2020年中级注册安全《化工安全》考试辅导资料:精细化工工艺危险性及安全技术措施(一)
2019年12月06日 来源:来学网考点:精细化工工艺危险性及安全技术措施
(一)精细化工产品分类
原化学工业部对精细化工产品分为:农药、染料、涂料(包括油漆和油墨)、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品)、食品和饲料添加剂、豁合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的化学药品(原料药)和日用化学品、高分子聚合物中的功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)等11个大类。
(二)工艺安全风险术语定义
1.失控反应最大反应速率到达时间 TMRad
失控反应体系的最坏情形为绝热条件。在绝热条件下,失控反应到达最大反应速率所需要的时间,称为失控反应最大反应速率到达时间,可以通俗地理解为致爆时间。TMRad是温度的函数,用于评估失控反应最坏情形发生的可能性,是人为控制最坏情形发生所拥有的时间长短。
2.绝热温升ΔTad
在冷却失效等失控条件下,体系不能进行能量交换,放热反应放出的热量,全部用来升高反应体系的温度,是反应失控可能达到的最坏情形。
对于失控体系,反应物完全转化时所放出的热量导致物料温度的升高,称为绝热温升。绝热温升与反应的放热量成正比,对于放热反应来说,反应的放热量越大,绝热温升越高,导致的后果越严重。绝热温升是反应安全风险评估的重要参数,是评估体系失控的极限情况,可以评估失控体系可能导致的严重程度。
3.工艺操作温度Tp
目标工艺操作温度,也是反应过程中冷却失效时的初始温度。
4.技术最高温度MTT
常压体系:为反应体系溶剂或混合物料的沸点。
密封体系:为反应容器最大允许压力时所对应的温度。
5.失控体系能达到的最高温度 MTSR
当放热化学反应处于冷却失效、热交换失控的情况下,由于反应体系存在热量累积,整个体系在一个近似绝热的情况下发生温度升高。在物料累积最大时,体系能够达到的最高温度称为失控体系能达到的最高温度。
(三)精细化工工艺危险性的评估方法与流程
精细化工生产的主要安全风险来自工艺反应的热风险。
1.精细化工反应安全风险评估方法
(1)单因素反应安全风险评估
依据反应热、失控体系绝热温升、最大反应速率到达时间进行单因素反应安全风险评估。
(2)混合叠加因素反应安全风险评估
以最大反应速率到达时间作为风险发生的可能性,失控体系绝热温升作为风险导致的严重程度,进行混合叠加因素反应安全风险评估。
(3)反应工艺危险度评估
依据4个温度参数(即工艺温度、技术最高温度、最大反应速率到达时间为24h对应的温度,以及失控体系能达到的最高温度)进行反应工艺危险度评估。
2.反应安全风险评估流程
(1)物料热稳定性风险评估
主要数据包括物料热分解起始分解温度、分解热、绝热条件下最大反应速率到达时间为24h对应的温度。如果工艺温度大于绝热条件下最大反应速率到达时间为24h对应的温度,物料在工艺条件下不稳定,需要优化已有工艺条件,或者采取一定的技术控制措施,保证物料在工艺过程中的安全和稳定。
(2)目标反应安全风险发生可能性和导致的严重程度评估
实验测试获取反应过程绝热温升、体系热失控情况下工艺反应可能达到的最高温度,以及失控体系达到最高温度对应的最大反应速率到达时间等数据。考虑工艺过程的热累积度为100%,利用失控体系绝热温升,按照分级标准,对失控反应可能导致的严重程度进行反应安全风险评估;利用最大反应速率到达时间,对失控反应触发二次分解反应的可能性进行反应安全风险评估。
(3)目标反应工艺危险度评估
实验测试获取包括目标工艺温度、失控后体系能够达到的最高温度、失控体系最大反应速率到达时间为24h对应的温度、技术最高温度等数据。在反应冷却失效后,4个温度数值大小排序不同,根据分级原则,对失控反应进行反应工艺危险度评估,形成不同的危险度等级;根据危险度等级,有针对性地采取控制措施。应急冷却、减压等安全措施均可以作为系统安全的有效保护措施。