新戊二醇生产过程的危险源辨识和评价(本科论文).doc
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本科毕业设计（论文）第30页共30页
1绪论
1.1研究背景
在科学技术的发展和生产规模的不断扩大之时，这一方面丰富了人类的物质生活，另一方面生产系统中也隐藏着众多的危险有害因素，工业生产事故对人类的威胁也在扩大。
随着工业建设的不断发展，工业生产中出现了大量的易爆、易燃和有害、有毒等危险物质，由此产生的火灾、爆炸和毒物泄漏和中毒窒息等事故也屡屡发生，严重危及了人们的安全。
我国近年不断地发生过火灾、爆炸、毒物泄漏等事故。
例如:
1993年深圳化学品仓库爆炸火灾事故造成15人死亡，100多人受伤，损失2亿多元；2000年3月11日，江西萍乡上栗县鞭炮厂发生爆炸事件，33人死亡;2004年5月11日，山东省临沂市葛南县阜丰发酵公司生物工程园，因酒精罐起火爆炸，造成10人死亡；2005年11月13日，中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司双苯厂硝基苯精馏塔发生爆炸，造成8人死亡，60人受伤，直接经济损失6908万元，并引发松花江特别重大水污染事件【1】。
今年2月28日上午9时4分左右，位于河北省石家庄市赵县工业园区生物产业园内的河北克尔化工有限责任公司生产硝酸胍的一车间发生重大爆炸事故，造成25人死亡、4人失踪、46人受伤。
这起事故是近一个时期以来危险化学品领域发生的伤亡最严重的事故【2】。
这些事故的不断发生，使人们识到，现代工业生产存在着巨大的潜在危险性。
一旦发生事故，不仅在工厂内，而且在相邻地区，人员生命、财产和环境都将遭受到巨大的损失。
事故的频繁发生，沉痛的教训告诫人们:
为了有效预防事故的发生，降低事故造成的损失，必须对危险源进行辨识和评价，迅速有效的控制事故的发生，减小它对人类的伤害以及由此带来的重大损失。
1.2研究意义
当前，企业正面临着激烈的市场竞争。
在这种新形势下，安全生产工作如何寻求与企业发展的热点相结合，从而推动安全生产工作向前发展，是企业安全人员应该认真思考的问题。
危险源辨识与风险评价工作是安全管理体系的重要内容，涉及面广，工作量大，具有一定难度。
正确认识这项工作，持续地做好这项工作是企业控制风险的关键环节,直接影响企业的安全绩效。
新戊二醇（NPG）是一种重要的化工医药原料，在医药、化工、涂料、农药、塑料和石油等领域有着广泛的市场。
是白色结晶固体，无臭，当相对湿度大于50%时，有吸湿性，低毒。
温度接近熔点时很快升华。
目前其工艺主要有有歧化法、加氢法2种。
对于化学物质的生产过程，主要危险源辨识是对工艺过程中的危险、有害因素，以及能量失控时出现的危险、有害因素的性质、类别、条件及其可能产生的后果进行分析。
辨识系统中存在的潜在危险，找出在生产活动中对作业人员可能产生的各种有害因素。
对企业生产过程中危险有害因素的安全评价，是从技术带来的负效应出发，分析、论证和评估由此产生的损失和伤害的可能性、影响范围、严重程度及应采取的对策措施等。
它是当前企业关注的热点。
其意义在于：
消除管理失误，防止事故发生；保护职工的生命安全和健康，使其防患于未然，使安全生产良性循环[3]。
对新戊二醇生产过程危险源辨识与评价，可有效地发现其生产过程中的危险因素，使企业消除过程中的危险，对企业安全生产具有重大意义。
2新戊二醇生产
2．1新戊二醇生产工艺
目前国内生产新戊二醇主要采用甲酸钠法，即歧化法。
是将异丁醛和甲醛在液液碱（30%-40%NaOH溶液）催化作用下，缩合生成HPA．再在强碱性条件下．HPA与甲醛发生Cannizzaro歧化反应，HPA被甲醛还原生成NPG，甲醛则被氧化成甲酸，并经液碱中和生成甲酸钠【4】。
Cannizzaro反应机理：
没有α氢的醛（如甲醛，苯甲醛．2，2-二甲基丙醛和糠醛等）虽不能发生自缩合反应．但在碱催化作用下可以发生歧化反应．生成等摩尔比的羧酸和醇。
其中1mol醛作为氢供给体，自身被氧化成酸：
另1mol醛则作为氢接受体．自身被还原成醇。
其反应历程如下：
Cannizzaro反应既是形成C—O键的亲核加成反应，也是形成C-H键的亲核加成反应。
Cannizzaro反应也可以发生在两个不同的没有旺一氢的醛分子之间．称为交叉．Cannizzaro反应。
甲醛不含a-氢．不能自缩合．但甲醛分子中的羰基容易同含活泼a-氢的醛所生成的碳负离子发生交叉缩合反应，生成β-羧甲基醛。
例如甲醛与异丁醛缩合得到2，2--甲基-2·羟甲基乙醛。
其碱性催化缩合反应如下：
不含a-氢的高碳醛在碱性介质中可与甲醛进一步发生交叉Cannizzaro反应。
高碳醛中的醛基被还原成羟甲基（醇基），而甲醛则被氧化成甲酸。
如异丁醛与过量的甲醛作用可直接制成2，2-二甲基一1。
3．丙二醇（新戊二醇）．反应过程如下：
该工艺的具体操作为：
将异丁醛．甲醛按1：
2摩尔比备料投入反应釜．搅拌下升温至30-50℃，滴加液碱，保持反应体系的pH9—11．缩合反应2．0-2．5h：
再加液碱至pH≥13使之发生歧化反应．通过不断滴加碱液维持体系的pH≥13：
再反应1．0-1．5h后停止加碱，升温至50-60℃并保温反应0．5h。
再进行二次升温至70-75℃后保温2h。
最后用甲酸中和反应液至pH6．5-7．5。
停止搅拌并将反应产物排入缩合液储槽中。
上述反应产物由缩合液泵打入蒸发器内进行加热分离．使甲酸钠等高沸物通过蒸发以过饱和形式结晶析出．利用离心机的高速旋转使甲酸钠与母液分离。
分离后的母液通过泵和真空作用回到蒸发器内循环．甲酸钠则称重包装。
回到蒸发器的母液在蒸发过程中新戊二醇和水以气态形式蒸发出来．通过水喷淋吸收得到二醇水溶液，经浓缩去除水分得到较纯的新戊二醇。
随后进入蒸发釜进一步提纯。
在蒸馏过程的前期温度较低。
通过前馏使温度达到指标．进行成品接收。
当接收的成品达到一定量时进行刮片包装，前馏和成品釜未完全接收的物料通过捕集釜进一步接收当前馏，捕集达到一定置后剩余物料排入浓缩釜进行再次循环【5】。
缩合反应
原料
甲酸
歧化反应
减压蒸发
浓缩
一级蒸馏
捕集
离心机
二级蒸馏
成品
甲酸钠
切片
图1新戊二醇生产过程
2.2工艺优缺点
运用甲酸钠法（歧化法）生产新戊二醇也存在着一定的优点和缺点
2.21甲酸钠法（歧化法）工艺的优点：
工艺条件温和．操作简单。
工艺反应相对简单．投资少稳定性好。
在生产工艺不断完善的今天，甲酸钠法工艺产品质量可与缩合加氢法产品相媲美。
2.22甲酸钠法（歧化法）工艺的缺点：
原料异丁醛易被空气氧化生成异丁酸，再与产品NPG缩合成酯，形成异丁酸新戊二醇单酯．影响产品收率和产品质量。
国产工业异丁醛中含有少量正丁醛．其性质和异丁醛基本相同．碱性条件下也能与甲醛缩合．再歧化生成2．2．4一三羟甲基丙烷（TMP）．导致甲醛消耗量的增加。
2.3生产过程中物质和设备
2.31生产过程中产生物质及原料的主要危险特性：
异丁醛：
极度易燃，具刺激性，具致敏性。
其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。
与氧化剂能发生强烈反应。
其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
甲醛：
有剧毒，刺激性气味，其蒸气与空气形成混合型爆炸物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。
NAOH：
该品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。
与酸发生中和反应并放热。
具有强腐蚀性。
甲酸：
本品可燃，具强腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。
甲酸钠：
有毒，强热时分解为氢气和草酸钠。
甲酸钠对人体无毒。
无腐蚀性、不易燃，具有吸湿性。
新戊二醇：
白色结晶固体，无臭，当相对湿度大于50%时，有吸湿性，低毒。
温度接近熔点时很快升华。
异丁酸：
易燃，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。
具有腐蚀性。
正丁醛：
有窒息性气味，易燃，低毒
2．2．4一三羟甲基丙烷（TMP）：
可燃，微毒
2.32新戊二醇生产过程中所用到的设备：
反应釜、机泵、贮罐、缩合液储槽、缩合液泵、蒸发器、离心机、蒸发釜等。
2.4划分工艺单元
化工过程中的单元操作是指化工生产中以物理过程为主的处理方法，以处理大量危险物料和含有活性物质物料的单元操作过程为分析研究的重点。
它主要包括加热、冷却、冷冻、物料输送、干燥、蒸发、蒸馏、熔融、加压、减压等。
处理易燃气体物料时要防止爆炸性混合物的形成。
特别是减压状态下的操作，要防止混入空气而形成爆炸性混合物。
处理易燃固体或可燃固体物料时，要防止形成爆炸性粉尘混合物。
新戊二醇生产过程分为缩合反应，歧化反应和新戊二醇的提纯三部分，可以划分为加热，物料输送，蒸发，蒸馏这几个操作单元。
以下便是对这几个工艺单元进行的危险源辨识与评价。
3新戊二醇生产过程危险源的辨识与分析
3.1危险源辨识的基本方法
危险源，也就是危险的根源，是指可能造成人员伤害、财产损失、环境破坏或其组合的根源，它可以是存在危险的一件设备、一处设施或一个系统，也可能是一件设备、一处设施或一个系统中存在的危险的一部分等。
生产系统中具有潜在能量和物质释放危险的、在一定触发因素作用下可能转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备等都可称为危险源。
这里所指的触发因素是危险源转化为事故的外因，它包括人的失误、作业环境等。
同时，这些触发因素本身就是危险源。
系统危险辨识是运用系统危险分析手段，全面发掘系统中潜在的各种危险因素，为系统危险控制提供决策依据，同时收集系统危险评价所需信息，为系统危险评价创造条件。
常用的系统危险源辨识方法有安全检查表法，预先危险性分析，故障类型和影响分析，事故树分析法等。
3.2新戊二醇生产过程事故类型分析
新戊二醇生产过程是一个复杂的人、机系统，由作业人员、机械设备、环境三个方面组成。
它们之间具有相互联系与制约的关系，即事故的原因取决于人、物、环境三个因素的联系，它们的状况又受管理状态的制约。
导致事故发生的因素中，来自人方面的原因有个人的知识、技能、体质以及是否按客观要求办事的行为准则和管理;来自物方面的原因有材料、机械设备、工具器材等固有的危险特性，因此，进行危险源辨识需在已有安全经验教训、数据资料的基础上用系统理论的方法对整个生产过程中各种危险因素作全面综合分析，同时结合自身工艺流程、设备装置、环境条件等，对生产过程中的事故进行分析和分类。
依据国家标准《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-86），按致害原因把事故类型分为物体打击，车辆伤害，机械伤害，起重伤害，触电，淹溺，灼烫，火灾，高处坠落，坍塌，冒顶片帮，透水，放炮，瓦斯爆炸，火药爆炸，锅炉爆炸，受压容器爆炸，其它爆炸，中毒和窒息，其他伤害20种类型。
新戊二醇生产过程可以划分为加热，物料输送，蒸发，减压蒸馏这几个操作单元。
加热过程中可能发生的事故类型有：
灼烫，火灾，受压容器爆炸，其它爆炸，中毒和窒息。
物料输送过程中可能发生的事故类型有：
火灾和其他爆炸。
蒸发产生的事故类型为：
灼烫，火灾，其它爆炸，中毒和窒息。
蒸馏是借液体混合物组分挥发度的不同，使其分离为纯组分的操作。
在安全技术上，对不同的物料应选择正确的蒸馏方法和设备。
新戊二醇的沸点为210℃，采用减压蒸馏，减压蒸馏操作可能发生的事故类型为爆炸和火灾，灼烫，中毒和窒息。
3.3分别对各个工艺单元进行危险源辨识
3.31对加热单元进行危险源辨识
用安全检查表分析方法对该单元进行危险源辨识
检查项目
序号
检查内容
设备和物质
1
设备及其零件是否符合操作要求
调温系统是否完好
参加反应的物质是否在正常状态
2
3
环境
4
空气温度是否正常
设备中氧气浓度是否超标
天气状况是否良好
5
6
人员
7
是否有健全的安全管理制度
是否对操作人员进行了培训
工人是否取得操作许可证
操作人员是否佩戴应有的劳动防护用品
8
9
10
表1加热过程中的安全检查表
由安全检查表分析可知。
加热过程中的危险
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