(25)--5.2 化工反应器安全化工安全与环保.ppt

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1、化工反应器安全化工反应器安全教学目标能够解释与反应热有关的概念能够分析影响热积累的因素能够掌握与反应温控有关的措施案例：反应器超压事故某 石 油 化 工 厂 由 于 聚 合 反 应 釜 在 聚 合 反 应 过程 中 超 温 超 压，釜 内 压 力 急 剧 上 升，导 致 反应 釜 釜 盖 法 兰 严 重 变 形，螺 检 弯 曲，观 察 孔视 镜 炸 破，大 量 可 燃 料 从 法 兰 缝 隙 处 和 观 察孔 喷 出，散 发 在 车 间 空 气 中，与 空 气 形 成 爆炸 性 混 合 气 体，遇 明 火 引 起 二 次 爆 炸 燃 烧，造 成 直 接 经 济 损 失 6.4 万 元，被 迫

2、停 产 8 个 多月，间 接 经 济 损 失 数 百 万 元，死 亡 4 人。事故原因分析 工 艺 操 作 规 程 和 管 理 制 度 不 健 全 未 能 保 证 安 全生 产 要 求。安 全 阀 失 灵。安 全 措 施 设 计 不 全 面，不 能 确 保 安 全，不 具 备安 全 生 产 的 基 本 条 件。基本概念反 应 热1.通 过 实 验 测 试 反 应 热全 自 动 反 应 量 热 仪(R C l)2.通 过 绝 热 温 升 Ta d 计 算 反 应 热3.通 过 键 能 计 算 反 应 热4.通 过 反 应 生 成 焓 计 算 反 应 热5.根 据 盖 斯 定 律 计 算 反 应

3、热基本概念绝 热 温 升1.绝 热 温 升(a d i a b a t i c t e m p e r a t u r e r i s e)是 指 在 绝 热 条 件 下进 行 的 放 热 反 应，反 应 物 完 全 转 化 时 所 放 出 的 热 量 导 致 物 料 温 度 的升 高。2.当 反 应 体 系 处 于 绝 热 条 件 时，体 系 不 能 与 外 界 进 行 能 量 交 换，对 于放 热 反 应 所 放 出 的 热 量 全 部 用 来 提 高 反 应 体 系 本 身 的 温 度，这 是 在冷 却 失 控 条 件 下，反 应 失 控 可 能 达 到 的 最 坏 情 况。基本理论热

4、生 成1.热 生 成 速 率 是 反 应 温 度 T 的 指 数 函 数；2.反 应 料 液 体 积 V，热 生 成 速 率 与 反 应 体 枳 成 正 比，随 容 器 线 尺 寸 的立 方 值(L3)而 变 化，在 进 行 反 应 放 大 时，这 一 要 素 显 得 尤 为 重 要；3.反 应 物 料 的 初 始 浓 度 CA 0；4.反 应 级 数 ；5.反 应 的 转 化 率 XA。基本理论热 移 出 及 其 影 响 因 素1.有 效 的 传 热 面 积 A，是 最 为 主 要 的 一 个 因 素;2.夹 套 冷 却 介 质 与 物 料 体 系 的 传 热 温 差 T-Tc，它 是 热

5、量 传 递 的 推 动力，热 移 出 速 率 与 传 热 温 差 成 线 性 关 系；3.反 应 混 合 物 的 物 理 化 学 性 质 以 及 反 应 器 壁 情 况 与 冷 却 介 质 的 性 质，直 观 表 现 为 对 传 热 系 数 K 的 影 响；物 料 的 传 质 情 况，例 如：搅 拌 釜式 反 应 器 的 搅 拌 釜 类 型、形 状 以 及 搅 拌 转 速，这 些 因 素 同 样 也 会 影响 传 热 系 数 K。基本理论热 累 积1.热 生 成 速 率 是 温 度 的 指 数 函 数，且 随 容 器 线 尺 寸 的 立 方 值(L3)变 化，而 热 移 出 速 率 是 温 度

6、 差 的 线 性 函 数，且 随 容 器 线 尺 寸 的 平 方 值(L2)变 化。由 此 可 以 看 出，热 生 成 和 热 移 出 二 者 存 在 一 定 的 差 异。2.在 工 艺 反 应 放 大 时 要 注 意 提 高 冷 却 系 统 的 冷 却 能 力，防 止 失 控 反 应的 发 生。工业应用S e m e n o v 热 温 图要 保 证 化 工 反 应 过 程 安 全 进 行，必 须 使 热 移 出 速 率 曲 线 Qe x与 热 生 成速 率 曲 线 Qr x有 两 个 交 点，而 较 低 温 度 下 的 交 点 是 稳 定 平 衡 点。工业应用化 学 反 应 工 艺 温 度

7、 控 制1.如 果 超 温，反 应 物 有 可 能 分 解 起 火，造 成 压 力 升 高，甚 至 导 致 爆 炸；2.因 温 度 过 高 也 可 能 产 生 副 反 应，生 成 危 险 的 副 产 物 或 过 反 应 物。3.升 温 过 快、过 高 或 冷 却 设 施 发 生 故 障，可 能 会 引 起 剧 烈 反 应，乃 至冲 料 或 爆 炸。4.温 度 过 低 会 造 成 反 应 速 度 减 慢 或 停 滞，温 度 一 旦 恢 复 正 常，往 往 会因 为 未 反 应 物 料 过 多 而 使 反 应 加 剧，有 可 能 引 起 爆 炸。5.温 度 过 低 还 会 使 某 些 物 料 冻

8、结，造 成 管 道 堵 塞 或 破 裂，致 使 易 燃 物料 泄 漏 引 发 火 灾 或 爆 炸。工业应用物 料 配 比 控 制1.催 化 剂 对 化 学 反 应 速 率 影 响 很 大，如 果 催 化 剂 过 量。就 有 可 能 发 生危 险。2.可 燃 或 易 燃 物 料 与 氧 化 剂 的 反 应，要 严 格 控 制 氧 化 剂 的 投 料 速 率 和投 料 量。3.对 于 能 形 成 爆 炸 性 混 合 物 的 生 产，物 料 配 比 应 严 格 控 制 在 爆 炸 极 限以 外。如 果 工 艺 条 件 允 许，可 以 添 加 水 蒸 气、氮 气 等 惰 性 气 体 稀 释。工业应用投

9、 料 速 度 控 制1.对 于 放 热 反 应，投 料 速 率 不 能 超 过 设 备 的 传 热 能 力，否 则，物 料 温度 将 会 急 剧 升 高，引 起 物 料 的 分 解、突 沸，造 成 事 故。2.投 料 速 度 太 快，除 影 响 反 应 速 度 外，也 可 能 造 成 尾 气 吸 收 不 完 全，引 起 毒 性 或 可 燃 性 气 体 外 逸。3.在 投 料 过 程 中，值 得 注 意 的 是 投 料 顺 序 的 问 题。4.投 料 过 少 也 可 能 引 起 事 故。加 料 过 少，使 温 度 计 接 触 不 到 料 面，温度 计 显 示 出 的 不 是 物 料 的 真 实

10、温 度，导 致 判 断 错 误，引 起 事 故。工业应用物 料 成 分 和 过 反 应 的 控 制1.对 许 多 化 学 反 应，由 于 反 应 物 料 中 危 险 杂 质 的 增 加 会 导 致 副 反 应 或过 反 应，引 发 燃 烧 或 爆 炸 事 故。2.反 应 原 料 气 中，如 果 其 中 含 有 的 有 害 气 体 不 清 除 干 净，在 物 料 循 环过 程 中 会 不 断 积 累，最 终 会 导 致 燃 烧 或 爆 炸 等 事 故 的 发 生。3.在 物 料 的 贮 存 中 加 入 一 定 量 的 稳 定 剂，防 止 某 些 杂 质 引 起 事 故。4.许 多 过 反 应 的 生 成 物 是 不 稳 定 的，所 以 在 反 应 中 要 防 止 过 反 应。5.在 某 些 化 工 过 程 中，要 防 止 物 料 与 空 气 中 的 氧 反 应 生 成 不 稳 定 的 过氧 化 物。小结p反应器热累积p反应器安全控制Thanks!Thanks!