化工安全技术3-4

3 化工泄漏及其控制

3.1 常见泄漏源及泄漏量计算 3.1.1 常见泄漏源介绍

一般情况下，可根据泄漏面积大小和泄漏持续时间长短，将泄漏源分为两类：小孔泄漏-此种情况通常为物料经较小的孔洞长时间持续泄漏，如反应器、储罐、管道上出现小孔，或者是阀门、法兰、机泵、转动设备等处密封失效；大面积泄漏-是指经较大孔洞在很短时间内泄漏出大量物料，如大管径管线断裂、爆破片爆裂、反应器因超压爆炸等瞬间泄漏出大量物料。

通过下图简单介绍各种类型的有限孔释放、蒸气和液体以单相或两相状态从过程单元中喷射情况。

安全阀裂纹孔洞阀门（主体和密封垫）断开或破裂的管道管接头孔洞法兰裂纹泵（主体和密封垫）

小孔泄漏情况

如果液体存储压力大于其大气环境下沸点所对应的压力，那么液面以下的裂缝，将导致泄漏的液体一部分闪蒸为蒸气。由于液体的闪蒸，可能会形成小液滴或雾滴，并可能随风而扩散开来。

1

气体/蒸气泄漏蒸气或两相蒸气/液体蒸气气体/蒸气液体液体或液体闪蒸为蒸气

蒸汽和液体以单相或两相状态从容器中泄漏出来

3.1.2 泄漏量计算

如果液体存储压力大于其大气环境下沸点所对应的压力，那么液面以下的裂缝，将导致泄漏的液体一部分闪蒸为蒸气。由于液体的闪蒸，可能会形成小液滴或雾滴，并可能随风而扩散开来。

1）液体经过孔洞泄漏的泄漏量计算

?p?u2???gz?F?0 ?2式中，p——压力，Pa，习惯上将压强也称为压力；

?——流体密度，kg·m-3；

u——流体的平均速度，m·s-1，简称流速； g——重力加速度，m·s-2； z——高度，m，以基准面为起始； F——阻力损失，J·kg-1； m——质量，kg。

对于某一单元，如下图所示，当液体在稳定的压力作用下经薄壁小孔泄漏时，单元过程中的压力转化为动能。流动着的液体与裂缝所在的壁面之间的摩擦力将液体的一部分动能转化为热能，从而使液体的流速降低。容器内的压力为p1，小孔的直径为d，泄漏面积为A，容器外为大气压力，此种情况下，容器内液体的流速可以忽略，液体通过小孔泄漏期间，认为液体的高度没有发生变化，利用式（3-2）得到：

2

p1 过程单元内的带压液体dA=泄露面积

u?2p1?

Q??uA?A2p1?

s-1。 Q为单位时间内流体流过任一截面的质量，称为质量流量，单位为kg·

考虑到因惯性引起的截面收缩以及摩擦引起的速度减低，引入孔流系数。其定义为实际流量与理想流量的比值，则经小孔泄漏的实际质量流量为：

Q??uAC0?AC02p1?在很多情况下，难以确定泄漏孔口的孔流系数，为保持足够的安全裕度，确保估算出最

大的泄漏量和泄漏速度，C0值可取为1。对于修圆小孔，如图3-4，孔流系数C0值约为1；对于薄壁小孔（壁厚?d2），当雷诺数Re>105时，C0值约为0.61；若为厚壁小孔（d2<壁厚?4d）或者在容器孔口处外伸有一段短管如图3-5，C0值约为0.81。

d

图2-4 修圆小孔图3-4 修圆小孔 图2-5 厚壁小孔或器壁连有短管 图3-5厚壁小孔或器壁连有短管

【例3-1】下午1:00，工厂的操作人员注意到输送苯的管道中的压力降低了，于是立即将压力恢复为690Pa。下午2:30，操作人员发现了一个管道上直径为6.35mm的小孔并立即进行了修补。请估算流出苯的总量。苯的密度按照879.4kg/m3计算.

解：下午1:00观察到的压力降低是管道上出现小孔的象征。假设小孔在下午1:00到下

午2:30之间，即90min内一直存在。小孔的面积为：

23.14?（6.35?10?3）A??m2?3.17?10?5m2

44假设为圆滑的小孔，取孔流系数为0.61，有：

?d2Q?AC02p1? 3

?(3.17?10?5?0.61?2?690?879.4)kg/s?0.0213kg/s流出苯的总质量为：

0.0213?90?60?115kg

2） 液体经过储罐上的孔洞泄漏的泄漏量计算

储罐PgWs=0z0A0液体

图3-6 储罐上的小孔泄漏

如图3-6所示的液体储罐，距液位高度z0处有一小孔，在静压能和势能的作用下，储罐中的液体流经小孔向下泄漏。泄漏过程由式（3-2）机械能守恒来描述，储罐内的液体流速忽略，假设液体为不可压缩流体，储罐内的液体压力为Pg，外部大气压力（表压P?0）。孔流系数为C0，则泄漏速度为：

u?C0若小孔截面积为A，则质量流量Q为：

2pg??2gz （3-6）

Q??uA??AC02pg? ?2gz （3-7）

由式（3-6）和式（3-7）可见，随着泄漏过程的延续，储罐内液位高度不断下降，泄漏速度和质量流量也均随之降低。如果储罐通过呼吸阀或弯管与大气连通，则内外压力差?p为0，式（3-7），可以简化为：

Q??uA??AC02gz （3-8）

若储罐的横截面为A0，则液位高度随时间变化率为：

AC0dz??2gz （3-9） dtA0

4

边界条件：t?0,z?z0;t?t,z?z 对于式（3-9）进行分离变量积分有：

2gz?2gz0??gC0At （3-10） A0当液体泄漏至泄漏点液位后，泄漏停止，z?0，可得到总的泄漏时间：

t?A02gz0 （3-11）

C0gA将式（3-10）代入（3-8）可以得到随时间变化的质量流量：

Q??AC02gz0??gC02A2A0t （3-12）

如果储罐内盛装的是易燃液体，为防止可燃蒸气大量泄漏于空气中，或空气大量大量进入储罐内的气相空间形成爆炸性混合物，通常情况下会采取通氮气保护的措施。液体的表压力为pg，内外压差即为pg，同理有：

2pgAC0dz （3-13） ??2gz?dtA0?2pgg?AC0?2AC0z?z0?2gz0????t （3-14）

A0?2?A0?将式（3-14）代入（3-7）中得到任意时刻的质量流量Q：

2Q??AC02gz0?2pg???gC02A2A0t （3-15）

【例3-2】如图3-7所示为某一盛装丙酮液体的储罐，上部装有呼吸阀与大气连通。在

其下部有一泄漏孔，直径4cm，已知丙酮的密度为800kg·m-3，已知丙酮的密度为：

储罐（1）最大泄漏量；

（2）泄漏质量流量随时间变化的表达式；

Pg（3）最大泄漏时间；

（4）泄漏量随时间变化的表达式。 解：（1）最大泄漏量即为泄漏点液位以上的所有液体量： 10mm??A0Z0?800??4?42?10?100480?kg?

4mA0（2）泄漏质量流量随时间变化的表达式，C0取值为1，则 Q??AC0?gC02A2 图3-7 储罐上的小孔

2gz0?tA0泄漏

5

???800?9.8?1???0.042???4?t ?800?1??0.042?2?9.8?10??24?44?14.07?0.000985t22（3）令14.07?0.000985t=0，则得到最大的泄漏时间：

t?14285s?3.97h

（4）任一时间内总的泄漏量为泄漏质量流量对时间的积分

tW??Qdt?14.07t?0.0004925t2

0给定任意泄漏时间，即可得到已经泄漏的液体总量。

3）液体经过管道泄漏的泄漏量计算

在化工生产中，通常采用圆形管道输送液体，如图3-8所示，沿管道的压力梯度是液体流动的驱动力。液体与管壁之间的摩擦力把动能转化为热能。这导致液体流速减小和压力的下降。

如果管线发生爆裂、折断等造成液体经管口泄漏，泄漏过程可用式（3-2）描述，其中阻力损失F的计算是估算泄漏速度和泄漏量的关键。

对于每一种有摩擦的设备，可以使用下面的公式计算F：

?u2? F?Kf?? （3-16）

2??式中，Kf——管道或管道配件导致的压差损失；

u——液体流速。

对于流经管道的液体，压差损失项Kf为：

P2

4fL （3-17） df——Fanning摩擦系数

L L——管道长度，m； d——管道直径，m。

Fanning摩擦系数f，是雷诺数Re和管道粗糙度?的函数。表3-1是给出了各种类型干净管道的?值。

对于层流，摩擦系数由下式给出：

P1u1z1f?16 （3-18） 图3-8 液体流经管道 Re对于湍流，可以用Colebrook方程表示：

?1?1.2551??4lg???f?3.7dRef? （3-19） ???对于式（3-19）的另外一种形式，对于由摩擦系数f来确定雷诺数是很有用的，即：

6

f??0.25/1??10Re1.255?常数，对于这种情况，式（3-20）可以简化为：

f?1??? （3-20） 3.7d?对于粗糙管道中完全发展的湍流，f独立于雷诺数，在雷诺数数值很高处，f接近于

1d???4lg?3.7? （3-21）

??f?4）气体蒸汽经过孔洞泄漏的泄漏量计算

在工程上，通常将气体或蒸气近似为理想气体，其压力、温度、密度等参数遵循理性气体状态方程。

气体或蒸气在小孔内绝热流动，其压力、密度关系可用绝热方程或称等熵方程描述：

p???constant （3-28）

式中，?——绝热指数，是等压热容与等容热容的比值。??CpCv。

图3-10为气体或蒸气经小孔泄漏的过程。轴功为0，忽略势能变化，则机械能守恒方程简化为：

?dp?u2??F?0 （3-29） ?2p0 T0 d

图3-10 气体或蒸气经小孔泄漏

由式（3-28）得到：

1??p????0?? （3-31）

?p0?由式（3-30）、（3-31）得：

u?C02?RT0??1M??p????1????1???? （3-32）

p????0??由（3-31）和（3-32）得到泄漏质量流量：

2?RT0Q??uA?C0?0A??1M??p?2??p????1?????????? 3-33） p???p0???0?? 7

结合理想气体状态方程得：

2????1????????2?Mpp??????? （3-34） Q?C0p0A??1RT0??p0???p0???3.2泄漏物质扩散方式及扩散模型 3.2.1泄漏物质扩散方式及影响因素 1）泄漏物质扩散方式

物质泄漏后，会以烟团、烟羽两种方式在空气中传播、扩散。利用扩散模式可描述泄漏物质在事故发生地的扩散过程。

一般情况下，用图3-18 描述连续泄漏源泄漏物质的扩散过程。连续泄漏源通常泄漏时间较长。连续泄漏源如连接在大型储罐上的管道穿孔，挠性连接器处出现的小孔或缝隙、连续的烟囱排放等。

连续泄漏发生处风向储罐烟羽：通过与新鲜空气混合而消散

图3-18 物质连续泄漏形成的典型烟羽

用图3-19描述瞬间泄漏源泄漏物质的扩散过程。瞬间泄漏源的特点是泄漏在瞬间完成。

瞬时泄漏源如液化气体钢瓶破裂，瞬时冲料形成的事故排放、压力容器安全阀异常启动、放空阀门的瞬间错误开启等。

风向三个烟团表面的浓度相等由于物质的瞬时泄漏1>2时的烟团1>0时的烟团导致烟团的形成烟团向下风向移动并通过与新鲜空气混合而消散

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图3-19 物质瞬时泄漏形成的烟团

2）泄漏物质影响因素

众多因素影响着有毒物质在大气中的扩散：①风速；②大气稳定度；③地面条件(建筑物、水、树)；④泄漏处离地面的高度；⑤物质释放的初始动量和浮力。

地面条件影响地表的机械混合和随高度而变化的风速。树木和建筑物的存在加强了这种混合，而湖泊和敞开的区域，则减弱了这种混合。图3-21显示了不同地表情况下风速随高度的变化。

风速梯度500400高度/m3002001000城市郊区光滑的水平面

图3-21 地面情况对垂直风速梯度的影响

泄漏高度对地面浓度的影响很大。随着释放高度的增加，地面浓度降低，这是因为烟羽需要垂直扩散更长的距离，如图3-22所示。

连续泄漏源风向烟羽随着泄漏高度的增加，该距离也增加，距离的增加使扩散的时间更长，以及地面的浓度更低

图3-22 增加泄漏高度将降低地面浓度

图3-23说明了物质释放的初始动量和浮力对泄漏的影响。高速喷射所具有的动量将气体带到高于泄漏处，导致更高的有效泄漏高度。

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初始加速和稀释风内部的浮力占支配地位周围的环境湍流占支配地位泄漏源由内部的浮力占支配地位转变为周围的环境湍流占支配地位

图3-23 泄漏物质的初始加速度和浮力影响烟羽的特性

3.2.2 泄漏物质扩散模型 1）湍流扩散微分方程

湍流运动是大气基本运动的形式之一，由于大气是半无限介质，特征尺度很大，只要极小的风速就会有很大的雷诺数，从而达到湍流状态，因而通常认为底层的大气的流动都处于湍流状态。

对于流动的大气，根据质量守恒定律可导出泄漏物质浓度变化的湍流扩散微分方程：

?c??ujc? （3-78） ???t?xj式中，c——泄漏物质的瞬时速度； t——时间；

xj——直角坐标系中各坐标轴方向；

uj——各坐标轴方向的瞬时速度。

由于湍流是不规则运动，风速和泄漏物质的浓度都是时间和空间的随机变量。在任一点上，风速和浓度的瞬时值均可用平均值和脉动值来之和来表示。

（3-79）

式（3-79）中，（u，u，u?），（ v，v，v?），（w，w，w?）分别表示x轴，y轴，z轴方

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向的瞬时风速，平均风速和脉动风速，c，c，c?分别表示瞬时浓度，平均浓度和脉动浓度。将式（3-79）代入式（3-78）中，并取平均值，整理得:

?c?c?c?c????u?v?w??c?u???c?v???c?w? （3-80） ?t?x?y?z?x?y?z 定义Kx，Ky，Kz，分别为x轴，y轴，z轴方向的扩散系数，并有：

???????c?u??Kx?c?c?c ?c?v??Ky ?c?w??Kz （3-81） ?x?z?y将上述关系代入式（3-80），得到湍流扩散微分方程：

?c?c?c?c???c????c????c???? （3-82） ?u?v?w??Kx???Ky???Kz?????t?x?y?z?x??x??y??y??z??z?选取直角坐标系的x轴方向与平均风速方向一致，z轴为铅直向上，则：

v?0， w?0

假定各方向湍流扩散系数为常数，以c代表平均浓度，以u代表平均风速，则式（3-82）可

简化为：

?c?c?2c?2c?2c?u?Kx2?Ky2?Kz2 （3-83） ?t?x?x?y?z2）无边界点源扩散模型

（1）瞬时泄漏点源的扩散模型

① 无风时瞬时泄漏点源的烟团扩散模型 在无风条件下（u=0），瞬时泄漏点源产生的烟团仅在泄漏点处膨胀扩散，则式（3-83）可简化为：

?c?2c?2c?2c?Kx2?Ky2?Kz2 （3-84） ?t?x?y?z 初始条件：t=0时x=y=z=0处，c→∞；x≠0处，c→0。

边界条件： t →∞时，c→0。

源强为Q的无风瞬时泄漏点源的浓度分布c(x，y，z，t)为：

c?x,y,z,t??Q8?tKxKyKz?33?1222???1?x2yz?? （3-85） exp???????4KKK?yz???x??② 有风时瞬时泄漏点源的烟团扩散模型

在有风条件下，烟团随风移动，并因空气的稀释作用不断膨胀，t时刻烟团中心点坐标为（ut，0，0），则式（3-85）经坐标变换即得到源强为Q的有风瞬时泄漏点源的浓度分布：

c?x,y,z,t??Q8?tKxKyKz?33?12?1??x?ut?2y2z2???? （3-86） exp???????4tKKK?xyz?????（2）连续泄漏点源的扩散模型

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① 无风时连续泄漏点源的扩散模型

若连续泄漏点源的源强Q为常量，则任意一点的浓度仅是位置的函数，而与时间无关，则有?c?t?0，无风条件，u=0，则式（3-83）可简化为

?2c?2c?2cKx2?Ky2?Kz2?0 （3-87）

?x?y?z初始条件： x=y=z=0时，c→∞；

边界条件：x，y，z →∞时，c→0。

源强为Q的无风连续泄漏点源的浓度分布c(x，y，z，t)为

c?x,y,z,t??Q4??KxKyKz?13?x2?y2?z2?1 （3-88）

2② 有风时连续泄漏点源的扩散模型

有风时，连续泄漏点源的扩散为烟羽形状，沿风向方向，任一x-z平面的泄漏物质总量等于源强Q

Q?????0??cudydz （3-89）

若流场稳定，则空间某一泄漏物质浓度恒定，不随时间改变，?c?t?0，有风条件下（u>1m·s-1），风力产生的平流输送作用要远远大于水平方向上的分子扩散作用，有

?c?2cu??Kx2 ?x?x则式（3-83）可简化为

?c?2c?2cu?Ky2?Kz2 （3-90） ?x?y?z初始条件： x=y=z=0时，c→∞；

边界条件：x，y，z →∞时，c→0。

源强为Q的有风连续泄漏点源的浓度分布c(x，y，z，t)为 c?x,y,z??Q4??KyKz?122???u?y2z?? （3-91） exp????????4x?KyKz???上述模型均考虑泄漏物质的扩散在无边界的大气中扩散。而实际上的物质泄漏往往发生

在地面或近地表处，所以对泄漏物质的扩散过程进行模拟时，必须考虑地面的影响。 3）有边界点源扩散模型

在考虑地面对扩散的影响时，通常按照全反射的原理，采用“像源法”处理，即地面如同一面“镜子”，对泄漏物质既不吸收也不吸附，起着全反射的作用。因此认为地面上任意一点的浓度时两部分作用之和：一部分是不存在地面时此点应具有的浓度；另一部分是由于地面全反射增加的浓度。对于地面源，任意一点的浓度应是高为H的实源和高为-H的虚源在此点造成的浓度之和。

①无风时瞬时泄漏点源的烟团扩散模型

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c?x,y,z,t??Q4?3t3KxKyKzQ2?x?KyKz?12??1222???1?x2yz?? （3-92） exp?????????4t?KxKyKz???② 有风连续地面点源的烟羽扩散模型

c?x,y,z??2???u?y2z?? （3-93） exp????????4x?KyKz???③ 有风源高为H连续点源的烟羽扩散模型

c?x,y,z??Q4?x?KyKz?12?uy2???u?z?H?2??u?z?H?2???????exp??exp???exp??????4Kx??4Kx4Kxy??zz???????（3-94）

式（3-94）即为高斯扩散模型。若高H=0即为地面源扩散模型。 3.3 化工泄漏原因分析及其控制 3.3.1 化工泄漏的危害

泄漏造成的危害是巨大的，主要有下面几个方面： （1）物料和能量损失

泄漏首先流失了有用物料和能量。据建设部1996年统计，我国城市供水损失的60％以上为管网漏失，而漏失率占总供水量的13％～15％。

泄漏还会降低生产装置和机器设备的运转率，严重的泄漏还会导致生产无法正常运行，装置被迫停车抢修，造成更为严重的经济损失。 （2）引发事故灾害

一是因为生产物料几乎都是易燃易爆物质；二是空气无处不在；三是由于生产工艺、安装、检修等过程的需要，离不开火源。 （3）环境污染

泄漏到环境中的物质一般难以回收，严重污染了空气、水及土壤。如很多化工厂区气味难闻，烟雾弥漫，对环境造成严重污染，严重危害职工的身体健康。 3.3 化工泄漏原因分析及其控制 3.3.2 化工泄漏产生的原因 1）人为因素 （1）麻痹疏忽 （2）管理不善 （3）违章操作 2）材料失效

（1）材料本身质量问题 （2）材料破坏而发生的泄漏 （3）因外力破坏导致泄漏

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野蛮施工的大型机动设备的碾压、铲挖等人为破坏；地震、滑坡、洪水、泥石流等造成管道断裂，车辆碰撞造成管道破裂，施工造成破坏。 （4）因内压上升造成败坏引起泄漏

如水管因严寒冻裂，误操作(管道系统中多台泵同时投入运行，或关闭阀门过急)引发水击造成管道破型。 3）密封失效

（1）密封的设计不合理 （2）制造质量差 （3）安装不正确等。 3.3.3 化工泄漏控制 1）化工泄漏的检测技术 （1）视觉检漏方法

通过视觉来检测泄漏，常用的光学仪器主要有内窥镜、井中电视和红外线检测仪器。 对于能见度较低的环境，可用激光发射器—激光笔在照射物上形成光点，易于确定泄漏点的位置。

（2）声音检漏方法 ①超声波检漏 ②声脉冲快速检漏

在管内介质中传播的声波，遇到管壁畸变(漏洞、裂缝或异物、堵塞)会产生反射回波，回波的存在是声脉冲检测的依据。因此，在管道的一端置一个声脉冲发送、接收装置，根据发送相接收到回波的时间差，就可计算出管道缺陷的位置。 ③声发射

利用容器在高压作用下缺陷扩展时所产生的声音信号，来评价材料的性能。 （3）嗅觉检漏方法

①狗鼻子 ②可燃性气体检测报警器 ③有毒气体检测报警器 （4）示踪剂检漏方法

①氦气 ②氢气 ③放射性示踪剂 ④全氟碳示踪剂 ⑤油罐泄漏示踪剂 （5）试压过程中的泄漏检测

①水泡法 ②化学指示剂检测 ③着色渗透检漏 2）化工泄漏的预防

（1）提高认识，加强管理 （2）可靠性设计 （3）日常维护措施

（4）把好设备监测关，实现泄漏的超前预防 （5）规范操作 （6）控制泄漏发生后损失的措施

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3）主要危险泄漏物质的性质与应急处理 （1）硫化氢(H2S)

硫化氢中毒引起死亡大部分发生在现场，因此，对于中毒者要抢“黄金4分钟”。将中毒者迅速撤至空气新鲜处，并送医院抢救，在转送途中要坚持继续抢救。对呼吸困难者输氧，眼膜损伤者及时用生理盐水冲洗。 （2）天然气

烷烃类化合物没有毒性，但是会造成窒息，轻者使人有疲乏的感觉，中毒时产生“醉酒”现象，严重的会导致窒息死亡。 （3）一氧化碳(CO)

CO中毒的机理就是缺氧。 CO比空气轻，故救护者应俯身进入有毒环境，立即通风，并迅速将患者移至空气新鲜处，揭开领口，保持呼吸道通畅，吸氧，并注意保暖。对呼吸停止者立即施行人工呼吸，及时转送医院。 （4）氯气(Cl2)

当空气中的氯气含量超过0.1mg/L时，人就会发生抽筋、失明，染上肺炎、肺气肿等疾病；人吸人高浓度氯气时，几分钟即可死亡。氯气既具有火灾危险性、又有毒害性，其危险程度比单一具有火灾危险的天然气等易燃物质更高。

抢险处理人员戴正压自给式呼吸器，穿一般消防防护服；合理通风，切断气源，喷雾状水稀释、溶解，用碱液、氨水或石灰水进行中和处理。 （5）氨气(NH3)

氨气有很强的刺激性气味，且有较强的腐蚀性，可引起皮肤、眼睛、呼吸道和肺等化学性灼伤，眼睛可致失明；大量吸入，可导致窒息性死亡。

发生泄漏时，尽快逃离现场到上风向，用湿毛巾捂住口鼻，不要大声呼叫。警戒区内应切断电源、消除明火。抢救时严禁使用压迫式人工呼吸法。 （6）氮气(N2)

氮气本身无毒，但是当环境中氮气含量，84％时，会出现窒息症状，表现为头晕、头疼、呼吸困难、肢体麻木、甚至失去知觉；严重者可迅速昏迷，出现阵发性痉孪、青紫等缺氧症状，进而窒息死亡。 （7）乙炔(C2H2)

乙炔是无色气体，有刺鼻的大蒜味，相对密度为0.868，难溶于水，易溶于丙酮。乙炔与空气混合物有强烈的爆炸性。 （8）芳烃

芳烃是指苯、甲苯、二甲苯类物质汽状态存在，主要经呼吸道吸入。当空气中苯浓度为2％时，5～10min即可致人死亡；为0.75％时，30min就有生命危险。轻症起初有粘膜刺激症状，随后出现兴奋或醉酒状态，并伴随有头痛、头晕、恶心、呕吐等现象，严重时因呼吸和循环衰竭而死亡。

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3.3.4 化工泄漏治理技术存在的问题及发展趋势 1）泄漏治理技术存在的问题 （1）带压堵漏技术并不令人满意 （2）裂纹仍然难以防治

（3）长输管道的泄漏监测的灵敏度有待于提高 2）泄漏治理技术发展趋势

（1）泄漏的预测预防技术将得到发展 （2）仿生学原理将改进泄漏治理技术 （3）智能材料将实用化 （4）泄漏检测技术将进一步提高

（5）开发应用简单、高效的带压堵漏等抢险配套工具 （6）密封技术的发展趋势

（7）机器人技术将实际应用于泄漏检测及堵漏工作

4 化工生产的基本安全技术

4.1 典型化学反应的基本安全技术

一个化工生产过程所包括的步骤分为两类：

? a 化学反应过程：通常在反应器中进行，以化学反应为主。不同化学工业中的化学

反应不同，反应机理千差万别，其反应器在构造与操作原理上有很大差别。 ? b 单元操作过程：化工生产中基本的物理处理过程。 一个化工生产过程由若干单元操作与化学反应串联组合而成。

化学反应过程 化工生产的核心

原料的预处理

化工生产过程

物理处理过程 （单元操作）

产品的加工

化学反应是有新物质形成的一种变化类型。在发生化学反应时，物质的组成和化学性质都发生了改变。化学反应以质变为其最重要的特征，还伴随着能的变化。化学反应过程必须在某种适宜条件下进行，例如反应物料应有适宜的组成、结构和状态，应要在一定的温度、压强、催化剂以及反应器内的适宜流动状况下进行。

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由于化学反应过程物质变化多样，反应条件要求严格，反应设备结构复杂，所以其安全技术要求较高。 4.1.1 氧化

广义地讲，氧化是指失去电子的作用；狭义的讲，氧化是指物质与氧的化合作用。氧化反应在化工生产中得到广泛的应用。如氨氧化制硝酸、甲苯氧化制苯甲酸、乙烯氧化制环氧乙烷等。氧化剂包括无机氧化剂和有机氧化剂，无机氧化剂包括：高价金属氧化物、高价金属盐、硝酸、硫酸、氯酸钠、臭氧、过氧化氢等；有机氧化剂一般是缓和的氧化剂，包括硝基物、亚硝基物、过氧酸以及与无机氧化物形成的复合氧化剂。 4.1.1.1 氧化的危险性分析

a 氧化反应需要加热，但反应过程又是放热反应，这些反应热如不及时移去，将会使温度迅速升高甚至发生爆炸；

b 有的氧化反应其物料配比接近于爆炸下限，倘若配比失调，温度控制不当，极易爆炸起火； c 被氧化的物质大部分是易燃易爆物质，如氧化制取环氧乙烷的乙烯、氧化制取苯甲酸的甲苯等；

d 氧化剂具有很大的火灾危险性，如遇点火源以及有机物、酸类接触，皆能引起着火爆炸； e 部分氧化产品有些也具有火灾危险性，此外氧化过程还能生成危险性较大的过氧化物。 4.1.1.2 氧化过程的安全技术要点

a 反应物料的配比应严格控制在爆炸范围之外；

b 在催化氧化过程中，对于放热反应，应控制适宜的温度、流量，防止超温、超压； c 在反应器前和管道上应安装阻火器；

d 使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂时，要严格控制加料速度，防止多加、错加； e 氧化反应使用的原料及产品，应采取相应的防火措施； f 设备系统中配备必要的安全防护措施； g 必须保证反应设备的良好传热能力。

对于放热反应，要严格控制反应温度，防止超温，一旦超温，反应将越来越快，以至温度急剧上升（飞温）而无法控制，造成事故。 4.1.2 还原

广义地讲，还原是指得到电子的作用；狭义地讲，还原是指物质被夺去氧或得到氢的反应。还原种类很多。如硝基苯在盐酸溶液中被铁粉还原成苯胺、邻硝基苯甲醚在碱性溶液中被锌粉还原成邻氨基苯甲醚等。常用的还原剂有氢气、硫化氢、硫化钠、锌粉、铁屑、氯化亚锡、甲醛等。

还原的危险性及安全技术要点

a 无论是利用初始态还原，还是用催化剂把氢气活化后还原，都有氢气存在(氢气的爆炸极限为4.1％—75％)，特别是催化加氢还原，大都在加热、加压条件下进行，如果操作失误或因设备缺陷有氢气泄漏，极易与空气形成爆炸性混合物，如遇着火源即会爆炸；

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b 固体还原剂保险粉、硼氢化钠(钾)、氢化铝锂等都是遇湿易燃危险品。其中保险粉遇水发热，在潮湿空气中能分解析出硫，硫蒸气受热具有自燃的危险，且保险粉本身受热到190℃也有分解爆炸的危险；硼氢化钾(钠)在潮湿空气中能自燃，遇水或酸即分解放出大量氢气，同时产生高热，可使氢气着火而引起爆炸事故；以上还原剂，遇氧化剂会猛烈发生反应，产生大量热量，具有着火爆炸的危险，故不得与氧化剂混存；

c 还原反应中所使用的催化剂雷氏镍吸潮后在空气中有自燃危险，即使没有着火源存在，也能使氢气和空气的混合物引燃形成着火爆炸。因此，当用它们来活化氢气进行还原反应时，必须先用氮气置换反应器内的全部空气；

d 还原反应的中间体，特别是硝基化合物还原反应的中间体，亦有一定的火灾危险。例如，在邻硝基苯甲醚还原为邻氨基苯甲醚的过程中，产生氧化偶氮苯甲醚，该中间体受热到150℃能自燃。苯胺在生产中如果反应条件控制不好，可生成爆炸危险性很大的环己胺； e 开展技术革新，研究采用危险性小、还原效率高的新型还原剂代替火灾危险性大的还原剂。 4.1.3 硝化

硝化通常是指在有机化合物分子中引入硝基(— NO2)，取代氢原子而生成硝基化合物的反应。如甲苯硝化生产梯恩梯(TNT)、苯硝化制取硝基苯、甘油硝化制取硝化甘油等。

硝化是染料、炸药及某些药物生产中的重要反应过程。常用的硝化剂是浓硝酸或混酸（浓硝酸和浓硫酸的混合物）。 4.1.3.1 硝化过程的火灾危险性

a 硝化是一个放热反应，引入一个硝基要放热152.2～153 kJ/mol，所以硝化需要降温条件下进行。在硝化反应中，倘若稍有疏忽，如中途搅拌停止、冷却水供应不良、加料速度过快等，都会使温度猛增、混酸氧化能力加强，并有多硝基物生成，容易引起着火和爆炸事故； b 硝化剂具有氧化性，常用硝化剂浓硝酸、硝酸、浓硫酸、发烟硫酸、混合酸等都具有较强的氧化性、吸水性和腐蚀性。它们与油脂、有机物，特别是不饱和的有机化合物接触即能引起燃烧。在制备硝化剂时，若温度过高或落入少量水，会促使硝酸的大量分解和蒸发，不仅会导致设备的强烈腐蚀，还可造成爆炸事故；

c 被硝化的物质大多易燃，如苯、甲苯、甘油(丙三醇)、脱酯棉等，不仅易燃，有的还兼有毒性，如使用或储存管理不当，很易造成火灾；

d 硝化产品大都有着火爆炸的危险性，特别是多硝基化合物和硝酸酯，受热、摩擦、撞击或接触着火源，极易发生爆炸或着火。 4.1.3.2 硝化的安全技术要点

a 硝化设备应确保严密不漏，防止硝化物料溅到蒸馏管道等高温表面上而引起燃烧和爆炸，同时严防硝化器夹道焊缝因腐蚀使冷却水漏入硝化物中；

b 车间厂房设计应符合国家爆炸危险场所安全规定，必要时硝化反应器应采取隔离措施； c 采用多段式硝化器可使硝化过程达到连续化，使每次投料少，减少爆炸中毒的危险； d 配置混酸时，应先将浓硫酸稀释后再加浓硝酸，要严防温度猛升而冲料或爆炸；

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e 硝化过程中一定要避免有机物质的氧化；

f 往硝化器中加入固体物质，必须采用漏斗等设备使加料工作机械化； g 在蒸馏硝基化合物时，防止热残渣与空气混合发生爆炸 h 避免油从填料函落入硝化器中引起爆炸；

I 对于特别危险的硝化产物（如硝化甘油），则需将其放入装有大量水的事故处理槽中； j 分析取样时应当防止未完全硝化的产物突然着火，防止烧伤事故。 4.1.4 电解

电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个极上所引起的化学变化称为电解。电解在工业上有着广泛的作用。许多有色金属(钠、钾、镁、铅等)和稀有金属(锆、铪等)冶炼，金属铜、锌、铝等的精炼；许多基本化学工业产品(氢、氧、氯、烧碱、氯酸钾、过氧化氢等)的制备，以及电镀、电抛光、阳极氧化等，都是通过电解来实现的。 如食盐水电解生产氢氧化钠、氢气、氯气，电解水制氢等。 食盐水电解过程中的危险性分析与防火要点 a 盐水应保证质量

盐水中如含有铁杂质，能够产生第二阴极而放出氢气；盐水中带入铵盐，在适宜的条件下(pH<4.5时)，铵盐和氯作用可生成氯化铵，氯作用于浓氯化铵溶液还可生成黄色油状的三氯化氮。三氯化氮是一种爆炸性物质，与许多有机物接触或加热至90℃以上以及被撞击，即发生剧烈地分解爆炸。因此盐水配制必须严格控制质量，尤其是铁、钙、镁和无机铵盐的含量，应尽可能采取盐水纯度自动分析装置，这样可以观察盐水成分的变化，随时调节碳酸钠、苛性钠、氯化钡或丙烯酸胺的用量； b 盐水添加高度应适当

在操作中向电解糟的阳极室内添加盐水，如盐水液面过低，氢气有可能通过阴极网渗入到阳极室内与氯气混合；若电解槽盐水装得过满，在压力下盐水会上涨，因此，盐水添加不可过少或过多，应保持一定的安全高度。采用盐水供料器应间断供给盐水，以避免电流的损失，防止盐水导管被电流腐蚀(目前多采用胶管)； c 防止氢气与氯气混合

氢气是极易燃烧的气体，氯气是氧化性很强的有毒气体，一旦两种气体混合极易发生爆炸，当氯气中含氢量达到5％以上，则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。造成氢气和氯气混合的原因主要是：阳极室内盐水液面过低；电解槽氢气出口堵塞，引起阴极室压力升高；电解槽的隔膜吸附质量差；石棉绒质量不好，在安装电解槽时碰坏隔膜，造成隔膜局部脱落或者送电前注入的盐水量过大将隔膜冲坏，以及阴极室中的压力等于或超过阳极室的压力时，就可能使氢气进入阳极室等，这些都可能引起氯气中含氢量增高。此时应对电解槽进行全面检查，将单槽氯含氢浓度控制在2％以下，总管氯含氢浓度控制在0.4％以下； d 严格电解设备的安装要求

由于在电解过程中氢气存在，故有着火爆炸的危险，所以电解槽应安装在自然通风良好

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的单层建筑物内，厂房应有足够的防爆泄压面积； e 掌握正确的应急处理方法

在生产中当遇突然停电或其他原因突然停车时，高压阀不能立即关闭，以免电解槽中氯气倒流而发生爆炸。应在电解槽后安装放空管，以及时减压，并在高压阀门上安装单向阀，以有效地防止跑氯，避免污染环境和带来火灾危险。 4.1.5 聚合

将若干个分子结合为一个较大的组成相同而分子量较高的化合物的反应过程为聚合。 如氯乙烯聚合生产聚氯乙烯塑料、丁二烯聚合生产顺丁橡胶和丁苯橡胶等。

聚合按照反应类型可分为加成聚合和缩合聚合两大类；按照聚合方式又可分为本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合、缩合聚合五种。 4.1.5.1 聚合的危险性分析 ? a 本体聚合

本体聚合是在没有其他介质的情况下(如乙烯的高压聚合、甲醛的聚合等)，用浸在冷却剂中的管式聚合釜(或在聚合釜中设盘管、列管冷却)进行的一种聚合方法。这种聚合方法往往由于聚合热不易传导散出而导致危险。例如在高压聚乙烯生产中，每聚合1公斤乙烯会放出3.8MJ的热量，倘若这些热量未能及时移去，则每聚合1％的乙烯，即可使釜内温度升高12～13℃，待升高到一定温度时，就会使乙烯分解，强烈放热，有发生暴聚的危险。一旦发生暴聚，则设备堵塞，压力骤增，极易发生爆炸。

? b 溶液聚合：它是选择一种溶剂，使单体溶成均相体系，加入催化剂或引发剂后，生成

聚合物的一种聚合方法。这种聚合方法在聚合和分离过程中，易燃溶剂容易挥发和产生静电火花。

? c 悬浮聚合：它是用水作分散介质的聚合方法。它是利用有机分散剂或无机分散剂，把

不溶于水的液态单体，连同溶在单体中的引发剂经过强烈搅拌，打碎成小珠状，分散在水中成为悬浮液，在极细的单位小珠液滴(直径为0.1μm)中进行聚合，因此又叫珠状聚合。这种聚合方法在整个聚合过程中，如果没有严格控制工艺条件，致使设备运转不正常，则易出现溢料，如若溢料，则水分蒸发后未聚合的单体和引发剂遇火源极易引发着火或爆炸事故。

? d 乳液聚合：它是在机械强烈搅拌或超声波振动下，利用乳化剂使液态单体分散在水中

(珠滴直径0.001～0.01μm)，引发剂则溶在水里而进行聚合的一种方法。这种聚合方法常用无机过氧化物(如过氧化氢)作引发剂，如若过氧化物在介质(水)中配比不当，温度太高，反应速度过快，会发生冲料，同时在聚合过程中还会产生可燃气体。 ? e 缩合聚合：它也称缩聚反应，是具有两个或两个以上功能团的单体相互缩合，并

析出小分子副产物而形成聚合物的聚合反应。缩合聚合是吸热反应，但由于温度过高，也会导致系统的压力增加，甚至引起爆裂，泄漏出易燃易爆的单体。

4.1.5.2 聚合的安全技术要点

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? a 反应器的搅拌和温度应有控制和联锁装置，设置反应抑制剂添加系统； ? b 严格控制工艺条件，保证设备的正常运转，确保冷却效果，防止暴聚； ? c 控制好过氧化物引发剂在水中的配比，避免冲料；

? d 设置可燃气体检测报警仪，以便及时发现单体泄漏，采取对策； ? e 特别重视所用容积的毒性及燃烧爆炸性，加强对引发剂的管理。 4.1.6 氯化

以氯原子取代有机化合物中氢原子的过程称为氯化。如由甲烷制甲烷氯化物、苯氯化制氯苯等。常用的氯化剂有：液态或气态氯、气态氯化氢和各种浓度的盐酸、磷酸氯(三氯氧化磷)、三氯化磷(用来制造有机酸的酰氯)、硫酰氯(二氯硫酰)、次氯酸酯等。 氯化过程危险性分析与安全要点

? a 氯化反应的火灾危险性主要决定于被氯化物质的性质及反应过程的条件。反应过

程中所用的原料大多是有机易燃物和强氧化剂，如甲烷、乙烷、苯、酒精、天然气、甲苯、液氯等。如生产1t甲烷氯化物需要2006m3甲烷、6960kg液氯，生产过程中同样具有着火爆炸危险。所以，应严格控制各种着火源，电气设备应符合防火防爆要求；

? b 氯化反应中最常用的氯化剂是液态或气态的氯。氯气本身毒性较大，氧化性极强，

储存压力较高，一旦泄漏是很危险的。所以贮罐中的液氯在进入氯化器使用之前，必须先进人蒸发器使其气化。在一般情况下不准把储存氯气的气瓶或槽车当贮罐使用，因为这样有可能使被氯化的有机物质倒流进气瓶或槽车引起爆炸。对于一般氯化器应装设氯气缓冲罐，防止氯气断流或压力减小时形成倒流；

? c 氯化反应是一个放热过程，尤其在较高温度下进行氯化，反应更为剧烈。例如在

环氧氯丙烷生产中，丙烯需预热至300℃左右进行氯化，反应温度可升至500℃，在这样高的温度下，如果物料泄漏就会造成着火或引起爆炸。因此，一般氯化反应设备必须有良好的冷却系统，并严格控制氯气的流量，以免因流量过快，温度剧升而引起事故。

? d 由于氯化反应几乎都有氯化氢气体生成，因此所用的设备必须防腐蚀，设备应保

证严密不漏。因为氯化氢气体易溶于水中，通过增设吸收和冷却装置就可以除去尾气中绝大部分氯化氢。

4.1.7 催化

催化反应是在催化剂的作用下所进行的化学反应，分为单相催化反应和多相催化反应。催化剂是指在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和质量在反应前后保持不变的物质。常用的催化剂有金属、金属氧化物和无机酸。

工业上绝大多数化学反应都是催化反应。例如氮和氢合成氨，由二氧化硫和氧合成三氧化硫，由乙烷和氧合成环氧乙烷等都是属于催化反应。 催化的危险性分析

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? a 反应操作：在催化过程中若催化剂选择的不正确或加入不适量，易形成局部反应

激烈；

? b 催化产物：催化过程往往产生有毒有害的物质，如氯化氢、硫化氢、氢气等氯化

氢有腐蚀和中毒危险；有的产生硫化氢，则中毒危险更大，且硫化氢在空气中的爆炸极限较宽(4.3％～45.5％)，生产过程中还有爆炸危险；有的催化过程产生氢气，着火爆炸的危险更大，尤其在高压下，氢的腐蚀作用可使金属高压容器脆化，从而造成破坏性事故；

? c 原料气：原料气中某种能与催化剂发生反应的杂质含量增加，可能成为爆炸危险

物。

4.1.8 磺化

磺化是在有机化合物分子中引入磺(酸)基(－SO3H)的反应。

常用的磺化剂有发烟硫酸、亚硫酸钠、亚硫酸钾、三氧化硫等。如用硝基苯与发烟硫酸生产间氨基苯磺酸钠，卤代烷与亚硫酸钠在高温加压条件下生成磺酸盐等均属磺化反应。 4.1.8.1 危险性分析

? a 常见的磺化剂浓硫酸、三氧化硫、氯磺酸等都是氧化剂。特别是三氧化硫，它一

旦遇水则生成硫酸，同时会发出大量的热量，使反应温度升高造成沸溢、导致起火或爆炸 ；

? b 可燃物与强氧化剂混合反应，非常危险，因其已经具备了可燃物与氧化剂作用的

燃烧条件，对于这类磺化反应，要严格控制反应条件，防止反应失控；

? c 磺化反应是强放热反应，若在反应过程温度超高，可导致燃烧反应，造成起火或

爆炸事故。

4.1.8.2 磺化的安全技术要点

? a 使用磺化剂必须严格防水防潮、严格防止接触各种易燃物，以免发生火灾爆炸，

经常检查设备管道，防止因腐蚀造成穿孔泄漏；

? b 保证磺化反应系统有良好的搅拌和有效的冷却装置，以及时移走反应热，避免温

度失控；

? c 严格控制原料纯度，投料操作时顺序不能颠倒，速度不能过快； ? d 反应结束，注意放料安全，避免烫伤及腐蚀伤害；

? e 磺化反应系统应设置安全防爆装置和紧急防料装置，一旦温度失控，立即紧急防

料，并进行紧急冷处理。

4.2 化工单元操作的基本安全技术

任何一种化工产品的生产过程，都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。每个单元操作，都是在一定的设备中进行的。例如，吸收操作是在吸收塔内进行的；干燥操作是在干燥器内进行的。单元操作不仅在化工生产中占有重要地位，而且在石油、轻工、制药及原子能等工业中也广泛应用。

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化工单元操作：整个化工生产中普遍采用的、遵循共同的操作原理，所用设备相近，具有相同作用的一些基本的物理性操作，称为“化工单元操作”。如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附以及干燥等。单元操作的分类： a 按操作目的分：

? 流体输送：气体和液体的输送；

? 物料的混合：主要指通过搅拌达到物料混合或分散的目的； ? 物料的加热或冷却：利用物料和环境之间的温度差输入或输出热量； ? 均相混合物的分离：气体吸收、液体蒸馏、萃取等； ? 非均相混合物的分离：过滤和沉降。 b 按单元操作遵循的基本规律分：

? 动量传递过程

遵循流体力学基本规律的单元操作：流体输送、沉降、过滤和离心分离等；

? 热量传递过程

遵循热交换基本规律的单元操作：如传热、蒸发等；

? 质量传递过程

遵循通过扩散，从一相转移到另一相的过程：吸收、吸附、蒸馏、萃取、离子交换、膜分离等。

单元操作特点：

? a 都是物理操作；

? b 都是化工生产过程中共有的操作；

? c 用于不同化工生产过程的同一单元操作，其原理相同，所用设备亦通用。 各种单元操作依据不同的物理化学原理，应用相应的设备，达到各自的工艺目的。如蒸馏根据液体混合物中各组分挥发能力的差异，可以实现液体混合物中各组分分离或某组分提纯的目的。 4.2.1 物料输送

在工业生产过程中，经常需要将各种原材料、中间体、产品以及副产品和废弃物，由前一个工序输往后一个工序，由一个车间输往另一个车间，或输往储运地点，这些输送过程就是物料输送。

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，否则一出故障可能会危及整个生产的全局。

4.2.1.1 固体块状物料和粉状物料输送 （1）固体物料输送机械与设备 （2）固体物料输送安全注意事项 a 防止人身伤害事故

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? 在输送设备的日常维护中，润滑、加油和清扫工作是操作者致伤的主要机会； ? 特别关注设备对操作者严重危险的部位，如皮带同皮带轮接触的部位； ? 注意链斗输送机下料器的摇把反转伤人；

? 不得随意拆卸设备突起部位的防护罩，避免设备高速运转时突起部位将人刮到。 b 防止设备事故

? 防止皮带运行过程中，因高温物料烧坏皮带；

? 严密注意齿轮负荷的均匀，物料的粒度以及混入其中的杂物，防止因为卡料，拉断

链条，甚至拉毁整个输送设备的机架；

? 防止链斗输送机下料器下料过多，料面过高造成链带拉断。 （3）气力输送系统的安全注意事项

? a 气流输送系统除本身会产生故障之外，最大的问题是系统的堵塞和由静电引起的

粉尘爆炸。粉料气流输送系统应保持良好的严密性。其管道材料应选择导电性材料并有良好的接地，如采用绝缘材料管道，则管外应采取接地措施。输送速度不应超过该物料允许的流速，粉料不要堆积管内，要及时清理管壁。

? b 输送有爆炸性或燃烧性物料时，要采用氮、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防

造成燃烧或爆炸。

4.2.1.2 液态物料输送

在化工生产中，经常遇到液态物料在管道内的输送。高处物料可以借助其位能自动输往低处。将液态物料从低处输往高处、由一处水平输往另一处、由低压处输往高压处以及为保证克服阻力所需要的能量时，都要依靠泵这种设备去完成。充分认识被输送的液态物料的易燃性，正确选用和操作泵，对化工安全生产十分重要。

化工生产中，输送的流体种类很多。流体的温度、压力等操作条件，流体的性质、流量以及所需要提供的能量等方面有很大的不同。为了适应不同情况下的流体输送要求，因而需要不同结构和特性的流体输送机械。流体输送机械根据工作原理的不同通常分为四类，即离心式、往复式、旋转式及流体动力作用式。 （1）离心泵的安全要点 a 避免物料泄漏引发事故 ?b 避免空气吸入导致爆炸 ?c 防止静电引起燃烧 ?d 避免轴承过热引起燃烧 ?e 防止绞伤

（2）往复泵、旋转泵的安全要点

往复泵和旋转泵（齿轮泵、螺杆泵）用于流量不大、扬程较高或对扬程要求变化较大的场合，齿轮泵一般用于输送油类等黏性较大的液体。

往复泵和旋转泵均属正位移泵，开车时必须把出口阀门打开，严禁采用关闭出口阀门的

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方法进行流量调节，否则造成泵内压力升高，引发爆炸事故。这一点与离心泵不同，离心泵是可以采用关闭出口阀门的方法进行流量调节的。 （3）流体作用泵的安全要点

流体作用泵是依靠压缩气体的压力或运动着的流体本身来进行流体的输送，如空气升液器、喷射泵等。这类泵无活动部件且结构简单，在化工生产中有着特殊的用途，常用于输送腐蚀性流体。

空气升液器等是以空气为动力的设备，必须有足够的耐压强度，必须有良好的接地装置。输送易燃液体时，不能采用压缩空气压送，要用氮气、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防止空气与易燃液体的蒸气形成爆炸性混合物，遇点火源造成爆炸事故。 4.2.1.3气体物料输送 （1）气体输送设备分类 通风机 ?鼓风机 ?压缩机 ?真空泵

离心式风机，鼓风机与压缩机的工作原理和离心泵相似，依靠叶轮的旋转运动，使气体获得能量，从而提高了气体的压强和速度；

通风机都是单级，起输送气体之用，所产生的表压强＜14.7×103Pa； 鼓风机，产生的表压强（14.7~294）×103Pa；

压缩机，都是多级的，压缩机的表压强＞294×103Pa，对气体都有较显著的压缩作用。 （2）气体物料输送安全要点

气体与液体不同，气体具有可压缩性，因此，气体输送机械与液体输送机械不尽相同。用于输送液体的机械称为泵，用于输送气体的机械称为风机及压缩机。

气体物料输送中，气体压强发生变化，体积和温度也相应发生变化。对气体物料的输送必须特别重视在操作条件下气体的燃烧爆炸危险。 Ⅰ 通风机和鼓风机

a 保持其防护罩完好，避免人身伤亡事故； b 必要时安装消音装置。 Ⅱ 真空泵 a 严格密封；

b 输送易燃气体，尽可能采用液环式真空泵。 Ⅲ 压缩机 a 保证散热良好； b 严防泄漏；

c 严禁空气与易燃性气体在压缩机内形成爆炸性混合物；

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d 防止静电； e 预防禁忌物的接触； f 避免操作失误。 4.2.2干燥

干燥是利用热能使固体物料中的水分(或溶剂)除去的单元操作。干燥的热源有热空气、过热蒸汽、烟道气和明火等。干燥所用的介质有空气、烟道气、氮气或其它惰性气体。

干燥的目的是为了使物料便于运输、加工处理，贮藏和使用。例如，聚氯乙烯的含水量须低于0.2%，否则在其制品中将有气泡生成；抗菌素的含水量太高则会影响其使用期限等等。干燥在其它农业部门中也得到普遍的应用，如副产品的加工、造纸、纺织、制革、木材加工和食品工业中，干燥都是必不可少的操作。 4.2.2.1 干燥过程的分类

按操作的压力不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。真空干燥温度较低，适合对于热敏性、易氧化或要求产品含水量极低的物料干燥；

按照热能传给湿物料的方式，干燥又可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥，以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥；

按操作方式来分，干燥操作又可分为连续式和间歇式。连续式的优点是生产能力大，热效率高、劳动条件比间歇式好又能得到较均匀的产品。间歇式的优点是基建费用较低，操作控制方便，能适应多品种物料，但干燥时间较长，生产能力较少。 4.2.2.2 干燥的安全要点

a 易燃易爆物料干燥时，采用真空干燥比较安全； b 易燃易爆及热敏性物料的干燥要严格控制温度及时间； c 正压操作的干燥器应密闭良好；

d 干燥前必须彻底清除物料中含有的杂质；

e 在操作洞道式、滚筒式干燥器时，须防止机械伤害； f 在气流干燥中，应严格控制干燥气流风速。 4.2.3 蒸馏

蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一。

在工业中，广泛应用蒸馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，常常采用蒸馏分离方法，特别是大规模的生产中蒸馏的应用更为广泛。 4.2.3.1 蒸馏的分类

蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式； 按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏；

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按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏； 按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏；

工业中的蒸馏多为多组分精馏，但作为蒸馏问题的基础，本节着重讨论常压下的双组分精馏。

对不同的物料应选择正确的蒸馏方法和设备：

在处理难于挥发的物料时(常压下沸点在150 ℃以上)应采用真空蒸馏，这样可以降低蒸馏温度，防止物料在高温下分解、变质或聚合。

在处理中等挥发性物料(沸点为100 ℃左右)时，采用常压蒸馏。 对沸点低于30 ℃的物料，则应采用加压蒸馏。 4.2.3.2 蒸馏的安全要点

蒸馏涉及到加热、冷凝、冷却等单元操作，是一个比较复杂的过程，危险性大。蒸馏过程的主要危险有：

a 易燃液体蒸汽与空气形成爆炸混合物；

b 塔釜复杂的残留物在高温下发生热分解、自聚及自燃； c 不稳定杂质分解爆炸；

d 低沸点杂质瞬间产生大量蒸汽发生爆炸； e 腐蚀泄漏发生火灾； f 物料堵塞引起超压爆炸；

g 温度控制不当而引起液泛、冲料、超压、自燃及淹塔的危险； h 加料量控制不当，有沸溢的危险； I 回流量控制不当，使蒸馏温度发生异常。

在安全技术上，除了注意以上安全要点以外，还应根据物料的性质和工艺要求等条件，注意以下安全要点： （1）常压蒸馏

易燃液体蒸馏不可选择明火做热源； 腐蚀性物料蒸馏设备的防腐蚀； 自燃点低的物料要严防泄漏；

高温蒸馏系统要防止冷却水突然漏入塔内； 防止凝固点低的物料凝固堵塞管道； 冷却介质不可中断。 （2）减压蒸馏

真空蒸馏设备的密闭性很重要，蒸馏设备中温度很高，一旦吸入空气，对于某些易燃物质有引起爆炸和着火的可能；

氮气置换后再关闭真空泵，以防止空气进入热的蒸馏锅引起燃烧或爆炸； 注意操作顺序，先打开真空活门，然后开冷却器活门，最后打开蒸汽阀门；

27

易燃物料真空蒸馏的排气管处理，应通至厂房外，管道上应安装阻火器。 （3）加压蒸馏

设备气密性和耐压性十分重要，应安装安全阀和温度、压力调节控制装置； 蒸馏易燃液体时，应注意系统的静电消除； 蒸馏设备应经常检查、维修。 4.2.4 蒸发

蒸发是借加热作用使溶液中所含溶剂不断气化，以提高溶液中溶质的浓度，或使溶质析出的物理过程。例如，氯碱工业中的碱液提浓、海水的淡化等。蒸发过程的实质就是一个传热过程。

蒸发按其操作压力不同可分为常压、加压和减压蒸发。 常见蒸发设备有循环型和单程型两种： 蒸发的安全要点

a 凡蒸发的溶液皆具有一定的特性。如溶质在浓缩过程中可能有结晶、沉淀和污垢生成，这些都能导致传热效率的降低，并产生局部过热，促使物料分解、燃烧和爆炸，因此要控制蒸发温度；

b 对热敏性物料必须考虑温度控制。为防止热敏性物质的分解，可采用真空蒸发的方法，降低蒸发温度，或采用高效蒸发器，增加蒸发面积，减少停留时间；

c 溶液蒸发产生结晶和沉淀，针对这些物质的稳定性，必须严格控制蒸发温度。 4.2.5 加热

加热是指热能传给较冷物体而使其变热的过程，是促进化学反应和物料蒸发、蒸馏等操作的必要手段。加热的方法一般有直接火加热(烟道气加热)、蒸气或热水加热、载体加热以及电加热等。 4.2.5.1 直接火加热 直接火加热的危险性：

温度不容易控制，可能造成局部过热烧坏设备； 加热不均匀容易造成液体蒸汽的燃烧爆炸。 直接火加热的安全要点：

采取隔离措施，不使厂房内存在明火； 加热锅内残渣应经常清除；

加热锅的烟囱、烟道等灼热部位应经常维修； 漏料要及时转移；

使用煤粉作为燃料时，在制粉系统上要安装爆破片；

使用液体或气体作燃料时，点火前应吹扫炉膛，以免积存爆炸性混合气体。 4.2.5.2 水蒸气、热水加热 水蒸气、热水加热的危险性：

28

利用水蒸汽、热水加热相对较安全，主要危险在于设备或管道超压爆炸，升温过快引发事故。

水蒸气、热水加热的安全要点：

定期检查蒸汽夹套和管道的耐压强度； 严密监视设备的压力变化； 保持适当的升温速度；

高温水蒸气加热的设备要注意保温。 4.2.5.3 载体加热

在用水蒸气、热水不能满足要求时，可采用矿物油、有机物、无机物等作为载体进行加热。常用的载体有：机油、锭子油、二苯混合物、熔盐、金属熔融物等。 载体加热的危险性主要在于载体物质本身的危险性。 载体加热的安全要点：

?油类作载体：油循环系统要严格封闭；

?二苯混合物作载体：不得混入低沸点杂质(如水等)，也不得混入易燃易爆杂质； ?无机物作载体：易燃易爆物混入的爆炸危险；金属蒸汽对人体的伤害。 4.2.5.4 电加热 电加热的危险性：

主要危险是电炉丝绝缘受到破坏，受潮后短路以及接点不良而产生电火花电弧，电线发热等引燃物料；物料过热分解爆炸。 电加热的安全要点：

?电炉加热易燃物料时，应采用封闭式电炉； ?用电感加热时，应保证设备的安全可靠程度； ?注意被加热物料的危险特性； ?加强通风以防止形成爆炸性混合物。 4.2.6 冷却、冷凝与冷冻

冷却是指使物料温度降低而不发生相变化的过程。在化工生产中，把物料冷却在大气温度以上时，可以用空气或循环水作为冷却介质；冷却温度在15℃以上，可以用地下水；冷却温度在0～15℃之间，可以用冷冻盐水。还可以借某种沸点较低的介质的蒸发从需冷却的物料中取得热量来实现冷却，常用的介质有氟里昂、氨等。此时，物料被冷却的温度可达－15℃左右。冷凝是指使热物料的温度降低而发生相变化的过程，通常指物质从气态变成液态的过程。化工生产过程中实现冷却、冷凝的设备通常是间壁式换热器。

冷冻是指把物料的温度降到比周围环境温度更低的操作。冷冻操作的实质是借助于某种冷冻剂蒸发或膨胀时直接或间接地从需要冷冻的物料中取走热量。

-100℃是划分一般冷冻与深度冷冻（深冷）的界限。化工生产中通常用冷冻盐水间接制冷。 4.2.6.1 冷却、冷凝的安全要点

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?正确选用冷却剂和冷却设备； ?冷却设备的密闭性要求；

?冷却操作时，冷却介质不能中断，否则会造成积热，系统温度、 压力骤增，引起爆炸；

?开车时，应先通冷却介质；停车时，应先停物料，后停冷却系统； ?有些凝固点较高的物料，遇冷易变得黏稠或凝固，在冷却时要注 意控制温度，防止物料卡住搅拌器或堵塞设备及管道； ?不凝缩可燃气体排空时，要充惰性气体保护； ?检修设备必须彻底清洗、置换。 4.2.6.2 冷冻操作安全要点

a 注意冷冻剂的危险:氨、氟里昂、乙烯、丙烯的危险特性 b 氨冷冻压缩机的安全要点: ?采用防爆型电气设备；

?压缩机出口方向设置能通到吸入管的安全装置； ?油分离器应设于室外；

?设备要有足够的耐压程度及密封性良好； ?紧急停车时要注意冷冻物料的排空处理； ?设备低温材质的选择； ?避免含水物料冻结堵塞管道。 4.2.7 熔融

?熔融是将固体物料通过加热使其熔化为液态的操作。

在化工生产中常常需将某些固体物料(如苛性钠、苛性钾、萘、磺酸等)熔融之后进行化学反应。碱熔过程中的碱屑或碱液飞溅到皮肤上或眼睛里会造成灼伤。碱融物和磺酸盐中若含有无机盐等杂质，应尽量除掉，否则这些无机盐因不熔融会造成局部过热、烧焦，致使熔融物喷出，容易造成烧伤。

熔融过程一般在150～350℃下进行，为防止局部过热，必须不间断地搅拌。可以采用烟道气、油浴或金属浴加热。 熔融安全要点

从安全技术角度出发，熔融的主要危险在于熔融物料的危险性、熔融时的粘稠程度、中间副产物的生成、熔融设备、加热方式等方面。 ?避免物料熔融时对人体的伤害； ?注意熔融物中杂质的危害； ?降低物质的粘稠程度； ?防止溢料事故；

?选择适宜加热方式和加热温度；

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?避免熔融设备事故； ?注意熔融过程的搅拌。 4.3 化工设备的安全运行与管理 4.3.1 特种设备安全监察 （1）概述

特种设备：涉及生命安全，危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施。

国务院于2003年3月11日以373号令发布了《特种设备安全监察条例》，自2003年6月1日起实施。该条例对特种设备的设计、制造、安装、改造、维修、使用、检验检测及监督检查做出了规定，相关单位、机构、政府职能部门均应严格执行。 （2）特种设备使用单位的责任 1）采购

应当使用符合安全技术规范要求的特种设备。投入使用前，核对制造单位出厂时的各种技术文件，产品合格证书，安装、使用及维修说明，监督检验证明等。 2）登记

投入使用前或投入使用后30日内，使用单位应当向直辖市或者设区的市特种设备安全监督部门登记，登记标志应当置于或附着于特种设备的显著位置。 3）建档

设计文件、制造单位、产品合格证、使用维护说明书、安装技术文件，定期检验、自行检查记录，使用状况记录，设备及附件日常维护记录，运行故障和事故记录，应急措施和救援预案。 4）自检 5）定检 6）注销（报废）

7）作业人员（持证作业，接受培训和安全监督管理） 8）法律责任 4.3.2锅炉 4.3.2.1定义及分类

锅炉是指利用各种燃料、电或其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一定压力的密闭设备。其范围规定为：容积≥30L的承压蒸汽锅炉；出口水压≥0.1MPa（表压）且额定功率≥0.1MW的承压热水锅炉。

锅炉由“锅”和“炉”两部分及辅机、附件、仪表等组成。其主要作用是通过燃料在炉中燃烧，将燃料的化学能转换为热能，并把热量传给水，使其变为蒸汽，或被加热为较高温度的热水。 常采用蒸发量大小及蒸汽压力大小进行分类： （1）按蒸发量分

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小型锅炉：蒸发量＜20t/h 中型锅炉：20t/h≤蒸发量≤100t/h 大型锅炉：蒸发量＞100 t/h （2）按蒸汽压力分

低压锅炉：蒸汽压力≤2.45MPa

中压锅炉：2.45MPa＜蒸汽压力≤3.82MPa 高压锅炉：9.8MPa 超高压锅炉：13.7MPa

4.3.2.2锅炉安全装置（安全附件） （1）安全阀

当锅炉压力超过预定的值时，安全阀自动开启，排气泄压，将压力控制在允许范围内，并发出警报；当压力降到允许值后安全阀又能自动关闭，使锅炉在允许的压力范围能继续运行。工业锅炉上常用的安全阀有：弹簧式安全阀、杠杆式安全阀、静重式安全阀。 安全阀的维护：

1）常检查其铅封是否完好；

2）发现有渗漏现象时及时更换或检修； 3）常保持安全阀的清洁，防止其排气管被堵塞；

4）定期对安全阀进行动排放试验，以防止安全阀的阀瓣和阀座被水垢、污物粘住或堵塞。 （2）压力表 压力表的维护：

1）保持清洁，表盘的玻璃应明亮清晰；

2）经常检查压力表指针的转动和波动是否正常；检查压力表连接管是否漏水、漏气现象； 3）一般每半年校验一次；校验后应封印，并注明下次校验日期； 4）定期吹洗压力表连接管，以免堵塞； （3）水位表 水位表的维护：

1）经常冲洗水位表，保持清洁明亮；

2）水位表的汽、水旋塞和放水旋塞应保证严密不漏。 4.3.2.3锅炉的安全使用管理 （1）日常维护保养及定期检验

1）锅炉运行中，应不定期查看锅炉的安全附件是否灵敏可靠，辅机运行是否正常，本体的可见部分有无明显的缺陷；

2）每2年对运行的锅炉进行一次停炉内外部检验；重点检验受压元件有无裂痕、腐蚀、变形、磨损，各种阀们、胀孔、铆缝处是否有渗漏，安全附件是否正常、可靠，自动控制、讯号系统及仪表是否灵敏可靠等。

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3）每6年对锅炉进行一次水压试验（新装、迁装、停用1年以上需要恢复使用的锅炉，以及受压元件经过大修的锅炉也应进行水压试验）。 （2）锅炉房

1）锅炉一般应安装在单独修建的锅炉房内，与其他建筑的距离应符合安全要求； 2）每层至少有2个出口（分设在两侧）；

3）锅炉房通向室外的门应向外开，锅炉运行期间不得锁住； 4）锅炉房内工作室或生活室的门应向内开。 （3）使用登记及管理 4.3.2.4锅炉的安全运行 （1）水位的调节 （2）蒸汽压力的调节 （3）蒸汽温度的调节 （4）燃烧的监控及调节

（5）蒸汽锅炉运行中有下列情况之一时应立即停炉： 1）锅炉水位低于水位表的下部最低可见边缘； 2）不断加入给水及采取其他措施，但水位仍然下降；

3）锅炉内水位超过最高可见水位（满水），经放水仍不能见到水位； 4）给水泵全部失效或给水系统故障，不能向锅炉进水； 5）水位表或安全阀全部失效； 6）设置在汽相空间的压力表全部失效； 7）锅炉元件损坏且危及运行人员安全； 8）燃烧设备损坏，炉墙倒塌或锅炉架被烧红； 9）微机锅炉安全运行的其他异常情况。 4.3.2.5锅炉事故及原因分析 （1）爆炸事故

主要指锅炉中的主要受压部件如锅筒、联箱、炉胆、管板等发生破裂爆炸的事故（可导致厂房设备损坏并造成人员伤亡）。主要原因：超压、存在缺陷或超温。 （2）重大事故

指锅炉无法维持正常运行而被迫停炉（往往造成设备损坏和人员伤亡）。 1）缺水事故 2）满水事故 3）炉管爆破 4）炉堂爆炸

5）水汽共腾（水质差，负荷增加或压力降低过快） 6）水击事故

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7）其他（省煤器、过热器损坏，锅炉结渣等） 4.3.3压力容器

压力容器：是一种能承受压力载荷的密闭容器，它的主要作用是储存和运输有压力的气体、液化气体或某些液体，或者为这些流体的传热、传质过程提供一个密闭空间。

《特种设备安全监察条例》规定的监察对象为同时具备下列条件的压力容器：最高工作压力≥0.1MPa（表压）；内径≥0.15m；容积≥0.025m3；盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 4.3.3.1压力容器分类 （1）按工作压力分

低压容器：0.1 MPa＜p＜1.6 MPa，多用于化工、机械制造、冶金采矿等企业 中压容器：1.6 MPa≤p＜10 MPa，多用于石油化工企业

高压容器：10 MPa＜p＜100 MPa，多用于氮肥企业和一部分石油化工企业 超压容器：p≥100 MPa，主要是高分子聚合设备 （2）按安全的重要程度分

1）第三类压力容器 下列情况之一： 高压容器；

中压容器（仅限毒性程度为极高和高度危险介质）；

中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危险介质，且pV≥10MPa?m3）； 中压反应器（仅限易燃或毒性程度为中度危险介质，且pV≥0.5MPa?m3）； 低压容器（仅限毒性程度为极高和高度危险介质，且pV≥0.2MPa?m3）； 高压、中压管壳式余热锅炉； 中压搪瓷压力容器；

使用强度级别较高的材料制造的压力容器；

移动式压力容器（包括铁路罐车、罐式汽车、罐式集装箱）； 球形储罐（大于等于50m3）； 低温液体储存容器（容积大于5m3）。

介质毒性（GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》，最高允许浓度）： 极度危害（Ⅰ级）＜0.1mg/m3； 高度危害（Ⅱ级）0.1~＜1.0mg/m3； 中度危害（Ⅲ级）1.0~＜10mg/m3； 轻度危害（Ⅳ级）≥10mg/m3。 2）第二类压力容器 下列情况之一： 中压容器（归入第三类的除外）

低压容器（仅限毒性程度为极高和高度危险介质）

低压反应器、储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危险介质）

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低压管式余热锅炉 低压搪瓷压力容器

3）第一类压力容器（未列入第三类和第二类的低压容器） （3）按工艺用途分 反应容器 换热容器 分离容器 储存容器

2.3.3.2压力容器的安全装置 （1）安全阀

与锅炉类似，但又有不同，设置时还应注意以下问题： 1）新装安全阀应有产品合格证

2）安装前应由安装单位连续反复校后加铅封，并出据安全阀校验报告 3）当安全阀入口处装有隔断阀时，隔断阀必须保持常开状态并加铅封 4）一般安全阀可就地放空，但要考虑放空管的高度及方向

5）容器内有两相物料时，安全阀应安装在气相部分，防止排出液相物料发生意外 6）存在有可燃物料、有毒、有害物料或高温物料系统，安全阀排放管应连接有针对性的安全处理设施，不得随意排放。 （2）爆破片（防爆片、防爆膜）

是种断裂型安全泄压装置，仅在安全阀不宜使用场合下使用。 （3）压力表

可参见锅炉部分。 （4）液面计

显示容器内液面变化情况的装置，可防止器内因满液而发生液体膨胀导致容器的超压事故。 1）选用

根据容器的工作压力、介质的理化特性及液面的变化范围进行选择。 承压低的容器：可选用玻璃管式液面计 承压高的容器：可选用平板玻璃液面计 洁净或透明的液体：选用透光式玻璃板液面计 非洁净或稍有色泽的液体：选用反射式玻璃板液面计 2）维护 保持液面计清洁

经常检查液面计的工作情况，气、液连接管旋塞是否处于开启状态、是否被堵塞 3）使用

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出现下列情况时停止使用：

超过检验期，玻璃板（管）有裂纹、破碎，阀件固死，经常出现假液位。 4.3.3.3压力容器的安全使用管理

（1）使用单位技术负责人必须对压力容器的安全技术管理负责，设置专门机构或指定具有专业知识的技术人员具体负责压力容器的安全工作。

（2）使用单位必须执行压力容器有关的规程、规章和技术规范，编制管理规章制度及安全操作规程。

（3）使用单位应办理登记手续，建立技术档案

（4）使用单位应编制压力容器的年度检验计划，并组织实施。 （5）使用单位应做好压力容器运行、维修和安全附件校验情况的检查。

（6）发生压力容器爆炸及重大事故的单位，应迅速报告当地政府及质量技术监督部门和有关部门。

（7）使用单位必须对压力容器校验、焊接和操作人员进行安全技术培训，经过考核、取得合格证后方可上岗操作。 4.3.3.4压力容器的安全运行 （1）投用前的准备工作

1）检查容器安装、校验、修理后遗留辅助设施是否全部拆除，容器内有无遗留工具、杂物等

2）检查附属设备及安全防护设施是否完好 3）检查水、电、汽等的供应是否恢复

4）检查连接部位状况，芒板是否抽出，阀门启闭状态 5）检查安全附件、仪器仪表是否齐全 （2）安全操作一般要求 1）持证上岗

2）操作人员要熟悉本岗位的工艺流程，熟悉容器结构和性能；严格执行操作规程，掌握处理一般事故的能力，填写操作记录 3）严禁超温、超压运行

4）平稳操作，避免压力、温度频繁和大幅度波动 5）容器内有压力时，不得进行任何维修 6）坚持容器运行期间的巡回检查 7）正确处理紧急情况 （3）运行中工艺参数的控制 1）压力和温度控制 2）液位控制 3）介质腐蚀性的控制

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4）交变载荷的控制 （4）运行的检查 1）设备状况检查 2）工艺条件检查 3）安全装置检查 （5）紧急停运

有下列情形之一，应停止容器运行：

1）工作压力、介质温度或容器壁温度超过允许值，采取措施后仍得不到有效控制； 2）主要承压部件出现裂纹、鼓包、变形、泄漏等危及安全的现象 3）发生火灾直接威胁到压力容器安全运行 4）安全装置失效

5）过量充装，液位失去控制，采取措施后仍得不到有效控制 6）压力容器与管道发生严重震动，危机安全运行 （6）压力容器的维护保养 4.3.4气瓶

气瓶属于移动的压力容器，在化学工业中应用广泛。正常环境温度（-40~60℃）下使用的、公称工作压力≥0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积≥1.0MPa?L的盛装气体、液化气体或标准沸点≤60℃的液体的气瓶。 4.3.4.1气瓶分类 （1）永久气体气瓶

临界温度小于-10℃的为永久气体，盛装永久气体的气瓶称为永久气体气瓶。如氧、氮、空气、CO、CH4，常用标准压力系列为15MPa、20MPa和30MPa。 （2）高压液化气体气瓶

-10℃≤临界温度≤70℃的为高压液化气体，盛装高压液化气体的气瓶称为高压液化气体气瓶。如CO2、N2O、乙烷、乙烯、氯化氢、氟乙烯，常用标准压力系列为8MPa、12.5MPa。 （3）低压液化气体气瓶

临界温度≥70℃的为低压液化气体，盛装低压液化气体的气瓶称为低压液化气体气瓶。如液氯、液氨、硫化氢、丙烷、丁烷、丁烯及液化石油气，常用标准压力系列为1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa和5.0MPa。 （4）溶解气体气瓶

专指盛装乙炔的特殊气瓶（溶解在丙酮中），最高工作压力不超过3.0MPa。 4.3.4.2 气瓶的颜色标记和钢印标记

（1）颜色标记GB7144-86《气瓶颜色标记》

常见气瓶漆色

序号

气瓶名称 外表面颜色 字样 37

字样颜色 色环 1 氢 深绿 氢 红 14.7MPa无 19.6Pa黄色环一道 29.4MPa黄色环二道 2 氧 天蓝 氧 黑 14.7MPa无 19.6Pa白色环一道 29.4MPa白色环二道 3 4 5 6 氨 氯 空气 氮 黄 草绿 黑 黑 液氨 液氯 空气 氮 黑 白 白 黄 14.7MPa无 19.6Pa白色环一道 29.4MPa白色环二道 7 8 硫化氢 二氧化碳 白 铝白 液化硫化氢 液化二氧化碳 红 黑 14.7MPa无 19.6Pa黑色环一道 （2）钢印标记 1）制造钢印

设计、制造、充装、使用、检验等技术参数的印章，主要有制造单位代号、气瓶编号、公称工作压力、实际重量、实际容积、瓶体设计壁厚、制造年月等。 2）定检钢印。定期检验后的印章，主要是年份。 4.3.4.3气瓶安全附件

安全泄压装置（爆破片、易熔塞、爆破片-易熔塞复合） 瓶帽（防止瓶阀被破坏） 防震圈（防止气瓶瓶体受撞击） 4.3.4.4气瓶的充装 （1）充装单位的基本要求

1）必须持有省级质监部门核发的《气瓶充装许可证》，有效期4年 2）建立相应的确保安全的管理体系和管理制度

3）有熟悉充装技术的管理人员、专业培训的操作人员及充装前气瓶检验人员 4）有相适应的场所、设施、装备和检验手段 （2）气瓶充装前检查

1）原始标志是否符合标准和规程的要求，钢印字迹是否清晰可辩 2）气瓶颜色和标记是否与所装气体的规定标记相符 3）气瓶内有无剩余压力

4）气瓶外表面有无裂纹、严重腐蚀、明显变形及其他外部损伤缺陷 5）气瓶的安全附件是否齐全

38

6）气瓶瓶阀的出口螺纹型式是否与所装气体规定螺纹相同 （3）禁止充气的气瓶

有下列情形之一，应禁止充装： 1）颜色标记不符合GB7144-86规定 2）由不具备生产资质单位生产的气瓶 3）原始标记不符合规定 4）瓶内无剩余压力的 5）超过规定检验期限的

6）附件不全、损坏或不符合规定的

7）氧气瓶或强氧化剂气体气瓶或瓶阀上沾有油脂的 4.3.4.5气瓶的安全使用与维护 （1）一般应立放

（2）使用氧气或氧化性气体气瓶时，操作者的双手、手套、工具、减压器、瓶阀等，凡有油脂的，必须脱脂后干净后方能操作。

（3）开启或关闭瓶阀时速度要缓慢，且只能用手或专用扳手，不得使用锤子、管钳、长柄木纹扳手。

（4）每种气体要有专用的减压器，尤其是氧气和可燃气体的减压气不得互用。 （5）瓶内气体不得用尽。

（6）不得将气瓶靠近热源，10m范围内不得有明火或可能产生火花的作业 （7）夏季使用防止曝晒

（8）钢瓶冻结时，应把气瓶移至较温暖的地方，用温水解冻，严禁用温度超过40℃的热源对气瓶加热

（9）经常保持气瓶上的油漆的完好 4.3.5压力管道 4.3.5.1概述

是指利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备。其范围规定为最高工作压力≥0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有腐蚀性、最高工作温度≥标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm。

按管道的设计压力可分为： 低压管道：0.1MPa≤p＜1.6MPa 中压管道：1.6MPa≤p＜10MPa 高压管道：p≥10MPa

按管道材质分： 碳钢管 合金钢管

39

铸铁管 有色金属管

管路的管件、阀门及连接： （1）管件

改变流体方向的管件有45°、90°弯头和回弯管 连接管路支路的管件有各种三通、四通 改变管路直径的管件有大小头 连接两管的管件有外牙管、内牙管 堵塞管路的管件有管塞、管帽 （2）阀门

按作用分：截止阀、止逆阀、减压阀、调节阀 按形状结构分：闸阀、旋塞阀、针形阀、碟形阀 截止阀（球形阀）：调节流量，启闭缓慢 止逆阀（单向阀）：允许流体向一个方向流动 闸阀：不宜用于腐蚀性管道

旋塞阀（考克）：利用旋塞孔和阀体孔两者的重合度来截止或调节流量 针形阀：结构与球形阀相似，阀盘为针形 4.3.5.2压力管道的安全使用管理

（1）贯彻执行《压力管道安全管理与监察规定》，防止因其泄漏或破裂而引起中毒、火灾或爆炸事故；

（2）压力管道及其安全设施必须符合国家有关规定；

（3）应有专职或兼职专业技术人员负责压力管道安全管理工作，压力管道操作人员和检验人员必须经过安全技术培训；

（4）对压力管道及附属设施进行定期检验（校验）；

（5）建立技术档案，并到所在地地市级质量技术监督行政部门登记。

（6）对输送可燃、易爆或有毒介质的压力管道，应建立巡回线检查制度，制定应急措施和救援方案，根据需要抢救队伍，并定期演练。

（7）对事故隐患应及时采取措施进行整改，重大事故隐患应以书面形式报告主管部门和质量技术监督行政部门；

（8）按有关规定及时如实向主管部门和当地质量技术监督行政部门等报告压力管道事故，并协助做好事故调查和善后处理工作，认真总结经验教训，采取相应措施，防止事故重复发生。

4.3.5.3压力管道安全技术 （1）管道的腐蚀及预防

工业管道腐蚀一般易出现在以下部位，需特别予以关注：

40

?管道的弯曲、拐弯部位，流线型管段中有液体流入而流向又有变化的部位。 ?排液管中经常没有液体流动的管段。

?产生气化现象时，与液体接触的部位比与蒸气接触的部位更易遭腐蚀。 ?液体或蒸气接触的部位在有温差状态下使用，易出现严重的局部腐蚀。 ?埋设管道外部的下表面容易产生腐蚀。

防止管道腐蚀应从三个方面入手：

?设计足够强度的管道（设计时应考虑到介质特性、流速、压力、材质、使用年限）。 ?合理选择管材（选择的管材在使用介质中具有耐腐蚀能力）。

?采用合理防腐措施（涂层防腐、衬里防腐、电化学防腐及使用缓蚀剂；用得较多的是涂层防腐，尤以涂料涂层防腐最常见） （2）管道的绝热

因工艺条件需要，许多管道、设备需保温、保冷和加热保护，均属于管道和设备的绝热范畴。 ?保温保冷

管道、设备在控制或保持热量的情况下应予以保温、保冷；为避免介质因为日晒或外界温度过高而引起蒸发的管线、设备应予以保温；对于温度高于65℃的管线、设备如工艺不要求保温，但为避免烫伤，在操作人员可能触及的范围内也应保温；为避免低温介质因为日晒或外界温度过高而引起冷损失的管线、设备应予以保冷。 ?加热保护

对于输送下列特性的流体管道，应采取加热保护： 凝固点高于环境温度

流体组分中能形成有害操作的冰或结晶

含有H2S、HCl、Cl2等气体，能出现冷凝或形成水合物的管道 在环境温度下黏度很大的介质

加热保护的方式有：蒸汽伴管、夹套管、电热带。 ?绝热材料

材料的导热系数越小、单位体积的质量越大、吸水性能越低，其绝热性能就越好。材质稳定、不可燃、耐腐蚀、有一定强度是绝热材料必备条件。工业管道常用的绝热材料有： 毛毡 石棉 玻璃棉 石棉水泥 岩棉

各种绝热泡沫塑料

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