《職業(yè)衛(wèi)生》課程學(xué)習(xí)報(bào)告

《職業(yè)衛(wèi)生》課程學(xué)習(xí)報(bào)告楊振宇055081-35 20081004199對(duì)一氧化碳的全面認(rèn)識(shí)與變壓吸附法回收高爐氣中的一氧化碳一、一氧化碳的危害影響。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，生產(chǎn)勞動(dòng)過(guò)程中的一氧化碳有毒氣體產(chǎn)生和排放量較大，另外，我國(guó)北方地區(qū)家庭供暖也大量產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w?？諝庵幸谎趸?xì)怏w濃度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，被人體吸收，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重中毒事故，必須引起有效關(guān)注。性能介紹。一氧化碳，英文為CarbonMonoxide，化學(xué)式為CO,純品為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)刺激性的氣體。其分子量28.01，密度0.967g/L,冰點(diǎn)與沸點(diǎn)均較低，分別為-207°C、-190°C。一氧化碳在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。空氣混合爆炸極限為12.5%?74%。中毒機(jī)理。一氧化碳是一種對(duì)血液與神經(jīng)系統(tǒng)毒性很強(qiáng)的污染物，空氣中的一氧化碳，通過(guò)呼吸系統(tǒng)，進(jìn)入人體血液內(nèi)，與血液中的血紅蛋白、肌肉中的肌紅蛋白以及含二價(jià)鐵的呼吸酶結(jié)合，形成可逆性的結(jié)合物。一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合，不僅降低血球攜帶氧的能力，而且還抑制、延緩氧血紅蛋白的解析與釋放，導(dǎo)致機(jī)體組織因缺氧而壞死，嚴(yán)重者則可能危及人的生命。產(chǎn)生途徑。一氧化碳多產(chǎn)生于煤氣制造、煉焦、冶金和化肥制造等工業(yè)，屬工業(yè)爐、內(nèi)燃機(jī)等設(shè)備內(nèi)煤、石油等含碳物質(zhì)不完全燃燒時(shí)的產(chǎn)物。在家庭居室通風(fēng)差的情況下煤爐燃燒，以及煤氣或液化氣管道滲漏也是一氧化碳?xì)怏w的來(lái)源，且容易造成中毒事故。職業(yè)接觸。在工業(yè)生產(chǎn)中接觸CO的作業(yè)超過(guò)70種，主要可非為如下幾類(lèi)：冶金工業(yè)中煉焦、煉鐵、鍛冶、鑄造和熱處理的生產(chǎn)中，產(chǎn)生的廢氣易引起一氧化碳中毒；化學(xué)工業(yè)中合成氨、丙酮、光氣、甲醇的生產(chǎn)；在密閉的汽車(chē)內(nèi)開(kāi)著發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油或汽油的內(nèi)燃機(jī)廢氣中含有一氧化碳，引起車(chē)內(nèi)人員中毒；在市政施工時(shí)損壞煤氣管道，會(huì)引起勞動(dòng)者一氧化碳中毒；在設(shè)備檢修過(guò)程中，設(shè)備內(nèi)殘留的一氧化碳?xì)怏w泄漏會(huì)造成勞動(dòng)者中毒；礦井放炮、瓦斯爆炸也會(huì)造成一氧化碳集聚，引起中毒。安全規(guī)定。危害程度。當(dāng)空氣中一氧化碳濃度達(dá)0.4%時(shí)，人在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)失去知覺(jué)，若搶救不及時(shí)就會(huì)中毒死亡。表1 人體中毒程度和快慢與一氧化碳濃度的關(guān)系中毒程度中毒時(shí)間CO濃度(mg/L)CO體積濃度％中毒癥狀無(wú)征兆或輕微征兆數(shù)小時(shí)0.20.016輕微中毒1小時(shí)內(nèi)0.60.048耳鳴，心跳,頭昏，頭痛嚴(yán)重中毒0.5-1小時(shí)1.60.128耳鳴，心跳，頭痛，四肢無(wú)力，哭鬧,嘔吐致命中毒短時(shí)間內(nèi)5.00.400喪失知覺(jué),呼吸停頓美國(guó)依據(jù)。美國(guó)衛(wèi)生部門(mén)把碳氧血紅蛋白不超過(guò)2%作為制定空氣中的一氧化碳限值標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。在考慮到勞動(dòng)強(qiáng)度的情況下，規(guī)定接觸8小時(shí)的一氧化碳標(biāo)準(zhǔn)為9ppm，接觸1小時(shí)為35ppm。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)環(huán)境衛(wèi)生部門(mén)(《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》)規(guī)定：空氣中的一氧化碳的日平均濃度不得超過(guò)lmg/m3(0.8ppm),—次測(cè)定最高容許濃度為3mg/m3(2.4ppm),車(chē)間連續(xù)接觸8小時(shí)的最高容許濃度為30mg/m3(24ppm)。二、一氧化碳典型事故分析。2011年3月29日山西省介休市安泰集團(tuán)25兆瓦電廠(chǎng)9號(hào)鍋爐在檢修中發(fā)生一氧化碳中毒事故，截止到30日凌晨，事故已造成10人遇難，7人受傷。這是一起控制失誤造成的急性中毒重大事故。下面我將結(jié)合四川某鑄鋼有限公司鑄鋼車(chē)間發(fā)生一起急性中毒事故進(jìn)行分析。一氧化碳來(lái)源。該廠(chǎng)砂型車(chē)間在澆鑄大型工件時(shí)使用了“70”型砂，“70”型砂主要成分為碳酸鈣，在高溫狀態(tài)下會(huì)分解析出二氧化碳，二氧化碳遇鐵即還原為一氧化碳。違規(guī)操作。1名工人未采取任何防護(hù)措施就下坑道清掃提升機(jī)，說(shuō)明該員工缺乏必要的職業(yè)衛(wèi)生知識(shí)，根本不知道澆鑄工段存在如此嚴(yán)重職業(yè)危害因素，而未采取任何防護(hù)措施，未按職業(yè)衛(wèi)生和安全操作規(guī)程作業(yè)。盲目救援。救助者在沒(méi)有采取任何防護(hù)措施的情況下，盲目下坑救人，說(shuō)明工人缺乏自救、互救的基本知識(shí)，由于盲目救援而擴(kuò)大中毒人數(shù)。對(duì)于中毒事故的救援，采取正確的防護(hù)措施是非常關(guān)鍵的。坑道位置設(shè)置不合理。大量的一氧化碳?xì)獾扔泻怏w彌漫至提升坑道內(nèi)，說(shuō)明提升坑道設(shè)置不合理。該廠(chǎng)提升坑道安排在一氧化碳作業(yè)場(chǎng)所下風(fēng)處，因此作業(yè)場(chǎng)所一旦有一氧化碳外逸，逸出的一氧化碳?xì)怏w會(huì)滯留在提升坑道內(nèi)，而且濃度會(huì)越積越高，成了一氧化碳毒氣室。所以，提升坑道應(yīng)設(shè)置在一氧化碳作業(yè)場(chǎng)所的上風(fēng)處。事故預(yù)防。一氧化碳中毒事故屢犯不鮮,嚴(yán)重威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)和企業(yè)的生產(chǎn)效益，且造成不良的社會(huì)影響，必須采取有效的預(yù)防措施加以控制。（1） 注意通風(fēng)。對(duì)有可能產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w的房間和場(chǎng)所進(jìn)行自然通風(fēng)，并合理安裝通風(fēng)設(shè)備，嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制室內(nèi)一氧化碳濃度。（2） 設(shè)備檢修。定期或不定期對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行檢修，保證燃燒設(shè)備的通風(fēng)管道的暢通,及時(shí)更換老化的連接管道和損壞的設(shè)備。（3） 教育培訓(xùn)。對(duì)可能接觸到有毒有害物品崗位的職工，要反復(fù)進(jìn)行毒物的毒性、預(yù)防中毒的辦法和自救互救知識(shí)的教育。加強(qiáng)對(duì)工人的培訓(xùn)教育，包括職業(yè)衛(wèi)生和安全操作規(guī)程、應(yīng)急救援等的教育。（4） 場(chǎng)地建設(shè)。企業(yè)應(yīng)重新對(duì)提升坑道的位置進(jìn)行設(shè)置，將其設(shè)置在一氧化碳作業(yè)場(chǎng)所的上風(fēng)處。三、變壓吸附法回收高爐氣中的一氧化碳。目前我國(guó)鋼、鐵幾乎全部都是由高爐煉鐵工業(yè)生產(chǎn)的。煉鐵過(guò)程副產(chǎn)的高爐氣從高爐頂排出，由于高爐氣中可燃燒組分含量不夠高，回收利用有較大困難。國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)大多將富裕的高爐氣直接排放空氣中，若以全國(guó)一年生產(chǎn)1億t生鐵，按體積分?jǐn)?shù)10%的排放量計(jì),高爐氣中CO體積分?jǐn)?shù)按25%計(jì)，則排放到空氣中CO為4.5億m3。由此可見(jiàn),鋼鐵行業(yè)高爐氣的排放既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源?；厥绽酶郀t氣中CO,對(duì)于鋼鐵行業(yè)的資源合理利用和技術(shù)進(jìn)步有十分重要的意義?；厥绽酶郀t氣CO,須將高爐氣CO體積分?jǐn)?shù)提高到60%以上（即熱值達(dá)到7536kJ/m3以上），直接作為燃料使用，而不需再配焦?fàn)t氣或燃料油；或?qū)⒏郀t氣CO富集提純至滿(mǎn)足羰基合成原料的要求，利用CO開(kāi)發(fā)羰基合成產(chǎn)品。本文采用載銅吸附劑（定名為NA吸附劑）進(jìn)行高爐氣回收CO的工業(yè)側(cè)線(xiàn)試驗(yàn)，為變壓吸附回收高爐氣中CO的工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。1工業(yè)試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)條件。高爐氣中回收CO的工業(yè)側(cè)線(xiàn)試驗(yàn)采用兩套變壓吸附裝置進(jìn)行，兩套變壓吸附裝置分別由50mmX600mm的五塔和六塔組成。高爐氣經(jīng)除塵、壓縮后引入變壓吸附裝置I（PSAI）中，首先除去其中的H20和C02，因?yàn)镠20、C02將影響吸附劑CO的吸附。然后進(jìn)入變壓吸附試驗(yàn)裝置II（PSAII）,將其中的CO吸附下來(lái),N2及其他雜質(zhì)排放，抽真空降低壓力將CO解析出來(lái)。在變壓吸附裝置II中，高爐氣進(jìn)入六塔并聯(lián)的吸附床層中的兩只，其余四塔處于再生階段或準(zhǔn)備階段。再生階段分三步完成,準(zhǔn)備階段分兩步完成。吸附階段、再生階段、準(zhǔn)備階段的時(shí)間相同，但吸附階段、再生階段、準(zhǔn)備階段總的循環(huán)時(shí)間及各步驟時(shí)間分配可按要求設(shè)定。試驗(yàn)裝置時(shí)間控制由程序控制器完成，并由程序控制各電磁閥的開(kāi)啟或關(guān)閉。當(dāng)完成時(shí)間設(shè)定、手動(dòng)閥門(mén)調(diào)試等工作后，試驗(yàn)裝置完全實(shí)行自動(dòng)控制。原料氣體的流量由氣體流量計(jì)計(jì)量，產(chǎn)品氣量由排水浮筒收集計(jì)量，氣體的組成由氣相色譜儀分析。由于采用PSA方法分離混合氣中CO2已為成熟技術(shù)，這里工業(yè)試驗(yàn)著重考察回收CO的PSA條件，故此后工業(yè)試驗(yàn)條件均為PSAII的操作條件。工廠(chǎng)試驗(yàn)條件為:①原料氣為工廠(chǎng)高爐氣總管上引側(cè)線(xiàn)得到的。其中的水分和CO2分別由PSAI中的活性氧化鋁和活性炭吸附脫除，高爐氣經(jīng)脫CO2和H2O后，其體積分?jǐn)?shù)為CO28.6%、C020.2%、00.6%、N70.6%;②吸附溫度為常溫;③吸附階段操作壓力為0.3MPa（表壓）;④再生階段一步均壓為0.15MPa（表壓），二步均壓為常壓，抽真空至-0.095MPa（表壓）得到產(chǎn)品氣。PSAII六塔變壓吸附循環(huán)流程時(shí)間分配見(jiàn)表2。表2PSAII六塔變壓吸附循環(huán)流程時(shí)間/S306030603060306030603060塔1AElE2IVE2ElRP塔2E]RPAElE21VE2塔3VE2ElRPAElE2IV塔4IVE2ElRPAElE2塔5ElE2IE2ElRPA塔6AElE21VE2ElRPAA-吸附,E1-—均壓降或升,E2-二均壓降或升,1-等待,V-抽真空,RP-充壓。2工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果。在工業(yè)試驗(yàn)中首先在相同的操作條件下比較了采用5A分子篩（一般稱(chēng)為鈣分子篩，化學(xué)式為3/4CaO?l/4Na20?Al2O3?2SiO2?9/2H2O，有效孔徑約為5A,適用于變壓吸附。）與載銅吸附劑回收高爐氣中CO的效果，結(jié)果列于表3。表35A分子篩與載銅吸附劑吸附效果比較PSA1吸附CO?時(shí)間/SPSAII吸附CO時(shí)間/S產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)/%coCO2O2n25A分子篩6012054.23.40.342.1載銅吸附劑6012074.11.20.324.4由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn),載銅吸附劑對(duì)CO的選擇性明顯優(yōu)于5A分子篩，與此前發(fā)表的吸附平衡數(shù)據(jù)相吻合，在5A分子篩上CO與N2的吸附量相差不大，而載銅吸附劑則顯著地提高了CO的選擇性，適用于含N2體系中CO的吸附。由于回收高爐氣中CO的工業(yè)試驗(yàn)采用兩套變壓吸附裝置,PSAI中C02脫除的程度將對(duì)CO的回收有直接影響，因此試驗(yàn)中測(cè)定了脫除CO2的吸附時(shí)間分別為120s、105s、84s、72s時(shí)對(duì)產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)的影響，其結(jié)果見(jiàn)表4。表4CO2的吸附時(shí)間對(duì)CO回收的影響試驗(yàn)序號(hào)PSA1吸附CO?時(shí)間/s產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)/%每一吸附循環(huán)產(chǎn)品氣量1coCO2O2n2112075.60.40.223.84.21210577.20.60.222.04.7738475.40.80.223.64.9747274.91.20.323.65.00PSAIICO吸附時(shí)間為180s。由表4的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，采用我們研制的載銅吸附劑一次吸附即可使產(chǎn)品氣CO體積分?jǐn)?shù)達(dá)到70%以上，而在PSAII的操作中尚無(wú)設(shè)置排放和產(chǎn)品氣置換床層死空間的步驟，如果在操作中設(shè)置這些過(guò)程，則可以使CO進(jìn)一步提純至很高的體積分?jǐn)?shù)。由表中數(shù)據(jù)還可以看出PSAI脫除CO2的吸附時(shí)間設(shè)定不同，則進(jìn)入PSAII床層的CO2體積分?jǐn)?shù)不同。CO2的存在會(huì)影響CO的吸附，產(chǎn)品氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)就會(huì)高。上述試驗(yàn)中放空氣的組成及PSAII中CO的回收率列于表5。表5放空氣的組成及CO的回收率試驗(yàn)序號(hào)放空氣體積分?jǐn)?shù)/%每一次循環(huán)放空氣量L回收率/%COCO2o2n210.80.40.298.67.4898.1524.800.294.810.8087.6638.000.291.811.9279.15斗7.200.292.613.8478.98由表4的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，第一組試驗(yàn)的放空氣中CO體積分?jǐn)?shù)最低，即CO的回收率最高，因此無(wú)論是提高提純要求還是保證CO的回收率，均應(yīng)盡量在PSAI中將CO2脫除干凈。在實(shí)際生產(chǎn)中，高爐氣排放的壓力是很低的，但要進(jìn)行CO2的吸附和CO的回收，需要原料氣有一定的壓力，而壓力的選擇直接關(guān)系到過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，避免今后工業(yè)應(yīng)用時(shí)使用壓縮機(jī)，應(yīng)用

風(fēng)機(jī)能滿(mǎn)足過(guò)程的需要，為此試驗(yàn)在0.08MPa（表壓）的操作壓力下，測(cè)定了產(chǎn)品中CO的體積分?jǐn)?shù)及PSAII過(guò)程CO的回收率,其數(shù)據(jù)列于表6。表6操作壓力0.08MPa下CO的回收試驗(yàn)序號(hào)CO產(chǎn)品氣體積分?jǐn)?shù)，'％n2每一循環(huán)產(chǎn)品氣量放空氣體積分?jǐn)?shù)/%■co回收率/%co2o2coco2O1n2561.21.00.437.42.384.800.394.991.2661.81.60.835.82.430.800.398.998.5760.60.80.438.22.45000.299.8100861.41.2CL636.82.47000.399.7100由表6數(shù)據(jù)可見(jiàn)，當(dāng)操作壓力改為0.08MPa時(shí)，產(chǎn)品氣中CO的體積分?jǐn)?shù)下降且得到的產(chǎn)品氣減少。第7、8組試驗(yàn)中，在PSAI中將C02的吸附時(shí)間作了適當(dāng)延長(zhǎng),使進(jìn)入PSAII中的C02較少，減少了對(duì)CO吸附劑的影響，因此放空氣中不含CO,從而使CO的回收率高達(dá)100%。載銅吸附劑對(duì)CO的吸附主要依賴(lài)于其主要組分一一一價(jià)銅，因此一價(jià)銅的穩(wěn)定是吸附能力的保證，在工業(yè)側(cè)線(xiàn)試驗(yàn)中，進(jìn)行了多種條件的測(cè)試及較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CO吸附能力的下降，說(shuō)明該吸附劑有很好的適應(yīng)性，其性能是穩(wěn)定的。3工業(yè)應(yīng)用流程的設(shè)置。根據(jù)工業(yè)試驗(yàn)的結(jié)果，所設(shè)置的吸附法回收高爐氣中CO的流程如圖1所示。抽真空j高爐氣除塵后廠(chǎng)、PSA-I斗"成^品氣^抽真空j高爐氣除塵后廠(chǎng)、PSA-I斗"成^品氣^ "PSA-II除II2Osco2選擇吸WCO抽真空存到富集的coco?、h2o圖1 吸附法回收高爐氣中CO的流程高爐氣經(jīng)除塵后，由壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)引入變壓吸附裝置I中，首先除去其中的H2O和CO2,然后進(jìn)入變壓吸附裝置II,將其中的CO吸附下來(lái),N2及其他雜質(zhì)排放,最后抽真空降低壓力將CO解析出來(lái)。由于吸附劑在壓力下吸附，減壓下再生，要使生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行必須用多塔來(lái)實(shí)現(xiàn)，即有的塔處