2化工安全与环保复习

第一章绪论

1. 事故/安全的概念?

事故是发生在人们的生产、生活活动中的意外事件。是指造成死亡、疾病、伤害、损坏或者其他损失的意外情况。伯克霍夫认为：事故是人(个人或集体)在为实现某种意图而进行的活动过程中，突然发生的、违反人的意志的、迫使活动暂时或永久停止的事件。

安全表示“免于危险”或“没有危险”的状态。是不会引起死亡、职业病、设备财产损失以及环境污染的一种状态。国家标准(GB/T 28001)对“安全”给出的定义是:“免除了不可接受的损害风险的状态”。

2.安全工程的基本内容？

安全技术、劳动卫生技术、安全生产管理

3. 我国目前的安全生产方针、“三同时”和“四不放过”原则分别是？

(1)安全生产方针

1952年：劳动保护工作必须贯彻安全生产

1958年：安全第一、预防为主

2006年：安全第一、预防为主、综合治理

(2) 三同时：1983年，国务院在《关于加强安全生产和劳动监察工作的报告的通知》中重申：新建、扩建和技术改造企业的劳动安全卫生设施，应与主体工程“同时设计、同时施工、同时投产使用”。这就生产与安全“三同时”原则

(3)四不放过：我国在处理伤亡事故时提出的处理原则

事故原因分析不清不放过；

责任人员未处理不放过；

整改措施未落实不放过；

有关人员未受到教育不放过。

4. 事故特性？海因里希事故法则在安全上的意义？

(1)特性：因果性、偶然性、潜伏性、

(2)意义：事故因果链锁理论强调，安全工作的重点就是防止人的不安全行为，消除机械的或物的不安全状态，使链锁中断，从而预防伤害事故发生。

5. 常见的伤亡事故致因理论有哪些？

海因里希的因果链锁、轨迹交叉论、能量转移论

6. 预防事故的基本原则？什么是“3E”措施？

(1)原则：事故原因主要包含技术原因、教育原因、管理原因但方面，采取相应防止对策为：安全技术措施、安全教育措施、安全管理措施

(2)3E：技术(Engineering) 、教育(Education) 、管理(Enforcement)措施又称为“3E”措施，是防止事故的三根支柱，三个方面措施是相辅相成的，必须同时进行，缺一不可。

第二章防火与防爆

⒈燃烧“三要素”？什么是燃烧“四面体”？

(1)三要素：氧化剂、燃料、点火源

(2)四面体：氧化剂、燃料、点火源、连锁反应不受抑制

⒉燃烧的类型及过程？燃烧机理是什么？

(1)类型：闪燃、着火、自燃

(2)燃烧的过程根据可燃物的性质有所不同

①可燃气体：最易燃烧，只要达到其本身氧化分解所需的热量，便能燃烧，其燃烧速度很快。

②可燃液体：首先发生蒸发，在火源作用下，然后蒸汽/氧化分解，进行燃烧。

③可燃固体：简单物质：如硫、磷等，受热后首先熔化，然后蒸发、燃烧。

复杂物质：在受热时分解成气态和液态产物，其蒸汽着火燃烧。

(3)机理：用连锁反应理论来解释燃烧机理。连锁反应分为直链反应和支链反应，都由3个阶段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。

⒊名词解释：闪燃、闪点、自燃、自燃点、着火点、氧指数、最小点火能量、爆炸极限、最小氧气浓度？

闪燃：在一定温度下，可燃液体表面所产生的蒸汽与空气形成混合物，遇火源产生瞬间的燃烧。

闪点：在规定的实验条件下，液体表面发生闪燃的最低温度。饱和蒸气压越大，其闪点越低自燃：可燃物质不需要接触火源便能着火的自发燃烧现象。

自燃点：可燃物质能发生自燃的最低温度。

着火点：又叫燃点，是指可燃物质被加热到超过闪点温度时，其蒸汽、助燃剂气体的混合气与火焰接触即着火，并能持续燃烧5秒以上时的最低温度。

氧指数：即临界氧浓度，是指在规定条件下，能维持固体材料进行有焰燃烧的在O2-N2系统中最低氧气浓度(v%)。

最小点火能量：引起处于爆炸范围内的可燃气体混合物着火所需的最小能量

爆炸极限：是指可燃的气体、液体蒸气或粉尘与空气的混合物，遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围；最低浓度为爆炸下限，最高浓度为爆炸上限。通常用氧化剂的体积百分数来表示

最小氧气浓度：空气和燃料的混合气能发生燃烧所需氧气的最小体积百分比。

y(O2)min＝LL﹒y0

⒋闪点、自燃点值测量的影响因素？

(1)影响闪点：点火源大小与点火源离液面的距离、加热速率、试样的均匀度、试样的纯度、测试的容器、大气压力的影响。

(2)影响自燃点：

a.压力：压力越高，自燃点越低。

b.浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的化学计量式时，其自燃点最低。

c.容器的影响：容器的直径、材质以及表面的物理状态对自燃点都有影响。

d.添加剂或杂质

e.固体物质的粉碎程度

f.分子结构的影响

Ⅰ.同系物:分子量增加而自燃点减小。

Ⅱ.正构与异构物:正构物自燃点<异构物自燃点。

Ⅲ.饱和碳氢化合物的自燃点>相应的不饱和碳氢化合物的自燃点.

Ⅳ.苯系化合物的自燃点>相同碳原子数的脂肪族碳氢化合物的自燃点。

⒌影响火焰传播速度的因素？阻火器的工作原理？

(1)影响因素①可燃物性质

②管径：管径↗，火焰传播速度↗。但当管径达到某个极限值时，速度就不再增加了。

③混合气中可燃物的浓度：存在最佳值

④混合气的初始温度：初始温度↗，火焰传播速度↗

⑤混合气的压力：P ↗，火焰传播速度↙

(2)原理：混合气在容器或管道中燃烧时, 通道越窄、比表面越大，分子和器壁碰撞从而使链终止的几率越大，通过器壁散失的热量越多。当通道尺寸小到一定程度时，火焰就会停止蔓

8.45.6＝下上L L =延，燃烧停止。 ⒍爆炸的分类？

按爆炸产生原因和性质: 物理爆炸、化学爆炸、核爆炸

按爆炸物质：凝聚态爆炸、气体爆炸、液体爆炸、粉尘爆炸按爆炸地点：地面爆炸、空中爆炸 ⒎爆炸极限的计算方法及影响因素？ Ⅰ.单一组成的可燃气

⑴闪点法（可燃液体蒸汽）

L 下：可燃液体蒸气的爆炸下限，体积百分比（V%）

P 闪：闪燃时该液体的蒸气分压，Pa

P 总：混合气的总压力，Pa 。常压时为1.013×105Pa ⑵ 化学计量式估算

常温和常压下，链烷烃的爆炸下限: L 下＝0.55C0

C0：100mol 混合气中氧和可燃组分的含量恰好满足计量式时可燃组分的摩尔数。对于碳氢化合物：

Ⅱ.组成复杂的可燃气体爆炸极限的计算

Le Chatelier 法适用于反应活性和活化能相近的各种碳氢化合物混合气爆炸极限的计算。

LL ，LH ：混合气的爆炸下限和上限

LLi ，LHi ：混合气中组分i 的爆炸下限和上限

yi ：混合气中组分i 的摩尔分数

影响因素：初始温度、初始压力、氧含量、惰性气体含量、点火源能量、火焰的传播方向、通道尺寸和形状

8. 通风的类型及注意事项？

(1)类型：通风类型动力分为机械通风和自然通风，按作用范围可分为局部通风和全面通风。 (2)注意事项：① 易燃易爆物质的容许浓度＜0.25LL ； ② 对有火灾爆炸危险厂房，通风气体不能循环使用； ③ T>80℃，通风设备应用不燃烧和不产生火花的材料；

④ 设备的一切排气管(放气管)都应伸出屋外，高出附近屋顶；排气不应造成负压，也不应堵塞；

⑤ 对局部通风，应注意气体的密度。 9.火源的种类及控制措施？

(1)种类：①火焰点燃可燃物（火焰与可燃物接触或间隔）

②高温物体点燃可燃物（烟囱表面及其火星、烟头、发动机排气管、烧红的钢铁制件、高温金属焊渣、其他高温物体） ③电气火花（电火花） ④绝热压缩点燃可燃物 ⑤撞击与摩擦点燃可燃 ⑥日光照射与聚焦点燃可燃物 ⑦化学反应放热点燃可燃物 ⑧静电点火 ⑨雷击起火 (2)措施：（一）温度控制 ① 除去反应热 ② 防止搅拌中断 ③ 正确选用传热介质 ④ 防止传热面结疤 ⑤ 热不稳定物质的处理

（二）控制压力（三）控制投料速度、加料比及加料顺序（四）超量杂质和副反应的控制

10. 生产的火灾的分类？

%100?=总闪

下P P L %1001

%1001∑

∑11?=?===n i H i

H n i L i L i i L y L L y L

A类火灾：指固体物质火灾。这种物质通常具有有机物质性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。如木材、煤、棉、毛、麻、纸张等火灾。

B类火灾：指液体或可熔化的固体物质火灾。如汽油、煤油、柴油、原油，甲醇、沥青、石蜡等火灾。

C类火灾：气体火灾。

D类火灾：指金属火灾。如钾、钠、镁、铝镁合金等火灾。

E类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。

F类火灾：烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。

11. 灭火的基本方法和原理？常用灭火剂及其灭火原理？哪些火灾不能用水扑救？

(1)方法：隔离法、冷却法、窒息法、化学中断法

(2)原理：断绝可燃物→隔离法降低着火系统温度→冷却

稀释空气中的氧气浓度→窒息抑制着火区内的链锁反应→化学中断法

(3)灭火剂及灭火原理

①水与水蒸气

1kg水的温度升高1℃需4.18kJ的热量，其汽化潜热为2.26×106J.kg-1。→冷却作用

水蒸气的还可使火场氧含量减少，以阻止燃烧，空气中含水蒸气浓度不低于35％时，可有效地灭火。→窒息作用

②泡沫灭火剂：窒息作用

③惰性气体灭火剂：液态CO2冷却可燃烧物；CO2气体能隔绝和稀释空气中的含氧量，能使燃烧因缺氧而熄灭

④干粉灭火剂：产生水蒸气、CO2，反应吸热，起到一定的冷却和稀释作用。

(4)不能用水扑救的火灾

①遇水燃烧物品不能用水扑救：如钠、钾、电石等；

②储存硫酸、硝酸、盐酸区域着火，不可用强大水流冲击，宜用沙土、CO2扑救；

③未切断电源的电气火灾；

④高温化工设备；

⑤比重比水小的易燃液体。

第三章化工工艺热风险及评估

⒈反应失控的根本原因？

反应失控的根本原因在于反应热的失去控制。

解释：反应系统因反应放热而使温度升高，在经过一个“放热反应加速-温度再升高”，以至超过了反应器冷却能力的控制极限后，反应物、产物分解，生成大量气体，压力急剧升高，最后导致喷料，反应器破坏，甚至燃烧、爆炸的现象。

⒉绝热温升？最大反应速度到达时间？两者如何和热风险评估相结合？

(1)绝热温升：假设系统是绝热的，分解或反应所放出的热完全用于系统温度的升高，根据边界条件可以推导得到绝热条件下试样的所达到的最高温度（绝热温度Tf ）及绝热温升△T

(2)最大反应速度到达时间：试样或物料到达最大反应速度的时刻tm与在某一温度下的时刻t之差，相当于绝热系统的等待时间或诱导期，可用下式表示

(3)与热风险评估的结合：严重度 – 基于绝热温升 – 高 △Tad > 200 oC – 中 200 oC > △Tad > 50 oC – 低 △Tad < 50 oC

? 可能性 – 基于最大反应到达时间 – 低 TMR > 24 hrs – 中 8 hr > TMR < 24 hr – 高 TMR < 8 hr

3.Semenov 模型对反应热失控的描述,临界温度、自反应加速温度？ A 点为稳定点，B 为不稳定点。

Ta 为能够保证系统稳定运转的冷却介质上限温度。相当于绝热体系的SADT ，即自加速分解温度。

TNR 为不回归温度或热失控（临界）温度，是反应体系的温度。 △TNR 称作临界温度差。

4.化工工艺热风险评估实验的常用仪器？差示扫描量热仪（DSC ）、C80微量量热仪、加速量热仪（ARC ）

5.化学工艺过程热危险综合评价程序？哪些温度共同用来评估热危险性,它们是如何组合来表征不同程度的热危险性的?

(1)热危险综合评价程序：假设在滴加原料或反应中冷却系统发生故障，此时未反应物料还存在于反应器中，反应将会在绝热条件下继续进行到完成。同时目标反应的反应热会使系统升至最高到达温度MTSR 。在最坏的情况下，未反应完的原料或生成物的分解反应也在绝热条件下开始，此二次放热效应将带来反应系统进一步的绝热温度升高。 (2) ①反应温度Tp ；

②目标反应的最高到达温度MTSR （TMAX ）； ③在生成物的分解（二次失控反应）中，使最大反应速度达到时间TMR=24h 的温度ADT24； ④技术原因允许的最高温度TB(对于开发体系而言是物料的沸点,对于封闭体系而言则表示最大允许压力,如安全阀或爆破片的设定压力所对应的温度)。

第一级危险程度：MTSR

①第一级危险程度：目标反应最高到达温度达不到技术温度并且不会触发副反应。

措施：不需要特别的措施。溶剂蒸发冷却起到防止失控的冷却作用，当然反应物料不应在热积累条件下超期置放。

②第二级危险程度：目标反应最高到达温度达不到技术温度并且不会触发副反应，但是，在

?=-=m

t t

m dt

t t θ?

??-==-m

m RT

Tc T

T T A dT

dt n n f t t

T T

0)exp()(θ

热积累条件下，可能触发副反应。

措施：不需要特别的措施。虽然溶剂蒸发冷却起不到防止失控的冷却作用，但能减缓失控。反应物料不应在热积累条件下超期置放。

③第三级危险程度：虽然目标反应最高到达温度达到技术温度，但不会触发副反应。这种情况下，工艺安全取决于温度达到技术温度时目标反应的放热速率。

措施：对系统进行设计，采用溶剂蒸发冷却或减压来控制反应物料。需要考虑备用的冷却系统。

④第四级危险程度：目标反应最高到达温度达到技术温度，且会触发副反应。

措施：对系统进行设计，采用溶剂蒸发冷却来控制反应物料。需要考虑备用的冷却系统。在设计冷凝器和冷却系统时，还必须考虑分解过程的热排放问题。

⑤第五级危险程度：在系统温度达到技术温度前，开始触发副反应。技术温度作用(如溶剂的蒸发冷却)起不到安全屏障的作用。

措施：采用备用的冷却系统。在工艺设计过程中采取安全措施，如在线检测和骤冷槽。对工艺进行重新设计，从而降低事故发生的严重度和可能性：将间歇式反应改为半间歇式反应、对半间歇式工艺进行优化从而降低积累度等。

第四章化工设备安全

⒈储罐的分类？储罐的附件有哪些？

(1)分类：a.按建造材料分：非金属储罐和金属储罐

b.按建造位置分：地上、地下、半地下储罐等

c.按储罐的结构和外形分：

①立式圆筒型储罐：固定顶储罐和浮顶储罐

②卧式圆筒型储罐

③球型储罐

(2)附件：浮顶及密封装置、盘梯与栏杆、人孔、透光孔、量油孔、保险活门、放水管、排污孔、清扫孔、胀油管和进气支管、机械呼吸阀（重力式/弹簧式）、液压安全阀、阻火器、起落管

⒉《容规》中如何界定压力容器？压力容器的分类。压力容器的主要工艺参数？

(1) 《容规》根据工作压力、容积、介质状态，界定了压力容器

①最高工作压力≥0.1MPa;

②内直径≥0.15m，容积≥0.025m3;

③盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。

(2)分类：a.按存在形式

①固定式压力容器；②移动式容器。“容规”不适用

b.按设计压力

①低压容器：0.1≤P＜1.6MPa

②中压容器： 1.6≤P＜10MPa

③高压容器：10≤P＜100MPa

④超高压容器：P≥100MPa

c.按工艺功能

①反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的压力容器

②换热容器：用于完成介质的热量交换的压力容器。

③分离容器：用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的容器

④储存容器：用于盛装生产或生活用的原料气体、液体、液化气体

d.按安全监察管理分类:

图

例

根据容器在生产过程中的重要性、压力高低和介质危害程度（指易燃介质、毒性介质）将容器分成三类，“容规”并对不同类别的容器在设计、材料、制造检验与使用管理等方面

提出了不同要求，具体划分见表4-2。

(3)主要工艺参数：a.温度：温度→材料的机械性能→容器的机械强度

b.压力

①压力容器的工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。

②容器的设计压力：设定的容器顶部的最高压力。

③计算压力：在相应的设计温度下用以确定承压元件厚度的压力。

④试验压力：压力试验时容器顶部的压力。

⑤公称压力，即标准化后的压力数值。

0.1、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0…(MPa)

c.直径：钢板卷制的容器壳体的公称直径系指内直径。

⒊压力容器有哪些主要破坏形式及其分类？

韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、应力腐蚀破裂、蠕变破裂

⒋压力容器质量控制手段？耐压试验及气密性试验？

(1)手段：宏观检查、焊接工艺评定和产品焊接试板、无损检测、耐压试验、气密性试验

(2)耐压试验：①液压试验：试验介质为洁净水或无燃爆危险的液体，试验压力对固定式钢

制压力容器而言，取1.25倍设计压力，并乘以容器材料在试验温度下的许用应力与设计温

度下的许用应力之比值。

②气压试验：试验压力取1.15倍设计压力，并乘以容器材料在试验温度下的许用应力与设

计温度下的许用应力之比值。

(3)气密性试验：气密性试验的试验压力为压力容器的设计压力。当介质毒性程度为极度、

高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，必须在液压试验后进行气密性试验。

⒌裂纹的分类？

热裂纹、冷裂纹、再热裂纹

6.比较安全阀和爆破片装置的优缺点？

(1)安全阀：用于排放容器或系统内高出设定压力的部分介质，在压力正常后能自动复位，容器或系统可继续运行。

优点：自动开闭，可以调节、不致中断生产。

缺点：密封性较差，有微量泄漏，有滞后现象，不能适应要求快速泄压的场合。此外，对黏性或含固体颗粒的介质，可能造成堵塞。

(2) 爆破片装置：爆破片装置由爆破片与夹持器组成，爆破片是其爆破元件，又称防爆膜；夹持器起固定爆破片的作用。爆破片装置属于一种断裂型安全泄压装置。

优点：密封性好、反应迅速，灵敏度高，泄放量大，能适应黏性大、腐蚀性强的介质，特别是因化学反应导致压力瞬间急剧升高或达到燃爆的场合。

缺点：不可逆，不能回复原来状态，造成操作中断

7. 压力容器事故的分类？

⑴爆炸事故：在使用过程中或压力试验时，发生承压部件破裂，使容器内介质压力瞬时降低到外界大气压力的事故

⑵重大事故：承压部件严重损坏(如泄漏、变形)、附件损坏等，导致被迫停止运行，必须进行修理的事故

⑶一般事故：承压部件或附件损坏程度不严重，无须停止运行进行修理的事故