第二节化工安全技术

　　石油、化工生产是危险性较大的行业，所处理的物料（原料、中间产物及成品等）大多具有易燃、易爆、毒性和腐蚀性的特性；工艺过程复杂，工艺条件苛刻；作业方式多样化；生产装置规模大型化、连续化、自动化。这些特点决定了化工生产具有较高的危险性。

　　石油、化工生产的潜在的主要危险是火灾、爆炸、致人中毒、化学灼伤等。石油、化工生产一旦发生事故，往往会带来严重的后果，造成众多人员伤亡、巨额的财产损失，还会严重污染环境。

　　一、典型设备安全技术与车间布置

　　（一）典型设备工艺安全分析

　　设备运行设计的基本内容主要是在满足安全运行的条件下，对定型（或标准）设备的选择和非定型（非标准）设备的工艺计算等。定型设备的选择除了要符合基本要求外，还要注意根据设计项目规定的生产能力和生产周期确定设备的台数。运转设备要按其负荷和规定的工艺条件进行选型；静止设备则要计算其主要参数，如传热面积、蒸发面积等，再结合工艺条件进行选型。

　　1．泵

　　泵是化学工业等流程工业运行中的主要流体机械。泵的安全运行涉及流体的平衡、压力的平衡和物系的正常流动。选用泵要依据流体的物理化学特性，一般溶液可选用任何类型泵输送；悬浮液可选用隔膜式往复泵或离心泵输送；黏度大的液体、胶体溶液、膏状物和糊状物时可选用齿轮泵、螺杆泵或高黏度泵；毒性或腐蚀性较强的可选用屏蔽泵；输送易燃易爆的有机液体可选用防爆型电机驱动的离心式油泵等。

　　2．换热器

　　换热器的运行涉及工艺过程中的热量交换、热量传递和热量变化，过程中如果热量积累，造成超温就会发生事故。化工生产中换热器是应用最广泛的设备之一。选择换热器形式时，要根据热负荷、流量的大小，流体的流动特性和污浊程度，操作压力和温度，允许的压力损失等因素，结合各种换热器的特征与使用场所的客观条件来合理选择。

　　目前，国内使用的管壳交换热器系列标准有：固定管板式换热器、立式热虹吸式再沸器、钢制固定式薄管板列管换热器、浮头式换热器、冷凝器、U形管式换热器。

　　3．精蒸馏塔

　　精馏过程涉及热源加热、液体沸腾、气液分离、冷却冷凝等过程，热平衡安全问题和相态变化安全问题是精馏过程安全的关键。

　　精馏设备是应用最广泛的非定型设备。由于用途不同，操作原理不同，所以塔的结构形式、操作条件差异很大。精馏设备的安全运行主要决定于精馏过程的加热载体、热量平衡、气液平衡、压力平衡以及被分离物料的热稳定性以及填料选择的安全性。精馏设备的形式很多，按塔内部主要部件不同可以分为板式塔与填料塔两大类型。板式塔又有筛板塔、浮阀塔、泡罩塔、浮动喷射塔等多种形式，而填料塔也有多种填料方式。在精馏设备选型时应满足生产能力大，分离效率高，体积小：可靠性高，满足工艺要求，结构简单，塔板压力较小的要求。

　　4．反应器

　　反应器安全问题最为复杂，涉及反应器物系配置、投料速度、投料量、升温冷却系统、检测、显示、控制系统以及反应器结构、搅拌、安全装置、泄压系统等。反应器是化工生、产中的关键设备，合理选择设计好的反应器能够有效利用原料，提高效率，减少分离装置的负荷，节省分离所需的能量。

　　反应器应该满足反应动力学要求、热量传递的要求、质量传递过程与流体动力学过程的要求、工程控制的要求、机械工程的要求、安全运行要求。

　　反应器的种类很多，按基本结构可分为：管式反应器、釜式反应器、固定床反应器和流化床反应器。

　　5．搅拌器

　　搅拌器的安全可靠是许多放热反应、聚合过程等安全运行的必需条件。搅拌器的中断或突然失效可以造成物料反应停滞、分层、局部过热等。搅拌器的形式有桨式、涡轮式、推进式、框式（或锚式）、螺杆式及螺带式等。选择时，首先根据搅拌器形式与釜内物料容积及黏度的关系进行大致的选择，搅拌器的材质可根据物料的腐蚀性、黏度及转数等确定。

　　6．轴密封装置

　　防止反应釜的跑、冒、滴、漏，特别是防止有毒害、易燃介质的泄漏，选择合理的密封装置非常重要。密封填料可能选择错误，与反应物反应导致反应器爆炸；机械密封由于安装缺陷，大量溶剂泄漏发生爆炸。密封装置主要有如下两种。

　　（1）填料密封。优点是结构简单，填料拆装方便，造价低。但使用寿命短，密封可靠性差。

　　（2）机械密封。优点是密封可靠，使用寿命长，适用范围广、功率消耗少。但其造价高．安装精度要求高。

　　7．蒸发设备

　　蒸发设备的选型主要考虑被蒸发溶液的性质，如黏度、发泡性、腐蚀性、热敏性和是否容易结晶或析出结晶等因素。

　　蒸发热敏性物料时，应选用膜式蒸发器，以防止物料分解；蒸发黏度大的溶液，为保证物料流速应选用强制循环回转薄膜式或降膜式蒸发器；蒸发易结垢或析出结晶的物料，可采用标准式或悬筐式蒸发器或管外沸腾式和强制循环型蒸发器；蒸发发泡性溶液时，应选用强制循环型和长管薄膜式蒸发器；蒸发腐蚀性物料时应考虑设备用材；如蒸发废酸等物料应选用浸没燃烧蒸发器；处理量小的或采用间歇操作时，可选用夹套或锅炉蒸发器，以便制造、操作和节约投资。

　　8．存储设备

　　化工生产中需要存储的有原料、中间产品、成品、副产品以及废液和废气等。常见的存储设备有罐、桶、池等。有敞口的也有密封的；有常压的也有高压的；可根据存储物的性质，数量和工艺要求选用。

　　一般固体物料，不受天气影响的，可以露天存放。大量液体的存储一般使用圆形或球形储槽；易挥发的液体，为防物料挥发损失，而选用浮顶储罐；蒸气压高于大气压的液体，要视其蒸气压大小专门设计储槽；可燃液体的存储，要在存储设备的开口处设置防火装置。容易液化的气体，一般经过加压液化后存储于压力储罐或承压钢瓶中，近些年，用低温法将液化后的物料储存于常压低温储罐中也得到了应用；难于液化的气体，大多数经过加压后存储于气柜高压球形储槽或柱形容器中。易受空气和湿度影响的物料应存储于密闭的容器内。

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