《工業(yè)生產(chǎn)過程與管理》化學(xué)工業(yè)

化學(xué)工業(yè)4.1概述4.1.1化學(xué)工業(yè)的分類

化學(xué)工業(yè)，又稱化學(xué)加工工業(yè)或制造工業(yè)，是依照化學(xué)原理與規(guī)律實(shí)現(xiàn)化學(xué)品生產(chǎn)的工業(yè)?；蛘哒f化學(xué)工業(yè)就是把天然礦物或其他化工原料，利用化學(xué)反應(yīng)來改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)而生產(chǎn)多種化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)部門。它是一個(gè)多行業(yè)、多品種、歷史悠久、在國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的工業(yè)部門。

4.1.2化工特點(diǎn)化工的產(chǎn)品種類繁多，據(jù)稱世界上已經(jīng)有化學(xué)物質(zhì)登記的品種為500萬種，各工業(yè)部門經(jīng)常使用的化學(xué)物品有600萬種。從總體上來看，化工產(chǎn)品具有品種多、生產(chǎn)方法和產(chǎn)品的多樣性復(fù)雜性、能耗大等特點(diǎn)。1.化工生產(chǎn)過程：化工過程主要是由化學(xué)處理的單元反應(yīng)過程（如裂解、氧化、羰基化、氯化、聚合、硝化、磺化等）和物理加工的單元操作過程（如輸送、加熱、冷卻、分離等）組成。2.化工工藝類型：（1）連續(xù)流程型；（2）間歇生產(chǎn)型；（3）連續(xù)與間歇相結(jié)合類型（半間歇操作或稱半連續(xù)操作）。4.1.2化工特點(diǎn)3.化工生產(chǎn)管理特點(diǎn)：化工工業(yè)以連續(xù)過程為主，通常以大批量、高強(qiáng)度、少品種的生產(chǎn)方式組織生產(chǎn)。4．化工過程強(qiáng)化的新特點(diǎn)

所謂的化工過程強(qiáng)化就是在實(shí)現(xiàn)既定生產(chǎn)目標(biāo)的前提下，通過大幅度減小生產(chǎn)設(shè)備的尺寸、減少裝置的數(shù)目等方法來使工廠布局更加緊湊合理，單位能耗更低，廢料、副產(chǎn)品更少。4.1.2化工特點(diǎn)4.2無機(jī)化工生產(chǎn)

無機(jī)化工是無機(jī)化學(xué)工業(yè)的簡稱，是以天然資源和工業(yè)副產(chǎn)物為原料生產(chǎn)硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸等無機(jī)酸，純堿、燒堿、合成氨、化肥以及無機(jī)鹽等化工產(chǎn)品的工業(yè)，包括硫酸工業(yè)、純堿工業(yè)、氯堿工業(yè)、合成氨工業(yè)、化肥工業(yè)和無機(jī)鹽工業(yè)。廣義上也包括無機(jī)非金屬材料和精細(xì)無機(jī)化學(xué)品，如陶瓷、無機(jī)顏料等的生產(chǎn)。4.2.1無機(jī)化工生產(chǎn)的特點(diǎn)（1）無機(jī)化工發(fā)展歷史早。（2）無機(jī)化工產(chǎn)品都是用途廣泛的基本化工原料，是其他各生產(chǎn)部門生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，它的應(yīng)用滲透到各個(gè)領(lǐng)域。（3）無機(jī)與有機(jī)化工產(chǎn)品相比較，無機(jī)化工產(chǎn)品的品種較少，主要是無機(jī)酸、堿、鹽類。（4）新型無機(jī)化工產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，逐漸形成新的無機(jī)化工材料工業(yè)。4.2.2無機(jī)化工的原料無機(jī)化工的原料來源很廣，大致可分為五大類：空氣、水、化學(xué)礦物、化石燃料（煤、石油、天然氣等）及工業(yè)農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。另外，很多工業(yè)部門的副產(chǎn)物和廢物，也是無機(jī)化工的原料，例如：鋼鐵工業(yè)中煉焦生產(chǎn)過程的焦?fàn)t煤氣，其中所含的氨可用硫酸加以回收制成硫酸銨，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦的冶煉廢氣中的二氧化硫可用來生產(chǎn)硫酸等。4.2.3無機(jī)化工產(chǎn)品1．硫酸、硝酸和鹽酸2.純堿與燒堿3.氯與尿素4.無機(jī)鹽工業(yè)5.無機(jī)非金屬材料

硅酸鹽材料表4-1水泥玻璃陶瓷耐火材料碳素材料：人造石墨電極表4-1水泥和玻璃的生產(chǎn)方法比較硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯原料石灰石和粘土純堿、石灰石、石英(過量)生產(chǎn)方法干法或濕法生產(chǎn)浮法生產(chǎn)反應(yīng)原理復(fù)雜的物理-化學(xué)變化Na2CO3+SiO2

→Na2SiO3+CO2

↑CaCO3+SiO2

→CaSiO3+CO2↑主要成份3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

反應(yīng)條件高溫高溫4.2.4典型生產(chǎn)工藝1．硫酸生產(chǎn)工藝圖4-1硫酸生產(chǎn)工藝流程方框圖鐵礦石破碎與粉磨SO2催化氧化爐氣凈化焙燒生成SO3硫酸

生產(chǎn)純堿有以下幾種方法：

（1）路布蘭法。

法國人路布蘭以食鹽、硫酸、石灰石為原料制得純堿，其反應(yīng)式如下：

2NaCl+H2SO4=NaSO4+HCl

NaSO4+2C+CaCO3=Na2CO3+Ca2S+2CO2↑

（2）氨堿法。

1861年比利時(shí)人索爾菲創(chuàng)立了氨堿法，其化學(xué)反應(yīng)如下：

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl

2NaHCO3=NaCO3+H2O+CO2↑2．純堿生產(chǎn)工藝圖4-2氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖

(3)聯(lián)合制堿法

1939~1942年間，我國永利化學(xué)公司化學(xué)工程師侯德榜，在蘇爾維法的基礎(chǔ)上，研制聯(lián)系制堿法，即侯氏制堿法。該法是氨（NH3）、二氧化碳（CO2）、食鹽（NaCl），產(chǎn)品是純堿（Na2CO3）和氯化銨（NH4Cl），聯(lián)合制堿法是把氨氣工業(yè)和制堿工業(yè)實(shí)行聯(lián)合生產(chǎn)的方法。氨廠把它的產(chǎn)品（NH3）、副產(chǎn)品二氧化碳（CO2）提供給堿廠作為原料，堿廠則把氨轉(zhuǎn)化為價(jià)值更大的氯化銨，并由于一些雜質(zhì)（Mg2+、SO42-）等隨同氯化銨一起離開了制堿生產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)而提高了堿的純度。聯(lián)合制堿法還由于本身采取了循環(huán)系統(tǒng)，從而使食鹽也得到了充分利用。鹽的利用率達(dá)到95%以上。

3．氨的合成工藝圖4-3為合成氨工藝流程圖

原料原料氣產(chǎn)生凈化氨合成氨的分離液態(tài)氨循環(huán)氣4.3有機(jī)化工生產(chǎn)過程

有機(jī)化學(xué)工業(yè)也稱有機(jī)化工，它的產(chǎn)品大體可分為兩大類。一類是基本有機(jī)原料，它是用以生產(chǎn)其他有機(jī)化工產(chǎn)品的基本原料。另一類是有機(jī)化工產(chǎn)品，它們是由基本有機(jī)原料進(jìn)一步加工而制得的。這類產(chǎn)品再進(jìn)一步加工后，可作為人們?nèi)粘Ｉ钣闷坊蚱渌块T的生產(chǎn)資料。有機(jī)化工的起始原料來自煤、石灰石、天然氣、石油、生產(chǎn)廢料和農(nóng)林副產(chǎn)品等天然資源。通常把天然氣、石油和煤稱為基本有機(jī)化工的三大原料資源。4.3.1烴類熱裂解過程

1、基本認(rèn)識(shí)裂解：凡是有機(jī)化合物在高溫下分子鏈發(fā)生斷裂的過程稱為裂解。由于烴類熱裂解過程可獲得乙烯、丙烯和丁二烯等低級(jí)烯烴分子，而且這些分子中具有雙健，化學(xué)性質(zhì)活波，能與許多物質(zhì)發(fā)生加成、共聚、偶聯(lián)、自聚等反應(yīng)，生成一系列重要的產(chǎn)物，所以烴類熱裂解過程是化學(xué)工業(yè)獲取重要基本有機(jī)原料的主要手段。

烴類熱裂解反應(yīng)過程十分復(fù)雜，即使是單一組分原料進(jìn)行裂解，所得產(chǎn)物也很復(fù)雜，且隨著原料組成的復(fù)雜化、重質(zhì)化，裂解反應(yīng)的復(fù)雜性及產(chǎn)物的多樣性難于簡單描述。為了對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)有一概括的認(rèn)識(shí)，可將復(fù)雜的裂解反應(yīng)歸納為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。一次反應(yīng)，即原料烴類經(jīng)裂解生成乙烯和丙烯的反應(yīng)。二次反應(yīng)主要指一次反應(yīng)生成的乙烯、丙烯等低級(jí)烯烴進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，可生成多種產(chǎn)物，甚至最后生成焦和碳。在生產(chǎn)中希望發(fā)生一次反應(yīng)，因?yàn)樗芴岣吣康漠a(chǎn)物的收率（產(chǎn)物的生成量與關(guān)鍵組份的起始量之比），不希望發(fā)生二次反應(yīng)，并應(yīng)盡量抑制二次反應(yīng)的生成，因?yàn)樗档湍康漠a(chǎn)物的收率，而且生焦、反應(yīng)增加，均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞、設(shè)備發(fā)生事故。

2、烴類熱裂解一次反應(yīng)

（1）烷烴熱裂解的一次反應(yīng)。①脫氫反應(yīng)：是C－H鍵的斷裂反應(yīng)，生成碳原子數(shù)相同的烯烴和氫。②斷鏈反應(yīng)：是C-C鍵斷裂的反應(yīng)，產(chǎn)物分子中碳原子數(shù)減少。（2）環(huán)烷烴熱裂解。（3）芳烴的熱裂解。3、烴類熱裂解二次反應(yīng)

（1）烯烴經(jīng)炔烴而生成碳。（2）烯烴經(jīng)芳烴而結(jié)焦。（3）生碳結(jié)焦反應(yīng)規(guī)律：①在不同條件下，生碳結(jié)焦反應(yīng)經(jīng)歷著不同的途徑；②生碳結(jié)焦反應(yīng)是典型的連串反應(yīng)；③隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，單環(huán)或環(huán)數(shù)不多的芳烴，轉(zhuǎn)變?yōu)槎喹h(huán)芳烴，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槌憝h(huán)芳烴，由液體焦油轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w瀝青質(zhì)，再進(jìn)一步可轉(zhuǎn)變?yōu)榻固俊?．烴類熱裂解過程的工藝條件（1）溫度；（2）停留時(shí)間；（3）烴分壓和稀釋劑。5、烴類熱裂解工藝過程

（1）管式裂解爐。國內(nèi)大都采用的Lummus公司的SRT爐型和Kellogg公司USRT爐型。SRT型裂解爐圖4-4所示，其輻射段爐管排布形式如表4-2所示。

1-對(duì)流室；2-輻射室；護(hù)管室；4-燒嘴；5-煙囪；6-急冷鍋爐圖4-4SRT型裂解爐圖

表4-2SRT-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型裂解爐輻射段爐管排布形式

（2）烴類熱裂解過程工藝流程

1）輕質(zhì)烴為原料的工藝過程。

輕烴裂解工藝示意圖2）餾分油為原料的工藝過程。

圖4-6餾分油裂解工藝示意圖

3）裂解氣分離。

圖4-7深冷分離流程示意圖

4.3.2烴類的氧化過程1、氧化過程的基本知識(shí)

氧化過程是以氧化反應(yīng)為核心生產(chǎn)大宗化工原料和中間體的重要化工生產(chǎn)過程。氧化過程在化學(xué)工業(yè)中具有極其重要的作用，在化工生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于所用催化劑的類型和反應(yīng)物系相態(tài)的不同，催化氧過程分為均相催化氧化過程和非均相催化氧化過程。均相催化氧化過程以其高活性和高選擇性備受人們的關(guān)注，大多是氣液相氧化反應(yīng)。非均相催化氧化主要是指氣態(tài)原料在固體催化劑存在下，以氣態(tài)氧作為氧化劑生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的過程，在化學(xué)工業(yè)中占有重要的地位。2、乙烯催化氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷過程

圖4-8乙烯直接氧化制環(huán)氧乙烷流程示意圖4.3.3羰基化過程1、羰基化過程的基本知識(shí)把在羰基金屬配合物催化劑存在下有機(jī)化合物分子中引入羰基的反應(yīng)都?xì)w納于羰基合成化學(xué)的范疇，而引入羰基反應(yīng)的生產(chǎn)過程稱為羰基化過程。主要包括下述幾類反應(yīng)：氫甲酰化反應(yīng)、不飽和化合物在水存在下的羰基化、不飽和烴在醇存在下的羰基化、乙炔在羧酸和鹵化物及硫醇或胺存在下的羰基化、醇的羰基化（重要的是甲醇的羰基化反應(yīng)）。羰基化反應(yīng)是典型的配位催化反應(yīng)。

2、丙烯羰基化合成（?。┬链歼^程

（1）反應(yīng)原理：以丙烯為原料氫甲酰化生產(chǎn)丁辛醇，主要包括三個(gè)反應(yīng)過程。①在金屬羰基配合物催化劑存在下，丙烯氫甲?；铣啥∪?。CH3CH==CH2+CO+H2→CH3CH2CH2CHO②丁醛在堿性催化劑存在下縮合為辛烯醛。2CH3CH2—CH2CHOCH3CH2CH2CH==C（C2H5）CHO③辛烯醛加氫合成2-乙基己醇。CH3CH2CH2CH==C（C2H5）CHO+H2CH3CH2CH2CH2CH（C2H5）CH2OH若用氫甲酰化法生產(chǎn)丁醇，則只需氫甲酰化和加氫兩個(gè)過程。上述三個(gè)過程，關(guān)鍵是丙烯氫甲?；铣啥∪?/p>

（2）生產(chǎn)的工藝條件①反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速率，產(chǎn)物醛的正/異比率和副產(chǎn)物的生成量都有影響。②由烯烴甲?；乃俾史匠淌娇芍岣咭谎趸挤謮?，反應(yīng)速率減慢，但一氧化碳分壓太低，則金屬羰基配合物催化劑易分解，析出金屬，而失去催化劑活性，對(duì)反應(yīng)不利。③溶劑的主要作用表現(xiàn)三個(gè)方面：一是在溶解催化劑；二是當(dāng)原料是氣態(tài)烴時(shí)，使用溶劑可以使反應(yīng)在液相中進(jìn)行，對(duì)氣-液間傳質(zhì)有利；三是作為稀釋劑可以帶走反應(yīng)熱。3、丙稀高壓氫甲?；ê铣桑ǘ。┬链脊に囘^程

（1）丙烯高壓氫甲?；ê铣啥∪?/p>

圖4-9魯爾法羰基羰基合成制丁醛流程示意圖1-鈷催化劑懸浮液儲(chǔ)罐；2-汽包；3-羰基合成反應(yīng)器；4-高壓分離器；5-脫鈷水解器；6-低壓分離器；7-離心機(jī)；8-有機(jī)物回收塔；9-醇醉茶分離塔；10-醛醛分離塔（2）丁醇和2-乙基己醇（辛醇）的生產(chǎn)。圖4-10由丁醛生產(chǎn)丁醇和2-乙基己醇（辛醇）流程示意圖1,2-縮合反應(yīng)器；3-辛烯醛層析器；4-蒸發(fā)器；5-加氫轉(zhuǎn)化器；6-加氫產(chǎn)品儲(chǔ)槽；7-預(yù)精餾塔；8-精餾塔；9-間歇蒸餾塔4.3.4聚合過程一、聚合過程的基本知識(shí)：

1、概念：聚合過程一般是以小分子化合物為原料通過聚合反應(yīng)制備高分子化合物（簡稱高聚物）的過程。2、工業(yè)應(yīng)用：人們利用聚合過程合成了大量品種繁多性能優(yōu)異的高分子聚合物，以塑料、合成纖維、合成橡膠產(chǎn)量最大，且最重要，被稱為三大合成材料，同時(shí)還可制成涂料、粘合劑、離子交換樹脂等材料。合成材料的主要特點(diǎn)是原材料豐富；用化學(xué)合成方法進(jìn)行生產(chǎn)；品種多，性能優(yōu)，可適應(yīng)特殊要求；加工成型方便，可制成各種開關(guān)的材料與制品，因此，合成材料已成為近代各技術(shù)部門不可缺少的材料，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

3、基本原理：①聚合反應(yīng)。由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)稱為聚合反應(yīng)。分為：加聚反應(yīng)（指以含有重鍵的低分子化合物為單體，在光照、加熱或引必發(fā)劑、催化劑等作用下，打開重鍵而相互加成聚合成高分子化合物的反應(yīng)）

縮聚反應(yīng)（以具有兩個(gè)或兩個(gè)以上官能團(tuán)的低分子化合物為單體，通過這些官司能團(tuán)的反應(yīng)，逐步縮合形成高分子化合物的反應(yīng)）②聚合的實(shí)施方法。自由基聚合的實(shí)施方法主要有四種，即本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合及溶液聚合。

二、高壓法生產(chǎn)聚乙烯（LDPE）過程

圖4-11乙烯高壓聚合生產(chǎn)流程示意圖

4.4有機(jī)化工合成材料

有機(jī)化工的合成材料是一種高分子化合物制成的新型材料，其中最主要的產(chǎn)品是合成樹脂及塑料、合成橡膠、合成纖維，通稱三大合成材料。這類產(chǎn)品再進(jìn)一步加工后，可作為人們?nèi)粘Ｉ钣闷泛推渌a(chǎn)部門的生產(chǎn)資料；且這些材料具有很多優(yōu)越性能，如質(zhì)輕、比強(qiáng)度大、絕熱、電絕緣、抗腐蝕等，并且可以按照使用要求調(diào)節(jié)各種性能和加工成任意形狀。4.4.1合成樹脂和塑料合成樹脂是指用人工合成方法將小分子(稱作單體)聚合成一類高分子化合物，可用于制造塑料、合成纖維、涂料和黏合劑等。塑料是以有機(jī)高分子化合物為原料的制品中。它是在一定的外力作用下能夠成型，當(dāng)外力的作用停止后，仍能保持其改變后的形狀的材料。合成樹脂及塑料在三大合成材料中應(yīng)用最早、范圍最廣、品種最多、產(chǎn)量最大，目前約占合成材料總量的70%。

塑料的分類及組成詳見表4-12所示表4-12塑料分類及組成4.4.2合成橡膠工業(yè)最早的合成橡膠是以煤和農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料的。合成橡膠近年來發(fā)展迅速。在合成橡膠中，目前以丁苯橡膠產(chǎn)量為最大，其次是順丁橡膠和異戊橡膠。在國外生產(chǎn)橡膠最基本的原料幾乎全部來自石油。石油加工時(shí)可獲得大量氣體和液化產(chǎn)品，通過進(jìn)一步的加工、提純、轉(zhuǎn)化，形成合成橡膠的單位，主要有丁二烯、異戊二烯、異丁烯、丙烯腈、丙烯、乙烯等。這些小分子單位再經(jīng)過均聚或共聚生成具有彈性的高分子聚合物，即橡膠。4.4.3阻燃高分子材料阻燃技術(shù)的近代發(fā)展集中在研制與高聚物相容的永久性阻燃劑。目前人們已經(jīng)制得了很多類型的用于高聚物的阻燃劑。阻燃高聚物領(lǐng)域內(nèi)重要進(jìn)展的主要體現(xiàn)在如下幾方面：（1）耐久性阻燃織物；（2）氯化石蠟、氧化銻和粘結(jié)劑用于處理帆布；（3）含氯不飽和樹脂的生產(chǎn)（反應(yīng)型阻燃劑）；（4）添加型和填料型阻燃劑的應(yīng)用；（5）膨脹型阻燃系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)；（6）無鹵阻燃高分子材料的興起；（7）具有本質(zhì)阻燃性高聚物的研制。4.4.3阻燃高分子材料阻燃劑是用以提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。阻燃劑主要用于阻燃合成和天然高分子材料（包括塑料、橡膠、纖維、木材、紙張、涂料等）。一個(gè)理想的阻燃劑應(yīng)當(dāng)高效，低毒，與被阻燃材料的相容性好，不易遷移，具有足夠的熱穩(wěn)定性，不致過多惡化基材性能，對(duì)紫外線及光的穩(wěn)定性優(yōu)良，且價(jià)格適中。但要同時(shí)滿足上述條件幾乎是不可能的，所以選擇實(shí)用的阻燃劑時(shí)，大多是在滿足基本要求的前提下，在其他要求間折衷和求得最佳的平衡。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.1加熱管道氣加熱、蒸汽或熱水加熱、載體加熱以及電加熱等。（1）溫度過高會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速度加快，若是放熱反應(yīng)，則放熱量增加，一旦散熱不及時(shí)，溫度失控，發(fā)生沖料，甚至?xí)鹑紵捅?。?）升溫速度過快不僅容易使反應(yīng)超溫，而且還會(huì)損壞設(shè)備，例如，升溫過快會(huì)使帶有襯里的設(shè)備及各種加熱爐、反應(yīng)爐等設(shè)備損壞。（3）當(dāng)加熱溫度接近或超過物料的自燃點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采用惰性氣體保護(hù)；若加熱溫度接近物料分解溫度，此生產(chǎn)工藝稱為危險(xiǎn)工藝，必須設(shè)法改進(jìn)工藝條件，如負(fù)壓或加壓操作。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.2冷卻在化工生產(chǎn)中，把物料冷卻在大氣溫度以上時(shí)，可以用空氣或循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)；冷卻度在15℃以上，可以用地下水；冷卻溫度在0~15℃之間，可以用冷凍鹽水。還可以借沸點(diǎn)較低的介質(zhì)的蒸發(fā)從需冷卻的物料中取得熱量來實(shí)現(xiàn)冷卻，常用的介質(zhì)氟里昂、氨等。此時(shí)，物料被冷卻的溫度可達(dá)-15℃左右。（1）冷卻操作時(shí)，冷卻介質(zhì)不能中斷，否則會(huì)造成積熱，系統(tǒng)溫度、壓力驟增，引起爆炸開車時(shí)，應(yīng)先通冷卻介質(zhì)；停車時(shí)，應(yīng)先停物料，后停冷卻系統(tǒng)。（2）有些凝固點(diǎn)較高的物料，遇冷易變得黏稠或凝固，在冷卻時(shí)要注意控制溫度，防止物料卡住攪拌器或堵塞設(shè)備及管道。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.3加壓操作凡操作壓力超過大氣壓的都屬于加壓操作。加壓操作所使用的設(shè)備要符合壓力容器的要求，加壓系統(tǒng)不得泄漏，否則在壓力下物料以高速噴出，產(chǎn)生靜電，極易發(fā)生火災(zāi)爆炸。所用的各種儀表及安全設(shè)施（如爆破泄壓片、緊急排放管等）都必須齊全好用。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.4負(fù)壓操作負(fù)壓操作即低于大氣壓下的操作。負(fù)壓系統(tǒng)的設(shè)備也和壓力設(shè)備一樣，必須符合強(qiáng)度要求，以防在負(fù)壓下把設(shè)備抽癟。負(fù)壓系統(tǒng)必須有良好的密封，否則一旦空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，形成爆炸混合物，易引起爆炸。當(dāng)需要恢復(fù)常壓時(shí)，應(yīng)待溫度降低后，緩緩放進(jìn)空氣，以防自燃或爆炸。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.5冷凍在工業(yè)生產(chǎn)過程中，蒸氣、氣體的液化，某些組分的低溫分離，以及某些物品的輸送、儲(chǔ)藏等，常需將物料降到比水或周圍空氣更低的溫度，這種操作稱為冷凍或制冷。一般說來，冷凍程度與冷凍操作技術(shù)有關(guān)，凡冷凍范圍在-100℃以內(nèi)的稱冷凍；而-100~-200℃或更低的溫度，則稱深度冷凍或簡稱深冷。（1）某些致冷劑易燃且有毒。如氨，應(yīng)防止致冷劑泄漏。（2）對(duì)于制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及管路，應(yīng)注意耐壓等級(jí)和氣密性，防止泄漏。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.6物料輸送（1）氣流輸送系統(tǒng)除本身會(huì)產(chǎn)生故障之外，最大的問題是系統(tǒng)的堵塞和由靜電引起的粉塵爆炸。粉料氣流輸送系統(tǒng)應(yīng)保持良好的嚴(yán)密性。其管道材料應(yīng)選擇導(dǎo)電性材料并有良好的接地，如采用絕緣材料管道，則管外應(yīng)采取接地措施。輸送速度不應(yīng)超過該物料允許的流速，粉料不要堆積管內(nèi)，要及時(shí)清理管壁。（2）用各種泵類輸送易燃可燃液體時(shí)，流速過快能產(chǎn)生靜電積累，其管內(nèi)流速不應(yīng)超過安全速度。（3）輸送有爆炸性或燃燒性物料時(shí)，要采用氮、二氧化碳等惰性氣體代替空氣，以防造成燃燒或爆炸。（4）輸送可燃?xì)怏w物料的管道應(yīng)經(jīng)常保持正壓，防止空氣進(jìn)入，并根據(jù)實(shí)際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.7熔融在化工生產(chǎn)中常常需將某些固體物料（如苛性鈉、苛性鉀、萘、磺酸等）熔融之后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。堿熔過程中的堿屑或堿液飛濺到皮膚上或眼睛里會(huì)造成灼傷。堿融物和磺酸鹽中若含有無機(jī)鹽等雜質(zhì)，應(yīng)盡量除掉，否則這些無機(jī)鹽因不熔融會(huì)造成局部過熱、燒焦，致使熔融物噴出，容易造成燒傷。熔融過程一般在150~350℃下進(jìn)行，為防止局部過熱，必須不問斷地?cái)嚢琛?.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.8干燥干燥是利用熱能使固體物料中的水分（或溶劑）除去的單元操作。干燥的熱源有熱空氣、過熱蒸汽、煙道氣和明火等。干燥過程中要嚴(yán)格控制溫度，防止局部過熱，以免造成物料分解爆炸。在過程中散發(fā)出來的易燃易爆氣體或粉塵，不應(yīng)與明火和高溫表面接觸，防止燃爆。在氣流干燥中應(yīng)有防靜電措施，在滾筒干燥中應(yīng)適當(dāng)調(diào)正刮刀與筒壁的間隙，以防止火花。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.9蒸發(fā)蒸發(fā)是借加熱作用使溶液中所含溶劑不斷氣化，以提高溶液中溶質(zhì)的濃度，或使溶質(zhì)析出的物理過程。蒸發(fā)按其操作壓力不同可分為常壓、加壓和減壓蒸發(fā)。凡蒸發(fā)的溶液皆具有一定的特性。如溶質(zhì)在濃縮過程中可能有結(jié)晶、沉淀和污垢生成，這些都能導(dǎo)致傳熱效率的降低，并產(chǎn)生局部過熱，促使物料分解、燃燒和爆炸，因此要控制蒸發(fā)溫度。為防止熱敏性物質(zhì)的分解，可采用真空蒸發(fā)的方法，降低蒸發(fā)溫度，或采用高效蒸發(fā)器，增加蒸發(fā)面積，減少停留時(shí)間。4.5化工單元操作的危險(xiǎn)性分析4.5.10蒸餾蒸餾是借液體混合物各組分揮發(fā)度的不同，使其分離為純組分的操作。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾；按壓力分為常壓、減壓和加壓（高壓）蒸餾。在安全技術(shù)上，對(duì)不同的物料應(yīng)選擇正確的蒸餾方法和設(shè)備。在處理難于揮發(fā)的物料時(shí)（常壓下沸點(diǎn)在150℃以上）應(yīng)采用真空蒸餾，這樣可以降低蒸餾溫度，防止物料在高溫下分解、變質(zhì)或聚合。在處理中等揮發(fā)性物料（沸點(diǎn)為100℃左右）時(shí)，采用常壓蒸餾。對(duì)沸點(diǎn)低于30℃的物料，則應(yīng)采用加壓蒸餾。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.1電解工藝（氯堿）電解食鹽水過程中產(chǎn)生的氫氣是極易燃燒的氣體，氯氣是氧化性很強(qiáng)的劇毒氣體，兩種氣體混合極易發(fā)生爆炸，當(dāng)氯氣中含氫量達(dá)到5％以上，則隨時(shí)可能在光照或受熱情況下發(fā)生爆炸；如果鹽水中存在的銨鹽超標(biāo)，在適宜的條件（pH<4.5）下，銨鹽和氯作用可生成氯化銨，濃氯化銨溶液與氯還可生成黃色油狀的三氯化氮。三氯化氮是一種爆炸性物質(zhì)，與許多有機(jī)物接觸或加熱至90℃以上以及被撞擊、摩擦等，即發(fā)生劇烈的分解而爆炸；電解溶液腐蝕性強(qiáng)；液氯的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、包裝、輸送、運(yùn)輸可能發(fā)生液氯的泄漏。電解槽溫度、壓力、液位、流量報(bào)警和聯(lián)鎖；電解供電整流裝置與電解槽供電的報(bào)警和聯(lián)鎖；緊急聯(lián)鎖切斷裝置；事故狀態(tài)下氯氣吸收中和系統(tǒng)；可燃和有毒氣體檢測報(bào)警裝置等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.2硝化工藝反應(yīng)速度快，放熱量大。大多數(shù)硝化反應(yīng)是在非均相中進(jìn)行的，反應(yīng)組分的不均勻分布容易引起局部過熱導(dǎo)致危險(xiǎn)。尤其在硝化反應(yīng)開始階段，停止攪拌或由于攪拌葉片脫落等造成攪拌失效是非常危險(xiǎn)的，一旦攪拌再次開動(dòng)，就會(huì)突然引發(fā)局部激烈反應(yīng)，瞬間釋放大量的熱量，引起爆炸事故；反應(yīng)物料具有燃爆危險(xiǎn)性；硝化劑具有強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)氧化性，與油脂、有機(jī)化合物（尤其是不飽和有機(jī)化合物）接觸能引起燃燒或爆炸；硝化產(chǎn)物、副產(chǎn)物具有爆炸危險(xiǎn)性。反應(yīng)釜溫度的報(bào)警和聯(lián)鎖；自動(dòng)進(jìn)料控制和聯(lián)鎖；緊急冷卻系統(tǒng)；攪拌的穩(wěn)定控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)；分離系統(tǒng)溫度控制與聯(lián)鎖；塔釜雜質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)；安全泄放系統(tǒng)等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.3裂解（裂化）工藝在高溫（高壓）下進(jìn)行反應(yīng)，裝置內(nèi)的物料溫度一般超過其自燃點(diǎn)，若漏出會(huì)立即引起火災(zāi)；爐管內(nèi)壁結(jié)焦會(huì)使流體阻力增加，影響傳熱，當(dāng)焦層達(dá)到一定厚度時(shí)，因爐管壁溫度過高，而不能繼續(xù)運(yùn)行下去，必須進(jìn)行清焦，否則會(huì)燒穿爐管，裂解氣外泄，引起裂解爐爆炸；如果由于斷電或引風(fēng)機(jī)機(jī)械故障而使引風(fēng)機(jī)突然停轉(zhuǎn)，則爐膛內(nèi)很快變成正壓，會(huì)從窺視孔或燒嘴等處向外噴火，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爐膛爆炸；如果燃料系統(tǒng)大幅度波動(dòng)，燃料氣壓力過低，則可能造成裂解爐燒嘴回火，使燒嘴燒壞，甚至?xí)鸨?；有些裂解工藝產(chǎn)生的單體會(huì)自聚或爆炸，需要向生產(chǎn)的單體中加阻聚劑或稀釋劑等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.4加氫工藝反應(yīng)物料具有燃爆危險(xiǎn)性，氫氣的爆炸極限為4%~75%，具有高燃爆危險(xiǎn)特性；加氫為強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，氫氣在高溫高壓下與鋼材接觸，鋼材內(nèi)的碳分子易與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成碳?xì)浠衔铮逛撝圃O(shè)備強(qiáng)度降低，發(fā)生氫脆；催化劑再生和活化過程中易引發(fā)爆炸；加氫反應(yīng)尾氣中有未完全反應(yīng)的氫氣和其他雜質(zhì)在排放時(shí)易引發(fā)著火或爆炸。

溫度和壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖；反應(yīng)物料的比例控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)；緊急冷卻系統(tǒng)；攪拌的穩(wěn)定控制系統(tǒng)；氫氣緊急切斷系統(tǒng)；加裝安全閥、爆破片等安全設(shè)施；循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)報(bào)警和聯(lián)鎖；氫氣檢測報(bào)警裝置等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.5氧化工藝反應(yīng)原料及產(chǎn)品具有燃爆危險(xiǎn)性；反應(yīng)氣相組成容易達(dá)到爆炸極限，具有閃爆危險(xiǎn)；部分氧化劑具有燃爆危險(xiǎn)性，如氯酸鉀，高錳酸鉀、鉻酸酐等都屬于氧化劑，如遇高溫或受撞擊、摩擦以及與有機(jī)物、酸類接觸，皆能引起火災(zāi)爆炸；產(chǎn)物中易生成過氧化物，化學(xué)穩(wěn)定性差，受高溫、摩擦或撞擊作用易分解、燃燒或爆炸。

反應(yīng)釜溫度和壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖；反應(yīng)物料的比例控制和聯(lián)鎖及緊急切斷動(dòng)力系統(tǒng)；緊急斷料系統(tǒng)；緊急冷卻系統(tǒng)；緊急送入惰性氣體的系統(tǒng)；氣相氧含量監(jiān)測、報(bào)警和聯(lián)鎖；安全泄放系統(tǒng)；可燃和有毒氣體檢測報(bào)警裝置等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.7磺化工藝

應(yīng)原料具有燃爆危險(xiǎn)性；磺化劑具有氧化性、強(qiáng)腐蝕性；如果投料順序顛倒、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(yīng)溫度異常升高，使磺化反應(yīng)變?yōu)槿紵磻?yīng)，引起火災(zāi)或爆炸事故；氧化硫易冷凝堵管，泄漏后易形成酸霧，危害較大。

反應(yīng)釜溫度的報(bào)警和聯(lián)鎖；攪拌的穩(wěn)定控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)；緊急冷卻系統(tǒng)；緊急停車系統(tǒng)；安全泄放系統(tǒng)；三氧化硫泄漏監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.8聚合工藝

工藝危險(xiǎn)有合原料具有自聚和燃爆危險(xiǎn)性；如果反應(yīng)過程中熱量不能及時(shí)移出，隨物料溫度上升，發(fā)生裂解和暴聚，所產(chǎn)生的熱量使裂解和暴聚過程進(jìn)一步加劇，進(jìn)而引發(fā)反應(yīng)器爆炸；部分聚合助劑危險(xiǎn)性較大。

反應(yīng)釜溫度和壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖；緊急冷卻系統(tǒng)；緊急切斷系統(tǒng)；緊急加入反應(yīng)終止劑系統(tǒng)；攪拌的穩(wěn)定控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)；料倉靜電消除、可燃?xì)怏w置換系統(tǒng)，可燃和有毒氣體檢測報(bào)警裝置；高壓聚合反應(yīng)釜設(shè)有防爆墻和泄爆面等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.6.9偶氮化工藝

部分偶氮化合物極不穩(wěn)定，活性強(qiáng)，受熱或摩擦、撞擊等作用能發(fā)生分解甚至爆炸；偶氮化生產(chǎn)過程所使用的肼類化合物，高毒，具有腐蝕性，易發(fā)生分解爆炸，遇氧化劑能自燃；反應(yīng)原料具有燃爆危險(xiǎn)性。反應(yīng)釜溫度和壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖；反應(yīng)物料的比例控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)；緊急冷卻系統(tǒng)；緊急停車系統(tǒng)；安全泄放系統(tǒng)；后處理單元配置溫度監(jiān)測、惰性氣體保護(hù)的聯(lián)鎖裝置等。4.6典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性分析4.