安全生产技术精讲班第70讲讲义
十一、危险化学品的侵入途径、危害、抢救及防护用品选用原则
危险化学品安全基础知识-3
【考试大纲要求】:
1、熟悉危险化学品对人体的侵入途径,职业危害及劳动防护用品的选用。
2、了解泵、换热器、反应器、精馏、蒸发、存储等设备的安全特性;
3、了解化工车间内的塔、换热器、容器(罐,槽)、反应器、泵与压缩机等典型设备的安全布置;
4、了解生产管路与管系安全技术。
【教材内容】:
十一、危险化学品的侵入途径、危害、抢救及防护用品选用原则
(一)毒性危险化学品
毒性危险化学品通过一定途径进入人体,在体内积蓄到一定剂量后,就会表现出慢性中毒症状。所谓慢性中毒就是毒性危险化学品长时期、小剂量进入人体所引起的中毒。若在较短时间(一般为3~6个月)有较大剂量毒性危险化学品进入体内所引起的中毒称为亚急性中毒;若毒性危险化学品一次或短时间内大量进入体内所引起的中毒称为急性中毒。
毒性危险化学品在体内的毒性与毒性危险化学品的化学结构、理化性质、生产环境、劳动强度、个体因素以及几种毒性危险化学品的联合作用有关。
1. 毒性危险化学品侵入人体的途径
毒性危险化学品可经呼吸道、消化道和皮肤进入人体。在工业生产中,毒性危险化学品主要经呼吸道和皮肤进入体内,有时也可经消化道进入。
(1)呼吸道。工业生产中毒性危险化学品进入人体的最重要的途径是呼吸道。凡是以气体、蒸气、雾、烟、粉尘形式存在的毒性危险化学品,均可经呼吸道侵入体内。呼吸道吸收程度与其在空气中的浓度密切相关,浓度越高,吸收越快。
(2)皮肤。工业生产中,毒性危险化学品经皮肤吸收引起中毒也比较常见。脂溶性毒性危险化学品经表皮吸收后,还需有水溶性,才能进一步扩散和吸收,所以水、脂皆溶的物质(如苯胺)易被皮肤吸收。
(3)消化道。工业生产中,毒性危险化学品经消化道吸收多半是由于个人卫生习惯不良,手沾染的毒性危险化学品随进食、饮水或吸烟等途径而进入消化道。进入呼吸道的难溶性毒性危险化学品,可经由咽部被咽下而进入消化道。
2)工业毒性危险化学品对人体的危害
(1)刺激。刺激说明身体已与有毒化学品有了相当的接触,一般受刺激的部位为皮肤、眼睛和呼吸系统。
许多化学品和皮肤接触时,能引起不同程度的皮肤炎症;与眼睛接触轻则导致轻微的、暂时性的不适,重则导致永久性的伤残。
一些刺激性气体、尘雾可引起气管炎,甚至严重损害气管和肺组织,如二氧化硫、氯气、煤尘。一些化学物质将会渗透到肺泡区,引起强烈的刺激。
(2)过敏。某些化学品可引起皮肤或呼吸系统过敏,如出现皮疹或水疱等症状,这种症状不一定在接触的部位出现,而可能在身体的其他部位出现,引起这种症状的化学品有很多,如环氧树脂、胶类硬化剂、偶氮染料、煤焦油衍生物和铬酸等。
呼吸系统过敏可引起职业性哮喘,这种症状的反应一般包括咳嗽,特别是夜间,以及呼吸困难。引起这种反应的化学品有甲苯、聚氨酯、福尔马林等。
(3)窒息。窒息涉及对身体组织氧化作用的干扰。这种症状分为3种:
①单纯窒息。在空间有限的工作场所,氧气被氮气、二氧化碳、甲烷、氢气、氦气等气体所代替,空气中氧浓度降到17%以下,致使机体组织的供氧不足,就会引起头晕、恶心、调节功能紊乱等症状。缺氧严重时导致昏迷,甚至死亡。
②血液窒息。毒性化学物质影响机体传送氧的能力。典型的血液窒息性物质就是一氧化碳。空气中一氧化碳含量达到0.05%时就会导致血液携氧能力严重下降。
③细胞内窒息。毒性化学物质影响机体和氧结合的能力。如氰化氢、硫化氢等物质影响细胞和氧的结合能力,尽管血液中含氧充足。
(4)麻醉和昏迷。接触高浓度的某些化学品,有类似醉酒的作用。如乙醇、丙醇、丙酮、丁酮、乙炔、烃类、乙醚、异丙醚会导致中枢神经抑制。这些化学品一次大量接触可导致昏迷甚至死亡。
(5)中毒。人体由许多系统组成,所谓全身中毒是指化学物质引起的对一个或多个系统产生有害影响并扩展到全身的现象,这种作用不局限于身体的某一点或某一区域。
肝脏的作用就是净化血液中的有毒性危险化学品,并将其转化成无害的和水溶性的物质。然而有一些物质对肝脏有害,例如溶剂酒精、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯等。根据接触的剂量和频率,反复损害肝脏组织可能造成伤害并引起病变(肝硬化)和降低肝脏的功能,有时被误认为病毒性肝炎,因为这些化学物质引起肝损伤的症状(黄皮肤、黄眼睛)类似于病毒性肝炎。
不少生产性毒性危险化学品对肾有毒性,尤以重金属和卤代烃最为突出。如汞、铅、铊、镉、四氯化碳、氯仿、六氟丙烯、二氯乙烷、溴甲烷、溴乙烷、碘乙烷等。长期接触一些有机溶剂会引起疲劳,失眠、头痛,恶心,更严重的将导致运动神经障碍、瘫痪、感觉神经障碍。如神经末梢失能与接触己烷、锰和铅有关,导致腕垂病;接触有机磷酸盐化合物可能导致神经系统失去功能;接触二硫化碳,可引起精神紊乱(精神病)。
(6)致癌。长期接触一定的化学物质可能引起细胞的无节制生长,形成恶性肿瘤。这些肿瘤可能在第一次接触这些物质的许多年以后才表现出来,潜伏期一般为4~40年。造成职业肿瘤的部位是变化多样的,并不局限于接触区域。如砷、石棉、铬、镍等物质可能导致肺癌;鼻腔癌和鼻窦癌是由铬、镍、木材、皮革粉尘等引起的;膀胱癌与接触联苯胺、萘胺、皮革粉尘等有关;皮肤癌与接触砷、煤焦油和石油产品等有关;接触氯乙烯单体可引起肝癌;接触苯可引起再生障碍性贫血。
(7)致畸。接触化学物质可能对未出生胎儿造成危害,干扰胎儿的正常发育。在怀孕的前三个月,胎儿的脑、心脏、胳膊和腿等重要器官正在发育,一些研究表明化学物质可能干扰正常的细胞分裂过程,如麻醉性气体、水银和有机溶剂,从而导致胎儿畸形。
(8)致突变。某些化学品对人的遗传基因的影响可能导致后代发生异常,实验结果表明80%~85%的致癌化学物质对后代有影响。
(9)尘肺。尘肺是由于在肺的换气区域发生了小尘粒的沉积以及肺组织对这些沉积物的反应,尘肺病患者肺的换气功能下降,在紧张活动时将发生呼吸短促症状。这种作用是不可逆的,一般很难在早期发现肺的变化。当x射线检查发现这些变化时,病情已较重了。能引起尘肺病的物质有石英晶体、石棉、滑石粉、煤粉和铍。
化学毒性危险化学品引起的中毒往往是多器官、多系统的损害。如常见毒性危险化学品铅可引起神经系统、消化系统、造血系统及肾脏损害;三硝基甲苯中毒可出现白内障、中毒性肝病、贫血、高铁血红蛋白血症等。同一种毒性危险化学品引起的急性和慢性中毒其损害的器官及表现也有很大差别。例如,苯急性中毒主要表现为对中枢神经系统的麻醉作用,而慢性中毒主要为造血系统的损害。这在有毒化学品对机体的危害作用中是一种很常见的现象。
总之,机体与有毒化学品之间的相互作用是一个复杂的过程,中毒后症状也不一样。
3)急性中毒的现场抢救
3)急性中毒的现场抢救
(1)救护者现场准备。急性中毒发生时,毒性危险化学品大多是由呼吸系统或皮肤进入体内。因此,救护人员在救护之前应做好自身呼吸系统皮肤的防护。如穿好防护衣,佩戴供氧式防毒面具或氧气呼吸器。否则,不但中毒者不能获救,救护者也会中毒,使中毒事故扩大 。
(2)切断毒性危险化学品来源。救护人员应迅速将中毒者移至空气新鲜、通风良好的地方。在抢救抬运过程中,不能强拖硬拉以防造成外伤,使病情加重,应松开患者衣服、腰带并使其仰卧,以保持呼吸道通畅。同时要注意保暖。救护人员进入现场后,除对中毒者进行抢救外,还应认真查看,并采取有力措施,如关闭泄漏管道阀门、堵塞设备泄漏处、停止输送物料等以切断毒性危险化学品来源。对于已经泄露出来的有毒气体或蒸气,应迅速启动通风排毒设施或打开门窗,或者进行中和处理,降低毒性危险化学品在空气中的浓度,为抢救工作创造有利条件。
(3)迅速脱去被毒性危险化学品污染的衣服、鞋袜、手套等,并用大量清水或解毒液彻底清洗被毒性危险化学品污染的皮肤。要注意防止清洗剂促进毒性危险化学品的吸收,以及清洗剂本身所致的呼吸中毒。对于黏稠性毒性危险化学品,可以用大量肥皂水冲洗(敌白虫不能用碱性液冲洗),尤其要注意皮肤褶皱、毛发和指甲内的污染,对于水溶性毒性危险化学品,应先用棉絮、干布擦掉毒性危险化学品,再用清水冲洗。
(4)若毒性危险化学品经口引起急性中毒,对于非腐蚀性毒性危险化学品,应迅速用1/5000的高锰酸钾溶液或1%~2%的碳酸氢钠溶液洗胃,然后用硫酸镁溶液导泄。对于腐蚀性毒性危险化学品,一般不宜洗胃,可用蛋清、牛奶或氢氧化铝凝胶灌服,以保护胃黏膜。
(5)令中毒患者呼吸氧气。若患者呼吸停止或心跳骤停,应立即施行复苏术。
4. 一些毒性物质污染的处理
清除有毒化学品污染的措施,主要是用有一定压力的水进行喷射冲洗,或用热水冲洗,也可用蒸气熏蒸,或用药物进行中和、氧化或还原,以破坏或减弱其危害性。对黏稠状的污染物,如油漆等不易冲洗时,可用沙搓和铲除。对渗透污染物,如联苯胺、煤焦油等,经洗刷后再用蒸气促其蒸发来清除污染。
(1)对氰化钠、氰化钾及其他氰化物的污染,可用硫代硫酸钠的水溶液浇在污染处,因为硫代硫酸钠与氰化物反应,可以生成毒性低的硫氰酸盐。然后用热水冲洗,再用冷水冲洗干净。也可用硫酸亚铁、高锰酸钾、次氯酸钠代替硫代硫酸钠。
(2)对硫、磷及其他有机磷剧毒农药,如苯硫磷、敌死通等首先用生石灰将泄漏的药液吸干,然后用碱水湿透污染处,用热水冲洗后再用冷水冲洗干净。因为有机磷农药属于磷酸酶类、硫代磷酸酶类、氟代磷酸酯类毒性危险化学品,在碱性溶液中会迅速分解破坏而失去毒性。
(3)硫酸二甲酯泄漏后,先将氨水洒在污染处进行中和,也可用漂白粉或5倍水浸湿污染处,再用碱水浸湿,最后用热水和冷水各冲洗一次。
(4)甲醛泄漏后,可用漂白粉加5倍水浸湿污染处,因为甲醛可以被漂白粉氧化成甲酸,然后再用水冲洗干净。
(5)苯胺泄漏后,可用稀盐酸或稀硫酸溶液浸湿污染处,再用水冲洗。因为苯胺呈碱性,能与盐酸反应生成盐酸盐。如与硫酸化合,可生成硫酸盐。
(6)汞泄漏后可先行收集,然后在污染处用硫磺粉覆盖,因汞挥发出来的蒸气遇硫磺生成硫化汞而不致逸出,最后冲洗干净。
(7)磷容器破裂失去水保护将会产生燃烧,此时应先戴好防毒面具,用工具将黄磷移放到完好的盛器中,切勿用手接触。污染处用石灰乳浸湿,再用水冲洗。被黄磷污染的用具,可用5%硫酸铜溶液冲洗。
(8)砷泄漏后可用碱水和氢氧化铁解毒,再用水冲洗。
(9)溴泄漏后可用氨水使生成铵盐,再用水冲洗。
(二)腐蚀性危险化学品
腐蚀性物品接触人的皮肤、眼睛、肺部、食道等,会引起表皮细胞组织发生破坏作用而造成灼伤,而且被腐蚀性物品灼伤的伤口不易愈合。内部器官被灼伤时,严重的会引起炎症,如肺炎,甚至会造成死亡。特别是接触氢氟酸时,能发生剧痛,使组织坏死,如不及时治疗,会导致严重后果。
(三)放射性危险化学品的危险特性
具有放射性的危险化学品能从原子核内部,自行不断放出有穿透力、为人们肉眼不可见的射线(α射线、β射线、γ射线和中子流)的性质。放射性危险化学品的主要危险特性在于它的放射性。其放射性强度越大,危险性就越大。人体组织在受到射线照射时,能发生电离,如果人体受到过量射线的照射,就会产生不同程度的损伤。在极高剂量的放射线作用下,能造成3种类型的放射伤害:
(1)对中枢神经和大脑系统的伤害。这种伤害主要表现为虚弱、倦怠、嗜睡、昏迷、震颤、痉挛,可在两天内死亡。
(2)对肠胃的伤害。这种伤害主要表现为恶心、呕吐、腹泻、虚弱和虚脱,症状消失后可出现急性昏迷,通常可在两周内死亡。
(3)对造血系统的伤害。这种伤害主要表现为恶心、呕吐、腹泻,但很快能好转,经过约2~3周无症状之后,出现脱发,经常性流鼻血,再出现腹泻,极度憔悴,通常在2~6周后死亡。
(四)劳动防护用品选用原则
一般来讲,在安全技术措施中,改善劳动条件,排除危害因素是根本性的措施,但在一定条件下,如事故救援和抢修过程中,个人劳动防护用品就成为人身安全的主要手段。从危险化学品对人体的侵入途径着眼,防护用品应防止其由呼吸道、暴露部位、消化道等侵入人体。如前所述,因工业生产中毒性危险化学品进入人体的最重要的途径是呼吸道,所以主要介绍呼吸道防毒劳动防护用具的选用原则,见表9—2。
表9—2 呼吸道防毒面具选用表
品 类 使用范围
过滤式 全面罩式 头罩式面具 毒性气体的体积浓度低,一般不高于1%,具体选择按GB 2890一1995进行
面罩式面具 导管式
直接式
半面罩式 双罐式防毒口罩
单罐式防毒口罩
简易式防毒口罩
隔离式 自给式 供氧(气)式 氧气呼吸器 毒性气体浓度高,毒性不明或缺氧的可移动性作业
空气呼吸器
生氧式 生氧面具
自救器 上述情况短暂时间事故自救用
隔离式 送风长管式 电动式 毒性气体维度高,缺氧的固定作业
人工式
自吸长管式 同上,导管限长<10 m,管内径>18 mm
第二节 化工安全技术
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。
l. 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。
(二)车间设备布置的安全分析
l.设备布置
车间设备布置是确定各个设备在车间中的位置;确定场地与建筑物的尺寸;确定管理、生产仪表管线、采暖通风管线的走向和位置。
最佳的设备布置应做到:经济合理,节约投资,操作维修方便、安全,设备排列紧凑,整齐美观。
设备布置时一般采用流程式布置,以满足工艺流程路径,保证工艺流程在水平和垂直方向的连续性。在不影响工艺流程路径的原则下,将同类型的设备或操作性质相似的有关设备集中布置,可以有效地利用建筑面积,便于管理、操作与维修。还可以减少备用设备或互为备用。如塔体集中布置在塔架上,换热器、泵组成布置在一处等。充分利用位能,尽可能使物料自动流送,一般可将计量设备、高位槽布置在最高层,主要设备(如反应器等)布置在中层,储槽、传动设备等布置在底层。考虑合适的设备间距。设备间距过大会增加建筑面积,拉长管道,从而增加建筑和管道投资;设备间距过小导致操作、安装与维修的困难,甚至发生事故。设备间距的确定主要取决于设备管道的安装、检修、安全生产以及节约投资等几个因素。
2.设备布置的安全技术要求设备布置应尽量做到工人背光操作,高大设备避免靠近窗户布置,以免影响门窗的开启、通风与采光。
有爆炸危险的设备应露天或半露天布置,室内布置时要加强通风,防止爆炸性气体的聚集;危险等级相同的设备或厂房应集中在一个区域,这样可以减少防爆电器的数量和减少防火、防爆建筑的面积;将有爆炸危险的设备布置在单层厂房或多层厂房的顶层或厂房的边沿都有利于防爆泄压和消防。
加热炉、明火设备与产生易燃易爆气体的设备应保持一定的距离(一般不小于18m),易燃易爆车间要采取防止引起静电现象和着火的措施。
处理酸碱等腐蚀性介质的设备,如泵、池、罐等分别集中布置在底层有耐蚀铺砌的围堤中,不宜放在地下室或楼上。
产生有毒气体的设备应布置在下风向,储有毒物料的设备不能放在厂房的死角处;有毒、有粉尘和有气体腐蚀的设备要集中布置并做通风、排毒或防腐处理,通风措施应根据生产过程中有害物质、易燃易爆气体的浓度和爆炸极限及厂房的温度而定。
笨重设备或运转时产生很大振动的设备,如压缩机、离心机、真空泵等,应尽可能布置在厂房底层,以减少厂房的荷载与振动。有剧烈振动的设备,其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起,以免影响建筑物的安全。厂房内操作平台必须统一考虑,以免平台支柱零乱重复。
3典型设备的布置
(1)塔。塔的布置形式很多,常在室外集中布置,在满足工艺流程的前提下,可把高度相近的塔相邻布置。
单塔或特别高大的塔可采用独立布置,利用塔身设操作平台,供工作人员进出人孔、操作、维修仪表及阀门之用。塔或塔群布置在设备区外侧,其操作侧面对道路,配管侧面对管廊,以便施工安装、维修与配管。塔顶部常设有吊杆,用以吊装塔盘等零件。填料塔常在装料人孔的上方设吊车粱,供吊装填料。
装几个塔的中心排列一条直线,高度相近的塔相邻布置,通过适当调整安装高度和操作点就可以采用联合平台,既方便操作,又节省投资。采用联合平台时应考虑各塔有不同的伸长量,以防止拉坏平台。相邻小塔间的距离一般为塔径的3~4倍。
数量不多、结构与大小相似的塔可成组布置,将四个塔合为一个整体,利用操作台集中布置:如果塔的高度不同,只要求将第一层操作平台取齐,其他各层可另行考虑。这样,几个塔组成一个空间体系,增加了塔群的刚度。塔的壁厚就可适当降低。
塔通常安装在高位换热器和容器的建筑物或框架旁,利用容器或换热器的平台作为塔的人孔、仪表和阀门的操作与维修的通道。将细而高的或负压塔的侧面固定在建筑物或框架的适当高度,这样可以增加刚度,减少壁厚。
直径较小(1m以下)的塔常安装在室内或框架中,平台和管道都支承在建筑物上,冷凝器可装在屋顶上或吊在屋顶梁下,利用位差重力回流。
(2)换热器。换热器的热量平衡由于涉及到传热效果,换热面积、流动温差、流动强度等一系列问题,因此,换热器在运行过程中由于热量积累、局部过热、流体结焦或气化而引起的事故比较多。
化工厂中使用最多的是列管换热器和再沸器,其布置原理也适用于其他形式的换热器。
设备布置的主要任务是将换热器布量在适当的位置,确定支座、安装结构和管口方位等。必要时在不影响工艺要求的前提下调整原换热器的尺寸及安装方式(立式或卧式)。
换热器的布置原则是顺应流程和缩小管道长度,其位置取决于它密切联系的设备布置。塔的再沸器及冷凝器因与塔以大口径的管道连接,故应采取近塔布置,通常将它们布置在塔的两侧。热虹吸式再沸器直接固定在塔上,还要靠近回流罐和回流泵。自容器(或塔底)经换热器抽出液体时,换热器要靠近容器(或塔底),使泵的吸入管道最短,以改善吸入条件。
(3)容器(罐,槽)。容器按用途可以分为原料储罐、中间储罐和成品储罐;按安装形式可以分为立式和卧式。容器布置时一般要注意以下事项。
立式储罐布置时,按罐外壁取齐,卧式储罐按封头切线取齐。在室外布置易挥发液体储罐时,应设置喷淋冷却设施;易燃、可燃液体储罐周围应按规定设置防火堤坝;储存腐蚀性物料罐区除设围堰外,其地坪应作防腐处理。液位计、进出料接管、仪表尽可能集中在储罐的一侧,另一侧供通道与检修用。罐与罐之间的距离应符合国家标准的有关规定,以便操作、安装与检修。储罐的安装高度应根据安管需要和输送泵的净正吸人压头的要求决定。同时,多台大小不同的卧式储罐,其底部宣布置在同一标高上。原料储罐和成品储罐一般集中布置在储罐区,而中间储罐要按流程顺序布置在有关设备附近或厂房附近。
(4)反应器。反应器形式很多,可以根据结构形式按类似的设备布置。塔式反应器可按塔的方式布置;固定床催化反应器与容器相类似;火焰加热的反应器则近似于工业炉:搅拌釜式反应器实质上是设有搅拌器和传热夹套的立式容器。
釜式反应器一般用挂耳支承在建(构)筑物上或操作台的梁上;对于体积大、质量大或振动大的设备,要用文脚直接支承在地面或楼板上。两台以上相同的反应器应尽可能排成一直线。反应器之间的距离,根据设备的大小、附属设备和管道具体情况而定。管道阀门应尽可能集中布置在反应器一侧,以便操作。
间歇操作的釜式反应器布置时要考虑便于加料和出料。液体物料通常是经高位槽计量后靠压差加入釜中;固体物料大多是用吊车从人孔或加料口加入釜内,因此,人孔或加料口离地面、楼面或操作平台面的高度以800mm为宜。
因多数釜式反应器带有搅拌器,所以上部要设置安装及检修用的起吊设备,并考虑足够的高度,以便抽出搅拌器轴等。
连接操作釜式反应器有单台和多台串联式,布置时除考虑前述要求外,由于进料、出料都是连接的,因此在多台串联时必须特别注意物料进、出口问的压差和流体流动的阻力损失。
(5)泵与压缩机。泵应尽量靠近供料设备以保证良好的吸人条件。它们常集中布置在室外、建筑物底层或泵房。室外布置的泵一般在路旁或管廊下排成一行或两行,电机端对齐排在中心通道两侧,吸入与排出端对着工艺罐。泵的排列次序由相关的设备与管道的布置所决定。当面积受限制或泵较小时,可成对布置,使两泵共用一个基础,在一根支柱上装两个开关。
离心压缩机的布置原理与离心泵相似,但较为庞大、复杂,特别是一些附属设备(润滑油与密封油槽、控制台、冷却器等)要占据很大的空间。为电动机或背压透平带动的离心压缩机的常用布置方案。
管道从顶部连接的压缩机可以安装在接近地面的基础上.在拆卸上盖时要同时拆去上部接管。管道从底部连接的压缩机拆卸上盖时比较方便,这种压缩机要装在抬高的框架上,支柱靠近机器,环绕机器设悬壁平台,压缩机的基础要与建筑物的基础分离。离心压缩机常布置在敞开式的框架结构(有顶)或压缩机室内,顶部要设吊车粱或行车以供检修时起吊零部件。
往复压缩机的工作原理与往复泵相似,但机器复杂很多,振动及噪声都很大。往复式压缩机结构复杂、拆装时间长,所以都布置在压缩机室内,并配有起重装置,其周围要留出足够大的空地。
(三)化工生产管路与管系安全技术
化工管路主要由管子、管件和阀件构成,也包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。化工生产中输送的流体是多种多样的,化工管路也各不相同,以适应不同输送任务的要求。管路及管件的标志是管系安全生产的基本条件。化工管路的标准化是指制定化工管路主要构件,包括管子、管件、阀件(门)、法兰、垫片等的结构、尺寸、连接、压力等的标准并实施的过程。其中,压力标准与直径标准是制定其他标准的依据,也是选择管子、管件、阎件(门)、法兰、垫片等附件的依据,已由国家标准详细规定。管子标准的参数包括压力标准(又分公称压力、试验压力和工作压力)、直径(口径)标准(也称公称直径或通称直径)。
1化工管路布置的原则
(1)应合理安排管路,使管路与墙壁、柱子、场地、其他管路等之间应有适当的距离,并尽量采用标准件,以便于安装、操作、巡查与检修。
管道尽量架空敷设,平行成列走直线,少拐弯、少交叉以减少管架的数量;并列管线上的阀门应尽量错开排列;从主管上引出支管时,气体管从上方引出,液体管从下方引出。
(2)输送有毒或有腐蚀性介质的管道,不得在人行道上空设置阀体、伸缩器、法兰等,若与其他管道并列时应在外侧或下方安装;输送易燃、易爆介质的管道不应敷设在生活间、楼梯和走廊等处;配置安全阀、防爆膜、阻火器、水封等防火防爆安全装置,并应采取可靠的接地措施;易燃易爆及有毒介质的放空管应引至室外指定地点或高出层面2 m以上。
(3)管道敷设应有坡度,以免管内或设备内积液,坡度方向要根据介质流动方向和生产工艺特点确定。
(4)对于温度变化较大的管路要采取热补偿措施,有凝液的管路要安排凝液排出装置,有气体积聚的管路要设置气体排放装置。长距离输送蒸气的管道要在一定距离处安装疏水阎,以排除冷凝水。
2化工管路的连接
管子与管子、管子与管件、管子与阀件、管子与设备之间连接的方式主要有4种,即螺纹连接、法兰连接、承插式连接及焊接。
3管路的热补偿
化工管路的两端是固定的,当温度发生较大的变化时,管路就会因管材的热胀冷缩而承受压力或拉力,严重时将造成管子弯曲、断裂或接头松脱。因此必须采取措施消除这种应力,这就是管路的热补偿。热补偿的主要方法有两种:其一是依靠弯管的自然补偿,通常,当管路转角不大于150?时,均能起到一定的补偿作用;其二是利用补偿器进行补偿.主要有方形、波形及填料3种补偿器。
4化工管路的试压与吹扫
化工管路在投入运行之前,必须保证其强度与严密性符合设计要求,因此,当管路安装完毕后,必须进行压力试验,称为试压,试压主要采用液压试验。少数特殊的也可以采用气压试验。另外,为了保证管路系统内部的清洁,必须对管路系统进行吹扫与清洗,以除去铁锈、焊渣、土及其他污物,称为吹洗,管路吹洗根据被输送介质不同,有水冲洗、空气吹扫、蒸汽吹洗、酸洗、油清洗和脱脂等。
5化工管路的防静电措施
当粉尘、液体和气体电解质在管路中流动,或从容器中抽出或注入容器时,都会产生静电。这些静电如不及时消除,很容易产生电火花而引起火灾或爆炸。管路的抗静电措施主要是静电接地和控制流体的流速。
6管道标志
化工厂中的管路是很多的,为了方便操作者区别各种类型的管路,常常在管外(保护层外或保温层外)涂上不同的颜色,称为管路的涂色。有两种方法,其一是整个管路均涂上一种颜色(涂单色),其二是在底色上每间隔2 m涂上一个50~100 mm的色圈。常见化工管路的颜色可参阅相关手册。如给水管为绿色,饱和蒸汽为红色。
【例题】非腐蚀性毒性危险化学品经口引起急性中毒,应迅速用()的高锰酸钾溶液或1%~2%的碳酸氢钠溶液洗胃,然后用硫酸镁溶液导泄。
A. 1/5000
B. 1/1000
C. 1/500
D. 1/100
【答案】A
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