化工安全及三废处理压力容器基础

《化工工艺概论》第二版第七章化工安全及“三废”处理ChemicalEngineeringSafetyandThreeWastesTreatment第七章化工安全及三废处理化工生产防火防爆技术工业毒物的危害与防护压力容器安全技术劳动保护技术常识本章重点化工“三废”的污染与治理第七章化工安全及三废处理第一节化工生产防火防爆技术PreventionofFireandExplosioninChemicalIndustry第一节化工生产防火防爆技术1．物质的燃烧（1）燃烧及燃烧条件燃烧必须具备以下三个条件：①可燃物质②助燃物质③点火源（2）燃烧类型①闪燃②着火③自燃a.受热自燃b.自热自燃一、燃烧与爆炸（CombustionandExplosion）第一节化工生产防火防爆技术2．物质的爆炸爆炸（explosion）是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。爆炸碎片的飞散距离一般可达100~500米。（1）爆炸的分类①物理爆炸②化学性爆炸（2）爆炸极限可燃物在空气中形成爆炸混合物的最低浓度叫爆炸下限，最高浓度叫爆炸上限。可燃物浓度在爆炸上限和爆炸下限之间都能发生爆炸，这个浓度范围称为该物质的爆炸极限（explosionlimit）第一节化工生产防火防爆技术几种气体和液体的爆炸极限液体名称爆炸浓度极限（%）上限下限酒精183.3甲苯71.5松节油620.8车用汽油7.21.7灯用汽油7.51.4乙醚401.85苯9.51.5甲烷155.0乙烷15.53.0丙烷9.52.1汽油7.61.4液化石油气102第一节化工生产防火防爆技术根据物质燃烧爆炸的发生条件，防火防爆基本措施应该放在限制和消除燃烧爆炸危险物、助燃物、着火源三者之间的相互作用上，防止燃烧“三要素”的同时出现。1.火灾的分类二、防火防爆措施第一节化工生产防火防爆技术2.生产的火灾危险性分类第一节化工生产防火防爆技术3.爆炸和火灾危险场所的区域第一节化工生产防火防爆技术4.根据化工生产工艺特点采取防火防爆措施（1）要保证原材料和成品的质量（2）要严格掌握原料的配比（3）防止加料过快过多（4）注意物料的投料顺序（5）防止跑、冒、滴、漏（6）严格控制温度（7）严格控制压力（8）防止搅拌中断（9）严守操作规程（10）做好抽样探伤第一节化工生产防火防爆技术消防灭火的重点应放在确定熄灭火的临界条件上，而不是放在熄灭火的时间上。三、消防灭火技术第一节化工生产防火防爆技术1.消防装置（1）防火安全装置阻火设备，如安全液封、水封井、阻火器、单向阀、阻火阀等，其作用是防止火焰闯入设备、管道或阻止火焰在其间扩展；防爆泄压设备，如安全阀、爆破片(防爆片)、放空管等，安装于压力容器、管道等生产设备上，起降压防爆作用；火星熄灭器，安装于产生火星的设备和装置，防止火星飞出引燃可燃物；自动探测器，用于检测可燃气体浓度、温度、烟雾等，当超过一定值（浓度）时自动报警，起动联锁装置自动停车并启动自动灭火设施，及时运作，快速灭火。第一节化工生产防火防爆技术管道阻火器安全阀防爆片火星熄灭器自动探测器第一节化工生产防火防爆技术（2）灭火设备直接将火灾扑灭的设备，有喷射粉末、泡沫等的灭火器，喷射水雾、不燃性气体、挥发性液体（液态卤烃等）等的灭火器，喷水器、消火栓等喷水灭火设备第一节化工生产防火防爆技术2.灭火的基本原则（1）报警早，损失小（2）边报警，边扑救（3）先控制，后灭火（4）先救人，后救物（5）防中毒，防窒息（6）听指挥，莫惊慌第一节化工生产防火防爆技术3.生产装置初期火灾的扑救基本措施（1）迅速查清着火部位，燃烧物质及物料的来源，在灭火的同时，及时关闭阀门，切断物料。（2）采取多种方法，消除爆炸危险。（3）准确使用灭火剂。（4）当消防队赶到火场扑救时，生产装置负责人或岗位人员，应主动向消防指挥员介绍情况，讲明着火部位、燃烧介质、温度、压力等生产装置的危险状况和已经采取的灭火措施，供专职消防队迅速做出灭火战术决策。第一节化工生产防火防爆技术（5）消灭外围火焰，控制火势发展。（6）利用生产装置设置的固定灭火装置冷却、灭火。（7）根据生产装置的火灾危险性及火灾危害程度，及时采取必要的工艺灭火措施，如对火势较大，关键设备破坏严重，一时难以扑灭的火灾，可采取局部停止进料，开阀导罐、紧急放空、紧急停车等工艺紧急措施，为有效扑灭火灾，最大限度降低灾害创造条件。第一节化工生产防火防爆技术4.储罐初起火灾的扑救石油化工企业用贮存的物料大多数密度小、沸程低、爆炸范围大、闪点低、燃烧速度快、热值高、具有火灾危险性大、扑救困难的特点。（1）易燃可燃液体贮罐发生火灾，现场人员可利用岗位配备的干粉灭火器或泡沫灭火器进行灭火，同时组织人力利用消火栓、消防水炮进行贮罐罐壁冷却，降低物料可燃蒸气的挥发速度，保护贮罐强度，控制火势发展。冷却过程中一般不应将水直接打入罐内，防止液面过高造成冒罐或油品沸溢，扩大燃烧面积，造成扑救困难。设有固定泡沫灭火装置的，应迅速启动泡沫灭火设施，选择正确的泡沫灭火剂和供给强度及混合比例，打开着火罐控制阀，输送泡沫灭火。第一节化工生产防火防爆技术（2）浮顶式易燃可燃液体油罐着火，在喷射泡沫和冷却罐壁的同时，应组织人员上罐灭火。同时可用干粉灭火器扑灭围堰内的残火。地下式、半地下式易燃可燃液体贮罐着火，可用干粉或泡沫推车进行灭火。灭火时应注意风向和热辐射。（3）卧式、球式易燃可燃气体贮罐着火，应迅速打开贮罐上设置的消防喷淋装置进行冷却，冷却时应集中保护着火罐，同时对周围贮罐进行冷却保护。防止罐内压力急剧上升，造成爆炸。操作人员应密切注意贮罐温度和压力变化，必要时应打开紧急放空阀，将物料排放火炬或安全地点进行泄压。（4）扑救易燃可燃液体贮罐火灾，也可在贮罐没有破坏的情况下，充填氮气等惰性气体窒息灭火。贮罐火灾及时扑灭后，应冷却保护一段时间，降低物料温度，防止温度过高引起复燃。第一节化工生产防火防爆技术5.人身起火的扑救在化工企业生产环境中，人身起火燃烧，轻者留有伤残，重者直至危及生命。正确扑救人身着火，可大大降低伤害程度。当人身着火时，一般采取就地打滚的方式，将着火部分压灭。同时应保持清醒头脑，切不可跑动，否则风助火势，烧伤更加严重；衣服局部着火，可采取脱衣，局部裹压的方法灭火。火灾扑灭后，应特别注意烧伤患者的保护，对烧伤部位应用绷带或干净的床单进行简单的包扎后，尽快送医院治疗。第七章化工安全及三废处理第二节压力容器的安全技术SafetyTechniqueofPressureVessel第二节压力容器的安全技术化工压力容器一般指在化工生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并能承受压力的密闭容器。压力容器作为机械制造产品，它是在各种介质和环境十分苛刻的条件下进行操作的，如高温、高压且具有易燃、易爆、剧毒和腐蚀等。压力容器在设计、制造、安装、运行和维护等各个环节中都会产生缺陷，但不管来源于那个环节，都将影响其安全使用。第二节压力容器的安全技术同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器a.最高工作压力≥0.1MPa；b.内直径≥0.15m，且容积≥0.025m3；c.介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。一、压力容器的定义与分类第二节压力容器的安全技术1.按工作压力分类低压（代号L）容器0.1MPa≤p＜1.6MPa；中压（代号M）容器1.6MPa≤p10MPa；高压（代号H）容器10MPa≤p100MPa；超高压（代号U）容器p≥100MPa第二节压力容器的安全技术2.按用途分类(1)反应容器反应器、发生器、聚合釜、合成塔、变换炉等。(2)换热容器热交换器、冷却器、加热器等。(3)分离容器分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤塔等。(4)储运容器储槽、储罐、槽车等。第二节压力容器的安全技术3.按危险性和危害性分类《压力容器安全技术监察规程》综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。（1）第三类压力容器高压容器；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa·m3）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5Pa·m3）；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPa·m3）；高压、中压管壳式余热锅炉；第二节压力容器的安全技术（1）第三类压力容器中压搪玻璃压力容器；使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。低温液体储存容器（容积大于5m3）第二节压力容器的安全技术（2）第二类压力容器，中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。（3）第一类压力容器除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。第二节压力容器的安全技术为了确保压力容器制造质量，国家规定凡压力容器设计单位要具有特种设备设计许可证（压力容器）；制造和现场组焊压力容器的单位必须持有劳动部颁发的制造许可证。压力容器质量的优劣主要取决于材料质量、焊接质量和检验质量三方面。压力容器的制造质量除钢材本身质量外，主要取决于焊接质量。压力容器制成后必须进行压力试验。包括耐压试验和气密性试验。耐压试验包括液压试验和气压试验。二、压力容器的设计、制造及安装第二节压力容器的安全技术压力容器的专业安装单位必须经劳动部门审核批准才可以从事承压设备的安装工作。安装作业必须执行国家有关安装的规范。安装过程中应对安装质量实行分段验收和总体验收。验收由使用单位和安装单位共同进行。总体验收时，应有上级主管部门参加。压力容器安装竣工后，施工单位应将竣工图、安装及复验记录等技术资料及安装质量证明书等移交给使用单位。第二节压力容器的安全技术1.钢材内部局部区域的组织损伤，或者材料在使用过程中劣化引起的钢材内部组织变化，都会导致钢材性能损害，从而影响压力容器使用的安全可靠性。2.中、高强度钢制化工压力容器在制造中容易产生焊接裂纹，如果再加上疲劳和介质腐蚀等恶劣的操作条件，就会使这些原始裂纹扩展，最终导致压力容器疲劳破坏。3.化工压力容器的腐蚀问题比较复杂，影响因素比较多，其中包括氢腐蚀、应力腐蚀、局部腐蚀(点腐蚀及缝隙腐蚀)以及均匀腐蚀，并且经常出现几种腐蚀共存的现象，腐蚀对化工压力容器的危害很大，腐蚀会使压力容器发生早期失效或突然损坏，造成停车事故；腐蚀会使压力容器发生穿孔泄漏，造成介质流失，污染环境，甚至会使易燃介质发生爆炸或使有毒介质泄漏引起中毒事故；腐蚀会使压力容器壁厚减薄，致使壳体不能满足强度要求，最后导致容器破裂失效。三、化工压力容器的安全问题第二节压力容器的安全技术三、化工压力容器的安全问题4.化工压力容器容纳的压缩气体或饱和液体，容器一旦破裂，介质卸压膨胀，瞬间所发生的能量不但会使容器发生爆炸，还会产生冲击波破坏周围设备和建筑；并且由于内部介质外泄，引起二次爆炸、着火燃烧或毒气弥散导致厂毁人亡的恶性事故。5.化工压力容器除承受介质压力外，常伴随着高温、低温或介质腐蚀的联合作用；温度、压力的波动或短期超载又常常不可避免。若遇频繁开停车或温度、压力波动，则会使压力容器发生疲劳破坏，引发安全事故。化工压力容器上某些局部区域的应力状态复杂而恶劣，其使用条件和制造要求苛刻。如容器的开孔、接管处和某些结构不连续处的受力状态恶劣，应力水平较高，这些部位常常容易产生疲劳裂纹，成为脆性破坏的发源地。三、化工压力容器的安全问题第二节压力容器的安全技术1.设置安全泄压装置2.装设液位计3.装设连锁装置四、化工压力容器安全装置的设置第二节压力容器的安全技术1.平稳操作压力容器2.对安全