大学化学与化工安全工程经典物质性质物化原理与安全省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章第三章 物质性质、物化原理与安全物质性质、物化原理与安全第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第二节第二节 易燃物质性质和特征易燃物质性质和特征第三节第三节 毒性物质性质和特征毒性物质性质和特征第四节第四节 反应物质性质和特征反应物质性质和特征第五节第五节 压力系统热力学行为与危险性压力系统热力学行为与危险性第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第1 1页页化学危险物质化学危险物质(危险化学品危险化学品)是指含有燃烧、爆炸、毒害、腐蚀等性质，是指含有燃烧、爆炸、毒害、腐蚀等性质，以及在生产、贮存、装卸、运输等过程中以及在生产、贮存、装卸、运输等过程中易造成人身伤亡和财产损失任何化学物质。易造成人身伤亡和财产损失任何化学物质。第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第第2 2页页危险化学品分类1）爆炸品2）压缩气体和液化气体3）易燃液体4）易燃固体和自燃物品及遇湿易燃物品5）氧化剂和有机过氧化物6）有害物品和有毒感染性物品7）放射性物品8）腐蚀品 危险化学品名目（）.doc第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第第3 3页页化学物质危险性：化学物质危险性：化学物质危险可划分为化学物质危险可划分为3个类别：个类别：1 1、物理危险、物理危险（1）爆炸性危险）爆炸性危险释放能量形式：热、光、声、振动等。释放能量形式：热、光、声、振动等。危害形式：冲击波、火灾危害形式：冲击波、火灾能引发爆炸可燃物质：能引发爆炸可燃物质：易易燃燃气气体体；易易燃燃液液体体蒸蒸气气；可可燃燃固固体体（包包含含一一些些金金属属粉粉尘）。尘）。形成爆炸三个要素：形成爆炸三个要素：可可燃燃物物质质；空空气气或或任任何何其其它它助助燃燃剂剂；火火源源或或高高于于着着火火点温度。点温度。第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第第4 4页页（2）氧化性危险 氧化性是指物质或制剂与其它物质，氧化性是指物质或制剂与其它物质，尤其是易燃物质接触产生强放热反应。尤其是易燃物质接触产生强放热反应。氧化性物质可分为中性、碱性和酸性氧化性物质可分为中性、碱性和酸性3类。类。绝大多数氧化剂都是高毒性化合物。绝大多数氧化剂都是高毒性化合物。第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第第5 5页页（3）易燃性危险（可细分为）易燃性危险（可细分为3个危险类别）个危险类别）极度易燃性：极度易燃性：指闪点低于指闪点低于0、沸点低于或等于、沸点低于或等于35物质或制剂物质或制剂含有特征。含有特征。高度易燃性：高度易燃性：指无需能量，与常温空气接触就能变热起火物质或指无需能量，与常温空气接触就能变热起火物质或制剂含有特征。制剂含有特征。易燃性：易燃性：指闪点在指闪点在2155液体物质或制剂含有特征。液体物质或制剂含有特征。第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第第6 6页页2、生物危险（1）毒性危险）毒性危险（2）腐蚀性和刺激性危险）腐蚀性和刺激性危险（3）致癌性和致变性危险）致癌性和致变性危险3.环境危险 水质污染和空气污染水质污染和空气污染 第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述第第7 7页页第一节第一节 化学物质及其危险概述化学物质及其危险概述化学物质危险性危险类别 物理危险生物危险环境危险危害对象热、光、声、振动等形式释放能量。造成物理性破坏。对生命体造成伤害。污染环境详细表现详细表现爆炸性、氧化性、易燃性危险 毒性腐蚀和刺激性致癌和致变性水质污染、空气污染第第8 8页页一易燃物质性质 易燃物质火灾等级与其以下性质相关：易燃物质火灾等级与其以下性质相关：1）闪点）闪点 2）着火点（燃点）着火点（燃点）3）自燃温度（自燃点）自燃温度（自燃点）4）蒸气相对密度）蒸气相对密度5）熔点）熔点 6）沸点）沸点7）分子式）分子式 8）爆炸范围）爆炸范围9）蒸发潜热）蒸发潜热 10）燃烧热）燃烧热第二节第二节 易燃物质性质和特征易燃物质性质和特征第第9 9页页易燃物质性质与危险分级 我国当前把可燃物质火灾危险级别分为：甲、乙、丙、丁、戊五个级别。建筑设计防火规范.doc第二节第二节 易燃物质性质和特征易燃物质性质和特征第第1010页页物质易燃性评定（物质易燃性评定（P18P18）1.气体易燃性评定气体易燃性评定 2.可燃液体易燃性评定可燃液体易燃性评定 3.可燃固体易燃性评定可燃固体易燃性评定第二节第二节 易燃物质性质和特征易燃物质性质和特征第第1111页页1 1、毒性物质类别、毒性物质类别 P18P18 按毒性物质物理状态分为按毒性物质物理状态分为:粉尘、烟尘、烟雾、蒸气、气体粉尘、烟尘、烟雾、蒸气、气体2、毒性物质临界程度和致死剂量、毒性物质临界程度和致死剂量（1 1）临界程度）临界程度（2 2）致死剂量）致死剂量（单位：（单位：mg/）1）最小致死剂量）最小致死剂量 2）半致死剂量）半致死剂量LD50 职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级.doc工作场全部害原因职业接触限值工作场全部害原因职业接触限值.doc第三节 毒性物质性质和特征第第1212页页一、化学物质反应性能一、化学物质反应性能1、自燃性质、自燃性质 了解了解6类自燃化合物类自燃化合物 P21 惰性气体保护。惰性气体保护。2、过氧化性质、过氧化性质 可过氧化有机化合物普通结构特征：可过氧化有机化合物普通结构特征：含有对自氧化转变为过氧化氢基团敏感氢原子。含有对自氧化转变为过氧化氢基团敏感氢原子。对过氧化反应敏感经典结构对过氧化反应敏感经典结构 P213、水敏性质、水敏性质 6类水敏性物质类水敏性物质 P22第四节 反应物质性质和特征第第1313页页二、反应物质不稳定性结构原因和热力学二、反应物质不稳定性结构原因和热力学表征表征 1、物质不稳定性结构原因物质不稳定性结构原因 表征潜在不稳定性结构基团表征潜在不稳定性结构基团 P22表表2、物质不稳定性物质不稳定性热力学表征热力学表征 GH TSH 放热：放热：H0 第四节 反应物质性质和特征第第1414页页三、反应物质氧差额三、反应物质氧差额1、定义：、定义：P23 氧氧差差额额系系统统中中(含含有有氧氧量量)(完完全全氧氧化化需需氧量氧量)2、意义：、意义：用于判断化合物爆炸性分解潜在可能性。用于判断化合物爆炸性分解潜在可能性。对化合物，氧差额对化合物，氧差额 氧化性氧化性第四节 反应物质性质和特征第第1515页页一、温度对蒸气压影响一、温度对蒸气压影响掌握：温度对蒸汽压影响及其带来危险性掌握：温度对蒸汽压影响及其带来危险性。1、TPS，蒸汽浓度提升，蒸汽浓度提升2、空空气气中中可可燃燃物物质质任任何何加加热热T易易燃燃物物挥挥发发可燃蒸汽可燃蒸汽燃烧、爆炸。燃烧、爆炸。3、空空气气中中有有害害物物质质T毒毒物物挥挥发发毒毒物物蒸蒸汽汽毒性加强。毒性加强。4、过过压压问问题题：超超常常（非非常常）吸吸热热，（产产生生热热量量大大于于传传出出热热量量）化化学学反反应应，故故障障或或失失误误（满罐）。（满罐）。第五节第五节 压力系统热力学行为与危险性压力系统热力学行为与危险性第第1616页页二、相改变引发体积改变 了解相改变引发体积改变及带来危险。了解相改变引发体积改变及带来危险。1、蒸汽、蒸汽“爆炸爆炸”引发物料喷射。引发物料喷射。2、易燃或毒物在有限空间内汽化、易燃或毒物在有限空间内汽化3、蒸汽冷凝或被吸收引发内爆（塌陷）、蒸汽冷凝或被吸收引发内爆（塌陷）第五节第五节 压力系统热力学行为与危险性压力系统热力学行为与危险性第第1717页页三、不一样物质蒸气和液体密度三、不一样物质蒸气和液体密度 了解蒸汽和液体密度对安全性影响。了解蒸汽和液体密度对安全性影响。1、气体或蒸汽、气体或蒸汽 P27密度大，在低位扩散、聚集。密度大，在低位扩散、聚集。密密度度小小，空空中中扩扩散散，漂漂浮浮爆爆炸炸云云，也也可可在在通通风风不不良良装装置置、建建筑筑物物高高位位区区聚聚集集；冷冷却却、缔缔结结、水水合都能使密度变大而沉降。合都能使密度变大而沉降。热气向空中扩散。热气向空中扩散。第五节第五节 压力系统热力学行为与危险性压力系统热力学行为与危险性第第1818页页2、液体密度差异、液体密度差异 非互溶液体在加工和贮存装置中分层。非互溶液体在加工和贮存装置中分层。密度较小液体分布或聚集在较重液体之密度较小液体分布或聚集在较重液体之上。上。两种非互溶液体混合时会有各自独立特两种非互溶液体混合时会有各自独立特征蒸气压，总压为两液体蒸气压之和；混征蒸气压，总压为两液体蒸气压之和；混合物沸点普通远低于纯组分沸点。合物沸点普通远低于纯组分沸点。第五节第五节 压力系统热力学行为与危险性压力系统热力学行为与危险性第第1919页页一、化学反应动力学一、化学反应动力学 从反应动力学出发分析反应危险性。从反应动力学出发分析反应危险性。反应速率反应速率 r=kCAaCBb k=Aexp(-E/RT)反应温度（强放热反应）反应温度（强放热反应）均相反应反应物浓度均相反应反应物浓度 不一样反应反应速率与温度关系：不一样反应反应速率与温度关系：P28第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2020页页二、反应物质非互容性二、反应物质非互容性 了解反应物质了解反应物质毒性危险毒性危险、反应危险反应危险、水敏性危险水敏性危险等非互容性质。等非互容性质。见见 表表2-5、表、表2-6 三、化学反应类型及其危险性三、化学反应类型及其危险性 了解各种化工反应危险性。了解各种化工反应危险性。1、燃烧反应、燃烧反应点火时应注意物质爆炸或燃烧极限。点火时应注意物质爆炸或燃烧极限。燃烧速率控制：温度、氧化剂、燃料加入量。燃烧速率控制：温度、氧化剂、燃料加入量。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2121页页2、氧化反应、氧化反应与燃烧差异在于反应受到控制，最终产物不一与燃烧差异在于反应受到控制，最终产物不一定是定是CO2和和H2O。(甲醇氧化、氨氧化甲醇氧化、氨氧化)氧化反应是强放热反应。氧化反应是强放热反应。常采取较低反应物浓度或较低反应温度。常采取较低反应物浓度或较低反应温度。应尤其注意强氧化剂：应尤其注意强氧化剂：高锰酸盐、次氯酸及其盐、亚氯酸钠、二氧高锰酸盐、次氯酸及其盐、亚氯酸钠、二氧化氯、全部氯酸盐、全部过氧化物、硝酸、四氧化氯、全部氯酸盐、全部过氧化物、硝酸、四氧化氮、臭氧等。化氮、臭氧等。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2222页页3、中和反应、中和反应放热反应。放热反应。注意加料速度；低浓度易控制。注意加料速度；低浓度易控制。危险性较低。危险性较低。4、电解反应、电解反应电解反应本身不存在反应危险。电解反应本身不存在反应危险。存在危险：存在危险：高电流强度高电流强度 氰化物毒性氰化物毒性 可燃气体和高氧化态产物生成爆炸危险。可燃气体和高氧化态产物生成爆炸危险。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2323页页5、复分解反应、复分解反应反应热较低，危险性小。反应热较低，危险性小。6、煅烧反应、煅烧反应吸热反应，极少危险。吸热反应，极少危险。7、硝化反应、硝化反应硝化反应常伴有不需要氧化反应，皆为强放热硝化反应常伴有不需要氧化反应，皆为强放热过程；硝化试剂是强氧化剂，硝化产物常具爆炸过程；硝化试剂是强氧化剂，硝化产物常具爆炸性，故危险性大。性，故危险性大。须严格控制硝化反应温度与反应物浓度。须严格控制硝化反应温度与反应物浓度。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2424页页8、酯化反应、酯化反应普通酯化反应速率都较慢，较少危险性。普通酯化反应速率都较慢，较少危险性。9、还原反应：无反应危险。、还原反应：无反应危险。10、氨化反应：反应危险性小。、氨化反应：反应危险性小。11、卤化反应：反应危险性大。、卤化反应：反应危险性大。强放热反应。强放热反应。爆炸范围宽。爆炸范围宽。卤素具腐蚀性。卤素具腐蚀性。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2525页页12、磺化反应、磺化反应反应易受控制，危险性小。反应易受控制，危险性小。13、水解反应、水解反应无机水解反应需移走反应热以控制反应温度。无机水解反应需移走反应热以控制反应温度。大多数有机水解反应迟缓，无反应危险。大多数有机水解反应迟缓，无反应危险。14、加氢反应、加氢反应放热，常需应用催化剂加速反应，普通易受控放热，常需应用催化剂加速反应，普通易受控制。制。危险性主要在于高压氢应用。危险性主要在于高压氢应用。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2626页页15、烷基化反应、烷基化反应普通中等放热，反应速率较慢，无反应危险。普通中等放热，反应速率较慢，无反应危险。危险主要在于其强腐蚀性催化剂，如氢氟酸、危险主要在于其强腐蚀性催化剂，如氢氟酸、浓硫酸等。浓硫酸等。16、缩合反应、缩合反应放热反应，当反应物质粘度过大时搅拌及反应放热反应，当反应物质粘度过大时搅拌及反应热移出均较困难，可能酿成火险。热移出均较困难，可能酿成火险。普通分步进行，可控制。普通分步进行，可控制。17、聚合反应、聚合反应反应快速猛烈，常需注入阻聚剂中止或减缓反反应快速猛烈，常需注入阻聚剂中止或减缓反应。应。第六节第六节 化学反应系统物化原理与安全化学反应系统物化原理与安全第第2727页页一、化学反应与热量传递一、化学反应与热量传递注意传热面结垢会降低传热效率。注意传热面结垢会降低传热效率。反应器内温度梯度问题。反应器内温度梯度问题。事故常见原因：放热反应热生成速率与温事故常见原因：放热反应热生成速率与温度成指数律，而热传递速率则与冷却介质度成指数律，而热传递速率则与冷却介质与物料间温差成线性关系。与物料间温差成线性关系。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第2828页页二、相平衡与组元分离二、相平衡与组元分离1、蒸馏、蒸馏（1）易燃液体蒸馏）易燃液体蒸馏在常压下、真空下或压力下操作，存在着在常压下、真空下或压力下操作，存在着空气进入空气进入、排出可能性，有危险性。、排出可能性，有危险性。（2）蒸馏操作危险性）蒸馏操作危险性再沸器、冷凝器堵塞问题再沸器、冷凝器堵塞问题蒸馏塔应配置真空或压力释放设施。蒸馏塔应配置真空或压力释放设施。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第2929页页2、吸收、吸收 为了安全操作，应注意：为了安全操作，应注意：控制溶剂流量和组成；控制溶剂流量和组成；在设计程度内控制入口气流，检测其组成；在设计程度内控制入口气流，检测其组成；控制出口气组成；控制出口气组成；选择适当结构材料；选择适当结构材料；在进口气流速、组成、温度和压力设计条件在进口气流速、组成、温度和压力设计条件下操作；下操作；防止潮气转移至出口气中。防止潮气转移至出口气中。控制变量不正常时应能自动开启报警装置。控制变量不正常时应能自动开启报警装置。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3030页页3、液液萃取、液液萃取包含相混合、相分离、泵输送及溶剂和溶包含相混合、相分离、泵输送及溶剂和溶质回收等过程。质回收等过程。溶剂常具易燃性，应注意防静电。溶剂常具易燃性，应注意防静电。4、结晶、结晶危险性极少。危险性极少。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3131页页三、相混合和相分离三、相混合和相分离1、混合、混合 （1）液）液-液混合液混合（2）气）气-液混合液混合（3）固）固-液混合液混合（4）固）固-固混合固混合（5）气）气-气混合气混合注意：注意：机械危险机械危险 易燃易爆介质易燃易爆介质 防止混入过硬固体杂质防止混入过硬固体杂质第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3232页页2、蒸发、蒸发蒸发器应配置真空或压力释放设施。蒸发器应配置真空或压力释放设施。操作区内应有防火设施。操作区内应有防火设施。热交换器和蒸发器注意除垢。热交换器和蒸发器注意除垢。3、干燥、干燥需要干燥物质分类为：需要干燥物质分类为：（1）爆燃爆炸性物质）爆燃爆炸性物质应采取爆炸品工业特定预防办法。应采取爆炸品工业特定预防办法。（2）加热时放热分解并能释放出大量气体物质）加热时放热分解并能释放出大量气体物质适合用于真空或惰性气氛下干燥。适合用于真空或惰性气氛下干燥。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3333页页（3）在空气中加热发生放热氧化物质）在空气中加热发生放热氧化物质须正确选择操作条件，严格排除火源，采取适须正确选择操作条件，严格排除火源，采取适当防爆办法。当防爆办法。（4）在空气中加热既不放热分解又不放热氧化）在空气中加热既不放热分解又不放热氧化物质。物质。当含有易燃溶剂或明火直接加热时才有危险。当含有易燃溶剂或明火直接加热时才有危险。4、过滤和离心、过滤和离心注意毒性物质、易燃溶剂等带来危险。注意毒性物质、易燃溶剂等带来危险。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3434页页四、物料输送和机械加工四、物料输送和机械加工1、物料输送、物料输送（1）固体物料输送）固体物料输送块状、粒状或粉状物料块状、粒状或粉状物料输送方式：机械输送（皮带、螺旋、链斗等）输送方式：机械输送（皮带、螺旋、链斗等）风力输送（风机、真空泵等）风力输送（风机、真空泵等）（2）液体物料输送）液体物料输送输送方式：管道输送（自压或泵送）输送方式：管道输送（自压或泵送）（3）气体物料输送）气体物料输送输送方式：压缩机压送或真空抽吸。输送方式：压缩机压送或真空抽吸。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3535页页2、粉碎和研磨、粉碎和研磨（1）工艺操作）工艺操作危险：机械危险、粉尘爆炸、毒性危险等。危险：机械危险、粉尘爆炸、毒性危险等。（2）粉碎）粉碎关键：粉碎机安全要求关键：粉碎机安全要求（3）研磨和筛分）研磨和筛分主要危险：爆炸性粉尘。主要危险：爆炸性粉尘。第七节第七节 化工操作原理与安全化工操作原理与安全第第3636页页