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化学反应安全技术湖南化工职业技术学院化学工程系王罗强学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应学习目标1.会分析不同类型化学反应的危险因素。2.掌握相应类型反应的安全控制技术。重点:氧化、还原、卤化、硝化、聚合、电解等反应安全技术。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氧化反应任何化学反应的危险都离不开物料带来的危险。首先,可以考虑记住国家的危险化学品分类:类别名称类别名称第1类爆炸品第6类毒害品第2类压缩气体和液化气体第7类放射性物品第3类易燃液体第8类腐蚀品第4类易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品第9类杂项第5类氧化剂和有机过氧化物学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氧化反应请你列举几种强氧化剂。你知道液氧的氧化能力有多大吗?液氧能使金刚石燃烧学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应一起关于氧气的爆炸事故2003年7月17日,涟钢集团制氧厂因管网压力高,调度指令停两台氧压机。0:40操作工发现“一万”制氧机恒压装置压力偏高,管网压力上涨较快,此时管网压力为2.4MPa,申请停5000m3/h氧压机。0:56正当操作工准备停机时,一声巨响,随后只见机房后天空一片火红。事后,一条新增的连接新建16000m3/h制氧机与老空分系统的膨胀节被炸裂,20多米氧气管道被烧黑并部分烧熔,周围树草烧燃。操作人员赶紧关闭相应的阀门,组织扑火,才使事态未进一步扩大。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应有机过氧化物具有分解爆炸的性质学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应1993年6月26日,郑州市高新技术开发区一家食品添加剂厂的7吨多过氧化苯甲酰发生爆炸,导致27人死亡,33人受伤。其中有订货的客户、该厂的厂长,还救起了33名伤员。年龄最大的62岁,最小的18岁。其中有5位青年农民,他们头一天来厂干活,就遭此横祸,可谓惨不忍睹。爆炸发生在16时15分左右,随着一声巨响,空中形成一团黑色的蘑菇云,猛烈的气浪和冲击波冲倒了厂房和院墙,砖头瓦块以及遇难者残肢断腿从天而降,浓烟散尽、尘土落定后,3700多平方米的建筑已成平地,相邻的企业也因此受灾。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应疑问思考:什么条件下氧化反应才会失控?为什么正常情况下,金刚石能安静地存在空气中几百年也没变化,氧气能安全地流过管道,也不用担心增白剂会爆炸?学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应讨论:积极措施我们可以从现场的:物料设备工艺环境人员5个角度来提出安全技术和管理措施,请你试着按以上原则列举。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氧化反应的安全技术要点1.温度控制:氧化反应需要加热,反应过程又会放热。如氨、乙烯和甲醇蒸气在空中的氧化,其物料配比接近于爆炸下限,控制不当,极易爆炸。2.配比控制:在采用催化氧化过程时,如引燃就会发生分支连锁反应,温度、压力剧增,引起爆炸。反应物料的配比应尽量控制在爆炸范围之外。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应3.催化剂保护:空气进入反应器之前,应经过气体净化装置,以保持催化剂的活性,减少起火和爆炸的危险。4、安全防护装置:反应器前后管道上应安装阻火器、泄压装置。5、严格控制加料速度,要不间断的搅拌。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氧化反应案例:间二甲苯氨氧化制二腈产品用途生产原理与工艺NH3++H2Oh催化剂+O2学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氧化反应案例:间二甲苯氨氧化制二腈工艺参数:T浓2:420℃配比:间二甲苯:氨:氧=1:5:8压力:常压催化剂:V-Cr-Mo-P系列换热方式:换热管道关键设备:流化反应床安全生产影响因素分析:互动讨论学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应补充:催化反应的安全技术学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应一、案例某年8月,美国石油公司印第安那州怀亭炼厂大型催化重整装置发生一连串内部爆震。主要爆炸出现在反应器和高压分离器内,裂片散落在356m宽范围。有的裂片刚好落在重整装置北面的罐区,引起许多罐着火,扩及16.2公顷,造成63个罐,以及大约20万m3原油和各种油品完全毁掉。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应1块60t重的碎片落在1个汽油罐上,将其严重击损,并使罐中的汽油着火、飞溅。其他管线、换热器、1个分离罐和1座吸收塔也发生了爆炸。事故原因:循环气线路中热的炉管表面引燃可燃混合气发生爆炸。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应二、催化反应的安全要点1.原料纯度控制在催化反应中,当原料气中杂质含量增加可能会生成爆炸性危险物。例如乙烯催化氧化合成乙醛,乙炔与亚铜反应生成乙炔铜(Cu2C2),在干燥状态下极易爆炸。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应二、催化反应的安全要点2.催化剂的影响催化剂选择不当易形成局部反应激烈,散热不良、温度控制不好等,很容易发生超温爆炸或着火事故。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应二、催化反应的安全要点3.催化产物的控制:在催化过程中有的产生氯化氢、硫化氢,则有中毒爆炸危险。有的催化过程产生氢气,着火爆炸的危险更大,尤其在高压下,氢的腐蚀作用可使金属高压容器脆化,从而造成破坏性事故。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应互动讨论谈谈对氯化氢和硫化氢的认识学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应还原反应典型的强还原剂有哪些?还原反应归类?学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应加氢还原反应案例2009年6月21日下午,某氨基醚分厂还原岗位操作工A、B两人准备向加氢还原釜添加催化剂,两人先向釜内投加甲醇、邻硝基苯甲醚,随后充氮气置换,16:20左右打开催化剂加料阀(Dg50球阀)时,阀门处有火星出现,操作工A用水扑救未果,火苗从阀门口喷出,操作工B迅速打开氮气阀向釜内充氮气,火苗持续增大,形成大约一米多高的火柱。两名操作工大声求救,当班值班长、安全科科长,发现火情后,立即跑到现场,拿起灭火器将火扑灭。这次火灾事故因扑救及时,未造成经济损失、人员伤害及次生事故的发生。请你推测这起事故的直接原因。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应某实验室金属钠燃烧事故责任人:某某时间:2004.3.1地点:某研究所事故经过:将1升工业乙醇倒入放在水槽中的塑料盆,然后将金属钠皮用剪刀剪成小块,放入盆中。开始时反应较慢,不久盆内温度升高,反应激烈。当事人即拉下通风柜,把剪刀随手放在水槽边。这时水槽边的废溶剂桶外壳突然着火,并迅速引燃了水槽中的乙醇。当事人立刻将燃烧的废溶剂桶拿到走廊上,同时用灭火器扑救水槽中燃烧的乙醇。此时走廊上火势也逐渐扩大,直至引燃四扇门框。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应还原反应还原反应的危险主要集中在物质的特殊性上,无论是金属、金属化合物还是催化剂还原,都要考虑失控情况下可能接触空气和水,还要考虑次生的氢气。请你试着用简单的几个关键词把还原反应的主要危险总结出来,并说说相应对策措施。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应还原反应的安全技术要点1.利用初生态氢还原的安全技术:酸、碱浓度,反应温度,反应搅拌,防止冲料。导出氢气,加碱中和。不要急于中和以防燃烧爆炸。2.催化加氢安全技术:有机合成等过程中,催化剂雷尼镍和钯炭在空气中吸潮后有自燃的危险。反应前必须用氮气置换。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应3、工艺参数控制:严格控制温度、压力和流量。4、安全设施:电气设备防爆,采用轻质屋顶,开设天窗或风帽,使氢气易于飘逸。尾气排放管要高出房顶并设阻火器。加压反应器配备安全阀或爆破片。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应卤化反应从广意上讲,卤化反应也是氧化反应,是强的放热反应,从这一点看,它与氧化反应的危险是类似的。一般卤化剂为氯气,因而远不止氧化反应简单。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应说说氯化反应物料:在氯化过程中,反应产物中除一氯取代物之外,总是含有二氯及三氯取代物。所以氯化的反应产物是各种不同浓度的氯化产物的混合物。氯化过程往往伴有氯化氢气体的生成。工艺:影响氯化反应的因素有被氯化物及氯化剂的化学性质、反应温度及压力(压力影响较小)、催化剂相反应物的聚积状态等。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应二、氯化反应安全技术的要点1.氯气的安全使用不能把储存氯气的气瓶或槽车当储罐使用,以防范有机物质倒流进气瓶或糟车,引起爆炸。一般氯化器装设缓冲罐,防止氯气断流或压力减小时形成倒流。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应二、氯化反应安全技术的要点2、严格的防火防爆措施3、工艺参数控制:T,P,配比4、氯气流量稳定措施5、设备、管道、管件防腐6、有害气体处理7、机泵与电器设备维护保养8、劳动保护措施学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氯化反应案例:百菌清生产工艺反应原料:间苯二甲腈,氯气生产原理与工艺:反应过程参数:T:250--280℃P:常压氯腈比=5:1关键设备:固定反应床传热系统:导热油换热安全生产影响因素分析:学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应找别扭:从泄露事故看氯气危险某司机A与押车员B负责运输氯气罐,行至A家乡时,A请B一起顺便回家喝酒,B欣然答应。进入村庄时,因颠簸车翻,大量氯气泄露,A、B急忙逃命,村民闻到刺鼻气味,立即纷纷向山脚下跑。该起事故引起数人死亡,多人受伤住院。请你找出其中的4处错误,并更正后面的2处错误。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应氯化反应总结讨论:1.请你用3个简练的词语来描述氯化反应的主要危险。2.请你从物料、设备、工艺、环境和人员5个角度分析下氯化反应的危险,及控制方法。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应硝化反应先看看炸药的“庐山真面目”。三硝基甲苯乳化炸药TNT、硝酸铵、硝化甘油这些物质分子结构都含有什么?学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应硝化反应事故案例2007年5月11日13时40分左右,沧州大化TDI有限责任公司一车间硝化装置发生爆炸,并引起附近一个甲苯缓冲罐(容积约50m3)发生二次爆炸。TDI(甲苯二异氰酸酯)是剧毒化学品,生产过程涉及氯气、光气、硝酸、甲苯等有毒有害危险化学品。事故造成钢筋混泥土框架全部倒塌,厂区所有房间玻璃破碎,供电系统和DCS控制系统严重损坏。事故造成5人死亡,伤数十人。周边五个村庄约三千名群众被紧急疏散。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应硝化反应混酸的配制步骤要点:搅拌、冷却、缓慢如果错了其中任意一步,会有什么后果?学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应讨论:硝化反应安全技术试从硝化反应具有的危险性,分析硝化反应的安全控制技术。另外,磺化岗位与硝化岗位具有类似危险,它们与氯化岗位都属于重大危险化学岗位。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应硝化反应的安全技术的要点1.混酸配制的安全技术:混酸中硫酸量与水量的比例应当计算,混酸中硝酸量不应少于理论需要量,实际上稍稍过量1%~10%。酸混合放热,高温下可能引起爆炸,必须进行冷却。2.硝化器的安全技术:硝化一般是在搅拌、换热条件下间歇操作。采用多段式硝化器可使硝化过程达到连续化。不仅可以显著地减少能量的消耗,减少爆炸中毒的危险。学习目标氧化反应还原反应卤化反应硝化反应聚合反应电解反应3、硝化器的安全防护:夹套进排水管安装温度计,严防冷却水因夹套焊
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