了保持反應(yīng)在一定溫度下穩(wěn)定進(jìn)行，通常需要移去一定比例的反應(yīng)熱。
?裂解、脫氫、脫水等反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，需要加熱來維持適宜的反應(yīng)溫度。
?乙烯氧化制取環(huán)氧乙烷是典型的放熱反應(yīng)。環(huán)氧乙烷沸點(diǎn)低，只有10.7℃，而爆炸范圍極寬，3%—100%，沒有氧氣也能分解爆炸。
?此外，雜質(zhì)存在易引發(fā)自聚放熱，使溫度升高；遇水發(fā)生水合反應(yīng)，也釋放出熱量。
?如果反應(yīng)熱不及時(shí)移出，溫度不斷升高會(huì)使乙烯燃燒放出更多的熱量，從而引發(fā)爆炸。
?合成硝基苯的反應(yīng)為硝化反應(yīng)，原料為苯、濃硝酸及硫酸，如果反應(yīng)溫度過高，不僅硝酸會(huì)分解放出二氧化氮?dú)怏w而造成沖料、硝硫混酸遇到有機(jī)物將引起燃燒，而且溫度過高會(huì)生成比硝基苯更容易燃燒爆炸的危險(xiǎn)物質(zhì)——二硝基苯。?
?移出反應(yīng)熱的方法主要是通過傳熱把反應(yīng)器內(nèi)的熱量由流動(dòng)介質(zhì)帶走，常用的方式有夾套、蛇管冷卻等。
?工廠為了降低成本，有時(shí)要利用反應(yīng)熱加熱（預(yù)熱）低溫的物料。
?目前，強(qiáng)放熱反應(yīng)的大型反應(yīng)器，普遍配裝有廢熱鍋爐，靠廢熱蒸汽帶走反應(yīng)熱，同時(shí)廢熱蒸汽作為加熱源可以利用。
② 防止攪拌中斷
?攪拌能加速物料的擴(kuò)散混合，使反應(yīng)均勻進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)溫度也均勻，有利于溫度控制和反應(yīng)的進(jìn)行。
?如中途停止攪拌，物料不能充分混勻，反應(yīng)和傳熱不良，未反應(yīng)物料大量積聚，局部反應(yīng)溫度驟升，或當(dāng)攪拌恢復(fù)時(shí)則大量反應(yīng)物迅速反應(yīng)，往往造成沖料，甚至釀成燃燒爆炸事故。
?一般情況下，攪拌停止則立即停止加料，在恢復(fù)攪拌后，應(yīng)待反應(yīng)溫度趨于平穩(wěn)時(shí)再繼續(xù)加料。
?如果必要，可以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮雙路供電。
?氨基磺酸的生產(chǎn)原料為尿素和發(fā)煙硫酸，合成過程中把尿素均勻加到熱的發(fā)煙硫酸中，反應(yīng)過程中伴隨二氧化碳?xì)怏w生成，同時(shí)放出大量的反應(yīng)熱，如果中途停止攪拌，且未停止添加尿素，則會(huì)造成沖料事故，噴出的發(fā)煙硫酸對(duì)人、對(duì)設(shè)備都是嚴(yán)重的威脅。
③ 正確選用傳熱介質(zhì)
?傳熱介質(zhì)就是熱載體，常用熱載體有水蒸氣、熱水、過熱水、聯(lián)苯醚、熔鹽和熔融金屬、煙道氣等。
?選用熱載體應(yīng)注意三個(gè)方面的問題：熱載體不能與反應(yīng)物、溶劑、產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；熱載體不能在傳熱面上發(fā)生聚合、縮合、凝聚、炭化（結(jié)焦）等結(jié)垢現(xiàn)象；高沸點(diǎn)熱載體中不能混入低沸點(diǎn)液體，如聯(lián)苯混合物(73.5％聯(lián)苯醚和26.5％聯(lián)苯)中的水。
?換熱器內(nèi)傳熱流體宜采用較高流速，這樣既可以提高傳熱效率，又可以減少污垢在傳熱表面的沉積。
④ 熱不穩(wěn)定物質(zhì)的處理與儲(chǔ)存
?熱不穩(wěn)定物質(zhì)指分解溫度低和自燃點(diǎn)低的物質(zhì)。
?在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用過程中要特別注意降溫、隔熱和避免陽光直曬，始終控制在安全溫度范圍內(nèi)。
?H發(fā)泡劑烘房溫度超過90℃時(shí)就可能起火；
?甲脒亞磺酸純品烘干溫度達(dá)到110℃時(shí)分解；
?煙花爆竹藥粉在高溫季節(jié)晾曬會(huì)爆炸。
?乙醚在儲(chǔ)存過程中與空氣的接觸，在蒸餾乙醚時(shí)會(huì)生成極不穩(wěn)定、易猛烈爆炸的亞乙基過氧化物，因此要控制其發(fā)生和積累，必要時(shí)分離脫除。
?電石中常含有磷化鈣，磷化鈣與水產(chǎn)生磷化氫，磷化氫遇空氣能自燃，可導(dǎo)致乙炔-空氣混合氣體爆炸，因此在乙炔生產(chǎn)中要求磷含量不超過0.08%。
（2）控制投料速度和料比
?對(duì)于放熱反應(yīng)，投料速度過快，放熱速率也快，放熱速率超過設(shè)備移出熱量的速率，熱量急劇積累，可能出現(xiàn)“飛溫”和沖料危險(xiǎn)。
?物料配比極為重要，這不僅決定著反應(yīng)進(jìn)程和產(chǎn)品質(zhì)量，而且對(duì)安全也有著重要影響。例如
?松香鈣皂的生產(chǎn)，是把松香投入反應(yīng)釜內(nèi)，加熱至240℃，緩慢加入氫氧化鈣，生成目的產(chǎn)物和水，水在高溫下變成蒸氣。
?投入的氫氧化鈣如果過量，水的生成量也相應(yīng)增加，生成的水蒸氣量過多而容易造成跑鍋，與火源接觸有可能引發(fā)燃燒。
?丙烯直接氧化制取丙烯酸，在氧化反應(yīng)時(shí)，丙烯在丙烯-空氣-水蒸氣系統(tǒng)中其爆炸范圍如圖3-1-1所示。一旦加料或反應(yīng)失控，則丙烯濃度就會(huì)發(fā)生變化，有可能進(jìn)入爆炸范圍，從而引起爆炸，因此必須嚴(yán)格控制料速和料比。
（3）壓力控制
?控制了反應(yīng)溫度和流速、料比一般就能夠控制住壓力。
（4）自動(dòng)控制系統(tǒng)和安全保險(xiǎn)裝置
① 自動(dòng)控制系統(tǒng)
?自動(dòng)控制系統(tǒng)按其功能分為以下四類：自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；自動(dòng)操縱系統(tǒng)；自動(dòng)訊號(hào)、聯(lián)鎖和保護(hù)系統(tǒng)。
?自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是對(duì)機(jī)械、設(shè)備或過程進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，把檢測(cè)對(duì)象的參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位、物料成分等訊號(hào)，由自動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并顯示或記錄出來的系統(tǒng)。
?自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過自動(dòng)裝置的作用，使工藝參數(shù)保持在設(shè)定值的系統(tǒng)。
?小氮肥的煤氣發(fā)生爐，
?造氣過程由制氣循環(huán)的六個(gè)工序組成。
?整個(gè)過程是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱旋塞做兩次正轉(zhuǎn)和兩次逆轉(zhuǎn)90°實(shí)現(xiàn)的。
?電子控制器按工藝要求發(fā)出指令，程序控制的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)做二次正轉(zhuǎn)和二次逆轉(zhuǎn)，并且在二次回收、吹風(fēng)、回收三處打開空氣閥門，在其余各處關(guān)閉空氣閥門，阻止空氣進(jìn)入氣柜，防止氧含量增高而發(fā)生爆炸。
② 信號(hào)報(bào)警、保險(xiǎn)裝置和安全聯(lián)鎖
?在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，可配置信號(hào)報(bào)警裝置，情況失常時(shí)發(fā)出警告，以便及時(shí)采取措施消除隱患。
?報(bào)警裝置與測(cè)量?jī)x表連接，用聲、光或顏色示警。
?例如在硝化反應(yīng)中，硝化器的冷卻水為負(fù)壓，為了防止器壁泄漏造成事故，在冷卻水排出口裝有帶鈴的導(dǎo)電性測(cè)量?jī)x，若冷卻水中混有酸，導(dǎo)電率提高，則會(huì)響鈴示警。
保險(xiǎn)裝置
?保險(xiǎn)裝置則能在危險(xiǎn)狀態(tài)下自動(dòng)消除危險(xiǎn)狀態(tài)。
?例如氨的氧化反應(yīng)是在氨和空氣混合物爆炸極限邊緣進(jìn)行的，在氣體輸送管路上應(yīng)該安裝保險(xiǎn)裝置，以便在緊急狀態(tài)下切斷氣體的輸入。
?在反應(yīng)過程中，空氣的壓力過低或氨的溫度過低，都有可能使混合氣體中氨的濃度提高，達(dá)到爆炸下限。在這種情況下，保險(xiǎn)裝置就會(huì)切斷氨的輸送，只允許空氣流過，因而可以防止爆炸事故的發(fā)生。
安全聯(lián)鎖
?安全聯(lián)鎖就是利用機(jī)械或電氣控制依次接通各個(gè)儀器和設(shè)備，使之彼此發(fā)生聯(lián)系，達(dá)到安全運(yùn)行的目的。
?例如硫酸與水的混合操作，必須先把水加入設(shè)備，再注入硫酸，否則將會(huì)發(fā)生噴濺和灼傷事故。
?把注水閥門和注酸閥門依次聯(lián)鎖起來，就可以達(dá)到此目的。
?某些需要經(jīng)常打開孔蓋的帶壓反應(yīng)容器，在開蓋之前必須卸壓。頻繁的操作容易疏忽出現(xiàn)差錯(cuò)，如果把卸掉罐內(nèi)壓力和打開孔蓋聯(lián)鎖起來，就可以安全無誤。
6、可燃?xì)怏w檢測(cè)與報(bào)警
?在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存可燃?xì)怏w和易揮發(fā)可燃液體的場(chǎng)所，一旦發(fā)生泄漏則應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)（檢測(cè)）報(bào)警裝置的作用就是隨時(shí)檢測(cè)可燃?xì)怏w以及蒸汽的濃度，達(dá)到報(bào)警濃度就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使工作人員及時(shí)采取措施，避免達(dá)到可燃可爆濃度，或者防止超過國(guó)家規(guī)定的最高允許濃度。
?有時(shí)設(shè)備泄漏孔或縫很小，泄漏量也比較少，追蹤或定位泄漏源（點(diǎn)）也是檢測(cè)裝置應(yīng)該完成的任務(wù)。
（1）可燃?xì)怏w檢測(cè)器分類
?按照使用位置分類
?固定式檢測(cè)器（裝置）的安裝位置固定，就猶如一個(gè)監(jiān)視崗哨，檢測(cè)位置和范圍是固定的，主要用于固定裝置的監(jiān)測(cè)；
?便攜式檢測(cè)器（儀）可以隨著檢測(cè)人員或移動(dòng)的設(shè)備而變換檢測(cè)位置，對(duì)于場(chǎng)所不固定的檢測(cè)，或泄漏后擴(kuò)散范圍的檢測(cè)靈活方便。
按照采樣方式分類
?分為吸入式儀器和擴(kuò)散式儀器，前者的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于30s，后者的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于60s。
按照傳感器的原理分類
按照檢測(cè)器中傳感器的原理不同可以將傳感器分為：
? 半導(dǎo)體氣體傳感器、
? 固體電解質(zhì)氣體傳感器、
? 接觸燃燒式氣體傳感器、
? 高分子氣體傳感器
? 光離子化氣體傳感器。
測(cè)爆儀（如熱催化原理測(cè)爆儀、熱導(dǎo)原理測(cè)爆儀、氣敏原理測(cè)爆儀等）也是根據(jù)與此相同的工作原理設(shè)計(jì)的。
①半導(dǎo)體氣體傳感器工作原理
?這種傳感器主要使用半導(dǎo)體氣敏材料。
?按照檢測(cè)氣敏特征量方式不同分為電阻式和非電阻式兩種。
?電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器是通過檢測(cè)氣敏元件電阻隨氣體含量的變化情況而工作的。主要使用金屬氧化物陶瓷氣敏材料。
?例如：WO3氣體傳感器可檢測(cè)NH3的濃度范圍為5ppm～50ppm，ZnO-CuO氣體傳感器對(duì)200ppm的CO非常敏感。
?非電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器是利用氣敏元件的電流或電壓隨氣體含量而變化的原理工作的。
?主要有MOS二極管式和結(jié)型二極管式，以及場(chǎng)效應(yīng)管式氣體傳感器。
?檢測(cè)氣體大多為氫氣、硅烷等可燃?xì)怏w。
②固體電解質(zhì)氣體傳感器
?固體電解質(zhì)氣體傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料做氣敏元件。
?其原理是氣敏材料在通過氣體時(shí)產(chǎn)生離子，從而形成電動(dòng)勢(shì)，測(cè)量電動(dòng)勢(shì)從而測(cè)量氣體濃度。
?由于這種傳感器電導(dǎo)率高，靈敏度和選擇性好，得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，僅次于金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器。
?如測(cè)量H2S的YST-Au-WO3、測(cè)量NH3的NH+4CaCO3等。
③接觸燃燒式氣體傳感器
?可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式兩種。
?工作原理：氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃燒，產(chǎn)生的熱量使電熱絲升溫，從而使其電阻值發(fā)生變化，測(cè)量電阻變化從而測(cè)量氣體濃度。
?這種傳感器只能測(cè)量可燃?xì)怏w，對(duì)不燃性氣體不敏感。
?例如，在Pt絲上涂敷活性催化劑Rh和Pd等制成的傳感器，具有廣譜特性，即可以檢測(cè)各種可燃?xì)怏w。
?接觸燃燒式氣體傳感器在環(huán)境溫度下非常穩(wěn)定，并能對(duì)爆炸下限的絕大多數(shù)可燃性氣體進(jìn)行檢測(cè)，普遍應(yīng)用于石油化工廠、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處的可燃性氣體的監(jiān)測(cè)和報(bào)警。 ?
④高分子氣體傳感器
?高分子氣敏材料在遇到特定氣體時(shí)，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。
?主要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸、聚異丁烯、氨基十一烷基硅烷等。
?高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡(jiǎn)單、常溫選擇性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測(cè)中具有重要作用。
?根據(jù)所用材料的氣敏特性，這類傳感器可分為：
?通過測(cè)量氣敏材料的電阻來測(cè)量氣體濃度的高分子電阻式氣體傳感器；
?根據(jù)氣敏材料吸收氣體時(shí)形成濃差電池，測(cè)量電動(dòng)勢(shì)來確定氣體濃度的濃差電池式氣體傳感器；
?根據(jù)高分子氣敏材料吸收氣體后聲波在材料表面?zhèn)鞑ニ俣然蝾l率發(fā)生變化的原理制成的聲表面波氣體傳感器；
?根據(jù)高分子氣敏材料吸收氣體后重量變化而制成的石英振子式氣體傳感器等。
?高分子氣體傳感器具有對(duì)特定氣體分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在常溫下使用，可以補(bǔ)充其它氣體傳感器的不足。
⑤光離子化氣體傳感器
?（Photo Ionization Detector PID）
?光離子化檢測(cè)儀可以做成類似手持式對(duì)講機(jī)大小的便攜式氣體檢測(cè)儀（portable gas detector）
?用于較寬濃度范圍多種揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compound?VOC）的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。
?同時(shí)也可測(cè)定H2S、CS2、NH3、H3As、H3Se、Br2、I2等氣體。
?即不僅可以用于測(cè)定可燃?xì)怏w，也可以測(cè)定有機(jī)和無機(jī)有毒氣體。
光離子化檢測(cè)器工作原理示意圖?
（4）固定式氣體檢測(cè)報(bào)警器的安裝與檢測(cè)系統(tǒng)布置
?固定安裝式檢測(cè)器一經(jīng)安裝就位就只能被動(dòng)接受擴(kuò)散到檢測(cè)器的濃度，不能主動(dòng)尋找高濃度區(qū)域，其能否及時(shí)檢測(cè)到泄漏氣體，與氣體擴(kuò)散過程及安裝位置有關(guān)，所以選定安裝場(chǎng)所的問題十分重要。
?對(duì)于要監(jiān)測(cè)一個(gè)三維空間且規(guī)模較大的工業(yè)生產(chǎn)裝置，往往不是少數(shù)幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)就能確保其效果的。
?對(duì)于布點(diǎn)的疏密程度、上下高度以及與可能泄漏點(diǎn)的距離等，都是比較復(fù)雜的問題。
?既要考慮投資的合理性和可接受程度，更要考慮投資的切實(shí)效果，以確保安全生產(chǎn)。
安裝可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器基本要求：
①易燃、易爆場(chǎng)所應(yīng)安裝可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器；
②可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器的檢測(cè)器的數(shù)量應(yīng)滿足被檢測(cè)區(qū)域的要求，每個(gè)檢測(cè)器的有效檢測(cè)距離，在室內(nèi)不宜大于7.5m，在室外不宜大于15 m；
③可燃?xì)怏w報(bào)警控制器應(yīng)安裝在有人值守的操作室或值班室；
④安裝和使用的可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器應(yīng)有經(jīng)國(guó)家指定機(jī)構(gòu)認(rèn)可的計(jì)量器具制造認(rèn)證、防爆性能認(rèn)證和消防認(rèn)證；
⑤在用的可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器應(yīng)按規(guī)定定期標(biāo)定。
可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器選型基本原則：
?①按使用場(chǎng)所爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分及被測(cè)氣體的類別、級(jí)別、組別選擇檢測(cè)器的防爆類型、防爆性能與防爆等級(jí)組別；
?②按檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量選擇單路或多路檢測(cè)報(bào)警器；
?③按使用場(chǎng)所的環(huán)境溫度選擇檢測(cè)器和控制器的溫度適應(yīng)范圍。
