第二章-化工反應過程安全技術(shù)講課教案

化工(huàgōng)安全與環(huán)境保護

化工安全(ānquán)與環(huán)境保護

第一頁，共65頁。氧化(yǎnghuà)反應2還原(huányuán)反應3概述1第二章化學反應(huàxuéfǎnyìng)安全技術(shù)鹵化反應4硝化反應5磺化反應6第二頁，共65頁。聚合反應(jùhéfǎnyìng)8裂解(lièjiě)反應9催化反應7第二章化學反應安全(ānquán)技術(shù)烷基化反應11重氮化反應12典型事故案例及分析13電解反應10第三頁，共65頁。學習化工(huàgōng)反應的概念和基本類型，熟悉影響化工(huàgōng)反應過程的危險因素，掌握其安全生產(chǎn)的控制技術(shù)。重點學習氧化還原、鹵化、硝化、磺化、催化、聚合、電解等反應過程，預防化工(huàgōng)生產(chǎn)過程中化工(huàgōng)反應的危險產(chǎn)生，培養(yǎng)學生具有穩(wěn)定化工(huàgōng)反應操作過程和控制安全生產(chǎn)的工作能力。知識目標教學(jiāoxué)目標第四頁，共65頁。第一節(jié)概述(ɡàishù)12化工反應(fǎnyìng)的危險性分類熱反應的危險性程度(chéngdù)分類第五頁，共65頁。一、化工(huàgōng)反應的危險性分類①含有本質(zhì)上不穩(wěn)定物質(zhì)的化工反應，這些不穩(wěn)定物質(zhì)可能是原料、中間產(chǎn)物、成品、副產(chǎn)品、添加物或雜質(zhì)等；②放熱的化工反應；③含有易燃物料且在高溫、高壓下運行的化工反應；④含有易燃物料且在低溫(dīwēn)狀況下運行的化工反應；⑤在爆炸極限內(nèi)或接近爆炸極限的化工反應；⑥有可能形成塵霧爆炸性混合物的化工反應；⑦有高毒物料存在的化工反應；⑧高壓或超高壓的化工反應。第六頁，共65頁。二、熱反應的危險性程度(chéngdù)分類1.第一類化工(huàgōng)過程（1）加氫（2）異構(gòu)化（3）水解（4）磺化（5）中和第七頁，共65頁。二、熱反應的危險性程度(chéngdù)分類2.第二類化工過程（1）烷基化（2）氧化（3）酯化（4）聚合(jùhé)（5）縮聚第八頁，共65頁。二、熱反應的危險性程度(chéngdù)分類3.第三類化工過程鹵化反應，將鹵族原子（氟、氯、溴或碘）引入有機分子。4.第四類化工過程硝化(xiāohuà)反應，用硝基取代有機化合物中的氫原子。第九頁，共65頁。第二節(jié)氧化(yǎnghuà)反應12氧化(yǎnghuà)反應及反應特點氧化反應過程(guòchéng)安全控制技術(shù)3過氧化物的特點及安全技術(shù)第十頁，共65頁。一、氧化反應(fǎnyìng)及反應(fǎnyìng)特點①被氧化的物質(zhì)大多是易燃易爆危險化學品,通常以空氣或氧為氧化劑,反應體系隨時都可以形成爆炸性混合物。②氧化反應是強放熱反應，特別是完全氧化反應，放出的熱量比部分氧化反應大8～10倍。③有機過氧化物不僅具有很強的氧化性，而且大部分是易燃物質(zhì)，有的對溫度特別敏感(mǐngǎn)，遇高溫則爆炸。第十一頁，共65頁。二、氧化反應過程(guòchéng)安全控制技術(shù)1.氧化反應的溫度控制2.氧化物質(zhì)的控制（1）惰性氣體保護（2）合理(hélǐ)選擇物料配比（3）保持安全環(huán)境3.催化氧化操作過程的控制第十二頁，共65頁。二、氧化反應(fǎnyìng)過程安全控制技術(shù)表2-1氧化(yǎnghuà)物質(zhì)的理化性質(zhì)序號氧化反應易燃介質(zhì)爆炸極限備注空氣氮氣1乙烯氧化制取環(huán)氧乙烷乙烯3%～29%環(huán)氧乙烷3.0%～100%2甲苯氧化制取苯甲酸甲苯1.2%～7%3甲醇氧化制取甲醛甲醇6%～36.5%第十三頁，共65頁。三、過氧化物的特點(tèdiǎn)及安全技術(shù)1.過氧化物(ɡuòyǎnɡhuàwù)的特點2.有機過氧化物(ɡuòyǎnɡhuàwù)的分類3.過氧化合物的安全控制技術(shù)①過氧化物(ɡuòyǎnɡhuàwù)的易燃易爆性質(zhì)的影響因素②活性添加料。③溶劑。④過氧化氫溶液和固體過氧化物(ɡuòyǎnɡhuàwù)貯存和運輸。第十四頁，共65頁。第三節(jié)還原(huányuán)反應12還原(huányuán)反應及其特點危險性大的還原反應(fǎnyìng)及其安全技術(shù)第十五頁，共65頁。一、還原(huányuán)反應及其特點還原反應種類很多，有些還原反應會產(chǎn)生(chǎnshēng)氫氣或使用氫氣，有些還原劑和催化劑有較大的燃燒、爆炸危險性。常用的還原劑有鐵、硫化鈉、亞硫酸鹽（亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉）、鋅粉、保險粉等。第十六頁，共65頁。二、危險性大的還原反應(fǎnyìng)及其安全技術(shù)1.金屬還原(huányuán)反應：金屬和酸作用生成鹽和氫，起還原(huányuán)作用。2.催化加氫還原(huányuán)：在有機合成反應過程中，常用雷尼鎳（Raney-Ni）、鈀炭等為催化劑和有機物質(zhì)進行還原(huányuán)反應。3.其他還原(huányuán)反應：還原(huányuán)反應中常用還原(huányuán)劑火災危險性大的有硼氫化鉀和硼氫化鈉、四氫化鋰鋁、氫化鈉、保險粉（亞硫酸鈉Na2S2O4）、異丙醇鋁等。第十七頁，共65頁。第四節(jié)鹵化(lǔhuà)反應12氯化反應(fǎnyìng)氟化反應(fǎnyìng)3溴化反應和碘化反應第十八頁，共65頁。一、氯化反應(fǎnyìng)1.常用(chánɡyònɡ)氯化方法①熱氯化法。②光氯化。③催化氯化法。④氧氯化法。2.氯化反應安全技術(shù)要點（1）氯氣的安全使用（2）氯化反應過程的安全第十九頁，共65頁。二、氟化反應(fǎnyìng)氟是最活潑的鹵素，其反應最難以控制。氟與烴類的直接反應很劇烈(jùliè)，常引起爆炸，并伴有不需要的C-C鍵的斷裂。應特別注意，氟和其他物質(zhì)間極易形成新鍵，并釋放出大量的熱。氣相反應一般要用惰性氣體稀釋。第二十頁，共65頁。三、溴化反應(fǎnyìng)和碘化反應(fǎnyìng)反應類似(lèisì)氯化，但反應條件要緩和得多。第二十一頁，共65頁。第五節(jié)硝化(xiāohuà)反應12硝化反應(fǎnyìng)的危險性分析混酸配制(pèizhì)的安全技術(shù)34硝化器的安全技術(shù)硝化過程的安全技術(shù)第二十二頁，共65頁。一、硝化(xiāohuà)反應的危險性分析硝化劑是強氧化劑，硝化反應(fǎnyìng)是放熱反應(fǎnyìng)，溫度越高，硝化反應(fǎnyìng)速率越快，放出的熱量越多，極易造成溫度失控而爆炸。所以硝化反應(fǎnyìng)器要有良好的冷卻和攪拌，不得中途停水斷電及攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障。第二十三頁，共65頁。二、混酸配制(pèizhì)的安全技術(shù)①酸類化合物混合時，放出大量的稀釋熱，溫度可達到90℃或更高，在這個溫度下，硝酸部分分解為二氧化氮和水，如果有部分硝基物生成，高溫下可能引起爆炸，所以必須進行冷卻(lěngquè)。②混酸配制過程中，應嚴格控制溫度和酸的配比，直至充分攪拌均勻為止。③不能把未經(jīng)稀釋的濃硫酸與硝酸混合，因為濃硫酸猛烈吸收濃硝酸中的水分而產(chǎn)生高熱，將使硝酸分解產(chǎn)生多種氮氧化物（NO2、NO、N2O3），引起突沸沖料或爆炸。第二十四頁，共65頁。二、混酸配制(pèizhì)的安全技術(shù)④配制成的混酸具有強烈的氧化性和腐蝕性，必須嚴格防止觸及棉、紙、布、稻草等有機物，以免發(fā)生燃燒爆炸。⑤硝化反應的腐蝕性很強，要注意設(shè)備及管道的防腐性能，以防滲漏。⑥硝化反應器設(shè)有泄漏管和緊急排放系統(tǒng)，一旦(yīdàn)溫度失控，緊急排放到安全地點。第二十五頁，共65頁。三、硝化(xiāohuà)器的安全技術(shù)攪拌式反應(fǎnyìng)器是常用的硝化設(shè)備，這種設(shè)備由釜體、攪拌器、傳動裝置、夾套和蛇管組成，一般是間歇操作。物料由上部加入釜體內(nèi)，在攪拌條件下迅速地與原料混合并進行硝化反應(fǎnyìng)。如果需要加熱，可在夾套或蛇管內(nèi)通入蒸汽；如果需要冷卻，可通入冷卻水或冷凍劑。第二十六頁，共65頁。四、硝化(xiāohuà)過程的安全技術(shù)1.硝化反應溫度控制(kòngzhì)2.防氧化控制(kòngzhì)操作3.硝化反應過程控制(kòngzhì)技術(shù)4.進料操作控制(kòngzhì)技術(shù)5.出料操作控制(kòngzhì)技術(shù)6.取樣分析安全操作7.設(shè)備使用與維護技術(shù)8.設(shè)備和管路檢修技術(shù)第二十七頁，共65頁。第六節(jié)磺化反應(fǎnyìng)12磺化反應(fǎnyìng)及其特點磺化反應過程(guòchéng)的危險性分析第二十八頁，共65頁。一、磺化反應(fǎnyìng)及其特點磺化是在有機化合物分子中引入磺酸基（－SO3H）或它相應的鹽或磺酰鹵基（－SO2Cl）的反應。常用的磺化劑有發(fā)煙硫酸、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、三氧化硫(sānyǎnɡhuàliú)等。如用硝基苯與發(fā)煙硫酸生產(chǎn)間氨基苯磺酸鈉、鹵代烷與亞硫酸鈉在高溫加壓條件下生產(chǎn)磺酸鹽等均屬磺化反應。第二十九頁，共65頁。二、磺化反應(fǎnyìng)過程的危險性分析①三氧化硫是氧化劑，遇到比硝基苯易燃的物質(zhì)時會很快引起著火。②磺化劑濃硫酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸（劇毒化學品）都是氧化性物質(zhì)，且有的是強氧化劑。③磺化反應是放熱反應，這種磺化反應若投料順序顛倒、投料速度過快、攪拌不良、冷卻效果不佳等，都有可能造成反應溫度(wēndù)升高，使磺化反應變?yōu)槿紵磻瑫鹑紵虮ㄊ鹿?。第三十頁，?5頁。第七節(jié)催化反應12催化反應的危險性分析及安全(ānquán)技術(shù)催化重整(cuīhuàzhònɡzhěnɡ)過程的安全技術(shù)3催化加氫過程的安全(ānquán)技術(shù)第三十一頁，共65頁。第七節(jié)催化反應可按如下方法選擇催化劑的類型①生產(chǎn)過程中產(chǎn)生水汽的，一般采用具有堿性(jiǎnxìnɡ)，中性或酸性反應的鹽類、無機鹽類、三氯化鋁、三氯化鐵、三氯化磷及二氧化鎂等。②反應過程中產(chǎn)生氯化氫的，一般采用堿、吡啶、金屬、三氯化鋁、三氯化鐵等。第三十二頁，共65頁。第七節(jié)催化反應③反應過程中產(chǎn)生硫化氫的，一般采用鹽基、鹵素(lǔsù)、碳酸鹽、氧化物等。④反應過程中產(chǎn)生氫氣的，應采用氧化劑、空氣、高錳酸鉀、氧化物及過氧化物等。第三十三頁，共65頁。一、催化反應的危險性分析(fēnxī)及安全技術(shù)催化反應又分為單相反應和多相反應兩種。單相反應是在氣態(tài)下或液態(tài)下進行(jìnxíng)的，反應過程中的溫度、壓力及其他條件較易調(diào)節(jié)，危險性較小。在多相反應中，催化作用發(fā)生于相界面及催化劑的表面上，這時溫度、壓力較難控制，危險性較大。第三十四頁，共65頁。二、催化重整過程的安全(ānquán)技術(shù)①在加熱、加壓和催化作用下進行(jìnxíng)汽油餾分重整，叫催化重整。②催化劑在裝卸時，要防破碎和污染，未再生的含碳催化劑卸出時，要預防自燃超溫燒壞。③催化重整反應器有催化劑引出管和熱電偶管等附屬部件。第三十五頁，共65頁。二、催化重整(cuīhuàzhònɡzhěnɡ)過程的安全技術(shù)④在催化重整過程中，加氫的反應需要大量的反應熱。⑤催化重整裝置中，安全警報應用(yìngyòng)較普遍，對于重要工藝參數(shù)，溫度、流量、壓力、液位等都有報警。⑥重整循環(huán)氫和重整進料量，對于催化劑有很大的影響，特別是低氫量和低空速運轉(zhuǎn)，容易造成催化劑結(jié)焦，應備有自動保護系統(tǒng)。第三十六頁，共65頁。三、催化加氫過程(guòchéng)的安全技術(shù)催化加氫是多相反應，一般是在高壓下有固相催化劑存在下進行的。由于原料及成品(chéngpǐn)（氫、氨、一氧化碳等）大都易燃、易爆或具有毒性，高壓反應設(shè)備及管道易受到腐蝕或因操作不當帶來危險，發(fā)生事故。第三十七頁，共65頁。第八節(jié)聚合反應(jùhéfǎnyìng)12聚合反應的分類及不安全(ānquán)因素分析聚合反應的危險性分析及安全(ānquán)技術(shù)34高壓下乙烯聚合的安全技術(shù)氯乙烯聚合的安全技術(shù)5丁二烯聚合的安全技術(shù)第三十八頁，共65頁。一、聚合反應的分類(fēnlèi)及不安全因素分析1.本體聚合(jùhé)2.懸浮聚合(jùhé)3.溶液聚合(jùhé)4.乳液聚合(jùhé)5.縮合聚合(jùhé)第三十九頁，共65頁。二、聚合反應的危險性分析及安全(ānquán)技術(shù)①單體、溶劑、引發(fā)劑、催化劑等大多屬易燃、易爆物質(zhì)，在壓縮過程中或在高壓系統(tǒng)中泄漏，發(fā)生火災爆炸。②聚合反應中加入的引發(fā)劑都是化學活潑(huópo)性很強的過氧化物，一旦配料比控制不當，容易引起暴聚，反應器超壓易引起爆炸。第四十頁，共65頁。二、聚合反應的危險性分析(fēnxī)及安全技術(shù)③如攪拌發(fā)生故障(gùzhàng)、停電、停水，由于反應釜內(nèi)聚合物黏壁作用，使反應熱不能導出，造成局部過熱或反應釜飛溫，發(fā)生爆炸。第四十一頁，共65頁。三、高壓下乙烯聚合(jùhé)的安全技術(shù)采用輕柴油裂解制取高純度乙烯裝置，產(chǎn)品從氫氣、甲烷、乙烯到裂解汽油、渣油等，都是可燃性氣體或液體(yètǐ)，爐區(qū)的最高溫度達1000℃，而分離冷凍系統(tǒng)溫度低到－169℃。反應過程以有機過氧化物作為催化劑，乙烯屬高壓液化氣體，爆炸范圍較寬，操作又是在高溫、超高壓下進行，而超高壓節(jié)流減壓又會引起溫度升高。第四十二頁，共65頁。四、氯乙烯聚合的安全(ānquán)技術(shù)氯乙烯聚合是屬于連鎖聚合反應，連鎖反應的過程可分為三個階段，即鏈的開始、鏈的增長、鏈的終止。氯乙烯聚合所用的原料除氯乙烯單體(dāntǐ)外，還有分散劑、引發(fā)劑。第四十三頁，共65頁。五、丁二烯聚合(jùhé)的安全技術(shù)丁二烯聚合過程中，使用酒精、丁二烯、金屬鈉等危險(wēixiǎn)物質(zhì)。酒精和丁二烯與空氣混合都能形成有爆炸危險(wēixiǎn)的混合物。金屬鈉遇水、空氣激烈燃燒和爆炸，因此不能暴露于空氣中，貯存于煤油中。第四十四頁，共65頁。第九節(jié)裂解(lièjiě)反應12裂解反應(fǎnyìng)及其特點裂解反應過程(guòchéng)危險性分析及安全技術(shù)第四十五頁，共65頁。一、裂解(lièjiě)反應及其特點廣義地說，凡是有機(yǒujī)化合物在高溫下分子發(fā)生分解的反應過程都稱為裂解。而石油化工中所謂的裂解是指石油烴（裂解原料）在隔絕空氣和高溫條件下，分子發(fā)生分解反應而生成小分子烴類的過程。在這個過程中還伴隨著許多其他的反應（如縮合反應），生成一些別的反應物（如由較小分子的烴縮合成較大分子的烴）。第四十六頁，共65頁。二、裂解反應過程危險性分析(fēnxī)

及安全技術(shù)1.管式裂解爐故障2.引風機故障3.燃料氣壓力降低4.其他(qítā)公用工程故障第四十七頁，共65頁。第十節(jié)電解(diànjiě)反應12電解反應(fǎnyìng)及其特點食鹽(shíyán)電解生產(chǎn)工藝3食鹽電解過程的危險性分析及安全技術(shù)第四十八頁，共65頁。一、電解反應(fǎnyìng)及其特點電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)時，在兩個電極上所引起的化學變化，稱為電解。電解過程中能量變化的特征(tèzhēng)是電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊猱a(chǎn)物蘊藏的化學能。第四十九頁，共65頁。二、食鹽(shíyán)電解生產(chǎn)工藝食鹽溶液電解是化學工業(yè)中最典型的電解反應之一。食鹽電解可以制燒堿、氯氣、氫氣等產(chǎn)品(chǎnpǐn)。目前，我國采用的電解食鹽方法有隔膜法、水銀法、離子膜等電解法。第五十頁，共65頁。三、食鹽(shíyán)電解過程的危險性分析

及安全技術(shù)1.氫氣危險性分析及安全技術(shù)2.雜質(zhì)危險性分析及安全技術(shù)3.水銀電解槽危險性分析及安全技術(shù)3Cl2+NH4Cl→4HCl+NCl3－54.7kcal2NCl3→N2+3Cl2+110kcal4.設(shè)備維護(wéihù)與保養(yǎng)5.建筑廠房安全技術(shù)3Cl2+NH4Cl→4HCl+NCl3－54.7kcal第五十一頁，共65頁。第十一節(jié)烷基化反應(fǎnyìng)12烷基化反應(fǎnyìng)烷基化反應(fǎnyìng)的危險性第五十二頁，共65頁。一、烷基化反應(fǎnyìng)烷基化是在有機化合物中的氮、氧、碳等原子上引入烷基（R—）的化學反應。引入的烷基有甲基（—CH3）、乙基（—C2H5）、丙基（—C3H7）、丁基（—C4H9）等。常用烯烴、鹵化(lǔhuà)烴、醇等作烷基化劑。如苯胺和甲醇作用制取二甲基苯胺。第五十三頁，共65頁。二、烷基化反應(fǎnyìng)的危險性①被烷基化的物質(zhì)大都具有燃燒、爆炸等危險。②烷基化劑一般(yībān)比被烷基化物質(zhì)的燃燒危險性要大。③烷基化過程所用的催化劑反應活性強。④烷基化反應都是在加熱條件下進行。⑤烷基化的產(chǎn)品也有一定的火災危險。第五十四頁，共65頁。二、烷基化反應(fǎnyìng)的危險性表2-2烷基化反應物質(zhì)(wùzhì)性質(zhì)物質(zhì)類別物質(zhì)名稱閃點/℃燃點/℃爆炸極限/％毒性腐蝕性備注原料苯115381.3～7有甲類液體苯胺701.3～4.2見光變色丙類液體烷基化劑丙烯4972.0～11.1麻醉易燃氣體甲醇12.2473自6.0～36.5強甲類液體十二烯77220乙類液體第五十五頁，共65頁。二、烷基化反應(fǎnyìng)的危險性續(xù)上表(shànɡbiǎo)物質(zhì)類別物質(zhì)名稱閃點/℃燃點/℃爆炸極限/％毒性腐蝕性備注催化劑三氯化鋁遇水分解放熱放出熱和HCl氣體能引爆強忌濕物品三氯化磷遇水或乙醇劇烈分解有毒有忌濕液體產(chǎn)品異丙苯35.54340.68～4.2中度乙類液體二甲基苯胺61371中度丙類液體烷基苯127丙類液體第五十六頁，共65頁。第十二節(jié)重氮化反應(fǎnyìng)12重氮化反應(fǎnyìng)重氮化反應的安全(ānquán)技術(shù)第五十七頁，共65頁。一、重氮化反應(fǎnyìng)重氮化是芳伯胺變