第二節(jié)　精細(xì)化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)與控制簡述

一、化工安全技術(shù)與工程

化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程絕大多數(shù)都需要使用或生成危險(xiǎn)化學(xué)品,會(huì)遇到高溫、高壓等工藝條件,與礦山、建筑等其他工業(yè)生產(chǎn)相比較,化工生產(chǎn)具有易燃、易爆、毒性高、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),具有更大的危險(xiǎn)性,化工生產(chǎn)屬于高風(fēng)險(xiǎn)制造業(yè)。在制造業(yè)里面,化工產(chǎn)業(yè)職業(yè)健康的危害比較嚴(yán)重,化工事故的占比也較高,火災(zāi)、爆炸、中毒、污染等事故時(shí)有發(fā)生,常常造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在《安全生產(chǎn)法》中,化工生產(chǎn)被列入較易發(fā)生危險(xiǎn)的類別,并在很多方面提出了更為嚴(yán)格的要求。因此,化工安全技術(shù)與工程對化工行業(yè)尤為重要。在化工生產(chǎn)中,不同的產(chǎn)品采用不同的工藝路線,涉及不同的化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)使用不同的化工物料,生成不同化工產(chǎn)品,工藝過程的物料包括原材料、反應(yīng)介質(zhì)、中間體、產(chǎn)成品、副產(chǎn)物和廢棄物,也包括尾氣吸收、反應(yīng)裝置噴淋等涉及的吸收液、淋洗液等物料。合成工藝涉及的化學(xué)反應(yīng)具有不同的工藝條件,包括溫度條件、壓力條件、pH值要求、水分含量、金屬離子含量等等,不同化學(xué)反應(yīng)對工藝條件有不同的要求,不同的工藝條件生成不同的產(chǎn)物;此外,在目標(biāo)產(chǎn)物獲取的同時(shí),副產(chǎn)物和廢棄物生成的副反應(yīng)和“三廢”治理過程也是工藝過程的組成部分。研究的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化,化工產(chǎn)業(yè)化的工藝過程多種多樣,包括管式或釜式連續(xù)工藝,間歇、半間歇釜式或管式工藝,微通道連續(xù)工藝等等,不同的裝備設(shè)施應(yīng)用到不同的工藝過程,從工藝到工程是產(chǎn)業(yè)化實(shí)施的必經(jīng)之路,工藝安全、工程安全是產(chǎn)業(yè)實(shí)施的重中之重。絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng),尤其是氧化、過氧化、硝化等危險(xiǎn)工藝。工藝過程大多數(shù)使用易燃、易爆危險(xiǎn)化學(xué)品,其物料配比多數(shù)在爆炸極限范圍以內(nèi)。在反應(yīng)失控的情況下,容易發(fā)生爆炸、燃燒等危險(xiǎn)事故。某些氧化反應(yīng)或過氧化反應(yīng),生成或使用危險(xiǎn)性更大的過氧化物,其化學(xué)穩(wěn)定性差,受熱、摩擦或撞擊便會(huì)分解,引發(fā)爆炸事故。對于硝化反應(yīng)來講,溫度越高,硝化反應(yīng)速率越快,快速的熱量釋放,極易造成溫度失控導(dǎo)致爆炸事故,硝化反應(yīng)的工程控制要有嚴(yán)格的溫度控制及報(bào)警系統(tǒng),溫度、加料等實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖自控,設(shè)計(jì)安裝應(yīng)急超壓泄爆系統(tǒng),避免燃燒爆炸事故的發(fā)生。因此,對于放熱化學(xué)反應(yīng),物料加入量及加入速度等工藝條件的控制,攪拌傳質(zhì)和熱交換傳熱,溫度控制、有害雜質(zhì)控制、氧含量控制、水分控制等至關(guān)重要。加入惰性氣體改變循環(huán)氣的成分,縮小混合氣的爆炸極限,增加反應(yīng)系統(tǒng)的安全性并利用惰性氣體較高的比熱容,有效地實(shí)現(xiàn)熱交換傳熱,可以增加反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

化工安全技術(shù)與工程充分考慮化工物料、工藝過程、裝備設(shè)施的安全,以及應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)控制。通過化工安全技術(shù)研究化工物料的操作安全條件、儲運(yùn)安全條件,以及在工藝過程中的動(dòng)態(tài)安全條件;研究工藝過程的表觀動(dòng)力學(xué)和表觀熱力學(xué),包括工藝過程的安全運(yùn)行條件、安全邊界條件,以及反應(yīng)失控的控制條件和應(yīng)急處置方法。化工安全技術(shù)研究獲取的數(shù)據(jù)為工藝設(shè)計(jì)、工程控制,以及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施提供技術(shù)參數(shù),保證工藝設(shè)計(jì)符合工藝要求,滿足過程安全條件。化工安全技術(shù)以工藝為基礎(chǔ),與化工工藝密不可分,產(chǎn)業(yè)化工藝設(shè)計(jì)、工程控制、應(yīng)急處置離不開化工安全技術(shù)的實(shí)測參數(shù)。實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化,是實(shí)驗(yàn)室儀器裝置到生產(chǎn)裝備設(shè)施的規(guī)模放大,離不開安全工程。如果將反應(yīng)工程分解成反應(yīng)設(shè)施和工藝條件的控制兩個(gè)主體部分,反應(yīng)設(shè)施的選擇主要考慮主體反應(yīng)設(shè)備的能量轉(zhuǎn)化與傳遞,需要以實(shí)驗(yàn)室獲取的能量平衡數(shù)據(jù)為依據(jù),并且應(yīng)用試驗(yàn)測試獲取的表觀反應(yīng)熱;工藝條件的控制主要考慮參數(shù)的聯(lián)鎖和自控,聯(lián)鎖及控制點(diǎn)仍然離不開安全技術(shù)研究獲取的參數(shù),因此,化工安全技術(shù)與工程是實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的重要學(xué)科領(lǐng)域。

二、反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究

化工風(fēng)險(xiǎn)無處不在,包括化工原材料的儲運(yùn)和使用以及廢棄物處理帶來的物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn),運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)的工藝過程存在的風(fēng)險(xiǎn),工廠選址、設(shè)計(jì)和建設(shè)潛在的風(fēng)險(xiǎn),生產(chǎn)過程操作控制不當(dāng)帶來的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)急預(yù)案的制定、過程管理存在的風(fēng)險(xiǎn)等等。精細(xì)化工以間歇或半間歇操作為主,生產(chǎn)的主要風(fēng)險(xiǎn)來自于反應(yīng)工藝單元操作熱失控導(dǎo)致的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。精細(xì)化學(xué)品的合成,大部分是有機(jī)合成反應(yīng),并且放熱反應(yīng)居多,即在反應(yīng)過程中伴有熱量或氣體的放出。在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行過程中,一旦發(fā)生冷卻失效或反應(yīng)失控,就會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)體系的熱量累積,規(guī)模化生產(chǎn)的熱惰性因子接近于1,冷卻失效或反應(yīng)失控條件下,體系近似于絕熱,將造成體系溫度的迅速升高,有可能達(dá)到反應(yīng)物料的熱分解溫度,促使物料進(jìn)一步發(fā)生分解反應(yīng),進(jìn)一步放出大量熱量或迅速放出氣體,最終導(dǎo)致劇烈的分解反應(yīng)發(fā)生,甚至導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生。此外,熱交換失效的情況下,很容易達(dá)到反應(yīng)體系溶劑或反應(yīng)物的沸點(diǎn),造成劇烈的沸騰或引起沖料,進(jìn)一步引發(fā)爆燃事故。因此,開展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,尤其是對化學(xué)反應(yīng)的熱風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究和評估是實(shí)現(xiàn)工藝安全的首要條件。

雖然反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究在我國處于起步或初始階段,但是,國際社會(huì)對安全環(huán)保重視程度的不斷提高,化工生產(chǎn)已經(jīng)從注意力普遍集中在化學(xué)反應(yīng)工藝的研究開發(fā)以及生產(chǎn)方面,從注重推進(jìn)生產(chǎn)和追求短期效益,發(fā)展成普遍關(guān)注本質(zhì)安全和綠色制造。化工產(chǎn)品的安全生產(chǎn),從本質(zhì)上建立反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究方法和反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法,識別工藝過程風(fēng)險(xiǎn),建立有效的控制措施,并將反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果融入工藝設(shè)計(jì)過程中,保證從根本上防止反應(yīng)失控,提高工藝過程的本質(zhì)安全性。安全問題已經(jīng)正在發(fā)展成為一種內(nèi)生動(dòng)力的主動(dòng)行為,反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究、反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估,以及風(fēng)險(xiǎn)控制得到了化工生產(chǎn)企業(yè)、研究院所、大專院校的高度重視。標(biāo)準(zhǔn)化的研究方法、評估辦法和評估體系初具雛形。借鑒國際先進(jìn)公司多年的研究和評估經(jīng)驗(yàn),化學(xué)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究和反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估的內(nèi)容主要包含對化學(xué)反應(yīng)過程(包含二次分解)中的反應(yīng)熱測量、計(jì)算以及對工藝過程中氣體逸出速率的測量和計(jì)算,工藝過程絕熱溫升的測試以及其他物理和化學(xué)性質(zhì)參數(shù)的測試等。化學(xué)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究需要以工藝研究為基礎(chǔ),采用小試或中試規(guī)模,根據(jù)反應(yīng)工藝條件進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的測試和研究,并充分考慮極端條件下和在反應(yīng)失控條件下的潛在危險(xiǎn)。開展化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究和風(fēng)險(xiǎn)評估,必須以化工反應(yīng)的工藝研究為基礎(chǔ),考慮從小試到中試,進(jìn)一步開展生產(chǎn)以及工藝優(yōu)化等開發(fā)過程。

化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究與風(fēng)險(xiǎn)評估作為化學(xué)品開發(fā)生產(chǎn)的重要研究內(nèi)容,是開展化工反應(yīng)本質(zhì)過程危險(xiǎn)性研究的有效技術(shù)手段,是化工安全生產(chǎn)的技術(shù)保障。化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究的主要任務(wù)是在工藝研究的基礎(chǔ)上完成對相關(guān)工藝過程的反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,開展反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估,提出安全可靠的工藝條件,同時(shí)進(jìn)一步建立完善的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。因此,開展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究和反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估對于實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)本質(zhì)安全具有重要的意義。

反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究的主要內(nèi)容包括物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究、工藝過程風(fēng)險(xiǎn)研究和反應(yīng)失控風(fēng)險(xiǎn)研究。關(guān)注和研究化學(xué)物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)對化工安全生產(chǎn)非常重要,通過物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究確定工藝所使用的各種化學(xué)物質(zhì)的安全操作條件,并充分考慮工藝條件下和工藝偏離條件下對反應(yīng)危險(xiǎn)性的影響。物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究是對反應(yīng)中所涉及的所有原料、中間體、產(chǎn)成品、廢棄物,以及工藝過程涉及的受熱操作的所有蒸餾料液進(jìn)行熱性質(zhì)研究,獲取起始熱分解溫度、分解熱、溫升壓升速率等數(shù)據(jù),測試樣品量由小到大,可以采用差示掃描量熱、快速篩選量熱、絕熱加速量熱、微量熱等研究方法,進(jìn)一步配合動(dòng)力學(xué)仿真,預(yù)測放大規(guī)模下的熱行為,為產(chǎn)業(yè)放大和儲存運(yùn)輸提供安全技術(shù)參數(shù)。對化學(xué)品進(jìn)行物理危險(xiǎn)性測試,并考慮化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、氧平衡等情況,進(jìn)行必要的爆炸性測試研究。

開展工藝過程風(fēng)險(xiǎn)研究,關(guān)注工藝過程的反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)關(guān)注物料本身具有的自催化性質(zhì),充分考慮物質(zhì)自身發(fā)生分解反應(yīng)的條件和溫度范圍,以及產(chǎn)生的后果情況等,并同時(shí)關(guān)注反應(yīng)過程中氣體產(chǎn)生的條件、氣體的逸出速率和氣體逸出量等。工藝過程風(fēng)險(xiǎn)研究主要是開展反應(yīng)量熱,確定熱交換條件,獲得表觀反應(yīng)熱、放熱速率、絕熱溫升,以及失控體系能夠達(dá)到的最高溫度等數(shù)據(jù),可以根據(jù)工藝的不同選擇反應(yīng)量熱、微量熱、絕熱量熱。開展反應(yīng)失控風(fēng)險(xiǎn)研究,考慮氣體逸出情況、溫度升高情況和壓力升高情況,確定反應(yīng)失控后可能導(dǎo)致的最壞后果,建立風(fēng)險(xiǎn)控制措施,為工藝優(yōu)化、工藝設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)控制措施建立提供技術(shù)參數(shù)。

對于有機(jī)放熱化工反應(yīng),開展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,測量反應(yīng)的放出熱或者吸收熱非常重要。表觀反應(yīng)熱數(shù)據(jù),如表觀反應(yīng)熱的生成量、生成速率,以及熱交換需要條件的獲取和應(yīng)用,對于研究反應(yīng)的本質(zhì)和規(guī)律,合理地進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)有著至關(guān)重要的意義。此外,對合成工藝的表觀動(dòng)力學(xué)研究也很重要,如研究反應(yīng)速率、放熱速率與反應(yīng)物濃度和溫度的關(guān)系,反應(yīng)物料累積情況等,要建立反應(yīng)的表觀動(dòng)力學(xué)方程,合理配備傳質(zhì)和傳熱條件;對于有氣體釋放的反應(yīng),需要清楚氣體的生成量以及相應(yīng)的氣體逸出速率。要研究各種工藝條件對表觀動(dòng)力學(xué)和表觀熱力學(xué)的影響,例如:溫度、催化劑、反應(yīng)時(shí)間、物料配比、加料方式、pH條件等,還包括影響表觀熱力學(xué)與表觀動(dòng)力學(xué)的一些其他因素。

工藝研究和反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究是分階段進(jìn)行的,研究由淺入深。目前,還沒有單項(xiàng)的研究和單一的實(shí)驗(yàn)儀器,能夠同時(shí)得到上述全部的工藝數(shù)據(jù)和安全性測試數(shù)據(jù)。即便是采用比較高端的實(shí)驗(yàn)儀器,也需要通過幾種不同的實(shí)驗(yàn)手段,進(jìn)行多種不同的測試,聯(lián)合分析,才能得出比較全面的、有參考價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及安全性操作數(shù)據(jù)。

反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究重點(diǎn)關(guān)注反應(yīng)的熱風(fēng)險(xiǎn)和壓力風(fēng)險(xiǎn),尤其對于精細(xì)化工行業(yè)來說,大多數(shù)反應(yīng)是有機(jī)合成反應(yīng),以放熱反應(yīng)居多,反應(yīng)的熱風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)非常重要的工藝風(fēng)險(xiǎn)。

反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究以工藝研究為基礎(chǔ),始于工藝,反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果用于工藝優(yōu)化與工藝創(chuàng)新,終于工藝。通常在工藝研究實(shí)驗(yàn)的工藝條件基本確定,并進(jìn)入小試穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)和在工程化放大研究之前,開展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究。研究結(jié)果用于工藝優(yōu)化,優(yōu)化后的工藝在進(jìn)入工程放大之前,進(jìn)一步開展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,補(bǔ)充工藝條件變更后的風(fēng)險(xiǎn)研究數(shù)據(jù)。在產(chǎn)業(yè)化過程中,當(dāng)遇到工藝變更時(shí),也要進(jìn)行必要的反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,以保證工藝變更合理,風(fēng)險(xiǎn)可知、可控。

三、反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估

反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究的目的是為了評估風(fēng)險(xiǎn)和控制風(fēng)險(xiǎn)。以反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究獲取的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),開展反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估,主要包括熱風(fēng)險(xiǎn)評估、壓力擴(kuò)展風(fēng)險(xiǎn)評估、毒物擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)評估,以及設(shè)備和管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評估。通常情況下,熱風(fēng)險(xiǎn)評估過程中同時(shí)考慮了氣體釋放的壓力風(fēng)險(xiǎn),評估方法普適性和科學(xué)性較強(qiáng),評估結(jié)果應(yīng)用的實(shí)際性和有效性顯著。腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評估根據(jù)裝備材質(zhì)和工藝條件,可以獨(dú)成體系,隨時(shí)開展,腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評估主要依據(jù)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)研究獲得的具體數(shù)值,在設(shè)備選型和設(shè)計(jì)加工過程中,考慮合適的腐蝕裕量。隨著技術(shù)進(jìn)步,壓力擴(kuò)展和毒物擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)評估的復(fù)雜性將逐漸被人們所接受,盡管實(shí)際過程中并不多見,但是,將進(jìn)一步補(bǔ)充熱風(fēng)險(xiǎn)評估存在的不足,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評估與控制技術(shù)完整。開展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,首先是對工藝使用的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究,在物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究的基礎(chǔ)上,以工藝研究為基礎(chǔ),開展對合成工藝涉及的每一步過程開展風(fēng)險(xiǎn)研究,并對失控反應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制措施研究,為反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估提供技術(shù)參數(shù)。

化工過程最嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)是燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn),因此,化學(xué)過程的燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估非常重要。物質(zhì)發(fā)生燃燒和爆炸將導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果,隨著體系的壓力升高、體積增大以及物質(zhì)燃爆和有害氣體的釋放,將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡災(zāi)難。

燃燒和爆炸的基本原理如圖1?1所示。

化學(xué)過程燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)主要來自于有機(jī)溶劑使用風(fēng)險(xiǎn)、固體物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)、靜電風(fēng)險(xiǎn)和工藝反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。工藝過程所使用的有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)、閃點(diǎn)、最高允許濃度、爆炸極限、刺激性和分解性等是風(fēng)險(xiǎn)的主要來源,風(fēng)險(xiǎn)評估的原則依據(jù)具體數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)通過風(fēng)險(xiǎn)研究獲取,防范措施可以采取惰化操作原則,人為地消除或隔斷“火三角”中的氧氣一角,保證有機(jī)溶劑使用操作的安全,避免工藝過程由于使用有機(jī)溶劑導(dǎo)致的燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。固體物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)主要來自可燃固體物質(zhì)的燃燒和爆炸,同時(shí),固體物質(zhì)還存在粉塵爆炸性,固體物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)與該類物質(zhì)的最低引燃能量相關(guān),風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施是固體物質(zhì)的操作嚴(yán)格遵循凈化原則,周圍泵類等電器設(shè)備根據(jù)固體物質(zhì)的性質(zhì),選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的等級;操作區(qū)域安裝必要的引風(fēng)裝置,避免粉塵積聚,從而避免由于粉塵引發(fā)的燃燒和爆炸。靜電風(fēng)險(xiǎn)來自于靜電荷的聚集,物質(zhì)對電子的吸引力大小不同,可以發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,失去電子的帶正電荷、得到電子的帶負(fù)電荷。如果物體對大地絕緣,電荷停留在物體的內(nèi)部或表面無法流動(dòng),呈相對靜止?fàn)顟B(tài),這種電荷稱為靜電荷。靜電荷的聚集對于化學(xué)物質(zhì)的運(yùn)輸、存儲和使用帶來巨大的燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn),1989年震驚全國的青島油庫爆炸就是因?yàn)橛凸薹e聚電荷,在遭到雷擊的時(shí)候,導(dǎo)致五個(gè)油罐連續(xù)爆炸燃燒,直接經(jīng)濟(jì)損失上億元。靜電導(dǎo)致燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的防范原則是跨接和接地。裝運(yùn)易燃液體的槽罐車必須配備導(dǎo)除靜電的裝置;灌裝易燃液體時(shí),灌裝管道應(yīng)采用導(dǎo)電橡膠制成,并應(yīng)將灌裝管插到桶底或罐底;裝料桶或裝料罐一定要接地;操作人員要穿戴接地鞋,此外,靜電對人體也有害。工藝過程的重要風(fēng)險(xiǎn)是燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn),因此化學(xué)過程的燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估非常重要,首先需要明確危險(xiǎn)性較強(qiáng)的工藝過程的安全隱患,例如:工藝過程產(chǎn)生的易燃蒸氣,工藝過程使用的具有粉塵爆炸性質(zhì)的物質(zhì)和熱不穩(wěn)定的物質(zhì),工藝經(jīng)歷的放熱反應(yīng),如氧化反應(yīng)、催化反應(yīng)以及聚合反應(yīng)等危險(xiǎn)工藝過程,工藝過程中生成的有毒氣體以及溢出情況,進(jìn)而確定工藝過程潛在的主要危險(xiǎn)源。工藝過程的風(fēng)險(xiǎn)防范,要遵循的安全原則是預(yù)防原則和保護(hù)原則。預(yù)防原則是指采取一些預(yù)防措施,控制工藝反應(yīng)過程,消除不可控因素的存在。應(yīng)該選擇本身安全的工藝過程,最好選擇風(fēng)險(xiǎn)小的工藝過程,同時(shí)預(yù)先周密地考慮工藝過程可能潛在的風(fēng)險(xiǎn),并合理地進(jìn)行工藝控制,例如:控制加料速度、控制物料配比、控制反應(yīng)溫度、控制氣體排出速度、控制攪拌速度等。

以反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究為基礎(chǔ),開展反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估,首先需要明確項(xiàng)目概況,包括采取的工藝路線和生產(chǎn)規(guī)模等信息;要在滿足化學(xué)品生產(chǎn)許可的情況下進(jìn)行生產(chǎn),包括危險(xiǎn)化學(xué)品使用和生產(chǎn)的安全生產(chǎn)許可、國家應(yīng)急管理部批準(zhǔn)的生產(chǎn)許可、環(huán)境影響評價(jià)以及相關(guān)許可、地方環(huán)境保護(hù)部門的許可、建設(shè)和規(guī)劃許可以及消防控制許可等;以物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)研究為基礎(chǔ)開展物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評估,要明確原料處理操作風(fēng)險(xiǎn),確定各種原材料、中間體、產(chǎn)成品、廢棄物的安全操作條件;在反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究的基礎(chǔ)上,對操作過程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估,研究測試包括表觀反應(yīng)熱、絕熱溫升、分解反應(yīng)以及二次分解反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等,反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估內(nèi)容包括數(shù)據(jù)信息、危險(xiǎn)識別和控制信息,完成危險(xiǎn)和可操作性評估;此外,要重視安全管理,要對操作人員進(jìn)行嚴(yán)格的上崗前培訓(xùn),操作人員需要明確政府法規(guī)須知、規(guī)章制度須知、設(shè)備調(diào)控須知、崗位調(diào)控須知,需要對操作人員進(jìn)行操作技術(shù)培訓(xùn)、分析技術(shù)培訓(xùn)、安全設(shè)計(jì)培訓(xùn)、崗位技能培訓(xùn)和設(shè)備維護(hù)培訓(xùn);對項(xiàng)目生產(chǎn)過程中可能造成的安全事故、健康和環(huán)境危害進(jìn)行評估,清楚工藝過程中使用或產(chǎn)生的致敏物質(zhì)、高毒性物質(zhì)和粉塵排放物質(zhì)、臭味釋放物質(zhì)、難降解物質(zhì)的產(chǎn)生和處理方法,有毒氣體的彌散、有毒待處理廢物的產(chǎn)生及其處理方法,生產(chǎn)廠區(qū)應(yīng)急系統(tǒng)的應(yīng)急處理能力以及處理結(jié)果,確定各項(xiàng)安全的防范措施。

四、反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)控制

保證化工生產(chǎn)的安全,最為重要的措施是預(yù)防措施,預(yù)防措施是化工安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)要求。為了保證化工安全生產(chǎn),需要首先對工藝風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生條件進(jìn)行確認(rèn),把事故消除在萌芽狀態(tài)。預(yù)防的主要目的是研究風(fēng)險(xiǎn)和控制風(fēng)險(xiǎn),確定保證安全的關(guān)鍵部位,評價(jià)各種危險(xiǎn)的程度,確定安全的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,提出消除或控制危險(xiǎn)的措施。此外,預(yù)防措施還可以提供制定或修訂安全工作計(jì)劃信息,確定安全性工作安排的優(yōu)先順序,確定進(jìn)行安全性試驗(yàn)的范圍,確定進(jìn)一步分析的方法,可以采用故障樹分析方法,確定不希望發(fā)生的事件。例如:編寫初始危險(xiǎn)分析報(bào)告,進(jìn)行分析結(jié)果的書面記錄,確定系統(tǒng)或設(shè)備安全要求,編制系統(tǒng)或設(shè)備的性能及設(shè)計(jì)說明書等。安全操作的安全條件通過工藝設(shè)計(jì)和工廠建設(shè)來達(dá)到,并依據(jù)儀器條件、報(bào)警設(shè)施、系統(tǒng)控制等相關(guān)條件建立完善,此外,在操作規(guī)程中需要嚴(yán)格控制操作條件。化工生產(chǎn)中常見的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施及相關(guān)重要影響因子介紹如下。

1.溫度和壓力控制

基本的風(fēng)險(xiǎn)控制方法是溫度和壓力控制,壓力往往隨溫度的升高而升高,控制了溫度將會(huì)有效地控制壓力。各種化學(xué)反應(yīng)都需要在一定的溫度條件下完成,并具有其最適宜的反應(yīng)溫度范圍,正確控制反應(yīng)溫度不但可以保證產(chǎn)品的收率和質(zhì)量,而且也是防止危險(xiǎn)情況發(fā)生、避免反應(yīng)爆炸的重要條件,因此,溫度是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)最重要的控制參數(shù)之一。對于特定的化學(xué)反應(yīng),如果反應(yīng)超溫,反應(yīng)物有可能發(fā)生分解反應(yīng)或二次分解反應(yīng),造成反應(yīng)體系壓力的升高,嚴(yán)重情況下,將導(dǎo)致劇烈的連鎖分解反應(yīng),進(jìn)一步導(dǎo)致爆炸危險(xiǎn)的發(fā)生;也可能因?yàn)榉磻?yīng)溫度過高而引發(fā)副反應(yīng)的發(fā)生,生成危險(xiǎn)性高的副產(chǎn)物或過度反應(yīng)產(chǎn)物。對反應(yīng)體系升溫過快、溫度過高或當(dāng)冷卻設(shè)施發(fā)生故障時(shí),都有可能引起劇烈的分解反應(yīng)或二次分解反應(yīng)的發(fā)生,導(dǎo)致沖料或引起爆炸。當(dāng)然,反應(yīng)溫度并非越低越好,反應(yīng)溫度過低會(huì)造成反應(yīng)速度減慢或停滯,反應(yīng)時(shí)間延長,物料在體系中累積,一旦反應(yīng)溫度恢復(fù)至正常,往往因?yàn)榉磻?yīng)原料的累積使反應(yīng)濃度過高,導(dǎo)致反應(yīng)加劇,有可能引起沖料或引發(fā)爆炸。溫度過低還會(huì)使某些物料凍結(jié),造成管道堵塞或破裂,致使易燃物料泄漏引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故的發(fā)生。對于一個(gè)放熱反應(yīng),為了防止未反應(yīng)原料的積累,需要確定反應(yīng)溫度的上限和下限,需要清晰工廠生產(chǎn)條件下,有可能發(fā)生失控的最低溫度,依據(jù)最低失控溫度,確定安全操作溫度。

生產(chǎn)過程中,風(fēng)險(xiǎn)控制的執(zhí)行元件是儀表。儀表和控制系統(tǒng)是對合成工藝進(jìn)行監(jiān)控的主要工具,化工生產(chǎn)車間所有的儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)必須具有防爆功能,儀表和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要符合可以接受的最低標(biāo)準(zhǔn),必須保證能夠準(zhǔn)確地指示溫度、壓力、攪拌速度等重要的工藝參數(shù)。在化工生產(chǎn)過程中,操作人員需要依據(jù)設(shè)計(jì)要求執(zhí)行正確的儀表操作程序,正確的儀表設(shè)計(jì)與操作條件需要考慮反應(yīng)失控的情況以及失控后的后果。為了使工藝以及儀表等設(shè)計(jì)能夠滿足相關(guān)的要求,在工藝設(shè)計(jì)初期,需要采用危險(xiǎn)及可操作性分析(HAZOP)、事故樹分析(FTA)、事件樹分析(ETA)等方法,分析工藝過程可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),并明確指示風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后可能導(dǎo)致的后果,明確當(dāng)儀表失靈和系統(tǒng)失控的情況下,可能對人身安全及工廠造成威脅的嚴(yán)重程度,并采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧Ｒ槍Ψ磻?yīng)失控的情況考慮保護(hù)措施,保護(hù)措施建立的基本原則是考慮把可能造成的損失降低到最低點(diǎn)。保護(hù)措施建立的基本方法是以工藝研究和反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究為基礎(chǔ),根據(jù)工藝研究結(jié)果和反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果,對于反應(yīng)危險(xiǎn)性較高、容易發(fā)生分解反應(yīng)和引發(fā)二次分解反應(yīng)的工藝過程,要求在工藝設(shè)計(jì)初始過程中,就妥善考慮設(shè)計(jì)安裝相應(yīng)的保護(hù)措施,常用的保護(hù)措施包括停止加料、停止升溫、終止反應(yīng)、猝滅反應(yīng)和應(yīng)急釋放等。在保護(hù)措施確認(rèn)以及實(shí)施設(shè)計(jì)之前,需要對工藝風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面的評估,尤其要對失控反應(yīng)過程進(jìn)行嚴(yán)格的評估,考慮到最壞的情況,保護(hù)系統(tǒng)必須能夠妥善處理操作失控時(shí)的最壞情況。

對于化工過程自動(dòng)化程度高、連續(xù)性強(qiáng)的生產(chǎn)裝置,在溫度控制上要求能達(dá)到自動(dòng)測量、自動(dòng)記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)切斷等自動(dòng)化功能。通常情況下,要求同時(shí)設(shè)置下限溫度報(bào)警和上限溫度報(bào)警。當(dāng)達(dá)到極限溫度時(shí),系統(tǒng)將報(bào)警并自動(dòng)切斷進(jìn)料或出料,停止化學(xué)反應(yīng)或者停止卸料。溫度超過極限安全溫度時(shí),要采取緊急冷卻、應(yīng)急卸料、緊急猝滅等措施。

控制溫度的一個(gè)重要措施是緊急冷卻,體系一旦發(fā)生失控,可使用緊急冷卻代替正常冷卻系統(tǒng)。因此,緊急冷卻需要一個(gè)獨(dú)立的冷卻系統(tǒng),避免正常冷卻系統(tǒng)失效后緊急冷卻系統(tǒng)無法正常工作,比較常用的方法是通過向反應(yīng)器夾套或冷卻盤管中加入冷卻介質(zhì)的方式達(dá)到冷卻的效果。

緊急冷卻措施的使用節(jié)點(diǎn)是在反應(yīng)的放熱速率高于系統(tǒng)冷卻能力前。緊急冷卻使用的冷卻介質(zhì)必須保證在降溫過程中有較好的流動(dòng)性;應(yīng)用緊急冷卻必須保證攪拌效果良好,一旦攪拌失效,體系傳熱能力下降,反應(yīng)體系近似絕熱,緊急冷卻將無法起到控溫作用。緊急冷卻降低反應(yīng)體系的溫度不能低于體系物料凝固點(diǎn),否則有可能導(dǎo)致物料凝固,影響傳熱,進(jìn)一步導(dǎo)致惡性事故。

2.緊急猝滅

精細(xì)化工以間歇或半間歇操作為主,應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)控制的有效措施之一是緊急猝滅。緊急猝滅的主要目的是通過向反應(yīng)體系中加入猝滅介質(zhì),稀釋和冷卻反應(yīng)體系,通過降低反應(yīng)物濃度或者溫度減緩或者終止目標(biāo)反應(yīng)和分解反應(yīng),防止反應(yīng)失控事故的發(fā)生,緊急猝滅的控制措施可以有效地阻止精細(xì)化工生產(chǎn)過程中事故的發(fā)生。緊急猝滅措施的建立涉及猝滅劑的選擇、猝滅溫度的確定、猝滅劑加入速度和加入量的確定等主要因素。猝滅劑是影響猝滅效果的重要因素。通常情況下,猝滅劑通過兩種途徑達(dá)到減慢或者停止反應(yīng)的目的。途徑一是猝滅劑通過與反應(yīng)體系進(jìn)行簡單的熱量交換,從反應(yīng)體系中吸收熱量,最終實(shí)現(xiàn)反應(yīng)體系溫度降低,包括猝滅劑在體系中通過蒸發(fā)回流帶走體系的熱量,實(shí)現(xiàn)安全的目的。途徑二是猝滅劑作為特定的反應(yīng)終止劑或反應(yīng)抑制劑,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)猝滅的效果。通常狀況下,水可以作為較好的猝滅劑,因?yàn)樗谋葻崛轂?.2kJ/(kg·℃),比熱容較大,熱交換過程中,水可以吸收更多的熱量。另外,在化工園區(qū)內(nèi),水是一種常見的冷卻介質(zhì),廉價(jià)易得。但是,在兩種情況下,不能使用水作為猝滅劑。一是水能夠參與反應(yīng),二是反應(yīng)體系在反應(yīng)溫度或低溫下能夠析出固體。當(dāng)水能夠參與反應(yīng)時(shí),水的加入將引發(fā)副反應(yīng)的發(fā)生,帶來更為嚴(yán)重的后果。對于能夠析出固體的反應(yīng),水的加入時(shí)常導(dǎo)致反應(yīng)物料結(jié)塊,降低傳熱系數(shù),影響猝滅效果。上述情況下,應(yīng)該選用特定的溶劑作為猝滅劑。此外,猝滅劑與反應(yīng)物料的混合狀態(tài)也對猝滅效果的影響較大,尤其是在聚合反應(yīng)、發(fā)泡、高黏度反應(yīng)物料中,不均勻混合將直接降低攪拌轉(zhuǎn)速,影響猝滅效果。

緊急冷卻、緊急減壓和應(yīng)急卸料都是風(fēng)險(xiǎn)控制的措施,緊急冷卻要為需冷卻的系統(tǒng)配備獨(dú)立的冷源;緊急減壓通過卸爆片和安全閥實(shí)現(xiàn),屬于常規(guī)的風(fēng)險(xiǎn)控制方法;應(yīng)急卸料風(fēng)險(xiǎn)控制措施類似于緊急猝滅措施,區(qū)別在于反應(yīng)容器內(nèi)不停留反應(yīng)物料,反應(yīng)物料被轉(zhuǎn)移到其他的安全容器內(nèi),安全容器內(nèi)一般裝有反應(yīng)抑制劑或者稀釋用的化合物。安全容器必須時(shí)刻做好接收反應(yīng)物料的準(zhǔn)備,轉(zhuǎn)移物料的管路是應(yīng)急卸料成功與否的重要因素,要絕對保證管道的通暢。設(shè)計(jì)時(shí)必須保證在公用工程出現(xiàn)故障的情況下仍然可以轉(zhuǎn)移物料。

3.加料控制

對于精細(xì)化工間歇或半間歇工藝,理想的合成工藝是加料控制型反應(yīng),對于動(dòng)力學(xué)控制型反應(yīng),最好通過工藝創(chuàng)新,將動(dòng)力學(xué)控制型反應(yīng)轉(zhuǎn)變成加料控制型反應(yīng)。化工生產(chǎn)取決于化學(xué)物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng),通常來講,各種反應(yīng)物的加入有不同的要求,首先要保證加入正確的物料,其次要保證物料的加入量、加入節(jié)點(diǎn)和加入速度必須正確和準(zhǔn)確。加料錯(cuò)誤、加料量錯(cuò)誤、加料時(shí)間錯(cuò)誤和加料速度錯(cuò)誤都會(huì)給合成工藝帶來巨大的風(fēng)險(xiǎn)。要避免加料錯(cuò)誤,就要保證原料存儲及標(biāo)識的準(zhǔn)確無誤。物料在使用前要進(jìn)行嚴(yán)格的取樣分析,保證物料的質(zhì)量和加料量正確無誤。加料后需要按照工藝要求進(jìn)行取樣跟蹤測試分析,保證反應(yīng)能正常進(jìn)行,確保產(chǎn)物質(zhì)量符合要求。為了保證操作人員的加料正確,依據(jù)冷卻系統(tǒng)條件,需要對加料的最大速度給予限定,必要情況下,需要在加料管路上安裝限流控制或定量加料設(shè)備,保證加料速度和加料量不能超過最大限量。

物料加入速度的控制不僅對保證化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行非常重要,而且對保證安全生產(chǎn)也至關(guān)重要。特別是反應(yīng)熱明顯、危險(xiǎn)性較大的生產(chǎn)工藝,控制物料流量尤為重要。對于反應(yīng)熱量大、反應(yīng)速度快的生產(chǎn)過程,如果反應(yīng)物料的加入量控制不穩(wěn)定,物料的快速加入將導(dǎo)致沖料事故,嚴(yán)重的情況下會(huì)造成爆炸、引起火災(zāi)等事故。目前,隨著技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高,將反應(yīng)器加料與溫度聯(lián)鎖已經(jīng)可以輕而易舉地實(shí)現(xiàn),通過反應(yīng)器加料與溫度的聯(lián)鎖自控設(shè)計(jì),在反應(yīng)溫度過高或過低的情況下,均可以做到自動(dòng)終止加料,避免物料的累積,還可以做到加料與攪拌的聯(lián)鎖,避免混合不充分造成物料累積,增加傳質(zhì)效果。此外,對放熱明顯和熱累積大的反應(yīng)過程,可以通過分段加料進(jìn)行控制。分段加料把反應(yīng)分成幾個(gè)小部分進(jìn)行,每次加入物料放出的熱量都不足以把體系加熱至超過安全溫度,即減少了反應(yīng)熱累積的量。但是,使用分段加料需要確定每次加料后物料是否存在熱累積,若存在,需通過反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究等手段判斷熱累積有多大,是否可以接受等。

此外,要根據(jù)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果考慮失控反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的控制。在反應(yīng)過程中,一旦發(fā)生冷卻失效或控制失效的意外情況,體系將以無法控制的反應(yīng)速率達(dá)到最大的反應(yīng)速率,在類似于絕熱的條件下,體系溫度的升高有可能進(jìn)一步引發(fā)分解或者二次分解反應(yīng)。在二次分解反應(yīng)過程中,最大反應(yīng)速率到達(dá)時(shí)間(Time to Maximum Rate under Adiabatic Condition,TMR_ad)是一個(gè)非常重要的時(shí)間參數(shù),TMR_ad的長短直接關(guān)系到是否有足夠時(shí)間來有效地控制風(fēng)險(xiǎn),防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。因此,在對工藝反應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研究時(shí),必須通過差示掃描量熱(DSC)或加速度量熱(ARC)給出工藝反應(yīng)在絕熱條件下的TMR_ad。

4.應(yīng)急釋放

風(fēng)險(xiǎn)控制的最后一道防線是應(yīng)急釋放。對于加壓反應(yīng)以及有氣體放出的反應(yīng),在超壓或失控情況下,采取應(yīng)急釋放措施是一種常用的保護(hù)方法。應(yīng)急釋放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮設(shè)備材質(zhì)、設(shè)備布局、輔助設(shè)施以及設(shè)備和管路的大小尺寸等。要正確計(jì)算應(yīng)急釋放排氣管尺寸要求,計(jì)算過程中正確使用安全因子,并認(rèn)真校正應(yīng)急釋放排氣管的尺寸,充分考慮應(yīng)急釋放時(shí)可能對下游設(shè)備產(chǎn)生的影響以及妥善的處理措施。應(yīng)急釋放面積的計(jì)算比較復(fù)雜,為了確認(rèn)應(yīng)急釋放泄壓面積,首先要對系統(tǒng)需要應(yīng)急釋放的物質(zhì)進(jìn)行分類,分清楚在應(yīng)急條件下需要應(yīng)急釋放的是原材料、中間產(chǎn)物、目標(biāo)產(chǎn)物、副產(chǎn)物還是各種成分的混合物,釋放的氣體壓力是溶劑蒸氣壓、氣體生成壓還是混合組分氣體壓力或者混合組分的蒸氣壓力。應(yīng)急釋放包括原料蒸氣、中間體蒸氣、產(chǎn)物蒸氣以及溶劑蒸氣的釋放,生成氣體的釋放以及混合組分氣體或蒸氣的釋放。如果應(yīng)急釋放不單純是氣相,同時(shí)還包含液相以及蒸氣的多相物質(zhì),通常要求的應(yīng)急釋放面積比單純氣體或蒸氣釋放的面積要大。應(yīng)急釋放是針對失控情況而言的,在反應(yīng)失控的情況下,發(fā)生分解反應(yīng)以及二次分解反應(yīng),氣體與液體形成的氣泡共同釋放,同時(shí),液體中夾帶大量的氣泡,導(dǎo)致液體體積的劇烈膨脹和液位的大幅度升高,當(dāng)達(dá)到排氣口時(shí),液體與氣體共同排出。在應(yīng)急釋放系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊里面,由于能形成泡沫的化學(xué)物質(zhì)不是很多,通常不考慮泡沫的表現(xiàn)行為,僅考慮液位上漲的情況,適用于不形成泡沫的條件。然而,當(dāng)液體夾帶氣體形成泡沫時(shí),實(shí)際上是氣、液兩相的共同釋放,因此,應(yīng)急釋放設(shè)計(jì)手冊的使用需要慎重考慮。對于化學(xué)物質(zhì),可以采用小型測試泡沫生成的設(shè)備對生成泡沫的可能性進(jìn)行測試。在沒有泡沫生成的情況下,冷凝器可以起到冷卻作用,而對于有泡沫生成的系統(tǒng),由于大量氣泡的存在,冷凝器通常不能起到很好的冷卻作用。

大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)呈非均相狀態(tài),特別是固體催化反應(yīng),常常是固液混合體系。當(dāng)體系內(nèi)含有固體物質(zhì)時(shí),應(yīng)急釋放物將呈現(xiàn)三相混合狀態(tài)。已經(jīng)確認(rèn),少量固體物質(zhì)的存在,對應(yīng)急釋放面積的大小影響很小,但需要注意固體物質(zhì)可能對應(yīng)急釋放設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)生堵塞作用,設(shè)計(jì)時(shí)一定要妥善考慮如何保證應(yīng)急釋放設(shè)備系統(tǒng)的暢通無阻。

應(yīng)急釋放面積的計(jì)算在相關(guān)設(shè)計(jì)書籍中均可以查到,最新的規(guī)程和規(guī)定來自多個(gè)公司的最新研究結(jié)果。

釋放面積計(jì)算需要考慮在反應(yīng)失控情況下的壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及壓力與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)、熱量釋放數(shù)據(jù)、熱量釋放與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)等。這些原始數(shù)據(jù)經(jīng)過一些技術(shù)處理,就可以得到工藝設(shè)計(jì)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。例如:采用絕熱壓力杜瓦瓶量熱儀以及其他特殊設(shè)備求取壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、壓力與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)、熱量釋放數(shù)據(jù)、熱量釋放與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)等,利用取得的數(shù)據(jù),經(jīng)過工程計(jì)算得到設(shè)計(jì)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

對于僅僅需要考慮物質(zhì)蒸氣壓應(yīng)急釋放的系統(tǒng)來說,反應(yīng)釜中的壓力完全產(chǎn)生于反應(yīng)物質(zhì)和反應(yīng)溶劑的蒸氣壓,是化工生產(chǎn)中最常規(guī)的反應(yīng)系統(tǒng),大多數(shù)應(yīng)急釋放面積的計(jì)算方法都適用于該系統(tǒng),釋放面積可以通過能量釋放速率與不同釋放壓力的關(guān)系得到。

對于氣體應(yīng)急釋放系統(tǒng)來說,在反應(yīng)失控時(shí),系統(tǒng)壓力由于氣體的產(chǎn)生而升高,應(yīng)急釋放面積的計(jì)算方法與兩相系統(tǒng)假定壓力恒定的情況相類似,釋放面積主要與過壓情況下氣體產(chǎn)生速率的峰值相關(guān)。

研究風(fēng)險(xiǎn)、評估風(fēng)險(xiǎn)、控制風(fēng)險(xiǎn)是化工安全技術(shù)與工程的關(guān)鍵技術(shù),開展風(fēng)險(xiǎn)研究、風(fēng)險(xiǎn)評估與風(fēng)險(xiǎn)控制,對保障化工過程安全,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)可知、可控和化工綠色制造具有重要的科學(xué)價(jià)值,也是行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。