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2023年11月1日,1,第二章 物质性质、物化原理与安全,第一节 化学物质及其危险概述第二节 易燃物质的性质和特征第三节 毒性物质的性质和特征第四节 反应物质的性质和特征第五节 化学反应类型及其危险性第六节 物理操作类型及其危险性,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,2/60,化学物质的危险程度取决于贮存和加工物质的性质、应用的设备以及所 属的过程。化工产品生产线一般由几个甚至多达上百个单元操作过程构成。尽管单元过程种类和数量繁多，但是其设计基础只是一些基本的物理化学原 理。应用这些原理，可以足够准确地预测物质的行为方式，如流动、相变、反应或分解、产生压力、放热或吸热、混合或分层、膨胀或收缩等等，可以 比较充分地评估每一单元过程伴生的危险。无论是大型化工装置，还是小型 实验室，正是物理化学和化工原理决定着物质的行为，规模常不是决定的 因素。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,3/60,第一节 化学物质及其危险概述,一、危险化学品分类 根据中华人民共和国国家标准常用危险化学品的分类GB13690一92)，危险化学品分为八大类。1、爆炸品。指在受热、撞击等外界作用下，能发生剧烈化学反应，瞬时产 生大量气体和热量，使周围压力急剧上升而发生爆炸的物品；如黑色火药(硝酸钾)、硝铵炸药、雷酸汞、苦味酸、硝化甘油、重氮甲烷等。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,4/60,2压缩气体和液化气体,指压缩、液化或加压溶解的气体，其状态条件符 合下列两种情况之一者：临界温度低于或等于50、而蒸气压大于294kPa的压缩或液化 气体温度在21.1和54.4、压力分别大于275kPa和715kPa的压 缩气体；或在37.8、蒸气压大于275kPa的液化气体或加压溶解气体。压缩气体和液化气体按其物理性能可分为易燃气体、不燃气体、有毒气体3类。剧毒气体，如氯气、光气、溴甲烷、氰化氢；易燃气体，如一氧化碳、乙烯、乙炔、液化石油气、环氧乙烷；不燃气体，如氮、二氧化碳、氖。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,5/60,3易燃液体,易燃液体是指易燃的液体、液体混合物或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险特性已列入其他类别的液体。易燃液体按其闪点分为3类：(1)闪点低于-18的低闪点液体；(2)闪点在-1823的中闪点液体；(3)闪点在2361的高闪点液体。如汽油、苯、乙醇、乙醚；戊醇、氯化苯。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,6/60,4易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品,(1)易燃固体是指燃点低，对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃、燃烧迅速并能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体，但不包括已列入爆炸品的固体。如红磷、硫化磷、二硝基甲苯、硝化棉；二甲基丙烷、铝粉、萘、硫黄、松香。(2)自燃物品是指自燃点低、在空气中易被氧化、能放出热量自行燃烧的物品。如黄磷、三乙基铝、三异丁基铝、油布、油纸、浸油金属屑。(3)遇湿易燃物品是指遇水或受潮时发生剧烈化学反应、释放出大量易 燃气体和热量的物品，有些不需要火源即能燃烧或爆炸。如钾、钠、锂及钾钠合金，氢化钾，硼氢化物如五硼氢，碳化钙、磷化钙；锌粉、保险粉(低亚硫酸钠)、氢化铝。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,7/60,5氧化剂和有机过氧化物,(1)氧化剂是指处于高氧化态、具有强氧化性、易分解并释放出氧和热 量的物质，氧化剂还包括无机过氧化物。氧化剂本身不燃烧，但由于富氧可 以助燃，能够强化可燃物的燃烧。(2)有机过氧化物是指分子中含有过氧基的有机物，本身易燃、易爆 易分解，对热、振动或摩擦极为敏感。如过氧化钠、氯酸钠、高锰酸钾、氯酸钾；二氯过氧化苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化苯甲酚；过氧化锌、过硫酸铬、亚硝酸钠、重铬酸钾；过醋酸、过氧化环己酮。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,8/60,6有害物品和有毒感染性物品,指进入肌体并累积到一定量后能与体液或 器官组织发生生物化学或生物物理学作用，扰乱或破坏肌体的正常生理功 能，引起器官和系统暂时性或持久性病变乃至危及生命的物品。如氰化钾、三氧化二砷、氯化高汞、磷化锌、汞；氯乙醇、二氯甲烷、四乙基铅、丁脂、四氯化碳。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,9/60,7放射性物品,指放射性比活度大于74000 Bq/kg的物品。能放射、射线的钻60，能放射、射线的镭226，能放射、射线的铀。某些核素具有自发地放出粒子或射线或在发生轨道电子俘获之后放出射线或发生自发裂变，这种性质称为放射性。镭-226、钍-232、钾-40.在给定时刻，处在特定能态的一定量的某种放射性核素的活度A是Dn除以dt而得的商。A=Dn/dt其中：Dn是在时间间隔dt内，该核素由该能态自发发生核跃迁数目的期望值。放射性比活度specificactivity:放射性比活度C是指某物质的放射性活度A除以该物质的质量m而得的商。C=A/m单位：Bqkg-1(贝可/千克)。贝可（勒尔）Becquerel:贝可Bq是国际单位SI的活度单位名称。它等于s-1(s时间单位，秒)。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,10/60,8腐蚀品,指能灼伤人体组织、对金属等物品亦能造成损坏的固体或液 体，即与皮肤接触在4h内出现可见坏死现象，或温度在55时，对20号钢的表面年平均腐蚀速率超过6.25mm的固体或液体。腐蚀品按化学性质 可分为酸性腐蚀品、碱性腐蚀品及其他腐蚀品3类。如硝酸、浓硫酸、氢氟酸、二氧化氮、二氯化硫、五氯化磷；甲酸、三氯乙醛；盐酸、磷酸、亚硫酸；冰醋酸，氢氧化钠、硫化钾；甲醇钠、二乙醇胺；甲醛、苯酚。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,11/60,二、化学物质的危险性,化学物质危险参考前欧共体危险品分类可划分为物理危险、生物危险和环境危险3个类别。1物理危险：3种(1)爆炸性危险 指物质或制剂在明火影响下或是对震动或摩擦比二硝基苯更敏感会产生爆炸。该定义取自危险物品运输的国际标准，用二硝基苯作为标准参考基础。迅速而又缺乏控制的能量释放会产生爆炸。释放的能量形式一般 是热、光、声和机械振动等。化工爆炸的能源最常见的是化学反应，但是机 械能或原子核能的释放也会引起爆炸。任何易燃的粉尘、蒸气或气体与空气或其他助燃剂混合，在适当条件下 点火都会产生爆炸。能引起爆炸的可燃物质有：可燃固体，包括一些金属的 粉尘；易燃液体的蒸气；易燃气体。可燃物质爆炸的三个要素是：可燃物 质；空气或任何其他助燃剂；火源或高于着火点的温度。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,12/60,(2)氧化性危险 指物质或制剂与其他物质，特别是易燃物质接触产生强放热反应。氧化性物质依据其作用可分为中性的，如氧化铅等；碱性的，如高锰酸钾、氧等；酸性的，如硫酸等三种类别。绝大多数氧化剂都是高毒性化合物。按照其生物作用，有些可称为刺激 性气体，如硫酸等，甚至是窒息性气体，如硝酸烟雾、氯气等。所有刺激性气体，尽管其物理和化学性质不同，直接接触一般 都能引起细胞组织表层的炎症。其中一些，如硫酸、硝酸和氟气，可以造成 皮肤和粘膜的灼伤，另外一些，如过氧化氢，可以引起皮炎。含有铬、锰和铅的氧化性化合物具有特殊的危险，例如，铬(VI)化合物长期吸入会导致肺癌，锰化合物可以引起中枢神经系统和肺部的严重疾患。作为氧源的氧化性物质具有助燃作用，而且会增加燃烧强度。由于氧化 反应的放热特征，反应热会使接触物质过热，而且各种反应副产物往往比氧 化剂本身更具毒性。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,13/60,(3)易燃性危险,易燃性危险可以细分为极度易燃性、高度易燃性和易燃性3个危险类别。极度易燃性是指闪点低于0、沸点低于或等于35的物质或制剂具有的特征。例如，乙醚、甲酸乙酯、乙醛就属于这个类别。能满足上述界定的还有其他许多物质，如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、一氧化碳、环氧乙 烷、液化石油气，以及在环境温度下为气态、可形成较宽爆炸极限范围的气 体-空气混合物的石油化工产品。高度易燃性是指无需能量，与常温空气接触就能变热起火的物质或制剂具有的特征。这个危险类别包括与火源短暂接触就能起火，火源移去后仍能 继续燃烧的固体物质或制剂；闪点低于21的液体物质或制剂；通常压力下空气中的易燃气体。氢化合物、烷基铝、磷以及多种溶剂都属于这个 类别。易燃性是指闪点在2155的液体物质或制剂具有的特征。包括大多数溶剂和许多石油馏分。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,14/60,2生物危险,(1)毒性危险 毒性危险可造成急性或慢性中毒甚至致死，应用试验动物的半致死剂量表征。毒性反应的大小很大程度上取决于物质与生物系统接受部位反应生成 的化学键类型。对毒性反应起重要作用的化学键的基本类型是共价键、离子 键和氢键，还有van der Waals力。有机化合物的毒性与其成分、结构和性质有密切关系是人们早已熟知的 事实。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,15/60,(2)腐蚀性和刺激性危险 腐蚀性物质:能够严重损伤活性细胞组 织的一类物质。一般腐蚀性物质除具有生物危险外，还能损伤金属、木材等 其他物质。如酸和酸酐；碱；等。刺激性是指物质和制剂与皮肤或粘膜直接、长期或重复接触会引起炎 症。刺激性的作用对象不包括无生物。虽然腐蚀性作用常引起深层损伤结果，而刺激性一般只有浅表特征，但两者之间并没有明确的界线。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,16/60,(3)致癌性和致变性危险 致癌性是指一些物质或制剂，通过呼吸、饮食或皮肤注射进入人体会诱发癌症或增加癌变危险。1978年国际癌症研究机构制定的一份文件宣布有26种物质被确认具有致癌性质。随后又有22种物质经动物试验被确认能诱发癌变。在致癌物质领域，由于日前人们对癌变的机理还不甚了解，还不足以建立起符合科学论证的管理网络。但是对于物质的总毒性，却可以测出一个浓 度水平，在此浓度水平之下物质不再显示出致癌作用。另外，动物试验结果与对人体作用之间的换算目前在科学上还未解决。致变性是指一些物质或制剂可以诱发生物活性。对于具体物质诱发的生 物活性的类型，如细胞的、细菌的、酵母的或更复杂有机体的生物活性，目前还无法确定。致变性又称变异性。受其影响的如果是人或动物的生殖细 胞，受害个体的正常功能会有不同程度的变化；如果是躯体细胞，则会诱发 癌变。前者称为生物变异，可传至后代；后者称为躯体变异，只影响受害个体的一生。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,17/60,3环境危险,化工有关的环境危险主要是水质污染和空气污染，是指物质或制剂在水 和空气中的浓度超过正常量，进而危害人或动物的健康以及植物的生长。环境危险是一个不易确定的综合概念。环境危险往往是物理化学危险和 生物危险的聚结，并通过生物和非生物降解达到平衡。为了评价化学物质对 环境的危险，必须进行全面评估，考虑化学物质的固有危险及其处理量，化 学物质的最终去向及其散落入环境的程度，化学物质分解产物的性质及其所 具有的新陈代谢功能。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,18/60,第二节 易燃物质的性质和特性,一、易燃物质的性质 1闪点 定义为易挥发可燃物质表面形成的蒸气和空气的混合物遇火燃烧的 最低温度。2着火点 着火点是指蒸气和空气的混合物在开口容器中可以点燃并持续燃烧的最 低温度。着火点一般高于闪点。当缺少闪点数据时，着火点至少可以像闪点一样标示出物质的火险。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,19/60,3.自燃温度指物质无火源自动起火并持续燃烧的温度。这个量值受加热表面的大小、形状、加热速率以及其它因素的影响。4.蒸汽相对密度代表的是蒸汽密度与空气密度之比。绝大多数易燃液体的蒸汽比空气重，它们极易积聚在低位区域、下水道和类似场所。因此，厂房的排气口应设在近地平面处。对于比空气轻的可燃气体或蒸汽，排气口应设在厂房内最高处或近顶板处。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,20/60,5熔点 定义为固液两相平衡共存的温度。熔点指示出了室温下为固体的易燃物质成为易燃液体的温度。6沸点 一般是指常压沸点，定义为一个大气压下气液平衡共存的温度。沸 点可表征物质的挥发性，是易燃液体所包含的火险的直接量度。7分子式 在缺少物性信息的情况下，物质的分子式可以提供物质火险的线索。例如，组成只有碳和氢的烃类物质是可燃的，甚至是易燃的。如果是低沸点烃 类，即可认为具有火险。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,21/60,8爆炸范围 也称为爆炸极限或燃烧极限，用可燃蒸气或气体在空气中的体 积分数表示，是可燃蒸气或气体与空气的混合物遇引爆源引爆即能发生爆炸或燃烧的浓度范围。上述浓度范围用爆炸下限和爆炸上限来表示。可燃气体 爆炸范围一般是在常温、常压下测定的。9蒸发潜热定义为单位质量的液体完全汽化所需要的热量。蒸发潜热随温度而变，文献中给出的一般是常压沸点的值。10燃烧热 文献中给出的大多是物质的标准燃烧热，是指单位质量的物质在25的氧中燃烧释放出的热量。燃烧产物，包括水，都假定为气态。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,22/60,二、易燃物质的类别和火险等级,1.易燃物质的类别全美消防协会(NFPA)把易燃物质划分为以下五个类别：“0”：不能燃烧的物质；“1”：必须预热方能引燃的物质；“2”：必须适度加热或暴露在相当高的环境温度中方能引燃的物质；“3”：在任意环境温度下都能引燃的液体和固体；“4”：在常温大气压下能够迅速或完全汽化，或容易分散到空气中，且容易燃烧的物质。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,23/60,2.易燃物质的火险等级美国科学院把易燃物质的火险划分为以下五个等级：“0”：无危险；“1”：闪点在60以上；“2”：闪点在3860之间；“3”：闪点在38以下，而沸点在38以上；“4”：闪点在38以下，沸点也在38以下。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,24/60,三、物质易燃性评估,评估气体的易燃性，需要测定气体在空气中的燃烧极限、最大爆炸压力、自燃温度、爆炸混合物的类别、与基于水的灭火剂反应的类型、最小发火能、表示爆炸性危险的氧含量、完全燃烧的速率、最大安全(火焰熄灭)距离或直径。可依据以上气体物性数据对气体易燃性做出评估。评估可燃液体的易燃性，需要测定蒸气的闪点、着火点、桶装灭火剂的 最小灭火浓度、燃烧速率以及燃烧过程中的温升速率。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,25/60,评估可燃固体的易燃性，需要测定其可燃性类别、着火点及自燃温度、与基于水的灭火剂反应的类型。对于疏松的、纤维状或块状的固体，还需要 测定其自热温度、不完全燃烧温度和自燃温度。如果固体是粉状的，容易形 成粉尘云，则另需测定的参数有燃烧低限、最大爆炸压力、空气中粉尘爆炸 所需的最小能量以及表示爆炸性危险的最小氧含量。评估物质的易燃性，必须研究物质的性质，考虑物质在一定条件下应用时随时间变化的可能性。可燃物质易燃性评估一般是在实验室中进行，一些参数偶尔在中试生产阶段测得。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,26/60,第三节 毒性物质的性质和特征,一、毒性物质的类别 分类有多种。下面给出的是美国标准协会定义的按照毒性物质物理状态的分类方法。(1)粉尘 指如岩石、矿石、金属、煤、木材、谷物等有机或无机 物质在加工、粉碎、研磨、撞击、爆破和爆裂时所产生的固体粒子。除非 有静电作用，粉尘一般不絮凝。粉尘在空气中不扩散，但在重力影响下沉降。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,27/60,(2)烟尘 指熔融金属等挥发出的气态物质冷凝产生的固体粒子，常 伴有化学反应(如氧化)发生。烟尘会发生絮凝，有时会凝结。(3)烟雾 指气体冷凝成液体，或通过溅落、鼓泡、雾化等使液体分 散而产生的悬浮液滴。(4)蒸气 指通常是固态或液态的物质的气体形式，通过增加压力或 降低温度可使其变回原态。蒸气会发生扩散。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,28/60,(5)气体 一般是指临界点以上能充满整个封闭容器空间的无定形流 体。只有通过增加压力和降低温度的复合作用才能变至液态或固态。气体会 发生扩散。以上分类不包括完全可能是有害的、明显的固体和液体类别，也不包括 医学试剂。医学试剂，如细菌、霉菌和其他寄生物等活性试剂，应归入工业 健康危险系统的分类中。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,29/60,二、毒性物质的临界限度和致死剂量,化工毒性涉及进入人体某个部位的物质的作用。几乎所有物质与皮肤直接作用都能造成伤害。伤害的程度与毒性物质的有效剂量直接相关。目前广泛采用美国工业卫生学家联合会设定的临界限度。临界限度表示的是所有工人日复一日地重复暴露而不会受到危害的最高浓度。对于气体和蒸气，临界限度一般是用在空气中的百万分数来表示；对于 烟尘、烟雾和某些粉尘，临界限度则由每立方米的毫克数(mg/m3)给 出；对于某些粉尘，特别是含有二氧化硅的粉尘，临界限度用每立方英尺空气中粒子的百万个数表示。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,30/60,致死剂量的表示：(1)绝对致死量或浓度(LD100或LC100)：染毒动物全部死亡的最小剂量或浓 度。(2)半数致死量或浓度(LD50或LC50)：染毒动物半数死亡的剂量或浓度。是将动物染毒实验的数据统计处理得到。(3)最小致死量或浓度(MLD或MLC)：染毒动物中个别动物死亡的剂量或浓 度。(4)最大耐受量或浓度(LD0或LC0)：染毒动物全部存活的最大剂量或浓度。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,31/60,三、毒性物质的毒性等级和危险等级,1.毒性等级：为便于区分毒物的毒性程度，利于采取相应的防护措施，毒物的急性毒性可按LD50或LC50的数值划分为剧毒、高毒、中等毒、低毒、微毒五类(见下表)。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,32/60,2.危险等级：美国科学院将毒性物质危险划分为5个等级，是根据物质的半致死剂量LD50值划分的。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,33/60,第四节 反应物质的性质和特征,一、化学物质的反应性能 1自燃性质：有些物质极具反应性与空气接触会引起氧化，以相当高的速度水解会 引起燃烧，这些物质称为自燃化合物。许多不同类型的化台物具有自燃性 质、但是只有少数结构类型可以看出具有自燃功能。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,34/60,2过氧化性质：有些液体物质与空气有限接触、对光暴露贮存都会发生缓慢的氧化反 应，初始生成氢的过氧化物，继续反应生成聚合过氧化物。许多聚合过氧化物在蒸馏过程中浓缩和加热时极不稳定。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,35/60,3水敏性质,与水，特别是与有限量的水剧烈反应的一些种类的化合物。如 钾酸酐、三氧化硫等。有些酸和碱的浓溶液用水稀释也放出热量，但这只是物理作用。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,36/60,二、反应物质不稳定性结构因素,大量事故案例表明，化工事故中经常起作用的是一些相同的或类似的物质结构因素。表21列出了一些常见的表征潜在不稳定性的 结构基团。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,37/60,第五节 化学反应类型及其危险性,1燃烧 这类反应一般是指固体、液体或气体燃料氧化产生热量。普通燃烧的反 应速率很快但可以控制。许多物质在空气或氧气中燃烧可控制的速率范围是 已知的。燃烧炉点火时应特别注意物质的爆炸或燃烧极限。燃烧速率可以用 调节温度、氧化剂或燃料的加入量控制。多数情况下燃烧需要点火，但对于 反应性极强的物质，可以自燃。2氧化 氧化与燃烧的不同之处仅在反应受到控制，最终产物不一定是CO2和 H2O。如果有足够的氧化剂和燃料，就存在燃烧的可能性。氧化反应都是强 放热反应。化学平衡几乎总是有利于完全反应。为了防止产物损失，必须采 取措施限制氧化的程度。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,38/60,3.中和 除反应物迅速添加引起热效应外，这类反应极少危险。低浓度较易控制。4电解 电解几乎不存在反应危险。只存在高电流强度的危险，氰化物应用的毒性危险，以及可燃气体和高氧化态产物生成的爆炸危险。5复分解反应 这类反应一般归入有很小驱动力、反应热较低的平衡类型，危险性较小。6煅烧 煅烧作为吸热反应，易于控制，极少危险。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,39/60,7硝化 由于硝化试剂是强氧化剂，而硝化产物常具有爆炸性，硝化存在潜在危险。硝化反应迅速而又难以控制，常有许多副产物生成。硝化反应本身以 及氧化反应都是强放热反应。为避免反应失常或产生爆炸，必须精心控制反应温度。存在杂质会增加对温度的敏感度，特别是液相硝化中的氮的氧化物，对进一步氧化起催化作用。有时会发生无爆炸的迅速的自动催化分解反应，放出热量并生成氮气、氮的 氧化物和游离碳。液相硝化的温度控制极为重要。硝化的连续过程限制了过程中的物质量，可大大减少爆炸危险。气相硝化常伴有不需要的氧化反应，故反应物浓度需要精心调节，热交换装置的设计要留有余量。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,40/60,8酯化 有机和无机酯化反应一般都很慢，常需要催化剂加快反应速率。除非酯 化物质是强还原剂，如硝酸酯或高氯酸酯等，或是反应物或产物不稳定，酯 化反应很少危险性。9还原 反应危险可以忽略，很难将其与反应还原剂操作联系在一起。10氨化 氨化剂通常是氨，一般为二级反应。因为需要应用大量过量的氨，反应表现为一级反应。气相反应需要加压。多数反应是放热的，但并不强烈。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,41/60,11卤化 卤化反应为强放热反应，氟化反应放热最强。在液相、气相加成 或取代中进行的链式反应在相当宽的浓度范围都能产生爆炸。卤素的腐蚀作用难以解决。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,42/60,12磺化 多数磺化反应应用硫酸作磺化剂，反应需要高浓度提供较大的驱动力，一般是在高温下进行。反应中度放热，比较容易控制。13.水解 水解是指用水分解，但只有少数反应(一般为无机反应)单独用水。无机水解有控 制问题，需要不断移出水解热。绝大多数有机水解反应比较缓慢，仅轻微放热。最重要的问题是如何加速反应，高温或高压有时是需要的。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,43/60,14加氢 主要是高压危险。加氢反应一般是放热的，常需要应用催化剂加速反应。在催化剂表面释 放出的反应热，使催化剂局部温度极高，甚至引起催化剂的烧结。一旦上述 情况发生，就会产生裂解和各种副反应，造成原材料的浪费。许多加氢反应 是在高压下操作，但很少是在难以控制的条件下。15烷基化 烷基化一般为中度放热反应，即使是在高温、高压和催化剂存在的条件下，反应速率仍然很慢。热烷基化需要高温和高压，与催化烷基化相比，很少应用。烷基化的危险主要在于把强腐蚀剂，如氟化氢和二甲基硫酸酯等，用作烷基化试剂或催化剂，而反应本身并不具有危险。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,44/60,16缩合 缩合是平衡反应，为使反应向着高相对分子质量进行，必须移去分裂出的通常是水的缩合产物。随着相对分子质量变高，反应物质越来越黏稠，搅 拌和热量移出越来越困难，反应不断放热可能会酿成火险。所有缩合反应都 是分步进行的，一般不难控制。17聚合 物质化合时不分裂出其他物质。聚合中间物通常是寿命很短的活性基或离子。分步进行的过程很少能观察出来。聚合物的链一般是在单一反应几分之一秒内形成的。链反应在一些易分解的物质，慢慢引发后很快进行。当聚合反应剧烈而难以控制时，通常可采用氮气压入阻聚剂，达到中止或减缓反应的目的。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,45/60,第六节 物理操作类型及其危险性,一、相平衡与组元分离1.蒸馏压力危险（真空、加压）高温(液体沸腾产生的蒸汽)物料的性质设备（堵塞）2.吸收有毒溶剂的失控有毒气体的泄漏材料的不适应操作条件变化,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,46/60,3.液液萃取萃取过程常常有易燃的稀释剂或萃取剂的应用。溶剂的贮存、回收的液面控制静电溶质和溶剂的回收一般采用蒸馏或蒸发操作，所以萃取也包括这些操作的危险。4.结晶除去与物质有关的危险外，这个单元过程极少危险性。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,47/60,二、相混合和相分离,1混合，除与动力机械有关的普通的机械危险外，还有特殊的危险。(1)液液混合 液液混合一般是在有电动搅拌的敞开或封闭容弃器中进行。装料时就应开启搅拌，否则，反应物分层或偶尔结一层外皮会引起危险反应。为使夹套或 蛇管有效除热必须计启搅拌的情形，在设计中应充分估计到失误，对于低粘度液体的混合，一般采用静止混合器或某种类型的高速混合 器，没有特殊的危险。对于高粘度流 体，一般是在搅拌机或碾压机中处理，必须排除混入的固体，否则会构成对人员和机械的伤害。对于爆炸混合物的处理，需要应用软墙或隔板隔开，远 程操作。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,48/60,(2)气液混合 有时应用喷雾器把气体喷入容器或塔内，借助机械搅拌实现气体的分 配。需要采取适当的防护措 施，如整个流线的低流速或低压报警、自动断路、防止静电产生等，才不至于形成易燃蒸气空气的混合物、易燃烟雾或易燃泡沫。如果是液体在气体中分散，可能会形成毒性或易燃性悬浮微粒。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,49/60,(3)固液混合 固液混合可在搅拌容器或重型设备中进行。重质混合，必须移除一切坚硬的无关的物质。考虑 固体在器壁的结垢和出口管线的堵塞。(4)气气混合 无需机械搅抖只要简单接触就能达到充分混合。易燃混合物和爆炸混合物需要惯常的防护措施。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,50/60,(5)固固混合 固固混合用的总是重型设备，这个操作最突出的是机械危险。如果固 体是可燃的，必须采取防护措施把粉尘爆炸危险降至最小程度，如在惰性气氛中操作，采用爆炸卸荷防护墙设施，消除火源，要特别注意静电的产生或 轴承的过热等。应该采用筛分、磁分离、手工分类等移除杂金属或过硬固体等。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,51/60,2蒸发 绝大多数蒸发操作都是在封闭系统中进行，这类装置很少有严重困 难。壳体应该安装压力或真空释放阀。操作区内应该有防火设施。热交换器 和蒸发器容易结垢，因而会大大降低传热能力，应该定期清除。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,52/60,3干燥 物质具有的危险；选择合适的干燥器。如干燥爆燃爆炸性物质选择合适的操作条件。如对加热时放热分解并能释放出大量气体的物质，适用于真空或惰性气氛下的干燥，严格排除 火源，并采取适当的防爆措施。禁止明火干燥。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,53/60,4过滤和离心 过滤、离心、沉淀等显示出来的只是危险物质处理附带的问题，应该避免火灾和对毒性物质的过分暴露等。如为使运输线上的危险物质避开工厂的敏感区应采取较小的过滤 机。对于易燃溶剂的离心处理，例如在精细化工和制药工业中，考虑防爆是 最重要的。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,54/60,三、物料的输送和机械加工,1物料输送 物料输送是化工行业最普通的操作手段。物料的相态、形态不同，输 送的设备和方法也各不相同。无论采用何种设备和方法输送物料，运行安全 都是极为重要的，否则一处故障可能会危及整个生产的全局。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,55/60,(1)固体物料输送 采用机械设备输送固体物料，存在机械危险。如皮带传动的情形，皮带饺接应该平滑，并根据负荷调整松紧度，在皮带和皮带轮接触部位，应该安装防护罩。风力输送物料主要凭借真空泵或风机产生的气流动力。风力输送系统除应注意防止设 备本身的故障损坏外，还要特别注意防止系统堵塞和由静电引起的粉尘爆 炸。为此，输送管道的直径应该尽量大些，而且要有良好的接地。输送速度不要超过额定值，输送量不应有急剧变化。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,56/60,(2)液体物料输送 一般是应用管道输送液体物料。高位的物料可凭借其位能输往低位。若 把液体物料由低位输往高位，或沿水平线输送克服液体自重或流动阻力所 需要的压头，则由泵设备来供给。化工液体种类繁多、性质各异，化工用泵种类较多。通常可分为往复泵、离心泵、旋转泵、流体运功作用泵四种类 型。泵送液体除去应该有常规的机械安全防护外，还需要注意防止物料，特 别是危险物料泄漏引起的危险。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,57/60,(3)气体物料输送 一般是由压缩机压送或成真空泵抽吸通过管道输送气体物料。为避免爆炸，要求压缩 机气缸、贮气罐以及输送管路要有足够 的强度。此外要安装准确可靠的压力表和安全阀。安全阀泄压时，应该把危 险气体寻至安全地区。压送或抽吸可燃气体时，进气口应该经常保持一定的余压，以免吸入空 气形成爆炸混合物。可燃气体输送管道，应该经常保持正压，并根据需要安 装止逆阀、水封、阻火器等安全装置。可燃性气体和液体管道不先许与电缆一起敷设。可燃气体管道与氧气管道一起敷设时，应该保持在0.25m净距离以上。对于易燃、易爆气体的压送或抽吸设备的电动机部分，应该采用防爆型的，否则应穿墙隔离设置。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,58/60,2粉碎和研磨 固体粒度的减小可在从破碎机到研磨机的不同设备中进行。危险主要由 机械故障、机械及其所在的建筑物内的粉尘爆炸、精细粉料处理伴生的毒性 危险以及高速旋转元件的断裂引起。粉碎操作注意加料和出料应尽量做到连续化、自动化；有防止粉碎机损坏的安全装置；尽可能少地产生粉末；发生事故时能迅速停车研磨和筛分操作注意应该置于严密 的防爆实际措施下，包括设置围墙、排除火源、穆去粉尘以及防止粉尘聚 集。在特别敏感的可燃固体之上应该用惰性气体覆盖，有效接地，防止静电 的释放。,2023年11月1日,第二章 物质性质、物化原理与安全,59/60,THE ENDThanks,