大學化學與化工安全工程經(jīng)典教學課件第三章物質(zhì)性質(zhì)物化原理與安全

1、第三章 物質(zhì)性質(zhì)、物化原理與安全第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征第三節(jié) 毒性物質(zhì)的性質(zhì)和特征第四節(jié) 反應物質(zhì)的性質(zhì)和特征第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全第七節(jié) 化工操作原理與安全化學危險物質(zhì)(危險化學品)是指具有燃燒、爆炸、毒害、腐蝕等性質(zhì)，以及在生產(chǎn)、貯存、裝卸、運輸?shù)冗^程中易造成人身傷亡和財產(chǎn)損失的任何化學物質(zhì)。第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述危險化學品分類1）爆炸品2）壓縮氣體和液化氣體3）易燃液體4）易燃固體和自燃物品及遇濕易燃物品5）氧化劑和有機過氧化物6）有害物品和有毒感染性物品7）放射性物品8）腐蝕品 危險化學品名錄（200

2、2版）.doc第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述化學物質(zhì)的危險性：化學物質(zhì)危險可劃分為3個類別：1、物理危險（1）爆炸性危險釋放能量的形式：熱、光、聲、振動等。危害形式：沖擊波、火災能引起爆炸的可燃物質(zhì)：易燃氣體；易燃液體的蒸氣；可燃固體（包括一些金屬的粉塵）。形成爆炸的三個要素： 可燃物質(zhì)；空氣或任何其他助燃劑；火源或高于著火點的溫度。第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述（2）氧化性危險 氧化性是指物質(zhì)或制劑與其他物質(zhì)，特別是易燃物質(zhì)接觸產(chǎn)生強放熱反應。氧化性物質(zhì)可分為中性、堿性和酸性的3類。絕大多數(shù)氧化劑都是高毒性化合物。第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述（3）易燃性危險（可細分為3個危險類別） 極度易燃性：

3、 指閃點低于0、沸點低于或等于35的物質(zhì)或制劑具有的特征。 高度易燃性： 指無需能量，與常溫空氣接觸就能變熱起火的物質(zhì)或制劑具有的特征。 易燃性： 指閃點在2155的液體物質(zhì)或制劑具有的特征。第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述2、生物危險 （1）毒性危險（2）腐蝕性和刺激性危險（3）致癌性和致變性危險3.環(huán)境危險 水質(zhì)污染和空氣污染 第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述第一節(jié) 化學物質(zhì)及其危險概述化學物質(zhì)的危險性危險類別物理危險生物危險環(huán)境危險危害對象熱、光、聲、振動等形式釋放能量。造成物理性破壞。 對生命體造成傷害。污染環(huán)境具體表現(xiàn)爆炸性、氧化性、易燃性危險 毒性腐蝕和刺激性致癌和致變性水質(zhì)污染、空氣污染

4、一易燃物質(zhì)的性質(zhì) 易燃物質(zhì)的火災等級與其以下性質(zhì)有關：1）閃點 2）著火點（燃點）3）自燃溫度（自燃點） 4）蒸氣相對密度5）熔點 6）沸點7）分子式 8）爆炸范圍9）蒸發(fā)潛熱 10）燃燒熱第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征易燃物質(zhì)的性質(zhì)與危險分級 我國目前把可燃物質(zhì)的火災危險級別分為：甲、乙、丙、丁、戊五個級別。建筑設計防火規(guī)范 2006版.doc第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征物質(zhì)易燃性評估（P18） 1. 氣體易燃性評估 2. 可燃液體易燃性評估 3. 可燃固體易燃性評估第二節(jié) 易燃物質(zhì)的性質(zhì)和特征1、毒性物質(zhì)的類別 P18 按毒性物質(zhì)的物理狀態(tài)分為: 粉塵、煙塵、煙霧、蒸氣、氣體2、毒性物質(zhì)的臨

5、界限度和致死劑量（1）臨界限度（2）致死劑量（單位：mg/） 1）最小致死劑量 2）半致死劑量LD50 職業(yè)性接觸毒物危害程度分級.doc工作場所有害因素職業(yè)接觸限值.doc第三節(jié) 毒性物質(zhì)的性質(zhì)和特征一、化學物質(zhì)的反應性能1、自燃性質(zhì) 了解6類自燃化合物 P21 惰性氣體保護。2、過氧化性質(zhì) 可過氧化的有機化合物的一般結構特征： 含有對自氧化轉(zhuǎn)變?yōu)檫^氧化氫基團敏感的氫原子。 對過氧化反應敏感的典型結構 P213、水敏性質(zhì) 6類水敏性物質(zhì) P22第四節(jié) 反應物質(zhì)的性質(zhì)和特征二、反應物質(zhì)不穩(wěn)定性結構因素和熱力學表征 1、物質(zhì)不穩(wěn)定性的結構因素 表征潛在不穩(wěn)定性的結構基團 P22表2、物質(zhì)不穩(wěn)定性

6、的熱力學表征 GH TSH 放熱：H0 第四節(jié) 反應物質(zhì)的性質(zhì)和特征三、反應物質(zhì)的氧差額1、定義：P23 氧差額系統(tǒng)中(具有氧量)(完全氧化需氧量)2、意義： 用于判斷化合物爆炸性分解的潛在可能性。對化合物，氧差額 氧化性第四節(jié) 反應物質(zhì)的性質(zhì)和特征一、溫度對蒸氣壓的影響掌握：溫度對蒸汽壓的影響及其帶來的危險性。1、TPS，蒸汽濃度提高2、空氣中可燃物質(zhì)的任何加熱T易燃物揮發(fā)可燃蒸汽燃燒、爆炸。3、空氣中有害物質(zhì)T毒物揮發(fā)毒物蒸汽毒性加強。4、過壓問題：超常（非常）吸熱，（產(chǎn)生的熱量大于傳出熱量）化學反應，故障或失誤（滿罐）。第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性二、相變化引起的體積變化 了解相變

7、化引起的體積變化及帶來的危險。1、蒸汽“爆炸”引起物料噴射。2、易燃或毒物在有限空間內(nèi)汽化3、蒸汽冷凝或被吸收引起的內(nèi)爆（塌陷）第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性三、不同物質(zhì)蒸氣和液體的密度 了解蒸汽和液體的密度對安全性的影響。1、氣體或蒸汽 P27密度大的，在低位擴散、聚集。密度小的，空中擴散，漂浮爆炸云，也可在通風不良的裝置、建筑物的高位區(qū)聚集；冷卻、締結、水合都能使密度變大而沉降。熱氣向空中擴散。第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性2、液體的密度差異 非互溶液體在加工和貯存裝置中分層。 密度較小的液體分布或聚集在較重液體之上。 兩種非互溶液體混合時會有各自獨立的特征蒸氣壓，總壓為兩液體的蒸

8、氣壓之和；混合物的沸點一般遠低于純組分沸點。第五節(jié) 壓力系統(tǒng)熱力學行為與危險性一、化學反應動力學 從反應動力學出發(fā)分析反應的危險性。 反應速率 r = kCAaCBb k = Aexp(-E/RT) 反應溫度（強放熱反應） 均相反應的反應物濃度 不同反應的反應速率與溫度的關系：P28第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全二、反應物質(zhì)的非互容性 了解反應物質(zhì)的毒性危險、反應危險、水敏性危險等非互容性質(zhì)。 見 表2-5、表2-6 三、化學反應類型及其危險性 了解各種化工反應的危險性。1、燃燒反應點火時應注意物質(zhì)的爆炸或燃燒極限。燃燒速率控制：溫度、氧化劑、燃料加入量。第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全

9、2、氧化反應與燃燒的差別在于反應受到控制，最終產(chǎn)物不一定是CO2和H2O。(甲醇氧化、氨氧化)氧化反應是強放熱反應。常采用較低的反應物濃度或較低的反應溫度。應特別注意的強氧化劑： 高錳酸鹽、次氯酸及其鹽、亞氯酸鈉、二氧化氯、所有的氯酸鹽、所有的過氧化物、硝酸、四氧化氮、臭氧等。第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全3、中和反應放熱反應。注意加料速度；低濃度易控制。危險性較低。4、電解反應電解反應本身不存在反應危險。存在危險：高電流強度 氰化物毒性 可燃氣體和高氧化態(tài)產(chǎn)物生成的爆炸危險。第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全5、復分解反應反應熱較低，危險性小。6、煅燒反應吸熱反應，極少危險。7、硝化反應

10、硝化反應常伴有不需要的氧化反應，皆為強放熱過程；硝化試劑是強氧化劑，硝化產(chǎn)物常具爆炸性，故危險性大。須嚴格控制硝化反應溫度與反應物濃度。第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全8、酯化反應一般酯化反應的速率都較慢，較少危險性。9、還原反應：無反應危險。10、氨化反應：反應危險性小。11、鹵化反應：反應危險性大。強放熱反應。爆炸范圍寬。鹵素具腐蝕性。第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全12、磺化反應反應易受控制，危險性小。13、水解反應無機水解反應需移走反應熱以控制反應溫度。大多數(shù)有機水解反應緩慢，無反應危險。14、加氫反應放熱，常需應用催化劑加速反應，一般易受控制。危險性主要在于高壓氫的應用。第六節(jié)

11、化學反應系統(tǒng)物化原理與安全15、烷基化反應一般中等放熱，反應速率較慢，無反應危險。危險主要在于其強腐蝕性的催化劑，如氫氟酸、濃硫酸等。16、縮合反應放熱反應，當反應物質(zhì)粘度過大時攪拌及反應熱的移出均較困難，可能釀成火險。一般分步進行，可控制。17、聚合反應反應迅速劇烈，常需注入阻聚劑中止或減緩反應。第六節(jié) 化學反應系統(tǒng)物化原理與安全一、化學反應與熱量傳遞注意傳熱面的結垢會降低傳熱效率。反應器內(nèi)溫度梯度問題。事故常見原因：放熱反應的熱生成速率與溫度成指數(shù)律，而熱傳遞速率則與冷卻介質(zhì)與物料間的溫差成線性關系。第七節(jié) 化工操作原理與安全二、相平衡與組元分離1、蒸餾（1）易燃液體的蒸餾在常壓下、真空下

12、或壓力下操作，存在著空氣進入 、排出的可能性，有危險性。（2）蒸餾操作的危險性再沸器、冷凝器的堵塞問題蒸餾塔應配置真空或壓力釋放設施。第七節(jié) 化工操作原理與安全2、吸收 為了安全操作，應注意： 控制溶劑的流量和組成； 在設計限度內(nèi)控制入口氣流，檢測其組成； 控制出口氣的組成； 選擇適當?shù)慕Y構材料； 在進口氣流速、組成、溫度和壓力的設計條件下操作； 避免潮氣轉(zhuǎn)移至出口氣中?？刂谱兞坎徽r應能自動啟動報警裝置。第七節(jié) 化工操作原理與安全3、液液萃取包含相混合、相分離、泵輸送及溶劑和溶質(zhì)的回收等過程。溶劑常具易燃性，應注意防靜電。4、結晶危險性極少。第七節(jié) 化工操作原理與安全三、相混合和相分離1、

13、混合 （1）液-液混合（2）氣-液混合（3）固-液混合（4）固-固混合（5）氣-氣混合注意：機械危險 易燃易爆介質(zhì) 避免混入過硬的固體雜質(zhì)第七節(jié) 化工操作原理與安全2、蒸發(fā)蒸發(fā)器應配置真空或壓力釋放設施。操作區(qū)內(nèi)應有防火設施。熱交換器和蒸發(fā)器注意除垢。3、干燥需要干燥的物質(zhì)分類為：（1）爆燃爆炸性物質(zhì)應采用爆炸品工業(yè)特定的預防措施。（2）加熱時放熱分解并能釋放出大量氣體的物質(zhì)適用于真空或惰性氣氛下的干燥。第七節(jié) 化工操作原理與安全（3）在空氣中加熱發(fā)生放熱氧化的物質(zhì)須正確選擇操作條件，嚴格排除火源，采取適當防爆措施。（4）在空氣中加熱既不放熱分解又不放熱氧化的物質(zhì)。當含有易燃溶劑或明火直接加熱時才有危險。4、過濾和離心注意毒性物質(zhì)、易燃溶劑等帶來的危險。第七節(jié) 化工操作原理與安全四、物料的輸送和