-
一次性袖套
-
無紡布活性炭口罩
-
超細(xì)纖維無塵擦拭布
-
防靜電工作服
-
無塵擦拭打印紙
-
防靜電膠皮臺(tái)桌墊
-
防靜電工作鞋
-
金佰利無塵擦拭紙
- 防靜電丁晴乳膠手套
-
尼龍PU涂掌手套
-
防靜電手指套
-
防靜電工作椅凳子
-
防靜電門簾
-
粘塵墊
-
粘塵滾筒
-
防靜電手腕帶
-
防靜電元件盒托盤
-
超細(xì)纖維眼鏡布
-
防靜電鑷子
-
無塵棉簽
-
防靜電毛刷
- 防靜電屏蔽袋
- 初中高效空氣過濾器
- 洗眼器
- PE保護(hù)膜
- 鞋套
- 粘塵布
- 無塵凈化拖把
- 酒精瓶
- 防靜電液
- 自動(dòng)鞋套機(jī)
- 全自動(dòng)擦鞋機(jī)
- 納米無痕膠帶
- 無塵手套
- 防靜電環(huán)氧樹脂地坪
- 防噪音耳塞
- 一次性薄膜手套
- 一次性雨衣雨披
- FFU層流罩過濾單元
- 無紡布防護(hù)服
- 砝碼式阻抗儀
- 人體綜合測試儀
- 人體靜電消除球
- 智能鞋覆膜機(jī)
- 潔凈室用品網(wǎng)
- 廣貨網(wǎng)上行
- 防靜電產(chǎn)品網(wǎng)
- 無塵室用品網(wǎng)
- 防護(hù)一次性口罩
- 東莞無塵布生產(chǎn)廠家
- 防靜電周轉(zhuǎn)車
- 東莞防靜電臺(tái)墊廠價(jià)直銷
- 東莞防靜電服生產(chǎn)廠家
- 東莞無塵紙生產(chǎn)廠家
- 東莞防靜電鞋生產(chǎn)廠家
- 鞋底覆膜機(jī)
-
金佰利系列
- 二代身份證閱讀器|身份證識(shí)別儀
- 離子風(fēng)槍|離子風(fēng)機(jī)|防靜電設(shè)備
-
周轉(zhuǎn)箱|防靜電周轉(zhuǎn)箱
-
中空板|防靜電中空板
文章詳情
靜電防護(hù)技術(shù)
日期:2024-12-21 15:34
瀏覽次數(shù):9727
摘要:
靜電防護(hù)技術(shù)
一、靜電的產(chǎn)生、放電與引燃
1、靜電產(chǎn)生的原因
由于不同物質(zhì)使電子脫離原來的物體表面所需要的功(稱為逸出功或脫出功)有所區(qū)別,因此,當(dāng)它們兩者緊密接觸時(shí),在接觸面上就發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。逸出功小的物質(zhì)易失去電子而帶正電荷,逸出功大的物質(zhì)增加電子則帶負(fù)電荷。各種物質(zhì)逸出功的不同是產(chǎn)生靜電的基礎(chǔ)。靜電的產(chǎn)生與物質(zhì)的導(dǎo)電性能有很大關(guān)系。阻率越小,則導(dǎo)電性能越好。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)資料得出的結(jié)論:電阻率為1012Ω.cm的物質(zhì)員易產(chǎn)生靜電,而大于1016Ω.cm或小于109 Ω.cm的物質(zhì)都不易產(chǎn)生靜電。如物質(zhì)的電阻率小于109 Ω.cm,因其本身具有較好的導(dǎo)電性能,靜電將很快泄漏。但如汽油、苯、乙醚等,它們的電阻率都在1011-1014Ω.cm,都很容易產(chǎn)生和積累靜電。因此,電阻率是靜電能否積聚的條件。物質(zhì)的介電常數(shù)是決定靜電電容的主要因素,它與物質(zhì)的電阻率同樣密切影響著靜電產(chǎn)生的結(jié)果,通常采用相對介電常數(shù)來表示。
2、產(chǎn)生靜電的幾種形式
A.接觸起電
接觸起電可發(fā)生在固體-固體、液體-液體或固體-液體的分界面上。氣體不能由這種方式帶電,但如果氣體中懸浮有固體顆?;蛞旱危瑒t固體顆?;蛞旱尉梢杂山佑|方式帶電,以致這種氣體能夠攜帶靜電電荷。
B.破斷起電
不論材料破斷前其內(nèi)部電荷分布是否均勻,破斷后均可能在宏觀范圍內(nèi)導(dǎo)致正負(fù)電荷分離,產(chǎn)生靜電。這種起電稱破斷起電。固體粉碎、液體分裂過程的起電都屬于破斷起電。
C.感應(yīng)起電
導(dǎo)體能由其周圍的一個(gè)或一些帶電體感應(yīng)而帶電。任何帶電體周圍都有電場,電場中的導(dǎo)體能改變周圍電場的分布,同時(shí)在電場作用下,導(dǎo)體上分離出極性相反的兩種電荷。如果該導(dǎo)體與周圍絕緣則將帶有電位,稱感應(yīng)帶電。導(dǎo)體帶有電位,加上它帶有分離開來的電荷。因此,該導(dǎo)體能夠發(fā)生靜電放電。
D.電荷遷移
當(dāng)一個(gè)帶電體與一個(gè)非帶電體相接觸時(shí),電荷將按各自導(dǎo)電率所允許的程度在它們之間分配,這就是電荷遷移。當(dāng)帶電霧滴或粉塵撞擊在固體上(如靜電除塵)時(shí),會(huì)產(chǎn)生有力的電荷遷移。當(dāng)氣體離子流射在初始不帶電的物體上時(shí),也會(huì)出現(xiàn)類似的電荷遷移。 ·
3、影響靜電產(chǎn)生的因素
靜電產(chǎn)生受物質(zhì)種類、雜質(zhì)、表面狀態(tài)、接觸特征、分離速度、帶電歷程等因素的影響。
A.物質(zhì)種類
相互接觸的兩種物體材質(zhì)不同時(shí),界面雙電層和接觸電位差亦不同,起電強(qiáng)弱也不同。在靜電序列中相隔較遠(yuǎn)的兩種物體相接觸產(chǎn)生的接觸電位差較大。
B.雜質(zhì)
一般情況下,混入雜質(zhì)有增加靜電的趨向。但當(dāng)雜質(zhì)的加入降低了原有材料的電阻率時(shí),則有利于靜電的泄漏。由于靜電產(chǎn)生多表現(xiàn)為界面現(xiàn)象,所以,當(dāng)固體材料表面被水及其污物污染時(shí)會(huì)增強(qiáng)靜電。
C.表面狀態(tài)
表面粗糙,使靜電增加;表面受氧化也使靜電增加。
D.接觸特征
接觸面積增大、接觸壓力增大都可使靜電增加。
E.分離速度
分離速度越高,所產(chǎn)生靜電越強(qiáng)。所產(chǎn)生靜電大致與分離速度的二次方成正比。
F.帶電歷程
帶電歷程會(huì)改變物體表面特性,從而改變帶電特征。一般情況下,初次或初期帶電較強(qiáng),重復(fù)性或持續(xù)性帶電較弱。
4、靜電的積聚和放電
A.靜電積聚
絕緣體帶電后由于材料本身的高電阻而使電荷保持在絕緣體上;被絕緣的導(dǎo)體也使電荷保持在導(dǎo)體上,二者均稱為靜電的積聚。通常情況下,純凈的氣體是絕緣體,因此懸浮狀態(tài)的顆粒云、液滴云或霧都能將它們的電荷保持很長時(shí)間而與其自身的電導(dǎo)率無關(guān)。
在所有情況下,電荷以一定速率泄漏,其速率由系統(tǒng)內(nèi)絕緣體的電阻決定。因此,系統(tǒng)危險(xiǎn)程度直接取決于該系統(tǒng)的電阻、電阻率或電導(dǎo)宰的大小。靜電泄漏是按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的。
在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中,靜電連續(xù)產(chǎn)生,并積累在一個(gè)孤立的導(dǎo)體上。例如,穩(wěn)定的帶電液體或粉體,沉入一個(gè)孤立金屬容器時(shí)就是如此。孤立導(dǎo)體上的電位是電荷的輸入速率與泄漏速率平衡的結(jié)果。
B.靜電放電.
積聚在液體或固體上的電荷,對其他物體或接地導(dǎo)體放電時(shí)可能引起災(zāi)害。靜電放電在形式上和引燃能力上有很大差別。下圖繪制了幾種常見靜電放電的火花形狀:
(a)火花放電 火花放電是發(fā)生在液態(tài)或固態(tài)導(dǎo)體之間的放電。其特征是有明亮的放電通道,通道內(nèi)有很高的電流,整個(gè)通道內(nèi)的氣體完全電離。放電很快且有很響的爆裂聲。
兩導(dǎo)體之間的電場強(qiáng)度超過擊穿強(qiáng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生火花放電。對于平行板或曲率半徑很大的面,如果間隙為10mm或10mm以上,擊穿強(qiáng)度約為3×103kV/m;如果間隙減少,擊穿強(qiáng)度隨之略增大。因?yàn)榘l(fā)生放電的是導(dǎo)體,所以所有電荷幾乎全部進(jìn)入火花,即幾乎火花消耗掉所有靜電能量。如果導(dǎo)體和大地之間的放電通路上有電阻,火花能量將小于該值,但火花持續(xù)時(shí)間較長。
(b)電暈放電 當(dāng)導(dǎo)體上有曲率半徑很小的**存在時(shí),則發(fā)生電暈放電。電暈放電可能指向其他物體也可能不指向某一特定方向。電暈放電時(shí),**附近的場強(qiáng)很強(qiáng),**附近氣體被電離,電荷可以離開導(dǎo)體;而遠(yuǎn)離**處場強(qiáng)急劇減弱,電離不完全,因而只能建立起微小的電流。電暈放電的特征是伴有“嘶嘶”的響聲,有時(shí)有微弱的輝光。
電暈放電可以是連續(xù)放電,也可以是不連續(xù)的脈沖放電。電暈放電的能量密度遠(yuǎn)小于火花放電的能量密度。在某些情況下,如果升高**導(dǎo)體的電位,電暈會(huì)發(fā)展成為通向另一物體的火花。
(c)刷形放電 刷形放電發(fā)生在導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間,是自非導(dǎo)體上許多點(diǎn)發(fā)出短小火花的放電。每個(gè)火花由非導(dǎo)體表面能夠流進(jìn)其內(nèi)的電量來決定。其放電總體經(jīng)常有刷子似的形狀。如果導(dǎo)體很尖,導(dǎo)體處的放電將具有電暈放電那樣向前擴(kuò)展的特征。
(d)場致發(fā)射放電 是從物體表面發(fā)射出電子的放電。其能量很小,因此只有在涉及敏感度很高的易爆物品時(shí)才需要重視。
(e)雷形放電 當(dāng)懸浮在空氣中的帶電粒子形成大范圍;高電荷密度的空間電荷云時(shí),可發(fā)生閃雷狀的所謂雷形放電。受壓液體、液化氣高速噴出時(shí)可能發(fā)生雷形放電,雷形放電能量很大,引燃危險(xiǎn)也很大。
A.靜電積聚
絕緣體帶電后由于材料本身的高電阻而使電荷保持在絕緣體上;被絕緣的導(dǎo)體也使電荷保持在導(dǎo)體上,二者均稱為靜電的積聚。通常情況下,純凈的氣體是絕緣體,因此懸浮狀態(tài)的顆粒云、液滴云或霧都能將它們的電荷保持很長時(shí)間而與其自身的電導(dǎo)率無關(guān)。
在所有情況下,電荷以一定速率泄漏,其速率由系統(tǒng)內(nèi)絕緣體的電阻決定。因此,系統(tǒng)危險(xiǎn)程度直接取決于該系統(tǒng)的電阻、電阻率或電導(dǎo)宰的大小。靜電泄漏是按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的。
在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中,靜電連續(xù)產(chǎn)生,并積累在一個(gè)孤立的導(dǎo)體上。例如,穩(wěn)定的帶電液體或粉體,沉入一個(gè)孤立金屬容器時(shí)就是如此。孤立導(dǎo)體上的電位是電荷的輸入速率與泄漏速率平衡的結(jié)果。
B.靜電放電.
積聚在液體或固體上的電荷,對其他物體或接地導(dǎo)體放電時(shí)可能引起災(zāi)害。靜電放電在形式上和引燃能力上有很大差別。下圖繪制了幾種常見靜電放電的火花形狀:
(a)火花放電 火花放電是發(fā)生在液態(tài)或固態(tài)導(dǎo)體之間的放電。其特征是有明亮的放電通道,通道內(nèi)有很高的電流,整個(gè)通道內(nèi)的氣體完全電離。放電很快且有很響的爆裂聲。
兩導(dǎo)體之間的電場強(qiáng)度超過擊穿強(qiáng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生火花放電。對于平行板或曲率半徑很大的面,如果間隙為10mm或10mm以上,擊穿強(qiáng)度約為3×103kV/m;如果間隙減少,擊穿強(qiáng)度隨之略增大。因?yàn)榘l(fā)生放電的是導(dǎo)體,所以所有電荷幾乎全部進(jìn)入火花,即幾乎火花消耗掉所有靜電能量。如果導(dǎo)體和大地之間的放電通路上有電阻,火花能量將小于該值,但火花持續(xù)時(shí)間較長。
(b)電暈放電 當(dāng)導(dǎo)體上有曲率半徑很小的**存在時(shí),則發(fā)生電暈放電。電暈放電可能指向其他物體也可能不指向某一特定方向。電暈放電時(shí),**附近的場強(qiáng)很強(qiáng),**附近氣體被電離,電荷可以離開導(dǎo)體;而遠(yuǎn)離**處場強(qiáng)急劇減弱,電離不完全,因而只能建立起微小的電流。電暈放電的特征是伴有“嘶嘶”的響聲,有時(shí)有微弱的輝光。
電暈放電可以是連續(xù)放電,也可以是不連續(xù)的脈沖放電。電暈放電的能量密度遠(yuǎn)小于火花放電的能量密度。在某些情況下,如果升高**導(dǎo)體的電位,電暈會(huì)發(fā)展成為通向另一物體的火花。
(c)刷形放電 刷形放電發(fā)生在導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間,是自非導(dǎo)體上許多點(diǎn)發(fā)出短小火花的放電。每個(gè)火花由非導(dǎo)體表面能夠流進(jìn)其內(nèi)的電量來決定。其放電總體經(jīng)常有刷子似的形狀。如果導(dǎo)體很尖,導(dǎo)體處的放電將具有電暈放電那樣向前擴(kuò)展的特征。
(d)場致發(fā)射放電 是從物體表面發(fā)射出電子的放電。其能量很小,因此只有在涉及敏感度很高的易爆物品時(shí)才需要重視。
(e)雷形放電 當(dāng)懸浮在空氣中的帶電粒子形成大范圍;高電荷密度的空間電荷云時(shí),可發(fā)生閃雷狀的所謂雷形放電。受壓液體、液化氣高速噴出時(shí)可能發(fā)生雷形放電,雷形放電能量很大,引燃危險(xiǎn)也很大。
5、靜電引燃
靜電放電能否引燃易燃、易爆混合物,取決于混合物的成分和溫度、放電能量以及能量隨時(shí)間的分布和在空間的分布。引燃源經(jīng)常是導(dǎo)體的火花放電。因此,火花放電通常被用來測試引燃能量。通常,選取試驗(yàn)電壓為10kV。大多數(shù)有機(jī)蒸氣和烴類氣體的*小引燃能量都在幾0.0l一0.1mJ之間。乙炔和氫在空氣中的*小引燃能量都是0.02mJ左右,而**的*小引燃能量可低至0.001mJ。丙酮為1.15 mJ,異丙酵為0.65 mJ。
二、防止靜電危害的基本措施
防止靜電首先要設(shè)法不使靜電產(chǎn)生;對已產(chǎn)生的靜電,應(yīng)盡量限制,使其達(dá)不到危險(xiǎn)的程度。其次使產(chǎn)生的電荷盡快泄漏或中和,從而消除電荷的大量積聚。
1、減少摩擦起電
在傳動(dòng)裝置中,應(yīng)減少皮帶與其他傳動(dòng)件上的打滑現(xiàn)象。如皮帶要松緊適當(dāng),保持一定的拉力,并避免過載運(yùn)行等。選用的皮帶應(yīng)盡可能采用導(dǎo)電膠帶或傳動(dòng)效率較高的導(dǎo)電的三角膠帶。在輸送可燃?xì)怏w,易燃液體和易燃易爆物體的設(shè)備上,應(yīng)采用直接軸(或聯(lián)軸節(jié))傳動(dòng),一般不宜采用皮帶傳動(dòng);如需要皮帶傳動(dòng),則必須采取有效的防靜電措施。
限制易燃和可燃液體的流速,可以大大減少靜電的產(chǎn)生和積聚。當(dāng)液體平流時(shí),產(chǎn)生的靜電量與流速成正比,且與管道的內(nèi)徑大小無關(guān);當(dāng)液體紊流時(shí)產(chǎn)生的靜電量與流速的1.75次方成正比,并與管道內(nèi)徑的o.75次方成正比。
目前,世界各國控制流速的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一。
總之,在確定流速時(shí),不但要考慮管道的內(nèi)徑,而且要注意流體的性質(zhì)、所含雜質(zhì)的成分和數(shù)量、管道的材質(zhì)等各種因素的影響。
在管道中流動(dòng)的可燃液體,即使有較高的平均電荷密度,但往往由于管道內(nèi)有較大電容,并不顯示出有較高的電壓,且在管道中又因?yàn)闆]有空氣,所以不會(huì)引起燃燒和爆炸。在這種情況下,雖然靜電在管道內(nèi)部并不構(gòu)成危險(xiǎn),但其嚴(yán)重的危害卻主要是在管道的出口處,這是必須引起重視的。
2、靜電接地
靜電接地的作用是泄放導(dǎo)體上可能集聚的電荷,使導(dǎo)體與大地等電位,使導(dǎo)體間電位差為零。
A.靜電接地原理
靜電接地就是用接地的辦法提供一條靜電荷泄漏的通道。實(shí)際上,靜電的產(chǎn)生和泄漏是并行的,是給帶電體輸入和輸出電荷的過程。物體上所積累的靜電電位,當(dāng)對地電容一定時(shí),完全取決于物體的起電量和泄漏電量之差。其中靜電起電速率是一個(gè)隨機(jī)變量。隨時(shí)間變化可以很緩慢地增加,也可能急劇變化。為了確保物體靜電**,就以泄漏(接地)的辦法來解決。
靜電接地的應(yīng)用范圍是有條件的,并不是一切物體帶電都可以借助于接地的辦法來解決。一般說來,可能引起火災(zāi)、爆炸相危及**的場所的金屬導(dǎo)體、設(shè)備,屬于靜電導(dǎo)體的非金屑材料、人體都必須進(jìn)行靜電接地。同時(shí)還需考慮全系統(tǒng)接地的問題,否則接地反而會(huì)造成靜電放電現(xiàn)象。例如,當(dāng)處于絕緣狀態(tài)的帶電人體(或物體)與接地體接近或接觸時(shí),產(chǎn)生放電火花。相反,接地的人體(或物體)接近帶電的孤立導(dǎo)體時(shí),同樣會(huì)產(chǎn)生火花放電。
B.靜電接地方式
(a)直接接地 直接接地就是電氣接地,即用金屬導(dǎo)線把帶電體直接和接地干線連接起來。
(b)間接接地 間接接地就是使金屬以外的物體進(jìn)行靜電接地,將其表面的全部或局部與接地體緊密相接的一種接地方式?;蛘哒f,通過具有一定電阻值的靜電導(dǎo)體將帶電體和接地體連接起來。
靜電放電能否引燃易燃、易爆混合物,取決于混合物的成分和溫度、放電能量以及能量隨時(shí)間的分布和在空間的分布。引燃源經(jīng)常是導(dǎo)體的火花放電。因此,火花放電通常被用來測試引燃能量。通常,選取試驗(yàn)電壓為10kV。大多數(shù)有機(jī)蒸氣和烴類氣體的*小引燃能量都在幾0.0l一0.1mJ之間。乙炔和氫在空氣中的*小引燃能量都是0.02mJ左右,而**的*小引燃能量可低至0.001mJ。丙酮為1.15 mJ,異丙酵為0.65 mJ。
二、防止靜電危害的基本措施
防止靜電首先要設(shè)法不使靜電產(chǎn)生;對已產(chǎn)生的靜電,應(yīng)盡量限制,使其達(dá)不到危險(xiǎn)的程度。其次使產(chǎn)生的電荷盡快泄漏或中和,從而消除電荷的大量積聚。
1、減少摩擦起電
在傳動(dòng)裝置中,應(yīng)減少皮帶與其他傳動(dòng)件上的打滑現(xiàn)象。如皮帶要松緊適當(dāng),保持一定的拉力,并避免過載運(yùn)行等。選用的皮帶應(yīng)盡可能采用導(dǎo)電膠帶或傳動(dòng)效率較高的導(dǎo)電的三角膠帶。在輸送可燃?xì)怏w,易燃液體和易燃易爆物體的設(shè)備上,應(yīng)采用直接軸(或聯(lián)軸節(jié))傳動(dòng),一般不宜采用皮帶傳動(dòng);如需要皮帶傳動(dòng),則必須采取有效的防靜電措施。
限制易燃和可燃液體的流速,可以大大減少靜電的產(chǎn)生和積聚。當(dāng)液體平流時(shí),產(chǎn)生的靜電量與流速成正比,且與管道的內(nèi)徑大小無關(guān);當(dāng)液體紊流時(shí)產(chǎn)生的靜電量與流速的1.75次方成正比,并與管道內(nèi)徑的o.75次方成正比。
目前,世界各國控制流速的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一。
總之,在確定流速時(shí),不但要考慮管道的內(nèi)徑,而且要注意流體的性質(zhì)、所含雜質(zhì)的成分和數(shù)量、管道的材質(zhì)等各種因素的影響。
在管道中流動(dòng)的可燃液體,即使有較高的平均電荷密度,但往往由于管道內(nèi)有較大電容,并不顯示出有較高的電壓,且在管道中又因?yàn)闆]有空氣,所以不會(huì)引起燃燒和爆炸。在這種情況下,雖然靜電在管道內(nèi)部并不構(gòu)成危險(xiǎn),但其嚴(yán)重的危害卻主要是在管道的出口處,這是必須引起重視的。
2、靜電接地
靜電接地的作用是泄放導(dǎo)體上可能集聚的電荷,使導(dǎo)體與大地等電位,使導(dǎo)體間電位差為零。
A.靜電接地原理
靜電接地就是用接地的辦法提供一條靜電荷泄漏的通道。實(shí)際上,靜電的產(chǎn)生和泄漏是并行的,是給帶電體輸入和輸出電荷的過程。物體上所積累的靜電電位,當(dāng)對地電容一定時(shí),完全取決于物體的起電量和泄漏電量之差。其中靜電起電速率是一個(gè)隨機(jī)變量。隨時(shí)間變化可以很緩慢地增加,也可能急劇變化。為了確保物體靜電**,就以泄漏(接地)的辦法來解決。
靜電接地的應(yīng)用范圍是有條件的,并不是一切物體帶電都可以借助于接地的辦法來解決。一般說來,可能引起火災(zāi)、爆炸相危及**的場所的金屬導(dǎo)體、設(shè)備,屬于靜電導(dǎo)體的非金屑材料、人體都必須進(jìn)行靜電接地。同時(shí)還需考慮全系統(tǒng)接地的問題,否則接地反而會(huì)造成靜電放電現(xiàn)象。例如,當(dāng)處于絕緣狀態(tài)的帶電人體(或物體)與接地體接近或接觸時(shí),產(chǎn)生放電火花。相反,接地的人體(或物體)接近帶電的孤立導(dǎo)體時(shí),同樣會(huì)產(chǎn)生火花放電。
B.靜電接地方式
(a)直接接地 直接接地就是電氣接地,即用金屬導(dǎo)線把帶電體直接和接地干線連接起來。
(b)間接接地 間接接地就是使金屬以外的物體進(jìn)行靜電接地,將其表面的全部或局部與接地體緊密相接的一種接地方式?;蛘哒f,通過具有一定電阻值的靜電導(dǎo)體將帶電體和接地體連接起來。
3、降低電阻率
當(dāng)物質(zhì)的電阻率小于106 Ω.cm時(shí),就能防止靜電荷的積聚。
A.添加導(dǎo)電填料
用摻入導(dǎo)電性能良好的物質(zhì)的方法來降低其電阻率。如在橡膠的煉制過程中,摻入一定的石墨粉,使之成為導(dǎo)電橡膠;在塑料生產(chǎn)中,摻進(jìn)少量的金屬粉末和石墨粉使之成為低電阻性塑料;在工業(yè)用油中,摻以少量的酒精或微量的醋酸;在苯中注入一些油酸鎂等金屬皂,均能降低其電阻率。
B.采用防靜電劑
防靜電劑
當(dāng)物質(zhì)的電阻率小于106 Ω.cm時(shí),就能防止靜電荷的積聚。
A.添加導(dǎo)電填料
用摻入導(dǎo)電性能良好的物質(zhì)的方法來降低其電阻率。如在橡膠的煉制過程中,摻入一定的石墨粉,使之成為導(dǎo)電橡膠;在塑料生產(chǎn)中,摻進(jìn)少量的金屬粉末和石墨粉使之成為低電阻性塑料;在工業(yè)用油中,摻以少量的酒精或微量的醋酸;在苯中注入一些油酸鎂等金屬皂,均能降低其電阻率。
B.采用防靜電劑
防靜電劑
以油脂為原料,主要成分為季胺鹽,它的作用是化纖、橡膠、塑料等物體的表面吸附空氣中的水分,增加導(dǎo)電率。如SN陽離子抗靜電油劑,在聚乙烯化纖紡織和聚乙烯醇合成纖維抽絲過程中,只要涂抹少量,即能使靜電電壓限制在幾十伏內(nèi)。在生產(chǎn)滌綸纖維上使用的陽離子型PK抗靜電油劑和在長纖維上使用的MOA3、KP油劑等,也都有較好的防靜電性能。在生產(chǎn)防靜電輸送帶時(shí),即在原料丁睛橡膠中,加入防靜電劑;在聚酯薄膜或其他塑料制品上,加入或涂上SM防靜電油劑也都有一定效果。在化纖紡絲中,加入環(huán)氧丙烷親水基因;在航空煤油等液體中加入ASA3防靜電添加劑;在感光膠片上涂上防靜電劑等,都能使表面電阻率或體積電阻率大大降低而減少靜電的積聚。
4、增加空氣濕度
當(dāng)空氣的相對濕度在65—70%以上時(shí),物體表面往往會(huì)形成一層極微薄的水膜。水膜能溶解空氣中的CO2,使表面電阻率大大降低,靜電荷就不易積聚。如果周圍空氣的相對濕度降至40一50%時(shí),靜電不易逸散,就有可能形成高電位。增加空氣濕度的常用方法是向空氣中噴水霧,一般均選用旋轉(zhuǎn)式風(fēng)扇噴霧器,不過該機(jī)不防爆,必須從墻外吹入。
當(dāng)空氣的相對濕度在65—70%以上時(shí),物體表面往往會(huì)形成一層極微薄的水膜。水膜能溶解空氣中的CO2,使表面電阻率大大降低,靜電荷就不易積聚。如果周圍空氣的相對濕度降至40一50%時(shí),靜電不易逸散,就有可能形成高電位。增加空氣濕度的常用方法是向空氣中噴水霧,一般均選用旋轉(zhuǎn)式風(fēng)扇噴霧器,不過該機(jī)不防爆,必須從墻外吹入。
5、空氣電離法
利用靜電消除器來電離空氣中的氧、氮離子,使空氣變成導(dǎo)體,就能有效地消除物體表面的靜電荷。常用的靜電消除器有:
(a)感應(yīng)式靜電消除器 它還可以分為鋼件接地感應(yīng)式、刷型感應(yīng)式、針尖感應(yīng)式等幾種。主要用于造紙、橡膠、紡織、塑料等生產(chǎn)及加工行業(yè)。
(b)高壓式靜電消除器 它主要有外加式、工頻交流式、可控硅、交流高頻高壓式等。在化工、紡織等工業(yè)中可根據(jù)不同的要求選用。此外,還有高壓離子流、放射性輻射等形式,適用于其他特殊場所。
三、常見的靜電放電火花危險(xiǎn)性的控制與消除
1、固體帶電
固體絕緣材料正越來越多地用于化工生產(chǎn)設(shè)備和構(gòu)件。由于固體絕緣物沒有自由電子,其表面常常因有雜質(zhì)吸附、氧化,形成了具有電子轉(zhuǎn)移能力的薄層,因此在摩擦、滾壓、擠壓、剝離等情況下能產(chǎn)生靜電。固體靜電可以通過降低電阻率(如在聚合材料制成的產(chǎn)品中,加入適量的添加劑——碳黑,可制成導(dǎo)電制品、增大濕度、電離、接地、接地金屬網(wǎng)的應(yīng)用等方法消除或減少因靜電的積聚而產(chǎn)生的放電火花。
(1)橡膠制品在生產(chǎn)的壓延工序中,膠料在壓延機(jī)滾筒的該壓下,由于壓力較高、受壓面積較大,電荷轉(zhuǎn)移較快,產(chǎn)生的靜電電壓可高達(dá)數(shù)10萬V。一般采用局部增濕,使相對濕度在75%以上,以減少靜電。
(2)運(yùn)輸傳送設(shè)備也極易產(chǎn)生靜電。如橡膠平皮帶、塑料帶、合成纖維帶、牛(豬)皮帶的高速傳動(dòng)和輸送等設(shè)備上都常有靜電產(chǎn)生。曾對皮帶式輸送機(jī)上正在運(yùn)轉(zhuǎn)的硬聚乙烯托輥進(jìn)行測試,其靜電壓高達(dá)45000V。由此可見,在有易燃易爆氣體或粉塵的場合,傳送帶的傳動(dòng)軸、輥均不得采用電阻率較高的絕緣材料,以免靜電放電引起燃燒、爆炸。
(3)不同的磨料相互摩擦?xí)r產(chǎn)生的靜電壓也各不相同。據(jù)實(shí)測,在轉(zhuǎn)速固定不變,溫度為20土3℃,空氣相對濕度為65士5%的條件下,不同物體相互摩擦產(chǎn)生的靜電電壓如表:
由表可見,當(dāng)穿著服裝不當(dāng),也易因摩擦而產(chǎn)生靜電。所以,在易燃易爆場合,工作人員不應(yīng)穿著合成纖維織物的衣服,以免發(fā)生危險(xiǎn)。維綸吸水性良好,性質(zhì)也與棉相似,相對來說比較**,但在空氣中相對濕度低時(shí),靜電電壓仍相當(dāng)大。
(4)在紡織工業(yè)中,為了預(yù)防合成纖維在加工過程中產(chǎn)生靜電,應(yīng)使車間保持一定的濕度,以利織造。
(5)在膠片生產(chǎn)中,由于高速施動(dòng)薄膜,也會(huì)產(chǎn)生靜電。
(6)化纖織物、塑料等作為抹布擦拭時(shí),會(huì)產(chǎn)生靜電。所以在爆炸危險(xiǎn)場所,應(yīng)嚴(yán)禁使用。又如向易燃易爆反應(yīng)釜內(nèi)投料時(shí),也不得將物料從塑料袋中直接傾倒,而應(yīng)先在**地區(qū)倒入木桶內(nèi),然后再從木桶中倒入反應(yīng)釜,以防止塑料摩擦產(chǎn)生靜電。
2、液體靜電
液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),液體與管壁相互摩擦可以產(chǎn)生靜電。其主要原因是由于固體和液體接觸的表面存在著偶電層。由于液體的電離性或其所含雜質(zhì)的電離性,液體中或多或少含有正、負(fù)兩種離子,又由于接觸面的電化學(xué)反應(yīng),一種離子被吸附在固體表面上,另一種離子靠異性電荷的吸引力而聚積在被吸附離子的附近,于是,從微觀結(jié)構(gòu)上看,在固
一液接觸面處就形成了“偶電層”。如果偶電層不被分離開來,則在總體上是呈中性的。但如果由于液體的流動(dòng)、攪拌、噴射、灌注、飛濺、沖刷、過濾、噴霧、劇烈晃動(dòng)等摩擦使偶電層發(fā)生了分離,則將引起靜電現(xiàn)象。液體在管道中流動(dòng)時(shí)靜電的產(chǎn)生首先是液體與管壁接觸面處產(chǎn)生偶電荷層。固體管壁表面上吸附的電荷層很薄,只有幾個(gè)分子大小厚度,稱為固定電荷層,而液體內(nèi)的電荷層較厚,甚至幾毫米的厚度,稱為擴(kuò)散電荷層。其次,液體流動(dòng)使偶電層電荷分離,液體流動(dòng)的沖力帶著擴(kuò)散層電荷流動(dòng),形成液體因帶電而產(chǎn)生放電火花引起火災(zāi)爆炸事故,是由多種因素決定的。在一定范圍內(nèi),液體靜電隨著電阻率的增加而增加,超過某一范圍,隨著電阻率的增加,液體靜電反而下降。實(shí)驗(yàn)證明,電阻率為1010 Ω.m 左右的液體*容易產(chǎn)生靜電;電阻率為108 Ω.m以下的液體,由于泄漏較強(qiáng)而不易積聚靜電;電阻率在1013 Ω.m以上的液體,由于分子極性很弱而不易產(chǎn)生靜電。石油、重油的電阻率在108 Ω.m以下,靜電危險(xiǎn)性很小;石油制品、苯和其他一些溶劑電阻率多在1010 -1012 Ω.m之間,靜電火花放電的危險(xiǎn)性較大。下面列舉幾種情況加以說明。
(1)由低電導(dǎo)率液體自由噴入引起液體表面上飛濺和撞擊是靜電帶電的重要原因。在油罐內(nèi)應(yīng)避免頂部噴濺進(jìn)油,應(yīng)采取底部注入或?qū)⑤斝涔苌斓降撞孔⒂偷霓k法。從油罐上方裝油時(shí),為了減小沖擊,宜于沿罐壁注油;為了減小噴濺,宜采用斜管口和人字管口注油。
(2)攪拌易燃液體時(shí)易產(chǎn)生靜電,所以要選擇產(chǎn)生靜電*小的導(dǎo)電材料制造攪拌器,并要接地。攪拌時(shí),應(yīng)緩慢而**地?cái)嚢瑁粦?yīng)高速局部攪拌。
(3)靜電荷的產(chǎn)生隨液體流動(dòng)的速率增加而增加。而且,高速流動(dòng)會(huì)沖擊**相物質(zhì)而增加管內(nèi)的靜電。為此,注油口應(yīng)位于油罐底部。在向罐內(nèi)裝入低電導(dǎo)率(電導(dǎo)率小于50PS/m)流體時(shí),如管道內(nèi)有**相物質(zhì),則流速不應(yīng)大于1m/s。在沒有**相物質(zhì)存在時(shí),流動(dòng)速率上限不應(yīng)超過7m/s;但有時(shí)限制在2m/s范圍內(nèi)。
(4)低電導(dǎo)率液體中出現(xiàn)**相液體時(shí),會(huì)大大增加靜電產(chǎn)生。*常見的**相液體是水。應(yīng)盡量消除**相液體,如盡量減少罐內(nèi)和管道內(nèi)的水。
(5)當(dāng)向易燃液體儲(chǔ)罐或儲(chǔ)槽送料、采樣、測量時(shí),也都有可能產(chǎn)生靜電火花。因此,上述工作應(yīng)在灌裝后靜止一段時(shí)間再進(jìn)行,并不使用金屑取樣器或金屬標(biāo)尺。在實(shí)際工作中要根據(jù)液體的電阻率和儲(chǔ)存容器的容積大小考慮相應(yīng)的靜止時(shí)間(見表)。
(6)加入抗靜電劑,可以將液體電導(dǎo)率提高到50ρS/m以上,從而將泄漏時(shí)間常數(shù)降低到完全可以消除靜電災(zāi)害的程度。
(7)灌裝、輸送易燃液體時(shí),若設(shè)備及管道未接地,靜電就容易積聚。如汽油和煤油用25mm導(dǎo)管從儲(chǔ)槽中以自由流入的方式灌入比儲(chǔ)槽低4m、且對地絕緣的鐵桶內(nèi),經(jīng)測試其所產(chǎn)生的靜電壓如表所列。
(8)運(yùn)輸易燃液體時(shí),由于中途顛簸,會(huì)使槽車或油船內(nèi)液體搖蕩激濺,產(chǎn)生靜電危險(xiǎn)。因此,槽車內(nèi)應(yīng)設(shè)置隔倉板;罐裝量以在85%以上較為適宜。此外,還應(yīng)采用鐵鏈接地,并保持中速行駛。
(9)高壓水流在沖擊對地絕緣的固體時(shí),細(xì)微的水滴和固體也均會(huì)帶電。如周圍有易燃易爆氣體時(shí),也會(huì)因靜電放電而造成爆炸危險(xiǎn)。
(10)用汽油擦洗地板也會(huì)引起靜電火災(zāi)爆炸事故。因在擦洗時(shí)使用的汽油,經(jīng)陸續(xù)揮發(fā)后,形成大量的爆炸性混合物,而當(dāng)用拖把擦地面,或人體走動(dòng)時(shí)與汽油摩擦,都可能產(chǎn)生靜電火花放電,即能引起燃燒或爆炸。故應(yīng)嚴(yán)禁使用汽油等易燃液體擦洗地面。
3、粉塵帶電
A.粉塵帶電過程 ’
粉體物料是指聚積的由物質(zhì)分散成細(xì)小顆粒組成的粉末狀物料。在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中,物料顆粒之間或物料與器壁之間免不了互相碰撞摩擦,進(jìn)行反復(fù)的接觸和分離,這樣,它們之間就會(huì)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,使粉體及器壁分別帶上不同極性的靜電。
粉體是處于特殊形態(tài)下的固體,其靜電的產(chǎn)生也符合偶電層的基本原理。粉體物料與整塊固體相比,具有易分散、易飛揚(yáng)而懸浮于空氣中的特點(diǎn)。由于易分散性,粉體表面就比同樣重量、同樣材料的整塊固體的表面積大很多倍,例如把直徑l00mm的球狀材料分成等直徑的0.1mm的粉塵時(shí),表面積就增加10002倍以上。表面積增加,表面摩擦的機(jī)會(huì)多得多,產(chǎn)生靜電也就多得多。由于有懸浮性,粉塵顆粒處于懸浮時(shí)與大地總是絕緣的,因此所帶靜電不易泄漏。所以即使金屬粉體處于懸浮狀態(tài)時(shí)也易帶電。煙火藥混藥過程中摻有鋁粉、鎂粉的藥劑,靜電也很高。就是電阻率很低的木炭,它與硫磺進(jìn)行二味粉混料時(shí),產(chǎn)生的靜電也可達(dá)數(shù)千伏。在粉塵摩擦起電過程中,同時(shí)也存在著電荷通過器壁、管壁、工裝、設(shè)備甚至大氣向外泄放的過程。
B.影響粉塵帶電的因素
影響粉塵帶電的因素很多。粉體材料性質(zhì),包括化學(xué)組成、顆粒大小、形變狀態(tài)、表面幾何特性、化學(xué)結(jié)構(gòu),物料接觸的器壁材料的導(dǎo)電性、接觸面大小,接觸時(shí)間,碰撞相對速度;環(huán)境的溫度、濕度以及介質(zhì)條件、周圍是否存在電場等等。一般說來,高絕緣物料易起電,器壁或管壁越租糙,粉塵帶電越多,粉體顆粒越小,其表面積越大,越易受到靜電力的干擾,所以帶電荷就越多。實(shí)驗(yàn)表明,靜電事故多數(shù)發(fā)生在粒徑小于100μm左右的粉塵。粉塵被輸送、攪拌、混合時(shí)間越長,發(fā)生摩擦和碰撞的次數(shù)愈多,粉體帶電愈多。但顆粒在碰撞的同時(shí),也發(fā)生著中和電荷的過程,因而經(jīng)過一定時(shí)間后,靜電的產(chǎn)生
和消失接**衡,帶電狀態(tài)趨于飽和。此外,粉塵帶電還與管道和器壁的結(jié)構(gòu)有關(guān)。彎曲的管道比平直的管道容易產(chǎn)生靜電,管道收縮部分比均勻部分容易產(chǎn)生靜電;管道或料槽安裝的角度對靜電也有一定的影響。
C.粉塵靜電的控制
(1)限制粉塵在管道中的輸送速度。粉塵越細(xì)、摩擦碰撞的機(jī)會(huì)越多,且越容易產(chǎn)生靜電。所以,粉塵越細(xì),速度應(yīng)越慢。具體的速度應(yīng)根據(jù)粉塵種類,空氣相對濕度;環(huán)境溫度,器壁粗糙度等影響而有所不同,應(yīng)通過電壓測定來控制。
(2)管道內(nèi)壁應(yīng)盡量光滑,以減少靜電聚集。管道彎頭的曲率半徑要大,不宜急轉(zhuǎn)彎,以減少摩擦阻力。
(3)粉塵捕集器的布袋,應(yīng)用棉布或?qū)щ娍椘分谱?,因合成纖維織物易產(chǎn)生靜電,不宜采用。
(4)在允許增加濕度的條件下,可將空氣相對濕空氣相對濕度增加到65%以上,以減少靜電。
4、氣體帶電
純凈的氣體即使流動(dòng)也不會(huì)產(chǎn)生靜電。但幾乎所有的氣體都含有固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)。如管道中的鐵銹,空氣中的水分、塵埃等。這些含有微量雜質(zhì)的氣體在壓縮、排放、噴射,或固態(tài)氣化時(shí),在閥門、噴嘴,放氣管或縫隙等處極易產(chǎn)生靜電。甚至在氣流沖過接地的金屬網(wǎng)時(shí),由于增加了氣體與網(wǎng)的摩擦機(jī)會(huì),反而會(huì)使靜電上升。常見的氣體帶電情況如下:
(1)高壓蒸汽沖洗油艙或儲(chǔ)槽時(shí),蒸汽與空氣中的油霧高速?zèng)_擊摩擦,使油粒產(chǎn)生大量的負(fù)電荷,與接地體發(fā)生火花放電,造成油氣爆炸。以往,國外曾有3艘油輪在一個(gè)月內(nèi)相繼沉沒的事件,其原因就是在噴射高壓蒸汽沖洗油艙時(shí)發(fā)生爆炸而造成的。
(2)易燃易爆氣體、水蒸氣及其他氣體,如通輸送管道破裂,發(fā)生泄漏而高壓噴出時(shí),由于速度極快,均可產(chǎn)生高壓的靜電,亦發(fā)生火花放電而引起燃燒爆炸。曾發(fā)生過壓力為2.1—2.2MPa的氫氣,因管道破裂而高速噴出,引起重大爆炸事故。
(3)氣體放空時(shí)高速噴出,也能產(chǎn)生靜電。如氫氣瓶放空時(shí),氫氣大量聚集在瓶頸部位,而當(dāng)氣流沖出過程中,產(chǎn)生靜電的積聚,并發(fā)生火花放電,而引起燃燒爆炸。
(4)氣體沖入易產(chǎn)生靜電的液體時(shí),在氣泡與液面上會(huì)產(chǎn)生雙電層,其中某種電荷雖隨氣泡上升而被帶走,但卻使下部的絕緣液體仍帶有一定的靜電。防止氣體產(chǎn)生靜電的主要措施是控制噴氣壓力。實(shí)踐證明,以1.5MPa以下的蒸汽噴射時(shí),就不易發(fā)生靜電危險(xiǎn)。一切高壓氣體的容器、管道均不得泄漏,噴氣管口還應(yīng)接地。此外,氣體越純凈,其所含懸浮物質(zhì)越少,靜電危險(xiǎn)相應(yīng)會(huì)減少。
5、人體帶電
A.人體帶電
人體的體電阻率很低,可視為導(dǎo)體。當(dāng)人體穿著絕緣鞋或站在絕緣地板上時(shí),則人體能夠通過接觸而起電。人體也能通過感應(yīng)而帶電,還能與其他帶電體接觸而被傳導(dǎo)帶電。*為常見的是由于穿著的衣物帶電。常見人體帶電過程如下:
(1)人從椅子上站起來,或擦拭墻壁等過程(*初的電荷分離發(fā)生在衣物或其他相關(guān)物體外表面,然后,人體由感應(yīng)帶電)。
(2)人在高電阻率材料制成的地毯等絕緣地板上走動(dòng)(*初的電荷分離發(fā)生在鞋和地板之間,然后,對于導(dǎo)電性鞋,人體由電荷傳遞而帶電;對于絕緣鞋,人體是因感應(yīng)而帶電)。
(3)脫下外衣時(shí)的靜電。這是發(fā)生在外層衣物與內(nèi)層衣物之間的接觸起電,人體則經(jīng)過電荷傳遞或感應(yīng)而帶電。
(4)液體或粉體從人拿著的容器內(nèi)倒出(該液體或粉體把一種極性的電荷帶走,將等量異性的電荷留在人體上。
(5)與帶電材料接觸。如對高度帶電粉體取樣時(shí)的帶電。當(dāng)存在連續(xù)起電過程時(shí),由于電荷泄漏和放電,使得人體*高電位被限制在約50kV以下。
A.人體帶電的控制
(1)在有防爆要求的車間內(nèi),不得使用塑料、橡膠等絕緣地面,并盡可能保持濕潤。操作人員應(yīng)穿防靜電鞋,以減少人體帶電。如鋪有地毯應(yīng)夾織金屬絲,并與自來水管等接地體連接,以盡快導(dǎo)除靜電。
.(2)在易燃易爆場所,工作人員不應(yīng)穿合成纖維織物的衣服。
(3)易燃易爆場所的坐椅不宜采用人造革之類的高阻材料制造。
(4)對高壓帶電體應(yīng)加屏蔽,人體應(yīng)避免與高速噴射的氣體接近,以防靜電感應(yīng)。
利用靜電消除器來電離空氣中的氧、氮離子,使空氣變成導(dǎo)體,就能有效地消除物體表面的靜電荷。常用的靜電消除器有:
(a)感應(yīng)式靜電消除器 它還可以分為鋼件接地感應(yīng)式、刷型感應(yīng)式、針尖感應(yīng)式等幾種。主要用于造紙、橡膠、紡織、塑料等生產(chǎn)及加工行業(yè)。
(b)高壓式靜電消除器 它主要有外加式、工頻交流式、可控硅、交流高頻高壓式等。在化工、紡織等工業(yè)中可根據(jù)不同的要求選用。此外,還有高壓離子流、放射性輻射等形式,適用于其他特殊場所。
三、常見的靜電放電火花危險(xiǎn)性的控制與消除
1、固體帶電
固體絕緣材料正越來越多地用于化工生產(chǎn)設(shè)備和構(gòu)件。由于固體絕緣物沒有自由電子,其表面常常因有雜質(zhì)吸附、氧化,形成了具有電子轉(zhuǎn)移能力的薄層,因此在摩擦、滾壓、擠壓、剝離等情況下能產(chǎn)生靜電。固體靜電可以通過降低電阻率(如在聚合材料制成的產(chǎn)品中,加入適量的添加劑——碳黑,可制成導(dǎo)電制品、增大濕度、電離、接地、接地金屬網(wǎng)的應(yīng)用等方法消除或減少因靜電的積聚而產(chǎn)生的放電火花。
(1)橡膠制品在生產(chǎn)的壓延工序中,膠料在壓延機(jī)滾筒的該壓下,由于壓力較高、受壓面積較大,電荷轉(zhuǎn)移較快,產(chǎn)生的靜電電壓可高達(dá)數(shù)10萬V。一般采用局部增濕,使相對濕度在75%以上,以減少靜電。
(2)運(yùn)輸傳送設(shè)備也極易產(chǎn)生靜電。如橡膠平皮帶、塑料帶、合成纖維帶、牛(豬)皮帶的高速傳動(dòng)和輸送等設(shè)備上都常有靜電產(chǎn)生。曾對皮帶式輸送機(jī)上正在運(yùn)轉(zhuǎn)的硬聚乙烯托輥進(jìn)行測試,其靜電壓高達(dá)45000V。由此可見,在有易燃易爆氣體或粉塵的場合,傳送帶的傳動(dòng)軸、輥均不得采用電阻率較高的絕緣材料,以免靜電放電引起燃燒、爆炸。
(3)不同的磨料相互摩擦?xí)r產(chǎn)生的靜電壓也各不相同。據(jù)實(shí)測,在轉(zhuǎn)速固定不變,溫度為20土3℃,空氣相對濕度為65士5%的條件下,不同物體相互摩擦產(chǎn)生的靜電電壓如表:
由表可見,當(dāng)穿著服裝不當(dāng),也易因摩擦而產(chǎn)生靜電。所以,在易燃易爆場合,工作人員不應(yīng)穿著合成纖維織物的衣服,以免發(fā)生危險(xiǎn)。維綸吸水性良好,性質(zhì)也與棉相似,相對來說比較**,但在空氣中相對濕度低時(shí),靜電電壓仍相當(dāng)大。
(4)在紡織工業(yè)中,為了預(yù)防合成纖維在加工過程中產(chǎn)生靜電,應(yīng)使車間保持一定的濕度,以利織造。
(5)在膠片生產(chǎn)中,由于高速施動(dòng)薄膜,也會(huì)產(chǎn)生靜電。
(6)化纖織物、塑料等作為抹布擦拭時(shí),會(huì)產(chǎn)生靜電。所以在爆炸危險(xiǎn)場所,應(yīng)嚴(yán)禁使用。又如向易燃易爆反應(yīng)釜內(nèi)投料時(shí),也不得將物料從塑料袋中直接傾倒,而應(yīng)先在**地區(qū)倒入木桶內(nèi),然后再從木桶中倒入反應(yīng)釜,以防止塑料摩擦產(chǎn)生靜電。
2、液體靜電
液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),液體與管壁相互摩擦可以產(chǎn)生靜電。其主要原因是由于固體和液體接觸的表面存在著偶電層。由于液體的電離性或其所含雜質(zhì)的電離性,液體中或多或少含有正、負(fù)兩種離子,又由于接觸面的電化學(xué)反應(yīng),一種離子被吸附在固體表面上,另一種離子靠異性電荷的吸引力而聚積在被吸附離子的附近,于是,從微觀結(jié)構(gòu)上看,在固
一液接觸面處就形成了“偶電層”。如果偶電層不被分離開來,則在總體上是呈中性的。但如果由于液體的流動(dòng)、攪拌、噴射、灌注、飛濺、沖刷、過濾、噴霧、劇烈晃動(dòng)等摩擦使偶電層發(fā)生了分離,則將引起靜電現(xiàn)象。液體在管道中流動(dòng)時(shí)靜電的產(chǎn)生首先是液體與管壁接觸面處產(chǎn)生偶電荷層。固體管壁表面上吸附的電荷層很薄,只有幾個(gè)分子大小厚度,稱為固定電荷層,而液體內(nèi)的電荷層較厚,甚至幾毫米的厚度,稱為擴(kuò)散電荷層。其次,液體流動(dòng)使偶電層電荷分離,液體流動(dòng)的沖力帶著擴(kuò)散層電荷流動(dòng),形成液體因帶電而產(chǎn)生放電火花引起火災(zāi)爆炸事故,是由多種因素決定的。在一定范圍內(nèi),液體靜電隨著電阻率的增加而增加,超過某一范圍,隨著電阻率的增加,液體靜電反而下降。實(shí)驗(yàn)證明,電阻率為1010 Ω.m 左右的液體*容易產(chǎn)生靜電;電阻率為108 Ω.m以下的液體,由于泄漏較強(qiáng)而不易積聚靜電;電阻率在1013 Ω.m以上的液體,由于分子極性很弱而不易產(chǎn)生靜電。石油、重油的電阻率在108 Ω.m以下,靜電危險(xiǎn)性很小;石油制品、苯和其他一些溶劑電阻率多在1010 -1012 Ω.m之間,靜電火花放電的危險(xiǎn)性較大。下面列舉幾種情況加以說明。
(1)由低電導(dǎo)率液體自由噴入引起液體表面上飛濺和撞擊是靜電帶電的重要原因。在油罐內(nèi)應(yīng)避免頂部噴濺進(jìn)油,應(yīng)采取底部注入或?qū)⑤斝涔苌斓降撞孔⒂偷霓k法。從油罐上方裝油時(shí),為了減小沖擊,宜于沿罐壁注油;為了減小噴濺,宜采用斜管口和人字管口注油。
(2)攪拌易燃液體時(shí)易產(chǎn)生靜電,所以要選擇產(chǎn)生靜電*小的導(dǎo)電材料制造攪拌器,并要接地。攪拌時(shí),應(yīng)緩慢而**地?cái)嚢瑁粦?yīng)高速局部攪拌。
(3)靜電荷的產(chǎn)生隨液體流動(dòng)的速率增加而增加。而且,高速流動(dòng)會(huì)沖擊**相物質(zhì)而增加管內(nèi)的靜電。為此,注油口應(yīng)位于油罐底部。在向罐內(nèi)裝入低電導(dǎo)率(電導(dǎo)率小于50PS/m)流體時(shí),如管道內(nèi)有**相物質(zhì),則流速不應(yīng)大于1m/s。在沒有**相物質(zhì)存在時(shí),流動(dòng)速率上限不應(yīng)超過7m/s;但有時(shí)限制在2m/s范圍內(nèi)。
(4)低電導(dǎo)率液體中出現(xiàn)**相液體時(shí),會(huì)大大增加靜電產(chǎn)生。*常見的**相液體是水。應(yīng)盡量消除**相液體,如盡量減少罐內(nèi)和管道內(nèi)的水。
(5)當(dāng)向易燃液體儲(chǔ)罐或儲(chǔ)槽送料、采樣、測量時(shí),也都有可能產(chǎn)生靜電火花。因此,上述工作應(yīng)在灌裝后靜止一段時(shí)間再進(jìn)行,并不使用金屑取樣器或金屬標(biāo)尺。在實(shí)際工作中要根據(jù)液體的電阻率和儲(chǔ)存容器的容積大小考慮相應(yīng)的靜止時(shí)間(見表)。
(6)加入抗靜電劑,可以將液體電導(dǎo)率提高到50ρS/m以上,從而將泄漏時(shí)間常數(shù)降低到完全可以消除靜電災(zāi)害的程度。
(7)灌裝、輸送易燃液體時(shí),若設(shè)備及管道未接地,靜電就容易積聚。如汽油和煤油用25mm導(dǎo)管從儲(chǔ)槽中以自由流入的方式灌入比儲(chǔ)槽低4m、且對地絕緣的鐵桶內(nèi),經(jīng)測試其所產(chǎn)生的靜電壓如表所列。
(8)運(yùn)輸易燃液體時(shí),由于中途顛簸,會(huì)使槽車或油船內(nèi)液體搖蕩激濺,產(chǎn)生靜電危險(xiǎn)。因此,槽車內(nèi)應(yīng)設(shè)置隔倉板;罐裝量以在85%以上較為適宜。此外,還應(yīng)采用鐵鏈接地,并保持中速行駛。
(9)高壓水流在沖擊對地絕緣的固體時(shí),細(xì)微的水滴和固體也均會(huì)帶電。如周圍有易燃易爆氣體時(shí),也會(huì)因靜電放電而造成爆炸危險(xiǎn)。
(10)用汽油擦洗地板也會(huì)引起靜電火災(zāi)爆炸事故。因在擦洗時(shí)使用的汽油,經(jīng)陸續(xù)揮發(fā)后,形成大量的爆炸性混合物,而當(dāng)用拖把擦地面,或人體走動(dòng)時(shí)與汽油摩擦,都可能產(chǎn)生靜電火花放電,即能引起燃燒或爆炸。故應(yīng)嚴(yán)禁使用汽油等易燃液體擦洗地面。
3、粉塵帶電
A.粉塵帶電過程 ’
粉體物料是指聚積的由物質(zhì)分散成細(xì)小顆粒組成的粉末狀物料。在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中,物料顆粒之間或物料與器壁之間免不了互相碰撞摩擦,進(jìn)行反復(fù)的接觸和分離,這樣,它們之間就會(huì)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,使粉體及器壁分別帶上不同極性的靜電。
粉體是處于特殊形態(tài)下的固體,其靜電的產(chǎn)生也符合偶電層的基本原理。粉體物料與整塊固體相比,具有易分散、易飛揚(yáng)而懸浮于空氣中的特點(diǎn)。由于易分散性,粉體表面就比同樣重量、同樣材料的整塊固體的表面積大很多倍,例如把直徑l00mm的球狀材料分成等直徑的0.1mm的粉塵時(shí),表面積就增加10002倍以上。表面積增加,表面摩擦的機(jī)會(huì)多得多,產(chǎn)生靜電也就多得多。由于有懸浮性,粉塵顆粒處于懸浮時(shí)與大地總是絕緣的,因此所帶靜電不易泄漏。所以即使金屬粉體處于懸浮狀態(tài)時(shí)也易帶電。煙火藥混藥過程中摻有鋁粉、鎂粉的藥劑,靜電也很高。就是電阻率很低的木炭,它與硫磺進(jìn)行二味粉混料時(shí),產(chǎn)生的靜電也可達(dá)數(shù)千伏。在粉塵摩擦起電過程中,同時(shí)也存在著電荷通過器壁、管壁、工裝、設(shè)備甚至大氣向外泄放的過程。
B.影響粉塵帶電的因素
影響粉塵帶電的因素很多。粉體材料性質(zhì),包括化學(xué)組成、顆粒大小、形變狀態(tài)、表面幾何特性、化學(xué)結(jié)構(gòu),物料接觸的器壁材料的導(dǎo)電性、接觸面大小,接觸時(shí)間,碰撞相對速度;環(huán)境的溫度、濕度以及介質(zhì)條件、周圍是否存在電場等等。一般說來,高絕緣物料易起電,器壁或管壁越租糙,粉塵帶電越多,粉體顆粒越小,其表面積越大,越易受到靜電力的干擾,所以帶電荷就越多。實(shí)驗(yàn)表明,靜電事故多數(shù)發(fā)生在粒徑小于100μm左右的粉塵。粉塵被輸送、攪拌、混合時(shí)間越長,發(fā)生摩擦和碰撞的次數(shù)愈多,粉體帶電愈多。但顆粒在碰撞的同時(shí),也發(fā)生著中和電荷的過程,因而經(jīng)過一定時(shí)間后,靜電的產(chǎn)生
和消失接**衡,帶電狀態(tài)趨于飽和。此外,粉塵帶電還與管道和器壁的結(jié)構(gòu)有關(guān)。彎曲的管道比平直的管道容易產(chǎn)生靜電,管道收縮部分比均勻部分容易產(chǎn)生靜電;管道或料槽安裝的角度對靜電也有一定的影響。
C.粉塵靜電的控制
(1)限制粉塵在管道中的輸送速度。粉塵越細(xì)、摩擦碰撞的機(jī)會(huì)越多,且越容易產(chǎn)生靜電。所以,粉塵越細(xì),速度應(yīng)越慢。具體的速度應(yīng)根據(jù)粉塵種類,空氣相對濕度;環(huán)境溫度,器壁粗糙度等影響而有所不同,應(yīng)通過電壓測定來控制。
(2)管道內(nèi)壁應(yīng)盡量光滑,以減少靜電聚集。管道彎頭的曲率半徑要大,不宜急轉(zhuǎn)彎,以減少摩擦阻力。
(3)粉塵捕集器的布袋,應(yīng)用棉布或?qū)щ娍椘分谱?,因合成纖維織物易產(chǎn)生靜電,不宜采用。
(4)在允許增加濕度的條件下,可將空氣相對濕空氣相對濕度增加到65%以上,以減少靜電。
4、氣體帶電
純凈的氣體即使流動(dòng)也不會(huì)產(chǎn)生靜電。但幾乎所有的氣體都含有固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)。如管道中的鐵銹,空氣中的水分、塵埃等。這些含有微量雜質(zhì)的氣體在壓縮、排放、噴射,或固態(tài)氣化時(shí),在閥門、噴嘴,放氣管或縫隙等處極易產(chǎn)生靜電。甚至在氣流沖過接地的金屬網(wǎng)時(shí),由于增加了氣體與網(wǎng)的摩擦機(jī)會(huì),反而會(huì)使靜電上升。常見的氣體帶電情況如下:
(1)高壓蒸汽沖洗油艙或儲(chǔ)槽時(shí),蒸汽與空氣中的油霧高速?zèng)_擊摩擦,使油粒產(chǎn)生大量的負(fù)電荷,與接地體發(fā)生火花放電,造成油氣爆炸。以往,國外曾有3艘油輪在一個(gè)月內(nèi)相繼沉沒的事件,其原因就是在噴射高壓蒸汽沖洗油艙時(shí)發(fā)生爆炸而造成的。
(2)易燃易爆氣體、水蒸氣及其他氣體,如通輸送管道破裂,發(fā)生泄漏而高壓噴出時(shí),由于速度極快,均可產(chǎn)生高壓的靜電,亦發(fā)生火花放電而引起燃燒爆炸。曾發(fā)生過壓力為2.1—2.2MPa的氫氣,因管道破裂而高速噴出,引起重大爆炸事故。
(3)氣體放空時(shí)高速噴出,也能產(chǎn)生靜電。如氫氣瓶放空時(shí),氫氣大量聚集在瓶頸部位,而當(dāng)氣流沖出過程中,產(chǎn)生靜電的積聚,并發(fā)生火花放電,而引起燃燒爆炸。
(4)氣體沖入易產(chǎn)生靜電的液體時(shí),在氣泡與液面上會(huì)產(chǎn)生雙電層,其中某種電荷雖隨氣泡上升而被帶走,但卻使下部的絕緣液體仍帶有一定的靜電。防止氣體產(chǎn)生靜電的主要措施是控制噴氣壓力。實(shí)踐證明,以1.5MPa以下的蒸汽噴射時(shí),就不易發(fā)生靜電危險(xiǎn)。一切高壓氣體的容器、管道均不得泄漏,噴氣管口還應(yīng)接地。此外,氣體越純凈,其所含懸浮物質(zhì)越少,靜電危險(xiǎn)相應(yīng)會(huì)減少。
5、人體帶電
A.人體帶電
人體的體電阻率很低,可視為導(dǎo)體。當(dāng)人體穿著絕緣鞋或站在絕緣地板上時(shí),則人體能夠通過接觸而起電。人體也能通過感應(yīng)而帶電,還能與其他帶電體接觸而被傳導(dǎo)帶電。*為常見的是由于穿著的衣物帶電。常見人體帶電過程如下:
(1)人從椅子上站起來,或擦拭墻壁等過程(*初的電荷分離發(fā)生在衣物或其他相關(guān)物體外表面,然后,人體由感應(yīng)帶電)。
(2)人在高電阻率材料制成的地毯等絕緣地板上走動(dòng)(*初的電荷分離發(fā)生在鞋和地板之間,然后,對于導(dǎo)電性鞋,人體由電荷傳遞而帶電;對于絕緣鞋,人體是因感應(yīng)而帶電)。
(3)脫下外衣時(shí)的靜電。這是發(fā)生在外層衣物與內(nèi)層衣物之間的接觸起電,人體則經(jīng)過電荷傳遞或感應(yīng)而帶電。
(4)液體或粉體從人拿著的容器內(nèi)倒出(該液體或粉體把一種極性的電荷帶走,將等量異性的電荷留在人體上。
(5)與帶電材料接觸。如對高度帶電粉體取樣時(shí)的帶電。當(dāng)存在連續(xù)起電過程時(shí),由于電荷泄漏和放電,使得人體*高電位被限制在約50kV以下。
A.人體帶電的控制
(1)在有防爆要求的車間內(nèi),不得使用塑料、橡膠等絕緣地面,并盡可能保持濕潤。操作人員應(yīng)穿防靜電鞋,以減少人體帶電。如鋪有地毯應(yīng)夾織金屬絲,并與自來水管等接地體連接,以盡快導(dǎo)除靜電。
.(2)在易燃易爆場所,工作人員不應(yīng)穿合成纖維織物的衣服。
(3)易燃易爆場所的坐椅不宜采用人造革之類的高阻材料制造。
(4)對高壓帶電體應(yīng)加屏蔽,人體應(yīng)避免與高速噴射的氣體接近,以防靜電感應(yīng)。
四、靜電測量
靜電測量就是用相應(yīng)的測量裝置測量有關(guān)靜電的物理參數(shù)。主要的靜電參數(shù)有:靜電電位,介質(zhì)的質(zhì)量電量密度和體積電量密度;靜電放電火花的放電電量、放電能量、放電電流;電阻、電容、電感;介質(zhì)的表面電阻率和體電阻率、介電常數(shù);放電時(shí)間常數(shù)等等。測量用的儀器設(shè)備有:靜電電位儀、高阻計(jì)、電容電橋、電感電橋、檢流計(jì)、示波器、靜電衰減儀、法拉第簡、靜電感度測量裝置等。
靜電測量時(shí)應(yīng)注意:
(1)應(yīng)選用使用方便、可靠性高的測量儀表。在爆炸危險(xiǎn)場所測量儀表應(yīng)選用防爆型。
(2)測量前仔細(xì)閱讀儀表使用說明,了解其測量原理和使用范圍。
(3)湖量前凋零、調(diào)整靈敏度并選擇量程。
(4)測量分析由測量導(dǎo)致引爆的危險(xiǎn)性。在排除引燃危險(xiǎn)性以后再進(jìn)行測量;并應(yīng)事先考慮發(fā)生意外情況時(shí)的應(yīng)急措施。
(5)為防止測量時(shí)發(fā)生放電,應(yīng)使測量儀表的探頭緩慢接近帶電體。即使防爆型儀表也應(yīng)如此。
(6)同一項(xiàng)目應(yīng)測量數(shù)次,在重現(xiàn)性較好的情況下,取其平均值和*大值。
化學(xué)合成**生產(chǎn)防靜電措施
用化學(xué)合成方法生產(chǎn)**的工藝流程可歸納為:
備料-投料-工藝過程控制-出料-分離一精制-干燥-成品。其工藝過程復(fù)雜,涉及多種易燃易爆物品爆炸危險(xiǎn)較大。因此,必須妥善控制工藝全過程,以免發(fā)生爆炸。
一、備料
在投料前須將各種原料(中間體)準(zhǔn)備就緒。不同的備料方法其防爆控制要求各不相同。大致可分以下6個(gè)方面。
1、管道或容器不可任意混用 物料尤其是液體物料和氣體物料,在備料過程中使用的管道和容器不可任意混用,以免不同物料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而有爆炸危險(xiǎn)。輸送、貯存氧化性物料,如過氧化氫、硝酸、濃硫酸、高氮酸等氧化性酸的容器,管道未經(jīng)徹底清洗合格,不得隨便貯存、輸送易燃有機(jī)物料,如酸酐類(菇酐等)、醉類(甲酵、乙醇等)、醛、酮類(乙酮、丙酮等)、有機(jī)堿類(甲基阱、無水阱等)、爆炸性物品類(有機(jī)過氧化物類,三硝基酚等),也不得貯存、輸送還原性物料,如含有金屬鈉、氫化鈉、保險(xiǎn)粉等還原劑的物料。貯存、輸送含水物料(包括含水酒精)的容器、管道,不可任意儲(chǔ)存、輸送忌水物料,如過氧化鈉、氫化納、金屬鈾等。其他如酸類與堿類以及一切性質(zhì)相抵觸,接觸后發(fā)生劇烈放熱反應(yīng);或者互相作用使物料變質(zhì),投料后造成反應(yīng)異常而增加爆炸危險(xiǎn)的各種物料,備料容器和輸送管道一律不得任意混用。因此,在不同物料使用同一容器和管道前,應(yīng)仔細(xì)研究,確認(rèn)無問題時(shí)方可進(jìn)行。否則必須將容器、管道徹底清洗并干燥合格。
2、車間內(nèi)部物料運(yùn)輸防爆問題
備料運(yùn)輸大都為車間內(nèi)部之間的短距離運(yùn)輸,化學(xué)物料不可任意使用不合要求的運(yùn)輸工具。一切會(huì)發(fā)生火花的運(yùn)輸工具,如不防爆的電瓶車、機(jī)動(dòng)叉車、升降機(jī)及鋼輪推車等均應(yīng)禁止使用。充氣輪胎的手推車和平板三輪車可以使用。
3、輸送液體物料的防爆要求:
A、用惰性氣體壓送——易燃液體不得用壓縮空氣壓送,以免系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生爆炸性混合物遇靜電火花等因素引起爆炸,但可用惰性氣體壓送。如果用負(fù)壓抽料,負(fù)壓系統(tǒng)不能漏氣,以免吸入空氣引起爆炸。
B、用不產(chǎn)生火花的泵——用泵壓送必須使用專用的**防爆泵。如蒸汽往復(fù)泵、Y型液態(tài)烴泵。離心泵或齒輪泵,則必須使用鐵殼銅芯泵,以防泵出故障時(shí)葉輪與鐵殼相碰產(chǎn)生火花而引起爆炸。陶瓷泵或玻璃泵因?qū)щ?*,工作中極易產(chǎn)生靜電,不得用于壓送易燃液體。如果使用腋下泵,也應(yīng)采用鐵殼銅芯,而且設(shè)液位限制器與泵聯(lián)動(dòng),液位下降至一定高度時(shí)自動(dòng)切斷液下泵電源,使泵停轉(zhuǎn)。以保證泵浸在液面下。如果液位過低,造成液下泵空轉(zhuǎn),泵又是鐵殼鐵芯時(shí)極易發(fā)生爆炸,已有爆炸事故教訓(xùn).應(yīng)特別加以防范。
C、泵的出口后面的管道應(yīng)擴(kuò)大管徑 泵的出口應(yīng)接一段喇叭管,輸送管道的內(nèi)徑應(yīng)大于泵出口的內(nèi)徑,使在同樣流量下降低流速,減少靜電的產(chǎn)生。輸送管道系統(tǒng)除法蘭盤連接處均應(yīng)跨接并接地。
D、備料崗位的物料存放 首先必須控制存放量,一般以當(dāng)班用量為準(zhǔn),中轉(zhuǎn)庫送料有困難時(shí)也不宜超過3班用量。若為貯罐貯存,可放3天用量??傊瑐淞蠉徫晃锪弦陨贋楹?,以防止發(fā)生燃爆。 此外,必須注意性質(zhì)相抵觸的物料不得混放,以免互相接觸時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。因此,要實(shí)行定置管理:定點(diǎn)、定品種、定量、定管理人員。有的還應(yīng)分庫存放,避熱防潮。應(yīng)保溫的品種(如甲醛等)以及凝固點(diǎn)較高(如苯)結(jié)成固體后備料發(fā)生困難的,尚須適當(dāng)保溫貯存。 、
E、應(yīng)核對物料的名稱、規(guī)格、數(shù)量和純度——物料的品種、數(shù)量、純度必須符合技術(shù)要求。備料時(shí)必須認(rèn)真核對品名、規(guī)格、數(shù)量和純度。有時(shí)還必須用目力觀察物料的外觀,一旦發(fā)現(xiàn)異常立即停止備料,追查原因。以免品種搞錯(cuò),使反應(yīng)異常而導(dǎo)致爆炸。數(shù)量不對勢必造成物料配比不準(zhǔn),也會(huì)造成反應(yīng)異常而引起爆炸。純度不合要求、雜質(zhì)太多,有時(shí)也會(huì)引起反應(yīng)異常而引爆。
F、控制抽料速度——備料操作中常用負(fù)壓抽料法。無論是液體或粉狀固體,在料管中高速運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生靜電,故備料管道系統(tǒng)除法蘭連接處必須鮮接并接地外,尚需嚴(yán)格控制抽料管道系統(tǒng)中的物料流速。
二、投料
1、嚴(yán)格安排投料的先后次序——醫(yī)藥生產(chǎn)原料眾多,投料次序必須嚴(yán)格執(zhí)行崗位操作技術(shù)規(guī)程,以免發(fā)生先后次序搞錯(cuò)產(chǎn)生爆炸。除了反應(yīng)或物料性質(zhì)方面的原因需有特殊規(guī)定外,一般規(guī)則大致如下:
A、投低沸點(diǎn)液體和高沸點(diǎn)液體時(shí),應(yīng)該先投高沸點(diǎn)液體,后投低沸點(diǎn)液體。反之,先投低沸點(diǎn)液體大量揮發(fā),容易形成爆炸性氣體混合物,再投高沸點(diǎn)液體時(shí)增加爆炸危險(xiǎn);同時(shí)因低沸點(diǎn)物料揮發(fā)達(dá)散損失,造成配比不準(zhǔn)而使反應(yīng)異常增加爆炸危險(xiǎn)性。
C、投固體物料和液體物料時(shí),應(yīng)該先投液體物料后投固體物料。液體物料投入后在攪拌下容易控制溫度,然后投入固體物料比較**,而且便于混合均勻。如果液體物料沸點(diǎn)低容易揮發(fā),則應(yīng)先投固體物料后投液體物料。
D、投料物質(zhì)中有水溶性物質(zhì)和水時(shí),應(yīng)先投水或含水多的液體,其次再投水溶性固體,以便攪拌溶解,然后投其他物料。這樣可避免因物料局部積聚,驟然發(fā)生劇烈反應(yīng)而發(fā)生爆炸。
E、共同投入氧化性物料和易燃液體等有機(jī)物料時(shí),應(yīng)該先投易燃液體等有機(jī)物料,在充分?jǐn)嚢韬蛧?yán)格控制溫度的條件下再緩緩?fù)断卵趸晕锪?。此點(diǎn)至關(guān)重要。若先投氧化性物料,后投易燃液體等有機(jī)物料時(shí),反應(yīng)釜內(nèi)氧化性物料數(shù)量較多,有機(jī)易燃物料投料初期,小部分有機(jī)易燃物遇大量氧化性物料容易起劇烈氧化反應(yīng)而有燃爆危險(xiǎn)。
F、投料中有忌水物料和含水物料時(shí),應(yīng)先投入含水物料,在充分?jǐn)嚢韬蛧?yán)格控制溫度的條件下,緩緩?fù)度爰伤锪?,使忌水物料小量逐步與大量含水物料接觸,防止溫度猛升發(fā)生危險(xiǎn)。否則大量忌水物料通含水物料極易溫度猛升,發(fā)生沖料或爆炸。
G、投比重不同的物料時(shí),應(yīng)該先投比重較小的物料,在攪拌下再投比重較大的物料,這樣容易混合均勻,不易分層;若比重大的物料先料,比重小的物料后投,則極易分層。若遇事后攪拌,不同物料大量混合,可能突然發(fā)生劇烈反應(yīng)而爆炸。
2、嚴(yán)格控制投放物料的溫度——制藥工藝中往往運(yùn)用許多特殊的反應(yīng),有時(shí)在投料過程中不同物料互相接觸即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。物料溫度高、反應(yīng)快。若投料時(shí)物料溫度偏高,反應(yīng)迅速,溫度進(jìn)一步升高,容易失控,增加爆炸危險(xiǎn)。有些物料具有熱不穩(wěn)定性,溫度升高容易迅速分解,而發(fā)生爆炸。所以投料溫度必須嚴(yán)格控制。
3、嚴(yán)格控制投放物料的速度——主要有3種情況應(yīng)嚴(yán)格控制投放物料的速度:
A、常溫下進(jìn)行快速反應(yīng)的工藝過程;其投料速度應(yīng)予以控制,以使邊加料邊反應(yīng),用加料速度來控制反應(yīng)速度。加料過快,物料大量混合,勢必反應(yīng)劇烈,容易失控。
B、反應(yīng)物料在反應(yīng)釜內(nèi)互相接觸后會(huì)發(fā)生劇烈放熱反應(yīng)的,必須嚴(yán)格控制加料速度,使熱量逐漸釋放,通過熱交換加以冷卻,容易控制溫度。否則溫度猛升,極易發(fā)生沖料燃爆。
C、物料不易混合均勻時(shí),有時(shí)因物料粘稠,或者攪拌器攪拌效率不佳等因素,使物料不易迅速混合均勻。此時(shí)必須控制加料速度。以免大量物料混合不勻,發(fā)生反應(yīng)異常,增加危險(xiǎn)。
4、嚴(yán)格控制物料配比——嚴(yán)格控制物料配比在備料中要做到,在投料時(shí)也要做好。配比不準(zhǔn)會(huì)造成反應(yīng)異常而發(fā)生危險(xiǎn)。
A、在有氧化劑(如H202 、KClO3等)參與下的反應(yīng),除上述投料速度等因素外,氧化劑與其他物料的比例必須準(zhǔn)確,若氧化劑過量,會(huì)引起反應(yīng)失控,有爆炸危險(xiǎn)。
B、有不穩(wěn)定物質(zhì)(如過氧化苯甲酰、過氧化醋酸、雙乙烯酮等)存在下,必須嚴(yán)格控制配比。若不穩(wěn)定物質(zhì)過量,分解熱量增加,易致失控,大大增加爆炸危險(xiǎn)。
C、有時(shí)反應(yīng)物料配比準(zhǔn)確,而溶媒太多或太少,也會(huì)增加爆炸危險(xiǎn)。溶媒太多,反應(yīng)物料濃度偏低不利反應(yīng),往往需提高反應(yīng)溫度,從而導(dǎo)致反應(yīng)異?;蛉苊秸魵獯罅可l(fā),增加爆炸危險(xiǎn)。溶媒太少,反應(yīng)物料濃度過高,使反應(yīng)過快,容易失控而增加爆炸危險(xiǎn)。所以溶媒的配比也要準(zhǔn)確。
D、觸媒與反應(yīng)物料的配比必須嚴(yán)格控制。觸媒太多,易使反應(yīng)迅猛進(jìn)行而失控,有時(shí)還會(huì)造**們不需要的異常反應(yīng)。觸媒太少,反應(yīng)太慢或不反應(yīng),此時(shí)往往使操作者提高反應(yīng)溫度,容易造成反應(yīng)失控,增加爆炸危險(xiǎn)。
5、合理選擇投料方式——合成藥生產(chǎn)中常用3種投料方式:
A、正壓投料:利用壓力將物料壓進(jìn)反應(yīng)釜中。液體投料多用高位槽,利用液位差投料,比較**。有時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)部壓力超過常壓,須用加壓投料,大多用泵壓入,放料管應(yīng)插入釜壁下部,使易燃液體沿壁流下,并使加料管口迅速浸沒在液面下,使液體從液面下進(jìn)料。以減少靜電危險(xiǎn)。如采用氣力輸送,須用惰性氣體,禁止使用壓縮空氣。
氣體投料大多采用壓入法。此時(shí),必須嚴(yán)格控制壓力。使用氣體鋼瓶供氣時(shí),必須安裝減壓聞。經(jīng)減壓閥輸出的氣體壓力與反應(yīng)釜內(nèi)壓力之差不應(yīng)大于0.1MPa,以免氣體出口處產(chǎn)生強(qiáng)烈噴射而產(chǎn)生大量靜電。
壓入易燃?xì)怏w前,應(yīng)先將反應(yīng)釜抽真空;若限于條件,無法取得高真空時(shí),應(yīng)在抽空后通入氮?dú)?,再抽空,然后壓入易燃?xì)怏w,以防止反應(yīng)釜內(nèi)形成爆炸性氣體溫合物。
B、負(fù)壓抽料:是常用的投料方法;抽料過程中物料在管道中高速運(yùn)動(dòng),易產(chǎn)生大量靜電。故絕緣的抽料管道內(nèi)壁應(yīng)該用銅線襯繞,銅線接地。如果內(nèi)壁襯繞有困難,可繞在管道外壁,管道口接以銅管,銅線與銅管相焊接,然后接地。如為導(dǎo)電體管道,可免繞銅錢,但仍需接地。
固體粉塵抽料時(shí),真空管路入口處必須設(shè)過濾網(wǎng),以濾除粉塵。在真空管路入口附近應(yīng)設(shè)水洗器,使殘余粉塵經(jīng)水洗除去,防止粉塵進(jìn)入真空泵而發(fā)生危險(xiǎn)。液體抽料時(shí)也應(yīng)設(shè)水洗器,以減少液體蒸氣抽入真空泵。
用負(fù)壓抽料法投易燃液體物料時(shí),若易燃液體電阻率在1010-l015 Ω.cm時(shí),必須控制流速,不宜超過1m/s,以免產(chǎn)生大量靜電。一般方法是增大管徑,在出口處用喇叭狀管口,使出口流速減慢。同時(shí)應(yīng)控制溫度,液體溫度應(yīng)至少要比沸點(diǎn)低300C。液溫高時(shí)應(yīng)先冷卻,然后油料,以防液體大量氣化,抽入真空泵內(nèi)造成危險(xiǎn)。同時(shí)物料損失造成配比不準(zhǔn)而發(fā)生異常反應(yīng)。
一般低沸點(diǎn)液體不宜采用負(fù)壓抽料法投料。
C、人工投料 一般固體物料的投料大多仍用人工投料法。人工投料時(shí),容器口敞開,易燃易爆氣體容易逸出而增加危險(xiǎn)性。所以人工投料一般采用低溫法,即反應(yīng)釜內(nèi)如果已有易燃液體,此時(shí)應(yīng)先冷卻,使液體降溫,然后投入團(tuán)體物料。如果液體物料沸點(diǎn)甚低(如乙醚)可先投固體料,密閉釜蓋,然后投入固體物料。
投料時(shí)容器材質(zhì)應(yīng)予注意。如果將固體物料從塑料袋、塑料捅等容器中直接投料,則物料在塑料容器中與器壁摩擦產(chǎn)生靜電火花,遇反應(yīng)器內(nèi)的爆炸性氣體混合會(huì)引起爆炸。烘干的麻袋也容易產(chǎn)生靜電。直接快速投料時(shí),曾因產(chǎn)生靜電火花發(fā)生過爆炸事故,不可大意。一般可以先將塑料容器或干麻袋中的物料倒進(jìn)木桶中,再將物料從本桶中慢慢倒進(jìn)反應(yīng)釜內(nèi),此時(shí)即使反應(yīng)釜內(nèi)已有易燃液體,也比較**。 人工投料后,釜口等處的粉塵不得用尼龍布、合成纖維織品等揩拭,以免產(chǎn)生靜電火花引起危險(xiǎn),可用棉布揩拭。此外,易燃液體、有毒物料一般不宜采用人工投料
D、機(jī)械推進(jìn)器投料 有些固體物料以其粘度等特點(diǎn),無法用上述方法投料,可采用螺旋推進(jìn)器式機(jī)械投料,只要控制溫度與速度,一段尚無爆炸危險(xiǎn)。但是過氧化物類、硝基化合物類、重氮化合物類、含亞硝酰基的化合物、氮酸和高氯酸鹽類、硝酸鹽類等易分解爆炸的物質(zhì)不得采用機(jī)械推進(jìn)器投料法。
三、反應(yīng)過程工藝控制
化學(xué)合成藥反應(yīng)過程的工藝控制有溫度控制、壓力控制、酸堿度控制、攪拌混合、光照、催化等各種精細(xì)化工生產(chǎn)的工藝控制。今把與爆炸危險(xiǎn)關(guān)系*密切的工藝過程的控制如下:
1、溫度控制
眾多的化學(xué)反應(yīng)如硝化、氧化、氫化、還原、重氮化、加成、酯化、縮合、水解等都要嚴(yán)格控制溫度,只要溫度授制失誤,極易發(fā)生沖料或爆炸。大部分反應(yīng)工藝如加熱、回流、冷卻、蒸餾、重結(jié)晶、過濾等莫不都要控制溫度,否則極易發(fā)生沖料燃爆。
不同反應(yīng)、不同工藝形式,其濕度控制要求和失控后發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的程度各不相同。但是根據(jù)化學(xué)合成溫度控制的普遍規(guī)律與爆炸有關(guān)的主要有以下幾個(gè)方面。
A、吸熱反應(yīng) 這類反應(yīng)過程中需吸收熱量,故需外部加熱。溫度越高,反應(yīng)越快。但是吸熱反應(yīng)在消耗熱量,故一般不大會(huì)發(fā)生反應(yīng)過劇、失控沖料的危險(xiǎn),爆炸危險(xiǎn)性小??墒羌訜嵋膊豢蛇^快,溫度不可升得太高,以免物料爆沸,發(fā)生沖料而使生產(chǎn)現(xiàn)場充滿爆炸性氣體混合物,增加爆炸危險(xiǎn)。因此吸熱反應(yīng)也需要有冷卻裝置,以便一但加熱過頭溫度過高時(shí)可迅逐調(diào)整溫度。
B、放熱反應(yīng) 這類反應(yīng)在反應(yīng)過程中放出熱量,而且也具有溫度與反應(yīng)速度呈正相關(guān)的特點(diǎn)。在常溫時(shí)反應(yīng)太慢或不反應(yīng),為了縮短反應(yīng)時(shí)間,加快反應(yīng)速度,就得加熱升溫。溫度升到一定程度,反應(yīng)較快進(jìn)行,同時(shí)放出熱量。若不及時(shí)停止加熱,適當(dāng)冷卻,則物料在放熱情況下溫度上升。溫度升高,反應(yīng)加快,產(chǎn)熱更多。一旦產(chǎn)熱量大于散熱量溫度持續(xù)上升,反應(yīng)不斷加速,爆炸不可避免。因此放熱反應(yīng)的溫度控制不當(dāng)是極其危險(xiǎn)。放熱反應(yīng)的反應(yīng)釜必須配備冷卻設(shè)施,冷卻面積要夠用。冷凍機(jī)的溫度、壓力皮保證穩(wěn)定。加熱升溫時(shí),攪拌必須有效,升溫必須緩慢,臨近反應(yīng)控制溫度時(shí)必須十分小心,緩緩升溫,一般需要幾分鐘才升溫1℃。一旦到達(dá)所需溫度后應(yīng)停止供熱,開始冷卻,使反應(yīng)溫度不再升高,若為回流加熱,回流冷凝器的有效熱交換面積必須夠用,保證將熱蒸氣充分冷凝。應(yīng)控制回流量,回流異常時(shí)立即開反應(yīng)器冷卻閥,使回流正常為止。一旦遇放熱反應(yīng)溫度超過規(guī)定,冷卻劑閥門全部開足溫度仍上升時(shí),應(yīng)立即進(jìn)行聚急放料,開放料閥將物料通過管道導(dǎo)入另外**地點(diǎn)的大容量不密閉容器中。這種緊急放料設(shè)施在硝化、氯化等放熱反應(yīng)中尤為重要。一般放熱反應(yīng)可在反應(yīng)釜上設(shè)爆破泄壓片,其排出口應(yīng)導(dǎo)至室外**地點(diǎn),遠(yuǎn)離火源30m以上。 ·
C、在相當(dāng)高的溫度條件下才進(jìn)行的反應(yīng) 有的反應(yīng)(如酯化反應(yīng))目在很高的溫度下進(jìn)行。因此先要加熱到接近物料(溶劑)的沸點(diǎn),反應(yīng)才進(jìn)行。這種反應(yīng)應(yīng)該設(shè)回流裝置,否則易爆炸。有時(shí)產(chǎn)生的低沸點(diǎn)副產(chǎn)品須蒸出除去,應(yīng)先經(jīng)回流,使沸點(diǎn)較高的反應(yīng)物回流后繼續(xù)反應(yīng),沸點(diǎn)較低的副產(chǎn)品蒸氣經(jīng)回流冷疑器上升,進(jìn)入回收冷凝器冷凝后放入接收罐。這種情況下溫度控制甚為重要。若加熱溫度過高,物料不能全部冷凝回到反應(yīng)釜,使反應(yīng)物料配比失調(diào),就會(huì)使反應(yīng)異常而增加危險(xiǎn)性。若回溫冷凝器冷卻溫度控制不當(dāng),使低沸點(diǎn)副產(chǎn)品蒸不出來,也會(huì)影響正常反應(yīng),增加爆炸危險(xiǎn)性。
D、回流、蒸餾的溫度控制 回流工藝的關(guān)鍵是控制加熱溫度和保證冷凝器的冷卻有效。另外應(yīng)注意回流反應(yīng)釜的物料充滿系數(shù)。反應(yīng)釜應(yīng)為<70%、球形容器應(yīng)為50一60%,不可太滿。否則易發(fā)生沖料,增加爆炸危險(xiǎn)?;亓骼淠魃戏娇稍O(shè)可燃?xì)怏w檢測報(bào)警儀。一旦回流異常,易燃流體的蒸氣溢出量超標(biāo)時(shí)即報(bào)警.使操作者立即采取措施,防止沖料。
醫(yī)藥生產(chǎn)常用的蒸餾有常壓蒸餾和減壓蒸餾。常壓蒸餾的爆炸危險(xiǎn)性和工藝控制與回流相似。減壓蒸餾的危險(xiǎn)性除同常壓蒸餾外,主要是易燃液體蒸氣容易大量抽入真空泵,使真空泵內(nèi)的潤滑油被稀釋而降低潤滑效果,使泵體溫升過高,在排氣管口可能有燃爆危險(xiǎn)。因此減壓蒸餾時(shí),冷凝效果必須良好,盡量將溶劑蒸氣冷凝回收。減壓蒸餾時(shí),系統(tǒng)不得漏氣,以防空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)引起爆炸危險(xiǎn),尤其是當(dāng)?shù)販囟容^高,接近物料自燃點(diǎn)時(shí),這一點(diǎn)尤為重要。減壓蒸餾結(jié)束時(shí),應(yīng)先降溫,然后續(xù)緩放進(jìn)空氣至常壓。不得在高溫下突然放進(jìn)空氣,以免發(fā)生燃爆。 。
無淪何種蒸餾,*后高溫殘留物放料時(shí),應(yīng)把溫度適當(dāng)降低后進(jìn)行,以免自燃引起爆炸危險(xiǎn)。
E.其他涉及溫度控制的工藝過程 如重結(jié)晶、熱過濾等,爆炸危險(xiǎn)性比上述各種情況小,但仍應(yīng)控制溫度上限不使超溫,設(shè)備要保持密閉以防止易燃易攥氣體外逸。熱過濾時(shí)溫度控制不當(dāng)易析出結(jié)晶,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。正常情況下熱過濾時(shí)速度很快,電阻率高的易燃液體快速通過過濾介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生高靜電位,易引起燃爆。故應(yīng)該用惰性氣體壓送;設(shè)備接地;用夾套保溫法后不易析出結(jié)晶,可以減慢過濾速度,減少靜電危害。
F、溫度控制的其他要求 除上述工藝條件控制外,設(shè)備也須符合一定要求,以免發(fā)生爆炸。主要有:設(shè)備內(nèi)壁材質(zhì)應(yīng)防腐蝕和保證不漏,以防冷凍劑或蒸氣、汽缸油等熱裁體漏入反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。有些反應(yīng)物料遇蒸汽或水會(huì)發(fā)生爆炸(如PClO3 。PCl5、金屬鈉),這類物料不得用熱水或蒸汽加熱,可用汽缸油作熱載體進(jìn)行夾套加熱。如果加熱溫度達(dá)到或接近物料自燃點(diǎn)時(shí),應(yīng)該充氮?dú)獗Wo(hù)。一切控制溫度的場合,溫度儀指示必須正確有效,安裝合理,故應(yīng)定期檢查和校驗(yàn)。如用水銀溫度計(jì),更應(yīng)注意溫度計(jì)完好。若溫度計(jì)已經(jīng)斷裂面不察,或者裝置位置不當(dāng),懸在液面上方,不能正確指示溫度,往往使反應(yīng)溫度過高面發(fā)生爆炸。
2、壓力控制
合成藥生產(chǎn)工藝過程中往往需要加壓或減壓。
A、加壓 與爆炸有關(guān)的主要有以下4個(gè)方面。
a.加壓進(jìn)料時(shí),進(jìn)料壓力與釜內(nèi)壓力之差必須控制。0.4MPa的水蒸氣向罐內(nèi)噴射,曾引起罐內(nèi)氫氣爆炸,后減壓至0.1MPa,即安然無恙,因此壓差<0.1MPa是比較**的。不過有些物料(如氧氣)在加壓下高速噴射極易引起易燃易爆有機(jī)物質(zhì)爆炸。故氧化性較強(qiáng)的物料(如氧氣、環(huán)氧乙烷、三氧化硫等),加壓進(jìn)料時(shí)必須特別小心,只需稍有壓差,以保持能進(jìn)料為宜,不得貪快而提高壓差。同時(shí)盡量在液面下緩緩進(jìn)料,防止在氣相中噴射。
b.有些反應(yīng)需在超過常壓下進(jìn)行。設(shè)備耐壓程度必須**保證正常反應(yīng)時(shí)達(dá)到的*高壓力的3倍,爆破泄壓片為1.25倍,否則設(shè)備容易發(fā)生物理性爆破;鋼材爆裂過程中可能產(chǎn)生火花而造成繼發(fā)性的化學(xué)爆炸。
c.加壓反應(yīng)容器泄漏容易引起爆炸,如為氣液相加壓反應(yīng),其爆炸危險(xiǎn)性更大。因?yàn)樵趬毫^高的情況下,反應(yīng)釜可能發(fā)生泄漏,有時(shí)泄漏較小,操作人員不易發(fā)覺,結(jié)果傻氣相物料因泄漏而減少,但液相物料不減少,造成反應(yīng)釜內(nèi)物料配比失調(diào),導(dǎo)致反應(yīng)異常。很可能使壓力猛升,大大超過正常反應(yīng)的壓力而發(fā)生爆炸。此外,如果壓力較高,泄漏時(shí)易燃易爆物料從壓力釜內(nèi)噴出,與空氣高速摩擦,也會(huì)產(chǎn)生靜電火花引起爆炸。因此高壓設(shè)備不得泄漏??稍O(shè)置嗅敏儀等氣體檢測警報(bào)儀,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏,立即采取停車、檢漏等措施。
d.工藝條件控制稍有不當(dāng),設(shè)備、儀表不合要求即易爆炸。凡是原料配比不當(dāng)、雜質(zhì)太多、品種搞錯(cuò)、升溫過快、溫度過高、攪拌**、儀表失靈、設(shè)備失修,金屬疲勞、耐壓下降、或遭猛烈撞擊等,都易引起爆炸。因此加壓反應(yīng)必須嚴(yán)格管理。
B、減壓 減壓的爆炸危險(xiǎn)性較小,但是有3點(diǎn)應(yīng)加注意。
a。要妥善控制真空度,高真空條件下,系統(tǒng)內(nèi)含氧量極低,工藝條件下(如高溫)無爆炸危險(xiǎn)。但是遇到設(shè)備漏氣,閥門忘開,真空泵停止運(yùn)行,或者真空系統(tǒng)發(fā)生其他問題使空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi),造成氧含量升高,此時(shí)就可能引起物料自燃而發(fā)生爆炸。因此真空度應(yīng)妥善控制,力求穩(wěn)定。一旦真空度劇降會(huì)發(fā)生爆炸的場合,應(yīng)備有氮?dú)鈿庠?,以便在真空度失控即時(shí)輸入氮?dú)?,以減少空氣串入。
b.解除真空,恢復(fù)常壓時(shí),如果物料溫度較高,接觸空氣有自燃危險(xiǎn)的,應(yīng)輸入氮?dú)馊缓缶従彿胚M(jìn)空氣至常壓。
C.要保證設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度,以免高真空時(shí)抽癟容器而發(fā)生繼發(fā)性爆炸。
3、酸堿度控制
化學(xué)合成工藝過程中,酸堿度控制不當(dāng)可能引起反應(yīng)異?;蛭锪戏纸舛l(fā)生爆炸危險(xiǎn)。主要控制2點(diǎn):
A、中和或調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí),速度宜慢,并控制溫度,攪拌要均勻。調(diào)節(jié)酸堿度是一個(gè)放熱反應(yīng),速度太快會(huì)局部過熱,而且容易造成局部酸堿度過頭,引起反應(yīng)異?;蛭锪戏纸?,增加爆炸危險(xiǎn)性。尤其是在氧化劑及硼氫類等忌酸物存在下,pH值從堿性調(diào)至中性或弱酸性時(shí),尤宜小心。若加酸過快,使局部溫度過高,局部物料偏酸,氧化劑在酸性環(huán)境中穩(wěn)定性下降,容易分解,會(huì)增加爆炸危險(xiǎn)。
B、調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí),使用的酸堿濃度和品種應(yīng)經(jīng)研究確定。一般宜用稀酸、稀堿調(diào)節(jié)。氧化性酸的危險(xiǎn)性大,用鹽酸比較**。若工藝要求需用硫酸調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí),硫酸必須事前稀釋,以防濃硫酸通水或堿產(chǎn)生高熱而引起爆炸危險(xiǎn)。
4、攪拌控制
攪拌**往往造成爆炸,因此對攪拌問題應(yīng)予重視。與爆炸關(guān)系*密切的有以下4點(diǎn):
A、控制攪拌速度 攪拌速度太慢,物料不易攪勻。攪拌速度太快,物料與攪拌器、物料與容器器壁之間的相對運(yùn)動(dòng)速度也快。如果容器器壁、攪拌器是絕緣體(如搪玻璃)。而物料的電阻率在1010 一10 15 Ω.cm之間時(shí),容易產(chǎn)生靜電。一般化學(xué)合成藥生產(chǎn)過程中,反應(yīng)器中往往有爆炸性氣體混合物,爆炸危險(xiǎn)性就很大。因此攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)予控制,不得太快。容器直徑越大,攪拌器的直徑也越大,在同樣轉(zhuǎn)速下限速度越大。所以容器大,攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)慢。一般說來,1000L以下的反應(yīng)釜,錨式攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在60r/min以內(nèi);1000L以上,轉(zhuǎn)速還應(yīng)減慢,否則應(yīng)充惰性氣體保護(hù)。
B、合理選用攪拌器 螺旋槳式攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速太快,易燃易攥物料不應(yīng)采用,以免產(chǎn)生大量靜電而發(fā)生危險(xiǎn)。一般以錨式攪拌器為好。化學(xué)合成藥工藝中有易燃物料的場合不采用鼓入空氣作空氣攪拌,以免產(chǎn)生大量靜電及形成爆炸性氣體混合物而引起爆炸。
C、保證攪拌器**運(yùn)轉(zhuǎn) 嚴(yán)防攪拌器斷落或中途停轉(zhuǎn)、物料混合不勻或分層,引起反應(yīng)異常。有時(shí)物料因攪拌停轉(zhuǎn)而分層,恢復(fù)攪拌時(shí),大量物料瞬時(shí)混合,反應(yīng)劇烈、引起爆炸或沖料。因此攪拌器應(yīng)定期檢修,加強(qiáng)維護(hù),保持良好。如遇攪拌故障停轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)立即停止加料,迅速降溫。如有分層現(xiàn)象的,應(yīng)將下層物料放出,待恢復(fù)攪拌后,溫度符合要求的情況時(shí)再慢慢加料,重新反應(yīng),以防爆炸。
D、防止攪拌器的缺陷引起危險(xiǎn) 攪拌的填料函漏油,油進(jìn)入反應(yīng)釜,若有強(qiáng)氧化劑存在,即易發(fā)生氧化發(fā)熱而引起爆炸。若攪拌器安裝**或強(qiáng)度不夠,造成攪拌器與器壁摩擦撞擊,就會(huì)產(chǎn)生火花增加危險(xiǎn)性。如果攪拌器電動(dòng)機(jī)功率不夠大,超負(fù)荷運(yùn)行,引起電動(dòng)機(jī)溫度過高超過爆炸物質(zhì)的引燃溫度,甚至撓毀電機(jī),給防爆場所提供不**因素,增加爆炸危險(xiǎn)。電動(dòng)機(jī)與攪拌器之間如果用三角皮帶傳動(dòng),則在攪拌開始時(shí),三角皮帶因強(qiáng)烈摩擦而發(fā)高熱,會(huì)增加爆炸危險(xiǎn)。凡此種種都是設(shè)備缺陷。所以選擇攪拌器要慎重。必須根據(jù)工藝條件,物料性質(zhì),防爆要求等各方面考慮,選擇適用的攪拌器。
E、其他 與工藝防爆控制有關(guān)的因素主要還有水、含氧量、動(dòng)力系統(tǒng)故障3個(gè)方面的問題:
a、水的問題 凡是使用或生產(chǎn)忌水物料(如過氧化鈉,氫化鈉等)涉及的一切工藝條件、設(shè)備和環(huán)
境都要認(rèn)真研究,防止爆炸事故的發(fā)生。設(shè)備要干燥(包括管道、閥門),因反應(yīng)釜烘得不夠干,投放含金屬鈉的物料時(shí)易發(fā)生爆炸,使操作者受傷,設(shè)備損壞。因此投料前設(shè)備應(yīng)先烘干。有的管道很難以烘干,可先用水溶性溶劑(如乙醇、丙酮等)灌注,放凈后再用沸點(diǎn)較低的溶劑(如乙醚、氯仿)灌注,放凈,再用熱氣流慢慢地吹干。然后投料。使用、生產(chǎn)遇水燃燒爆炸物料的廠房應(yīng)高度干燥,不漏水、滲水,暴雨時(shí)也不會(huì)進(jìn)水。門窗應(yīng)有可靠防止漏水的措施?,F(xiàn)場不宜存放含水物質(zhì),不得隨便用水沖洗。
b、氧含量問題 一般化學(xué)合成制藥工藝過程中大多注意防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi),以控制氧含量??墒怯行┓磻?yīng)中使用氧化劑、過氧化物等物質(zhì),反應(yīng)過程中產(chǎn)生氧氣,使系統(tǒng)內(nèi)氧含量大大增高,甚至產(chǎn)生初生的原子態(tài)氧,極易與易燃物料形成爆炸性混合物,有自燃爆炸危險(xiǎn)。遇靜電火花等火源爆炸危險(xiǎn)性更大。有時(shí)因存在強(qiáng)還原性物料,如四氫化鋁、二硼氫等物質(zhì)。遇到含氧量增加,加上溫度控制失誤等原因,即使沒有火源,也有爆炸危險(xiǎn)。因此,有強(qiáng)還原性物料存在時(shí),使用氧化劑必須十分當(dāng)心。要先經(jīng)小樣試驗(yàn),證明**可靠,再制訂完善的崗位技術(shù)**操作法,嚴(yán)格執(zhí)行。
c、動(dòng)力供應(yīng)發(fā)生故障 動(dòng)力供應(yīng)有以下幾種情況容易引起爆炸,應(yīng)采取措施加以防止:電力供應(yīng)中斷,攪拌器突然停轉(zhuǎn),極易引起爆炸,請參見本節(jié)“攪拌控制”內(nèi)容。電力供應(yīng)中斷還會(huì)引起生產(chǎn)秩序的混亂,增加危險(xiǎn)性。冷凍供應(yīng)中斷,使溫度控制發(fā)生困難,極易造成反應(yīng)溫度猛升,引起沖料或爆炸。正在反應(yīng)過程中的放熱反應(yīng)尤其危險(xiǎn)。所以,有些反應(yīng)不允許冷凍供應(yīng)中斷。必要時(shí),應(yīng)另備小冷凍機(jī)以救急,但因致冷過程費(fèi)時(shí),往往緩不濟(jì)急。蒸汽供應(yīng)中斷一般說來危險(xiǎn)性比上述兩種小,不過有時(shí)蒸汽供應(yīng)中斷時(shí),蒸汽壓力下降,化學(xué)反應(yīng)操作人員便把蒸汽閥盡量開足,一旦蒸汽恢復(fù)時(shí),大量蒸汽進(jìn)入加熱夾層。就容易使溫度猛升而發(fā)生沖料爆炸危險(xiǎn)。
d.自來水供應(yīng)中斷,可能影響冷卻,與冷凍供應(yīng)中斷的危險(xiǎn)性相似。
四、出料
出料的爆炸危險(xiǎn)性比較小,但在控制不當(dāng),放料發(fā)生故障時(shí)處置失誤等情況下,仍有相當(dāng)危險(xiǎn)性。
1、溫度控制 放料時(shí)溫度宜低,以免部分溶劑大量揮發(fā),在空氣中形成爆炸性混合物增加爆炸危險(xiǎn)。若溫度太高,接近物料自燃點(diǎn)時(shí),尤為危險(xiǎn),必須適當(dāng)降溫。
2、速度控制 無論是加壓出料、負(fù)壓拍料或常壓出料都要控制出料速度,不得高速噴射,以免產(chǎn)生大量靜電并造成物料四濺,增加危險(xiǎn)性。粘度大的物料常用加壓出料法出料,壓力大小應(yīng)視物料粘度隨時(shí)調(diào)整,防止快速出料。粘度小的物料盡量采用位差壓力出料。如出料困難,可相加壓,一般壓力不得大于0.1MPa。粘度太大的固體物料可用機(jī)械螺旋傳送法出料,速度不宜太快,以防止機(jī)械螺旋傳送器與物料劇烈摩擦、擠壓而發(fā)生危險(xiǎn)。易爆物質(zhì)不宜采用機(jī)械螺旋傳送法出料。
3、放料口堵塞的處理 放料口堵塞時(shí)處理方法應(yīng)得當(dāng),穩(wěn)當(dāng),不得用鐵棒猛捅,以免劇烈撞擊而引起物質(zhì)分解,發(fā)生爆炸?;蛘咭蜩F器碰撞產(chǎn)生火花而發(fā)生爆炸。塑料棒摩擦?xí)r易產(chǎn)生靜電,也不宜使用,只可用木棒輕輕疏通。也可以反復(fù)旋動(dòng)釜底閥門,用木棒疏通,釜內(nèi)稍加壓力,使物料放出。
4、有自燃危險(xiǎn)的物料,出料的防護(hù)措施在常溫下就有自燃危險(xiǎn)的物料,應(yīng)該把放料管、接收器等適當(dāng)密閉,充以氮?dú)猓缓蠓帕?。放料結(jié)束,接收器應(yīng)立即密閉。當(dāng)放料的物料中含有催化劑(如雷尼鎳),放料時(shí)應(yīng)待雷尼鎳充分沉降后,在持續(xù)通氮條件下出料。出料管呈J形,以防鎳流出。出料要慢,防止將鎳帶出。料液密閉、靜置,使帶出的少量鎳沉降在液面下。釜底的鎳可加水后放出,并保存在水中,可防止燃爆。
五、分離
制藥工藝中常用的分離方法有過濾、萃取、分餾等3種工藝:
1、過濾 過濾分甩濾、壓濾、抽濾3種。都有一定的爆炸危險(xiǎn)。
A、甩濾 目前仍以三足式離心機(jī)應(yīng)用*多。甩濾時(shí),液體蒸氣和小液滴呈氣溶膠狀態(tài)大量散發(fā)。如為易燃液體,爆炸危險(xiǎn)更大,所以必須加蓋,并在蓋上連接一根管子與接收器相通,使甩濾系統(tǒng)內(nèi)部形成內(nèi)循環(huán),以減少蒸氣外溢。離心機(jī)蓋側(cè)面應(yīng)設(shè)槽邊吸風(fēng)口,濾液接收器除密閉外,*好也設(shè)吸風(fēng)口,以及時(shí)排除接收器可能逸出的氣體和排除甩濾時(shí)下沉的易燃液體蒸氣。(易燃液體的蒸氣幾乎全部比空氣重)離心機(jī)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)防爆。使用的傳動(dòng)皮帶可使用整根的三角皮帶,不得使用有金屑連接螺母的“萬能皮帶”,防止金屬與皮帶輪摩擦產(chǎn)生火花,引燃易燃液體蒸氣。離心機(jī)起動(dòng)時(shí),應(yīng)先盤車,然后開電動(dòng)機(jī),待車速正常后,才逐步加料甩濾,即所謂動(dòng)加料。離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起步時(shí)皮帶與皮帶輪摩擦產(chǎn)生高熱,遇自燃點(diǎn)較低的易燃液體蒸氣(如乙醚,自燃點(diǎn)170℃)極易發(fā)生自燃爆炸。所以甩濾自燃點(diǎn)低的物料時(shí),應(yīng)采用動(dòng)加料。其他如碟片式高速離心機(jī)等有密閉外殼,散發(fā)的氣體較少,但也要加設(shè)排風(fēng)等設(shè)施。
B、壓濾 壓濾系統(tǒng)應(yīng)密閉,接地必須可靠完整。應(yīng)用惰性氣體壓濾,以免形成爆炸性氣體混合物。壓濾結(jié)束后應(yīng)經(jīng)冷卻,然后再開機(jī)取濾餅,以減少溶劑蒸氣揮發(fā)。如果濾餅不怕水,可用水洗滌后開機(jī)取出,可以大大減少溶劑蒸氣揮發(fā)。
C、抽濾 抽濾系統(tǒng)不得漏氣,以防空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)。如果液體為水溶性的,用水沖泵代替真空泵比較**。其他**要求可參照“負(fù)壓抽料”的有關(guān)內(nèi)容。
2、萃取
萃取分水萃取和溶劑萃取2類。如有易燃液體蒸發(fā)存在時(shí),就有燃爆之可能。萃取時(shí),不同相液體不同相液體混合極易產(chǎn)生大量靜電。因此設(shè)備必須可靠完整的接地;攪拌速度不宜太快;萃取結(jié)束后應(yīng)充分靜置,然后將下層液體通過接地管道緩緩故人有良好接地的接收器中;必要時(shí)(如使用極易產(chǎn)生、積聚靜電的石油醚、苯類等物料時(shí))可用氯氣保護(hù)。其他要求參見本章“3.2節(jié)內(nèi)容。
3、分餾 分餾時(shí)爆炸危險(xiǎn)性和控制要求與蒸餾相同。
六、精制
精制也有投料、工藝過程控制、出料、分離等步驟。請參見本章“3.3化學(xué)合成**”有關(guān)內(nèi)容。
七.干燥
除了真空干燥、噴霧干燥、隧道烘箱干燥、煤氣烘箱干燥、冷凍干燥、蒸氣烘箱于操等于方法外,尚有紅外線干燥、氣流干燥、電熱烘箱干燥。
1.紅外線干燥 紅外線干燥法以采用紅外線燈為多,紅外線燈不防爆,故含有易燃液體的物質(zhì)不得使用紅外線干燥法。過去曾用玻璃格紅外線燈和物料格離的方法干燥含易燃液體的物料;此法不符合防爆要求,不可采用。此外,尚須注意以下幾點(diǎn):①用紅外線干燥法干燥不含易燃液體的物料時(shí),紅外線燈與物料之間必須保持相當(dāng)距離,以免物料干燥后熔融或自燃。②采用紅外線法干燥時(shí),必須嚴(yán)格控制時(shí)間,若過時(shí)不冷,干品物料吸收大量紅外線使溫度不斷升高,就極易熔融、自燃或爆炸,故易分解****、易燃物品、低熔點(diǎn)物品:易升華物品均不得采用紅外線干燥法。
2.氣流干燥 氣流干燥以其干燥迅速而受人歡迎。但弄得不好容易燃爆。必須注意以下幾點(diǎn): ①整個(gè)氣流干燥有揚(yáng)塵的系統(tǒng)內(nèi)不得出現(xiàn)任何火源或能引起物料分解或自燃的高溫。一般熱氣流加熱熱源以蒸汽*好。 ②要從設(shè)備設(shè)計(jì)上考慮,使粉塵不在死角積聚。并應(yīng)定期清洗,以徹底**可能積聚的粉塵。以防粉塵受熱過久,自行分解或發(fā)生自燃而引起爆炸。③必須控制系統(tǒng)內(nèi)氣流流速,以防粉塵和氣流高速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生高靜電位的粉塵云面引起爆炸。整個(gè)氣流干燥系統(tǒng)那必須進(jìn)行良好的接地。④爆炸性物品、易分解物品、氧化劑類、易升華物品、低熔點(diǎn)物品(熔點(diǎn)接近氣流干燥溫度)均不得使用氣流干燥。
3.電熱烘箱干燥 電熱烘箱干燥的危險(xiǎn)性和要求與“紅外線干燥”相同外,還必須有良好的溫度自控儀表,*好能超溫自動(dòng)報(bào)警。平時(shí)宜勤加校驗(yàn),保證指示靈敏可靠,以防溫度失控。有易燃液體的物料時(shí)不應(yīng)使用電熱烘箱進(jìn)行物料的干燥。
靜電測量就是用相應(yīng)的測量裝置測量有關(guān)靜電的物理參數(shù)。主要的靜電參數(shù)有:靜電電位,介質(zhì)的質(zhì)量電量密度和體積電量密度;靜電放電火花的放電電量、放電能量、放電電流;電阻、電容、電感;介質(zhì)的表面電阻率和體電阻率、介電常數(shù);放電時(shí)間常數(shù)等等。測量用的儀器設(shè)備有:靜電電位儀、高阻計(jì)、電容電橋、電感電橋、檢流計(jì)、示波器、靜電衰減儀、法拉第簡、靜電感度測量裝置等。
靜電測量時(shí)應(yīng)注意:
(1)應(yīng)選用使用方便、可靠性高的測量儀表。在爆炸危險(xiǎn)場所測量儀表應(yīng)選用防爆型。
(2)測量前仔細(xì)閱讀儀表使用說明,了解其測量原理和使用范圍。
(3)湖量前凋零、調(diào)整靈敏度并選擇量程。
(4)測量分析由測量導(dǎo)致引爆的危險(xiǎn)性。在排除引燃危險(xiǎn)性以后再進(jìn)行測量;并應(yīng)事先考慮發(fā)生意外情況時(shí)的應(yīng)急措施。
(5)為防止測量時(shí)發(fā)生放電,應(yīng)使測量儀表的探頭緩慢接近帶電體。即使防爆型儀表也應(yīng)如此。
(6)同一項(xiàng)目應(yīng)測量數(shù)次,在重現(xiàn)性較好的情況下,取其平均值和*大值。
化學(xué)合成**生產(chǎn)防靜電措施
用化學(xué)合成方法生產(chǎn)**的工藝流程可歸納為:
備料-投料-工藝過程控制-出料-分離一精制-干燥-成品。其工藝過程復(fù)雜,涉及多種易燃易爆物品爆炸危險(xiǎn)較大。因此,必須妥善控制工藝全過程,以免發(fā)生爆炸。
一、備料
在投料前須將各種原料(中間體)準(zhǔn)備就緒。不同的備料方法其防爆控制要求各不相同。大致可分以下6個(gè)方面。
1、管道或容器不可任意混用 物料尤其是液體物料和氣體物料,在備料過程中使用的管道和容器不可任意混用,以免不同物料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而有爆炸危險(xiǎn)。輸送、貯存氧化性物料,如過氧化氫、硝酸、濃硫酸、高氮酸等氧化性酸的容器,管道未經(jīng)徹底清洗合格,不得隨便貯存、輸送易燃有機(jī)物料,如酸酐類(菇酐等)、醉類(甲酵、乙醇等)、醛、酮類(乙酮、丙酮等)、有機(jī)堿類(甲基阱、無水阱等)、爆炸性物品類(有機(jī)過氧化物類,三硝基酚等),也不得貯存、輸送還原性物料,如含有金屬鈉、氫化鈉、保險(xiǎn)粉等還原劑的物料。貯存、輸送含水物料(包括含水酒精)的容器、管道,不可任意儲(chǔ)存、輸送忌水物料,如過氧化鈉、氫化納、金屬鈾等。其他如酸類與堿類以及一切性質(zhì)相抵觸,接觸后發(fā)生劇烈放熱反應(yīng);或者互相作用使物料變質(zhì),投料后造成反應(yīng)異常而增加爆炸危險(xiǎn)的各種物料,備料容器和輸送管道一律不得任意混用。因此,在不同物料使用同一容器和管道前,應(yīng)仔細(xì)研究,確認(rèn)無問題時(shí)方可進(jìn)行。否則必須將容器、管道徹底清洗并干燥合格。
2、車間內(nèi)部物料運(yùn)輸防爆問題
備料運(yùn)輸大都為車間內(nèi)部之間的短距離運(yùn)輸,化學(xué)物料不可任意使用不合要求的運(yùn)輸工具。一切會(huì)發(fā)生火花的運(yùn)輸工具,如不防爆的電瓶車、機(jī)動(dòng)叉車、升降機(jī)及鋼輪推車等均應(yīng)禁止使用。充氣輪胎的手推車和平板三輪車可以使用。
3、輸送液體物料的防爆要求:
A、用惰性氣體壓送——易燃液體不得用壓縮空氣壓送,以免系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生爆炸性混合物遇靜電火花等因素引起爆炸,但可用惰性氣體壓送。如果用負(fù)壓抽料,負(fù)壓系統(tǒng)不能漏氣,以免吸入空氣引起爆炸。
B、用不產(chǎn)生火花的泵——用泵壓送必須使用專用的**防爆泵。如蒸汽往復(fù)泵、Y型液態(tài)烴泵。離心泵或齒輪泵,則必須使用鐵殼銅芯泵,以防泵出故障時(shí)葉輪與鐵殼相碰產(chǎn)生火花而引起爆炸。陶瓷泵或玻璃泵因?qū)щ?*,工作中極易產(chǎn)生靜電,不得用于壓送易燃液體。如果使用腋下泵,也應(yīng)采用鐵殼銅芯,而且設(shè)液位限制器與泵聯(lián)動(dòng),液位下降至一定高度時(shí)自動(dòng)切斷液下泵電源,使泵停轉(zhuǎn)。以保證泵浸在液面下。如果液位過低,造成液下泵空轉(zhuǎn),泵又是鐵殼鐵芯時(shí)極易發(fā)生爆炸,已有爆炸事故教訓(xùn).應(yīng)特別加以防范。
C、泵的出口后面的管道應(yīng)擴(kuò)大管徑 泵的出口應(yīng)接一段喇叭管,輸送管道的內(nèi)徑應(yīng)大于泵出口的內(nèi)徑,使在同樣流量下降低流速,減少靜電的產(chǎn)生。輸送管道系統(tǒng)除法蘭盤連接處均應(yīng)跨接并接地。
D、備料崗位的物料存放 首先必須控制存放量,一般以當(dāng)班用量為準(zhǔn),中轉(zhuǎn)庫送料有困難時(shí)也不宜超過3班用量。若為貯罐貯存,可放3天用量??傊瑐淞蠉徫晃锪弦陨贋楹?,以防止發(fā)生燃爆。 此外,必須注意性質(zhì)相抵觸的物料不得混放,以免互相接觸時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。因此,要實(shí)行定置管理:定點(diǎn)、定品種、定量、定管理人員。有的還應(yīng)分庫存放,避熱防潮。應(yīng)保溫的品種(如甲醛等)以及凝固點(diǎn)較高(如苯)結(jié)成固體后備料發(fā)生困難的,尚須適當(dāng)保溫貯存。 、
E、應(yīng)核對物料的名稱、規(guī)格、數(shù)量和純度——物料的品種、數(shù)量、純度必須符合技術(shù)要求。備料時(shí)必須認(rèn)真核對品名、規(guī)格、數(shù)量和純度。有時(shí)還必須用目力觀察物料的外觀,一旦發(fā)現(xiàn)異常立即停止備料,追查原因。以免品種搞錯(cuò),使反應(yīng)異常而導(dǎo)致爆炸。數(shù)量不對勢必造成物料配比不準(zhǔn),也會(huì)造成反應(yīng)異常而引起爆炸。純度不合要求、雜質(zhì)太多,有時(shí)也會(huì)引起反應(yīng)異常而引爆。
F、控制抽料速度——備料操作中常用負(fù)壓抽料法。無論是液體或粉狀固體,在料管中高速運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生靜電,故備料管道系統(tǒng)除法蘭連接處必須鮮接并接地外,尚需嚴(yán)格控制抽料管道系統(tǒng)中的物料流速。
二、投料
1、嚴(yán)格安排投料的先后次序——醫(yī)藥生產(chǎn)原料眾多,投料次序必須嚴(yán)格執(zhí)行崗位操作技術(shù)規(guī)程,以免發(fā)生先后次序搞錯(cuò)產(chǎn)生爆炸。除了反應(yīng)或物料性質(zhì)方面的原因需有特殊規(guī)定外,一般規(guī)則大致如下:
A、投低沸點(diǎn)液體和高沸點(diǎn)液體時(shí),應(yīng)該先投高沸點(diǎn)液體,后投低沸點(diǎn)液體。反之,先投低沸點(diǎn)液體大量揮發(fā),容易形成爆炸性氣體混合物,再投高沸點(diǎn)液體時(shí)增加爆炸危險(xiǎn);同時(shí)因低沸點(diǎn)物料揮發(fā)達(dá)散損失,造成配比不準(zhǔn)而使反應(yīng)異常增加爆炸危險(xiǎn)性。
C、投固體物料和液體物料時(shí),應(yīng)該先投液體物料后投固體物料。液體物料投入后在攪拌下容易控制溫度,然后投入固體物料比較**,而且便于混合均勻。如果液體物料沸點(diǎn)低容易揮發(fā),則應(yīng)先投固體物料后投液體物料。
D、投料物質(zhì)中有水溶性物質(zhì)和水時(shí),應(yīng)先投水或含水多的液體,其次再投水溶性固體,以便攪拌溶解,然后投其他物料。這樣可避免因物料局部積聚,驟然發(fā)生劇烈反應(yīng)而發(fā)生爆炸。
E、共同投入氧化性物料和易燃液體等有機(jī)物料時(shí),應(yīng)該先投易燃液體等有機(jī)物料,在充分?jǐn)嚢韬蛧?yán)格控制溫度的條件下再緩緩?fù)断卵趸晕锪?。此點(diǎn)至關(guān)重要。若先投氧化性物料,后投易燃液體等有機(jī)物料時(shí),反應(yīng)釜內(nèi)氧化性物料數(shù)量較多,有機(jī)易燃物料投料初期,小部分有機(jī)易燃物遇大量氧化性物料容易起劇烈氧化反應(yīng)而有燃爆危險(xiǎn)。
F、投料中有忌水物料和含水物料時(shí),應(yīng)先投入含水物料,在充分?jǐn)嚢韬蛧?yán)格控制溫度的條件下,緩緩?fù)度爰伤锪?,使忌水物料小量逐步與大量含水物料接觸,防止溫度猛升發(fā)生危險(xiǎn)。否則大量忌水物料通含水物料極易溫度猛升,發(fā)生沖料或爆炸。
G、投比重不同的物料時(shí),應(yīng)該先投比重較小的物料,在攪拌下再投比重較大的物料,這樣容易混合均勻,不易分層;若比重大的物料先料,比重小的物料后投,則極易分層。若遇事后攪拌,不同物料大量混合,可能突然發(fā)生劇烈反應(yīng)而爆炸。
2、嚴(yán)格控制投放物料的溫度——制藥工藝中往往運(yùn)用許多特殊的反應(yīng),有時(shí)在投料過程中不同物料互相接觸即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。物料溫度高、反應(yīng)快。若投料時(shí)物料溫度偏高,反應(yīng)迅速,溫度進(jìn)一步升高,容易失控,增加爆炸危險(xiǎn)。有些物料具有熱不穩(wěn)定性,溫度升高容易迅速分解,而發(fā)生爆炸。所以投料溫度必須嚴(yán)格控制。
3、嚴(yán)格控制投放物料的速度——主要有3種情況應(yīng)嚴(yán)格控制投放物料的速度:
A、常溫下進(jìn)行快速反應(yīng)的工藝過程;其投料速度應(yīng)予以控制,以使邊加料邊反應(yīng),用加料速度來控制反應(yīng)速度。加料過快,物料大量混合,勢必反應(yīng)劇烈,容易失控。
B、反應(yīng)物料在反應(yīng)釜內(nèi)互相接觸后會(huì)發(fā)生劇烈放熱反應(yīng)的,必須嚴(yán)格控制加料速度,使熱量逐漸釋放,通過熱交換加以冷卻,容易控制溫度。否則溫度猛升,極易發(fā)生沖料燃爆。
C、物料不易混合均勻時(shí),有時(shí)因物料粘稠,或者攪拌器攪拌效率不佳等因素,使物料不易迅速混合均勻。此時(shí)必須控制加料速度。以免大量物料混合不勻,發(fā)生反應(yīng)異常,增加危險(xiǎn)。
4、嚴(yán)格控制物料配比——嚴(yán)格控制物料配比在備料中要做到,在投料時(shí)也要做好。配比不準(zhǔn)會(huì)造成反應(yīng)異常而發(fā)生危險(xiǎn)。
A、在有氧化劑(如H202 、KClO3等)參與下的反應(yīng),除上述投料速度等因素外,氧化劑與其他物料的比例必須準(zhǔn)確,若氧化劑過量,會(huì)引起反應(yīng)失控,有爆炸危險(xiǎn)。
B、有不穩(wěn)定物質(zhì)(如過氧化苯甲酰、過氧化醋酸、雙乙烯酮等)存在下,必須嚴(yán)格控制配比。若不穩(wěn)定物質(zhì)過量,分解熱量增加,易致失控,大大增加爆炸危險(xiǎn)。
C、有時(shí)反應(yīng)物料配比準(zhǔn)確,而溶媒太多或太少,也會(huì)增加爆炸危險(xiǎn)。溶媒太多,反應(yīng)物料濃度偏低不利反應(yīng),往往需提高反應(yīng)溫度,從而導(dǎo)致反應(yīng)異?;蛉苊秸魵獯罅可l(fā),增加爆炸危險(xiǎn)。溶媒太少,反應(yīng)物料濃度過高,使反應(yīng)過快,容易失控而增加爆炸危險(xiǎn)。所以溶媒的配比也要準(zhǔn)確。
D、觸媒與反應(yīng)物料的配比必須嚴(yán)格控制。觸媒太多,易使反應(yīng)迅猛進(jìn)行而失控,有時(shí)還會(huì)造**們不需要的異常反應(yīng)。觸媒太少,反應(yīng)太慢或不反應(yīng),此時(shí)往往使操作者提高反應(yīng)溫度,容易造成反應(yīng)失控,增加爆炸危險(xiǎn)。
5、合理選擇投料方式——合成藥生產(chǎn)中常用3種投料方式:
A、正壓投料:利用壓力將物料壓進(jìn)反應(yīng)釜中。液體投料多用高位槽,利用液位差投料,比較**。有時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)部壓力超過常壓,須用加壓投料,大多用泵壓入,放料管應(yīng)插入釜壁下部,使易燃液體沿壁流下,并使加料管口迅速浸沒在液面下,使液體從液面下進(jìn)料。以減少靜電危險(xiǎn)。如采用氣力輸送,須用惰性氣體,禁止使用壓縮空氣。
氣體投料大多采用壓入法。此時(shí),必須嚴(yán)格控制壓力。使用氣體鋼瓶供氣時(shí),必須安裝減壓聞。經(jīng)減壓閥輸出的氣體壓力與反應(yīng)釜內(nèi)壓力之差不應(yīng)大于0.1MPa,以免氣體出口處產(chǎn)生強(qiáng)烈噴射而產(chǎn)生大量靜電。
壓入易燃?xì)怏w前,應(yīng)先將反應(yīng)釜抽真空;若限于條件,無法取得高真空時(shí),應(yīng)在抽空后通入氮?dú)?,再抽空,然后壓入易燃?xì)怏w,以防止反應(yīng)釜內(nèi)形成爆炸性氣體溫合物。
B、負(fù)壓抽料:是常用的投料方法;抽料過程中物料在管道中高速運(yùn)動(dòng),易產(chǎn)生大量靜電。故絕緣的抽料管道內(nèi)壁應(yīng)該用銅線襯繞,銅線接地。如果內(nèi)壁襯繞有困難,可繞在管道外壁,管道口接以銅管,銅線與銅管相焊接,然后接地。如為導(dǎo)電體管道,可免繞銅錢,但仍需接地。
固體粉塵抽料時(shí),真空管路入口處必須設(shè)過濾網(wǎng),以濾除粉塵。在真空管路入口附近應(yīng)設(shè)水洗器,使殘余粉塵經(jīng)水洗除去,防止粉塵進(jìn)入真空泵而發(fā)生危險(xiǎn)。液體抽料時(shí)也應(yīng)設(shè)水洗器,以減少液體蒸氣抽入真空泵。
用負(fù)壓抽料法投易燃液體物料時(shí),若易燃液體電阻率在1010-l015 Ω.cm時(shí),必須控制流速,不宜超過1m/s,以免產(chǎn)生大量靜電。一般方法是增大管徑,在出口處用喇叭狀管口,使出口流速減慢。同時(shí)應(yīng)控制溫度,液體溫度應(yīng)至少要比沸點(diǎn)低300C。液溫高時(shí)應(yīng)先冷卻,然后油料,以防液體大量氣化,抽入真空泵內(nèi)造成危險(xiǎn)。同時(shí)物料損失造成配比不準(zhǔn)而發(fā)生異常反應(yīng)。
一般低沸點(diǎn)液體不宜采用負(fù)壓抽料法投料。
C、人工投料 一般固體物料的投料大多仍用人工投料法。人工投料時(shí),容器口敞開,易燃易爆氣體容易逸出而增加危險(xiǎn)性。所以人工投料一般采用低溫法,即反應(yīng)釜內(nèi)如果已有易燃液體,此時(shí)應(yīng)先冷卻,使液體降溫,然后投入團(tuán)體物料。如果液體物料沸點(diǎn)甚低(如乙醚)可先投固體料,密閉釜蓋,然后投入固體物料。
投料時(shí)容器材質(zhì)應(yīng)予注意。如果將固體物料從塑料袋、塑料捅等容器中直接投料,則物料在塑料容器中與器壁摩擦產(chǎn)生靜電火花,遇反應(yīng)器內(nèi)的爆炸性氣體混合會(huì)引起爆炸。烘干的麻袋也容易產(chǎn)生靜電。直接快速投料時(shí),曾因產(chǎn)生靜電火花發(fā)生過爆炸事故,不可大意。一般可以先將塑料容器或干麻袋中的物料倒進(jìn)木桶中,再將物料從本桶中慢慢倒進(jìn)反應(yīng)釜內(nèi),此時(shí)即使反應(yīng)釜內(nèi)已有易燃液體,也比較**。 人工投料后,釜口等處的粉塵不得用尼龍布、合成纖維織品等揩拭,以免產(chǎn)生靜電火花引起危險(xiǎn),可用棉布揩拭。此外,易燃液體、有毒物料一般不宜采用人工投料
D、機(jī)械推進(jìn)器投料 有些固體物料以其粘度等特點(diǎn),無法用上述方法投料,可采用螺旋推進(jìn)器式機(jī)械投料,只要控制溫度與速度,一段尚無爆炸危險(xiǎn)。但是過氧化物類、硝基化合物類、重氮化合物類、含亞硝酰基的化合物、氮酸和高氯酸鹽類、硝酸鹽類等易分解爆炸的物質(zhì)不得采用機(jī)械推進(jìn)器投料法。
三、反應(yīng)過程工藝控制
化學(xué)合成藥反應(yīng)過程的工藝控制有溫度控制、壓力控制、酸堿度控制、攪拌混合、光照、催化等各種精細(xì)化工生產(chǎn)的工藝控制。今把與爆炸危險(xiǎn)關(guān)系*密切的工藝過程的控制如下:
1、溫度控制
眾多的化學(xué)反應(yīng)如硝化、氧化、氫化、還原、重氮化、加成、酯化、縮合、水解等都要嚴(yán)格控制溫度,只要溫度授制失誤,極易發(fā)生沖料或爆炸。大部分反應(yīng)工藝如加熱、回流、冷卻、蒸餾、重結(jié)晶、過濾等莫不都要控制溫度,否則極易發(fā)生沖料燃爆。
不同反應(yīng)、不同工藝形式,其濕度控制要求和失控后發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的程度各不相同。但是根據(jù)化學(xué)合成溫度控制的普遍規(guī)律與爆炸有關(guān)的主要有以下幾個(gè)方面。
A、吸熱反應(yīng) 這類反應(yīng)過程中需吸收熱量,故需外部加熱。溫度越高,反應(yīng)越快。但是吸熱反應(yīng)在消耗熱量,故一般不大會(huì)發(fā)生反應(yīng)過劇、失控沖料的危險(xiǎn),爆炸危險(xiǎn)性小??墒羌訜嵋膊豢蛇^快,溫度不可升得太高,以免物料爆沸,發(fā)生沖料而使生產(chǎn)現(xiàn)場充滿爆炸性氣體混合物,增加爆炸危險(xiǎn)。因此吸熱反應(yīng)也需要有冷卻裝置,以便一但加熱過頭溫度過高時(shí)可迅逐調(diào)整溫度。
B、放熱反應(yīng) 這類反應(yīng)在反應(yīng)過程中放出熱量,而且也具有溫度與反應(yīng)速度呈正相關(guān)的特點(diǎn)。在常溫時(shí)反應(yīng)太慢或不反應(yīng),為了縮短反應(yīng)時(shí)間,加快反應(yīng)速度,就得加熱升溫。溫度升到一定程度,反應(yīng)較快進(jìn)行,同時(shí)放出熱量。若不及時(shí)停止加熱,適當(dāng)冷卻,則物料在放熱情況下溫度上升。溫度升高,反應(yīng)加快,產(chǎn)熱更多。一旦產(chǎn)熱量大于散熱量溫度持續(xù)上升,反應(yīng)不斷加速,爆炸不可避免。因此放熱反應(yīng)的溫度控制不當(dāng)是極其危險(xiǎn)。放熱反應(yīng)的反應(yīng)釜必須配備冷卻設(shè)施,冷卻面積要夠用。冷凍機(jī)的溫度、壓力皮保證穩(wěn)定。加熱升溫時(shí),攪拌必須有效,升溫必須緩慢,臨近反應(yīng)控制溫度時(shí)必須十分小心,緩緩升溫,一般需要幾分鐘才升溫1℃。一旦到達(dá)所需溫度后應(yīng)停止供熱,開始冷卻,使反應(yīng)溫度不再升高,若為回流加熱,回流冷凝器的有效熱交換面積必須夠用,保證將熱蒸氣充分冷凝。應(yīng)控制回流量,回流異常時(shí)立即開反應(yīng)器冷卻閥,使回流正常為止。一旦遇放熱反應(yīng)溫度超過規(guī)定,冷卻劑閥門全部開足溫度仍上升時(shí),應(yīng)立即進(jìn)行聚急放料,開放料閥將物料通過管道導(dǎo)入另外**地點(diǎn)的大容量不密閉容器中。這種緊急放料設(shè)施在硝化、氯化等放熱反應(yīng)中尤為重要。一般放熱反應(yīng)可在反應(yīng)釜上設(shè)爆破泄壓片,其排出口應(yīng)導(dǎo)至室外**地點(diǎn),遠(yuǎn)離火源30m以上。 ·
C、在相當(dāng)高的溫度條件下才進(jìn)行的反應(yīng) 有的反應(yīng)(如酯化反應(yīng))目在很高的溫度下進(jìn)行。因此先要加熱到接近物料(溶劑)的沸點(diǎn),反應(yīng)才進(jìn)行。這種反應(yīng)應(yīng)該設(shè)回流裝置,否則易爆炸。有時(shí)產(chǎn)生的低沸點(diǎn)副產(chǎn)品須蒸出除去,應(yīng)先經(jīng)回流,使沸點(diǎn)較高的反應(yīng)物回流后繼續(xù)反應(yīng),沸點(diǎn)較低的副產(chǎn)品蒸氣經(jīng)回流冷疑器上升,進(jìn)入回收冷凝器冷凝后放入接收罐。這種情況下溫度控制甚為重要。若加熱溫度過高,物料不能全部冷凝回到反應(yīng)釜,使反應(yīng)物料配比失調(diào),就會(huì)使反應(yīng)異常而增加危險(xiǎn)性。若回溫冷凝器冷卻溫度控制不當(dāng),使低沸點(diǎn)副產(chǎn)品蒸不出來,也會(huì)影響正常反應(yīng),增加爆炸危險(xiǎn)性。
D、回流、蒸餾的溫度控制 回流工藝的關(guān)鍵是控制加熱溫度和保證冷凝器的冷卻有效。另外應(yīng)注意回流反應(yīng)釜的物料充滿系數(shù)。反應(yīng)釜應(yīng)為<70%、球形容器應(yīng)為50一60%,不可太滿。否則易發(fā)生沖料,增加爆炸危險(xiǎn)?;亓骼淠魃戏娇稍O(shè)可燃?xì)怏w檢測報(bào)警儀。一旦回流異常,易燃流體的蒸氣溢出量超標(biāo)時(shí)即報(bào)警.使操作者立即采取措施,防止沖料。
醫(yī)藥生產(chǎn)常用的蒸餾有常壓蒸餾和減壓蒸餾。常壓蒸餾的爆炸危險(xiǎn)性和工藝控制與回流相似。減壓蒸餾的危險(xiǎn)性除同常壓蒸餾外,主要是易燃液體蒸氣容易大量抽入真空泵,使真空泵內(nèi)的潤滑油被稀釋而降低潤滑效果,使泵體溫升過高,在排氣管口可能有燃爆危險(xiǎn)。因此減壓蒸餾時(shí),冷凝效果必須良好,盡量將溶劑蒸氣冷凝回收。減壓蒸餾時(shí),系統(tǒng)不得漏氣,以防空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)引起爆炸危險(xiǎn),尤其是當(dāng)?shù)販囟容^高,接近物料自燃點(diǎn)時(shí),這一點(diǎn)尤為重要。減壓蒸餾結(jié)束時(shí),應(yīng)先降溫,然后續(xù)緩放進(jìn)空氣至常壓。不得在高溫下突然放進(jìn)空氣,以免發(fā)生燃爆。 。
無淪何種蒸餾,*后高溫殘留物放料時(shí),應(yīng)把溫度適當(dāng)降低后進(jìn)行,以免自燃引起爆炸危險(xiǎn)。
E.其他涉及溫度控制的工藝過程 如重結(jié)晶、熱過濾等,爆炸危險(xiǎn)性比上述各種情況小,但仍應(yīng)控制溫度上限不使超溫,設(shè)備要保持密閉以防止易燃易攥氣體外逸。熱過濾時(shí)溫度控制不當(dāng)易析出結(jié)晶,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。正常情況下熱過濾時(shí)速度很快,電阻率高的易燃液體快速通過過濾介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生高靜電位,易引起燃爆。故應(yīng)該用惰性氣體壓送;設(shè)備接地;用夾套保溫法后不易析出結(jié)晶,可以減慢過濾速度,減少靜電危害。
F、溫度控制的其他要求 除上述工藝條件控制外,設(shè)備也須符合一定要求,以免發(fā)生爆炸。主要有:設(shè)備內(nèi)壁材質(zhì)應(yīng)防腐蝕和保證不漏,以防冷凍劑或蒸氣、汽缸油等熱裁體漏入反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。有些反應(yīng)物料遇蒸汽或水會(huì)發(fā)生爆炸(如PClO3 。PCl5、金屬鈉),這類物料不得用熱水或蒸汽加熱,可用汽缸油作熱載體進(jìn)行夾套加熱。如果加熱溫度達(dá)到或接近物料自燃點(diǎn)時(shí),應(yīng)該充氮?dú)獗Wo(hù)。一切控制溫度的場合,溫度儀指示必須正確有效,安裝合理,故應(yīng)定期檢查和校驗(yàn)。如用水銀溫度計(jì),更應(yīng)注意溫度計(jì)完好。若溫度計(jì)已經(jīng)斷裂面不察,或者裝置位置不當(dāng),懸在液面上方,不能正確指示溫度,往往使反應(yīng)溫度過高面發(fā)生爆炸。
2、壓力控制
合成藥生產(chǎn)工藝過程中往往需要加壓或減壓。
A、加壓 與爆炸有關(guān)的主要有以下4個(gè)方面。
a.加壓進(jìn)料時(shí),進(jìn)料壓力與釜內(nèi)壓力之差必須控制。0.4MPa的水蒸氣向罐內(nèi)噴射,曾引起罐內(nèi)氫氣爆炸,后減壓至0.1MPa,即安然無恙,因此壓差<0.1MPa是比較**的。不過有些物料(如氧氣)在加壓下高速噴射極易引起易燃易爆有機(jī)物質(zhì)爆炸。故氧化性較強(qiáng)的物料(如氧氣、環(huán)氧乙烷、三氧化硫等),加壓進(jìn)料時(shí)必須特別小心,只需稍有壓差,以保持能進(jìn)料為宜,不得貪快而提高壓差。同時(shí)盡量在液面下緩緩進(jìn)料,防止在氣相中噴射。
b.有些反應(yīng)需在超過常壓下進(jìn)行。設(shè)備耐壓程度必須**保證正常反應(yīng)時(shí)達(dá)到的*高壓力的3倍,爆破泄壓片為1.25倍,否則設(shè)備容易發(fā)生物理性爆破;鋼材爆裂過程中可能產(chǎn)生火花而造成繼發(fā)性的化學(xué)爆炸。
c.加壓反應(yīng)容器泄漏容易引起爆炸,如為氣液相加壓反應(yīng),其爆炸危險(xiǎn)性更大。因?yàn)樵趬毫^高的情況下,反應(yīng)釜可能發(fā)生泄漏,有時(shí)泄漏較小,操作人員不易發(fā)覺,結(jié)果傻氣相物料因泄漏而減少,但液相物料不減少,造成反應(yīng)釜內(nèi)物料配比失調(diào),導(dǎo)致反應(yīng)異常。很可能使壓力猛升,大大超過正常反應(yīng)的壓力而發(fā)生爆炸。此外,如果壓力較高,泄漏時(shí)易燃易爆物料從壓力釜內(nèi)噴出,與空氣高速摩擦,也會(huì)產(chǎn)生靜電火花引起爆炸。因此高壓設(shè)備不得泄漏??稍O(shè)置嗅敏儀等氣體檢測警報(bào)儀,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏,立即采取停車、檢漏等措施。
d.工藝條件控制稍有不當(dāng),設(shè)備、儀表不合要求即易爆炸。凡是原料配比不當(dāng)、雜質(zhì)太多、品種搞錯(cuò)、升溫過快、溫度過高、攪拌**、儀表失靈、設(shè)備失修,金屬疲勞、耐壓下降、或遭猛烈撞擊等,都易引起爆炸。因此加壓反應(yīng)必須嚴(yán)格管理。
B、減壓 減壓的爆炸危險(xiǎn)性較小,但是有3點(diǎn)應(yīng)加注意。
a。要妥善控制真空度,高真空條件下,系統(tǒng)內(nèi)含氧量極低,工藝條件下(如高溫)無爆炸危險(xiǎn)。但是遇到設(shè)備漏氣,閥門忘開,真空泵停止運(yùn)行,或者真空系統(tǒng)發(fā)生其他問題使空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi),造成氧含量升高,此時(shí)就可能引起物料自燃而發(fā)生爆炸。因此真空度應(yīng)妥善控制,力求穩(wěn)定。一旦真空度劇降會(huì)發(fā)生爆炸的場合,應(yīng)備有氮?dú)鈿庠?,以便在真空度失控即時(shí)輸入氮?dú)?,以減少空氣串入。
b.解除真空,恢復(fù)常壓時(shí),如果物料溫度較高,接觸空氣有自燃危險(xiǎn)的,應(yīng)輸入氮?dú)馊缓缶従彿胚M(jìn)空氣至常壓。
C.要保證設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度,以免高真空時(shí)抽癟容器而發(fā)生繼發(fā)性爆炸。
3、酸堿度控制
化學(xué)合成工藝過程中,酸堿度控制不當(dāng)可能引起反應(yīng)異?;蛭锪戏纸舛l(fā)生爆炸危險(xiǎn)。主要控制2點(diǎn):
A、中和或調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí),速度宜慢,并控制溫度,攪拌要均勻。調(diào)節(jié)酸堿度是一個(gè)放熱反應(yīng),速度太快會(huì)局部過熱,而且容易造成局部酸堿度過頭,引起反應(yīng)異?;蛭锪戏纸?,增加爆炸危險(xiǎn)性。尤其是在氧化劑及硼氫類等忌酸物存在下,pH值從堿性調(diào)至中性或弱酸性時(shí),尤宜小心。若加酸過快,使局部溫度過高,局部物料偏酸,氧化劑在酸性環(huán)境中穩(wěn)定性下降,容易分解,會(huì)增加爆炸危險(xiǎn)。
B、調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí),使用的酸堿濃度和品種應(yīng)經(jīng)研究確定。一般宜用稀酸、稀堿調(diào)節(jié)。氧化性酸的危險(xiǎn)性大,用鹽酸比較**。若工藝要求需用硫酸調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí),硫酸必須事前稀釋,以防濃硫酸通水或堿產(chǎn)生高熱而引起爆炸危險(xiǎn)。
4、攪拌控制
攪拌**往往造成爆炸,因此對攪拌問題應(yīng)予重視。與爆炸關(guān)系*密切的有以下4點(diǎn):
A、控制攪拌速度 攪拌速度太慢,物料不易攪勻。攪拌速度太快,物料與攪拌器、物料與容器器壁之間的相對運(yùn)動(dòng)速度也快。如果容器器壁、攪拌器是絕緣體(如搪玻璃)。而物料的電阻率在1010 一10 15 Ω.cm之間時(shí),容易產(chǎn)生靜電。一般化學(xué)合成藥生產(chǎn)過程中,反應(yīng)器中往往有爆炸性氣體混合物,爆炸危險(xiǎn)性就很大。因此攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)予控制,不得太快。容器直徑越大,攪拌器的直徑也越大,在同樣轉(zhuǎn)速下限速度越大。所以容器大,攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)慢。一般說來,1000L以下的反應(yīng)釜,錨式攪拌器的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在60r/min以內(nèi);1000L以上,轉(zhuǎn)速還應(yīng)減慢,否則應(yīng)充惰性氣體保護(hù)。
B、合理選用攪拌器 螺旋槳式攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速太快,易燃易攥物料不應(yīng)采用,以免產(chǎn)生大量靜電而發(fā)生危險(xiǎn)。一般以錨式攪拌器為好。化學(xué)合成藥工藝中有易燃物料的場合不采用鼓入空氣作空氣攪拌,以免產(chǎn)生大量靜電及形成爆炸性氣體混合物而引起爆炸。
C、保證攪拌器**運(yùn)轉(zhuǎn) 嚴(yán)防攪拌器斷落或中途停轉(zhuǎn)、物料混合不勻或分層,引起反應(yīng)異常。有時(shí)物料因攪拌停轉(zhuǎn)而分層,恢復(fù)攪拌時(shí),大量物料瞬時(shí)混合,反應(yīng)劇烈、引起爆炸或沖料。因此攪拌器應(yīng)定期檢修,加強(qiáng)維護(hù),保持良好。如遇攪拌故障停轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)立即停止加料,迅速降溫。如有分層現(xiàn)象的,應(yīng)將下層物料放出,待恢復(fù)攪拌后,溫度符合要求的情況時(shí)再慢慢加料,重新反應(yīng),以防爆炸。
D、防止攪拌器的缺陷引起危險(xiǎn) 攪拌的填料函漏油,油進(jìn)入反應(yīng)釜,若有強(qiáng)氧化劑存在,即易發(fā)生氧化發(fā)熱而引起爆炸。若攪拌器安裝**或強(qiáng)度不夠,造成攪拌器與器壁摩擦撞擊,就會(huì)產(chǎn)生火花增加危險(xiǎn)性。如果攪拌器電動(dòng)機(jī)功率不夠大,超負(fù)荷運(yùn)行,引起電動(dòng)機(jī)溫度過高超過爆炸物質(zhì)的引燃溫度,甚至撓毀電機(jī),給防爆場所提供不**因素,增加爆炸危險(xiǎn)。電動(dòng)機(jī)與攪拌器之間如果用三角皮帶傳動(dòng),則在攪拌開始時(shí),三角皮帶因強(qiáng)烈摩擦而發(fā)高熱,會(huì)增加爆炸危險(xiǎn)。凡此種種都是設(shè)備缺陷。所以選擇攪拌器要慎重。必須根據(jù)工藝條件,物料性質(zhì),防爆要求等各方面考慮,選擇適用的攪拌器。
E、其他 與工藝防爆控制有關(guān)的因素主要還有水、含氧量、動(dòng)力系統(tǒng)故障3個(gè)方面的問題:
a、水的問題 凡是使用或生產(chǎn)忌水物料(如過氧化鈉,氫化鈉等)涉及的一切工藝條件、設(shè)備和環(huán)
境都要認(rèn)真研究,防止爆炸事故的發(fā)生。設(shè)備要干燥(包括管道、閥門),因反應(yīng)釜烘得不夠干,投放含金屬鈉的物料時(shí)易發(fā)生爆炸,使操作者受傷,設(shè)備損壞。因此投料前設(shè)備應(yīng)先烘干。有的管道很難以烘干,可先用水溶性溶劑(如乙醇、丙酮等)灌注,放凈后再用沸點(diǎn)較低的溶劑(如乙醚、氯仿)灌注,放凈,再用熱氣流慢慢地吹干。然后投料。使用、生產(chǎn)遇水燃燒爆炸物料的廠房應(yīng)高度干燥,不漏水、滲水,暴雨時(shí)也不會(huì)進(jìn)水。門窗應(yīng)有可靠防止漏水的措施?,F(xiàn)場不宜存放含水物質(zhì),不得隨便用水沖洗。
b、氧含量問題 一般化學(xué)合成制藥工藝過程中大多注意防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi),以控制氧含量??墒怯行┓磻?yīng)中使用氧化劑、過氧化物等物質(zhì),反應(yīng)過程中產(chǎn)生氧氣,使系統(tǒng)內(nèi)氧含量大大增高,甚至產(chǎn)生初生的原子態(tài)氧,極易與易燃物料形成爆炸性混合物,有自燃爆炸危險(xiǎn)。遇靜電火花等火源爆炸危險(xiǎn)性更大。有時(shí)因存在強(qiáng)還原性物料,如四氫化鋁、二硼氫等物質(zhì)。遇到含氧量增加,加上溫度控制失誤等原因,即使沒有火源,也有爆炸危險(xiǎn)。因此,有強(qiáng)還原性物料存在時(shí),使用氧化劑必須十分當(dāng)心。要先經(jīng)小樣試驗(yàn),證明**可靠,再制訂完善的崗位技術(shù)**操作法,嚴(yán)格執(zhí)行。
c、動(dòng)力供應(yīng)發(fā)生故障 動(dòng)力供應(yīng)有以下幾種情況容易引起爆炸,應(yīng)采取措施加以防止:電力供應(yīng)中斷,攪拌器突然停轉(zhuǎn),極易引起爆炸,請參見本節(jié)“攪拌控制”內(nèi)容。電力供應(yīng)中斷還會(huì)引起生產(chǎn)秩序的混亂,增加危險(xiǎn)性。冷凍供應(yīng)中斷,使溫度控制發(fā)生困難,極易造成反應(yīng)溫度猛升,引起沖料或爆炸。正在反應(yīng)過程中的放熱反應(yīng)尤其危險(xiǎn)。所以,有些反應(yīng)不允許冷凍供應(yīng)中斷。必要時(shí),應(yīng)另備小冷凍機(jī)以救急,但因致冷過程費(fèi)時(shí),往往緩不濟(jì)急。蒸汽供應(yīng)中斷一般說來危險(xiǎn)性比上述兩種小,不過有時(shí)蒸汽供應(yīng)中斷時(shí),蒸汽壓力下降,化學(xué)反應(yīng)操作人員便把蒸汽閥盡量開足,一旦蒸汽恢復(fù)時(shí),大量蒸汽進(jìn)入加熱夾層。就容易使溫度猛升而發(fā)生沖料爆炸危險(xiǎn)。
d.自來水供應(yīng)中斷,可能影響冷卻,與冷凍供應(yīng)中斷的危險(xiǎn)性相似。
四、出料
出料的爆炸危險(xiǎn)性比較小,但在控制不當(dāng),放料發(fā)生故障時(shí)處置失誤等情況下,仍有相當(dāng)危險(xiǎn)性。
1、溫度控制 放料時(shí)溫度宜低,以免部分溶劑大量揮發(fā),在空氣中形成爆炸性混合物增加爆炸危險(xiǎn)。若溫度太高,接近物料自燃點(diǎn)時(shí),尤為危險(xiǎn),必須適當(dāng)降溫。
2、速度控制 無論是加壓出料、負(fù)壓拍料或常壓出料都要控制出料速度,不得高速噴射,以免產(chǎn)生大量靜電并造成物料四濺,增加危險(xiǎn)性。粘度大的物料常用加壓出料法出料,壓力大小應(yīng)視物料粘度隨時(shí)調(diào)整,防止快速出料。粘度小的物料盡量采用位差壓力出料。如出料困難,可相加壓,一般壓力不得大于0.1MPa。粘度太大的固體物料可用機(jī)械螺旋傳送法出料,速度不宜太快,以防止機(jī)械螺旋傳送器與物料劇烈摩擦、擠壓而發(fā)生危險(xiǎn)。易爆物質(zhì)不宜采用機(jī)械螺旋傳送法出料。
3、放料口堵塞的處理 放料口堵塞時(shí)處理方法應(yīng)得當(dāng),穩(wěn)當(dāng),不得用鐵棒猛捅,以免劇烈撞擊而引起物質(zhì)分解,發(fā)生爆炸?;蛘咭蜩F器碰撞產(chǎn)生火花而發(fā)生爆炸。塑料棒摩擦?xí)r易產(chǎn)生靜電,也不宜使用,只可用木棒輕輕疏通。也可以反復(fù)旋動(dòng)釜底閥門,用木棒疏通,釜內(nèi)稍加壓力,使物料放出。
4、有自燃危險(xiǎn)的物料,出料的防護(hù)措施在常溫下就有自燃危險(xiǎn)的物料,應(yīng)該把放料管、接收器等適當(dāng)密閉,充以氮?dú)猓缓蠓帕?。放料結(jié)束,接收器應(yīng)立即密閉。當(dāng)放料的物料中含有催化劑(如雷尼鎳),放料時(shí)應(yīng)待雷尼鎳充分沉降后,在持續(xù)通氮條件下出料。出料管呈J形,以防鎳流出。出料要慢,防止將鎳帶出。料液密閉、靜置,使帶出的少量鎳沉降在液面下。釜底的鎳可加水后放出,并保存在水中,可防止燃爆。
五、分離
制藥工藝中常用的分離方法有過濾、萃取、分餾等3種工藝:
1、過濾 過濾分甩濾、壓濾、抽濾3種。都有一定的爆炸危險(xiǎn)。
A、甩濾 目前仍以三足式離心機(jī)應(yīng)用*多。甩濾時(shí),液體蒸氣和小液滴呈氣溶膠狀態(tài)大量散發(fā)。如為易燃液體,爆炸危險(xiǎn)更大,所以必須加蓋,并在蓋上連接一根管子與接收器相通,使甩濾系統(tǒng)內(nèi)部形成內(nèi)循環(huán),以減少蒸氣外溢。離心機(jī)蓋側(cè)面應(yīng)設(shè)槽邊吸風(fēng)口,濾液接收器除密閉外,*好也設(shè)吸風(fēng)口,以及時(shí)排除接收器可能逸出的氣體和排除甩濾時(shí)下沉的易燃液體蒸氣。(易燃液體的蒸氣幾乎全部比空氣重)離心機(jī)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)防爆。使用的傳動(dòng)皮帶可使用整根的三角皮帶,不得使用有金屑連接螺母的“萬能皮帶”,防止金屬與皮帶輪摩擦產(chǎn)生火花,引燃易燃液體蒸氣。離心機(jī)起動(dòng)時(shí),應(yīng)先盤車,然后開電動(dòng)機(jī),待車速正常后,才逐步加料甩濾,即所謂動(dòng)加料。離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起步時(shí)皮帶與皮帶輪摩擦產(chǎn)生高熱,遇自燃點(diǎn)較低的易燃液體蒸氣(如乙醚,自燃點(diǎn)170℃)極易發(fā)生自燃爆炸。所以甩濾自燃點(diǎn)低的物料時(shí),應(yīng)采用動(dòng)加料。其他如碟片式高速離心機(jī)等有密閉外殼,散發(fā)的氣體較少,但也要加設(shè)排風(fēng)等設(shè)施。
B、壓濾 壓濾系統(tǒng)應(yīng)密閉,接地必須可靠完整。應(yīng)用惰性氣體壓濾,以免形成爆炸性氣體混合物。壓濾結(jié)束后應(yīng)經(jīng)冷卻,然后再開機(jī)取濾餅,以減少溶劑蒸氣揮發(fā)。如果濾餅不怕水,可用水洗滌后開機(jī)取出,可以大大減少溶劑蒸氣揮發(fā)。
C、抽濾 抽濾系統(tǒng)不得漏氣,以防空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)。如果液體為水溶性的,用水沖泵代替真空泵比較**。其他**要求可參照“負(fù)壓抽料”的有關(guān)內(nèi)容。
2、萃取
萃取分水萃取和溶劑萃取2類。如有易燃液體蒸發(fā)存在時(shí),就有燃爆之可能。萃取時(shí),不同相液體不同相液體混合極易產(chǎn)生大量靜電。因此設(shè)備必須可靠完整的接地;攪拌速度不宜太快;萃取結(jié)束后應(yīng)充分靜置,然后將下層液體通過接地管道緩緩故人有良好接地的接收器中;必要時(shí)(如使用極易產(chǎn)生、積聚靜電的石油醚、苯類等物料時(shí))可用氯氣保護(hù)。其他要求參見本章“3.2節(jié)內(nèi)容。
3、分餾 分餾時(shí)爆炸危險(xiǎn)性和控制要求與蒸餾相同。
六、精制
精制也有投料、工藝過程控制、出料、分離等步驟。請參見本章“3.3化學(xué)合成**”有關(guān)內(nèi)容。
七.干燥
除了真空干燥、噴霧干燥、隧道烘箱干燥、煤氣烘箱干燥、冷凍干燥、蒸氣烘箱于操等于方法外,尚有紅外線干燥、氣流干燥、電熱烘箱干燥。
1.紅外線干燥 紅外線干燥法以采用紅外線燈為多,紅外線燈不防爆,故含有易燃液體的物質(zhì)不得使用紅外線干燥法。過去曾用玻璃格紅外線燈和物料格離的方法干燥含易燃液體的物料;此法不符合防爆要求,不可采用。此外,尚須注意以下幾點(diǎn):①用紅外線干燥法干燥不含易燃液體的物料時(shí),紅外線燈與物料之間必須保持相當(dāng)距離,以免物料干燥后熔融或自燃。②采用紅外線法干燥時(shí),必須嚴(yán)格控制時(shí)間,若過時(shí)不冷,干品物料吸收大量紅外線使溫度不斷升高,就極易熔融、自燃或爆炸,故易分解****、易燃物品、低熔點(diǎn)物品:易升華物品均不得采用紅外線干燥法。
2.氣流干燥 氣流干燥以其干燥迅速而受人歡迎。但弄得不好容易燃爆。必須注意以下幾點(diǎn): ①整個(gè)氣流干燥有揚(yáng)塵的系統(tǒng)內(nèi)不得出現(xiàn)任何火源或能引起物料分解或自燃的高溫。一般熱氣流加熱熱源以蒸汽*好。 ②要從設(shè)備設(shè)計(jì)上考慮,使粉塵不在死角積聚。并應(yīng)定期清洗,以徹底**可能積聚的粉塵。以防粉塵受熱過久,自行分解或發(fā)生自燃而引起爆炸。③必須控制系統(tǒng)內(nèi)氣流流速,以防粉塵和氣流高速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生高靜電位的粉塵云面引起爆炸。整個(gè)氣流干燥系統(tǒng)那必須進(jìn)行良好的接地。④爆炸性物品、易分解物品、氧化劑類、易升華物品、低熔點(diǎn)物品(熔點(diǎn)接近氣流干燥溫度)均不得使用氣流干燥。
3.電熱烘箱干燥 電熱烘箱干燥的危險(xiǎn)性和要求與“紅外線干燥”相同外,還必須有良好的溫度自控儀表,*好能超溫自動(dòng)報(bào)警。平時(shí)宜勤加校驗(yàn),保證指示靈敏可靠,以防溫度失控。有易燃液體的物料時(shí)不應(yīng)使用電熱烘箱進(jìn)行物料的干燥。