石油化工装置环保和职业卫生防护理论知识.docx
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石油化工装置环保和职业卫生防护理论知识
第 8 章石油化工装置环保和职业卫生防护理论知识
8.1 环境保护
石化企业环保的主要任务是遵守国家和地方的有关法律和规定,认真开展
三废治理和综合利用,防止石油化工生产引起的污染。
乙烯装置生产过程中产生的三废包括废水(液)、废气和废渣。
8.1.1 污水治理
乙烯装置生产的污水主要是含油、含酚和含硫的污水。
含油污水主要来自
急冷水排放、稀释蒸汽排放和地面污染含油水;含酚污水主要来自稀释蒸汽发
生部分;含硫污水主要来自裂解气脱酸部分。
MTO 产生的含油污水还含有一定
量的甲醇、二甲醚、醛类、酮类及催化剂粉末等杂质。
石油化工废水三级处理
方法见表 8-1。
表 8-1 石油化工废水三级处理方法
处理分级处理方法及原理去除主要毒物
初级处理
二级处理
1.中和法----化学法
2.油水分离----物理法 ----化学法
3.浮选和/或凝聚----物理法
1.活性污泥法 ----生物氧化法
2.曝气池法----物理化学法
酸、碱、重金属等
油、BOD、COD
油、胶体等微小悬浮物
微生物可降解的悬浮有机物及溶解有机物
适于活性污泥法的后处理
三级处理活性炭吸附法BOD、COD、油、臭味、色、游离氯等
初级处理也叫预处理,即用物理或化学的方法将污水中悬浮性固体物,通
过物理沉淀、浮选、凝聚及其它化学方法可将污水中的强酸、强碱和过浓的有
毒物初步去除。
常选用中和池、隔油池等设施于乙烯装置界区内。
二级处理,即在初级处理基础上利用生物化学作用进一步处理。
常用好氧
生化法,对污水中的 BOD、COD 值以及某些可降解的毒物生化分解,使其变
为无毒的简单物质。
二级处理对于乙烯污水的 COD 脱除率可达 85%,BOD 为
96%,油为 95%,酚为 99.5%。
一般选用再次中和池、浮选池、曝气池和活性
污泥法,设置于乙烯装置界区外。
装置内除含酸、含碱污水专线排放外,其他
污水一般要与其他装置污水混合外排,使水质水量互相调节,营养料互相补充。
三级处理是一种深度处理方法。
石油化工的污水处理常选用活性炭吸附法。
该法对污水中的 BOD、COD、油分、酚类的脱除最有效,对色、游离氯的脱除
也有效果。
活性炭吸附是吸附法的一种,由吸附剂的名称而命名。
吸附剂的种类很多,
如硅藻土、活性白土、焦炭、炉渣、木屑、煤粉、稻草等。
其中,活性炭活性
最高,吸附能力最强,故石油化工废水常选用此种活性剂。
8.1.2 废气治理
乙烯生产中消耗大量的燃料,年产三十万吨乙烯的工厂每年消耗 20~40 万
吨的燃料油和燃料气。
燃料燃烧后全部排入大气而污染空气,另外机械泄漏、
开停车排放和平时安全泄压也直接排入大气。
污染成分主要有二氧化硫、二氧
化碳、氮氧化物、烟雾和有机烃类物质。
乙烯生产有关空气污染、监测的几个基本概念:
1)空气污染
当粉尘、烟、有害气体在大气中呈现足够浓度、足够时间,便对人体产生
危害,破坏了舒适感和周围环境,称为空气污染。
石油化工生产是个污染源,就其污染范围分为局部性污染(如受工厂排气
烟囱的影响)和涉及一个地区的污染(对附近城乡有影响),或涉及广泛地区乃
至全球性的污染。
2)空气污染的分类
按其存在状态分为气溶胶态和气态污染物两大类。
所谓气溶胶是指沉降速
度可忽略的固态、液态或固液态粒子在气体介质中的悬浮体。
与乙烯生产有关
的有如下几种:
(1)降尘粒度大于 10 微米的微粒,如锅炉燃烧不完全或完全燃烧时烟
囱排出物,这种粒子靠重力可在较短时间内沉降到地面;
(2)飘尘粒度小于 10 微米;
(3)飞灰烟气灰分中粒度较细的粒子;
(4)黑烟;
(5)雾、水雾、酸雾等。
气态污染物又分为一次污染物和二次污染物,如硫酸烟雾、光化学烟雾等
为二次污染物。
乙烯生产中气态污染物见表 8-2。
表 8-2 气态污染物分类
污染物一次污染物二次污染物
SO2(裂解炉烟气、蒸汽过热锅炉
含硫化合物
SO3,H2SO4,M2SO4
碳的氧化物
烟气、辅助锅炉烟气)
CO、CO2(裂解炉、蒸汽过热锅炉、
辅助锅炉烟气,火炬气,废液燃
烧炉排气)
氮的氧化物NO、NH3(裂解炉、蒸汽过热锅炉、
辅助锅炉烟气,废液燃烧炉排气) NO2,HNO3、MO3
3)大气监测
大气监测是环境监测的重要组成部分。
通过对大气中各种污染物进行质和
量的分析测定,掌握污染物是否超标、污染途径和规律,为评价环境质量、拟
定治理措施以及开展环境科学研究提供必要依据。
大气监测主要项目包括降尘、飘尘、二氧化硫、烃类、氮氧化物、硫化氢、
一氧化碳和二氧化碳等。
监测结果,污染物含量一般用 mg/Nm3 或 μg/Nm3 表示,也可用 ppm、ppb
表示。
1ppm 指 1 毫升大气中含有百万分之一毫升的某有害气体。
1ppb 指 1 毫
升大气中含有十亿分之一毫升的某有害气体,其浓度均按体积计算。
4)废气处理方法
(1)气体净化法(除二氧化硫)
气体净化法包括吸收法、吸附法和化学催化法。
吸附法可分干法和湿法两
种。
乙烯生产中如果燃料油含硫较高,导致烟气中二氧化硫高,常采用湿法处
理。
湿式吸收法具有设备小、操作简便和除硫率高等优点。
液体吸收剂有石灰
浆、苛性钠、亚硫酸钠、硫酸铵、氨水等水溶液或悬浮液。
(2)高空直排法
对目前还不具备条件回收利用的废气或从技术经济角度回收利用不经济的
废气,采用火炬焚烧或烟囱高空稀释排放。
●火炬法
装置中排出的工艺气体、液体(经隔油后)均处理成 0℃以上的气相,统
一送到火炬进行燃烧。
●排空烟囱
乙烯装置内的各种炉子,如裂解炉、蒸汽过热炉和辅助锅炉均设有烟囱,
可把燃烧烟气直排入大气。
当烟囱阻力小于 480~580Pa 时,一般采用自然排烟
方式,如蒸汽过热炉烟囱。
其特点是烟囱具有一定高度,有利于减少厂区烟尘
污染;不消耗动力,操作管理方便;一次投资高。
当排烟阻力大或不允许建太
高的烟囱时,则采用机械排烟。
5)废气防治及排放标准
烟气中除含 SO2 外,尚有 H2S、NOX、CO 及粉尘。
NOX 是空气中少部分氮
与氧结合,形成 NO 进一步氧化成 NO2,当然还有
NO3、N2O3、N2O4、N2O5、HNO2、HNO3 等,但主要是 NO、NO2。
防治措施
如下:
(1)降低火焰温度,使生成 NO 量减少;
(2)降低空气过剩系数,这不仅使炉子效率提高,也使混合气中氮的浓度
降低,减少 NOX 生成;
(3)在炉子高温区内,使气体缓慢冷却,可使 NOX 重新分解为氮和氧;
(4)向火焰根部喷水或喷低温蒸汽,雾化蒸汽可起这个作用。
一氧化碳来自燃料的不完全燃烧。
减少一氧化碳排放量的方法是改进燃烧
过程,利用特制烧嘴达到完全燃烧的目的。
防止光化学烟雾的方法是降低 NOX 和烃类的放空量,尽量使烃类充分燃烧,
使之生成二氧化碳和水。
乙烯装置要加强管理,平时要尽量不就地放空,采样
要密闭,开停车时要优化方案缩短时间。
8.1.3 噪声及其防治
1)噪声及其来源
噪声可分为工业噪声、交通噪声和生活噪声三大类。
工业噪声是指生产过程中由于机械振动、摩擦、撞击、电磁效应以及各种
气流扰动等产生的噪声。
工业噪声分为机械性、电磁性和空气动力性噪声。
在
乙烯生产中,有机械性噪声,如启动机泵、转动机械各部件之间摩擦、撞击、
由交变应力引起各固体部件振动而产生的噪声。
也有电磁性噪声,如从发电机、
电动机和变压器等产生的噪声;还有由于气流扰动产生的空气动力性噪声,如
管道吹扫、放空、锅炉、加热炉、裂解炉、反应器、喷射器、空冷器、鼓风机
和压缩机等都能发出这种噪声。
当锅炉点火、停炉以及紧急放空排汽时可达
150~170 分贝,属无调高声强噪声,传到居民区也达 100 分贝。
声音大小用“声压”表示,即声波通过与传播方向相垂直的单位面积的作
用力(牛顿/米 2)。
常用“声压级”表示其强度相对大小,计算公式如小:
Lp = 20 lg
P
P0
式中Lp-----声压级,dB
P------声压,N/m2
P0-----基准声压,2×10-5 N/m2
2)噪声的危害及其标准
噪声使人听力损失,能引起心血管系统病变和神经衰弱症候群。
特强噪声
会影响生源本身疲劳受损、自控失灵甚至损坏建筑物。
我国的噪声标准见表 8-
3,职业噪声标准见表 8-4。
表 8-3 我国的噪声标准
适用范围理想值,dB极限值,dB
睡眠
交谈或思考
听力保护
35
45
75
50
60
90
表 8-4 工业企业噪声卫生标准
接触时间,小时/工
作日
新(扩、改)建企业允许噪声,dB(A) 现有企业允许噪声,
dB(A)
8
4
2
85
88
91
90
93
96
19499
最高不得超过 115
最
名称 闪点 沸点 自燃点 爆炸极限%(体)
高
不
得
超
过
115
8.2 职业
安全卫
生防护
8.2.1 生
产过程
中职业
危险有
害因素
分析
1)火灾、
爆炸危
险因素
分析
(1
)火灾
危险:
生产过
程中使
用的原
料和产
品如乙
烯,丙
烯,氢
气,甲
烷,乙
烷,丙
烷,混
合 C4 及
各种烃
类,它
们均为
易燃或
号
(℃)
(℃)
(℃)
下限
上限
级别
组别
1
氢气
-252.8
400
4.1
74.2
甲
ⅡC
T1
2
甲烷
-100
-161.5
540
5.0
15
甲
ⅡA
T1
3
乙烷
-60
-88.6
515
3.0
16
甲
ⅡA
T1
4
乙炔
-17.8
-84
305
2.5
82
甲
ⅡC
T2
5
乙烯
-136
-103.9
490
2.7
36
甲
ⅡB
T2
6
丙烷
-104
-42.1
450
2.3
9.5
甲
ⅡA
T1
7
丙烯
-108
-47.7
460
2.0
11.1
甲
ⅡA
T1
8
正丁烷
-60(闭)
-0.5
405
1.9
8.5
甲
ⅡA
T2
9
异丁烷
-82.8
-11.7
462
1.9
8.5
甲
ⅡA
T1
10
1-丁烯
-80
-6.3
384
1.6
10
甲
ⅡB
T2
11
异丁烯
-77
-6.9
465
1.8
8.6
甲
ⅡB
T1
12
丁二烯
-78
-1.1
40
2.0
11.5
甲
ⅡB
T2
13
汽油
<-20
280
1.1
5.9
甲 B
ⅡA
T3
14
轻柴油
50
257
227
250
丙 A
ⅡA
T3
2)毒物危害因素分析
常见的毒性物质详见表 8-6:
表 8-6物料毒性特征表
序号物 料 名 称状 态时间加权平均容许
浓度 mg/m3
短时间接触容许浓
度 mg/m3
职业性接触毒物危害程
度分级
1汽油液300450Ⅳ级(轻度危害)
2苯(皮)液610Ⅰ级(极度危害)
3甲苯(皮)液50100Ⅲ级(中度危害)
4丁烯气100200Ⅳ级(轻度危害)
5二甲苯液50100Ⅲ级(中度危害)
注:
标以(皮)字的有毒物质,应积极防止皮肤污染。
3)主要物料、化学品的特性、危险性:
(1)甲醇(木精)(CH3OH)
甲醇系无色、可燃性的气体,有起火的危险,有毒吸收或吸入甲醇均会使
中枢神经系统受到损害,特别对眼神经有害。
甲醇会使肾、肝、心脏和其它器
官的功能衰退。
接触甲醇的人员应带防护镜和面罩,以保护面部和眼睛,倘若浓度很高或
不明其浓度,应戴防毒面罩,以免大量吸入,穿防护衣可避免接触皮肤。
甲醇贮存处通风应良好,装甲醇的桶避免放在阳光的直接照射下,封口向
上。
甲醇的灭火,采用各种干剂、二氧化碳或大量的水均有效。
(2)氢(H2)
氢是一种无色、无嗅、极易燃烧的气体。
它比空气轻。
爆炸危险性:
氢极易燃烧,在空气中可燃的浓度范围很宽,与空气的混合气体接触到明
火或受热时会发生严重爆炸。
燃点:
585℃。
爆炸范围:
4.1%到 74.2%(空气中的体积浓度)。
危险性:
氢能与氧化物发生剧烈的反应而引起燃烧或爆炸。
(3)乙烯(C2H4)
乙烯系无色气体,有窒息性醚类或淡甜的气体,液态乙烯的沸点为-103.9℃。
燃爆性:
乙烯为危险性很大的气体,乙烯在空气中其混合物的燃爆浓度范围为
2.7~36.0%(体积乙烯浓度)。
自燃点 543℃。
由于乙烯不带腐蚀性,其贮存和使用,都可用钢制设备,由于乙烯可燃爆,
因此,凡有乙烯存在的地方,都要使用防火花的工具。
(4)丙烯(C3H6)
丙烯系无色气体,比空气重,液体丙烯的燃点为 460℃。
燃爆危险性:
丙烯是非常危险的气体,在空气中其混合物可燃爆的浓度范围是
2.0~11.0%(体积丙烯)。
危险性:
与 NO2、N2O4、N2O 等起激烈的反应,也与氧化物质起激烈的反应而发生
爆炸。
(5)羰基化合物
只要有含一氧化碳的气体存在,在低温下与钴、钼、镍和钨可能生成有毒
的金属羰基化合物。
金属羰基化合物是无色气体,在 1.03 公斤/厘米 2 下,温度超过 60℃时就
会分解。
当进入可能含有这种气体的区域,或当取含有钴羰基化合物的气体样品时,
应戴新鲜空气防毒面具或氧气防毒面具
(6)氮(N2)
氮系无色、无臭不可燃的气体。
燃爆性:
无。
贮存和使用:
卸可移动式氮贮罐时应按厂家的说明书进行。
高压氮气钢瓶的运输要小心。
当运输和贮存时,都应该用链紧固,以防倒落。
(7)一氧化碳(CO)
一氧化碳系无色、无臭的易燃气体。
但不纯的一氧化碳气体具有一种金属
气味。
毒性大。
燃爆危险性:
易燃。
在空气中的可燃浓度范围为 12.5~74.2%。
受热或遇
到明火,会发生强烈的爆炸。
自燃点为 651℃。
8.2.2 其它危害因素分析
1)静电、雷电
雷电流能破坏绝缘,产生火花,引起燃烧和爆炸等;静电多产生于生产工
艺中的挤压、切割、搅拌、喷溅、流动和过滤以及生活中的行走、起立、穿脱
衣服等过程,其危害大体上有使人体受电击、影响产品质量和引起火灾及爆炸
等。
2)触电
对正常不带电而事故时可能带电的配电装置和电气设备,如不加防护会对
人员造成伤害。
3)坠落及机械伤害
工人在高于坠落基准面 2m 的工作位置进行操作、维护、调节、检查的工
作,会有坠落的危险;同时一些机械设备包括联轴器等易对人员产生伤害的部
件。
4)危险化学品储运
工艺生产中会使用一些强腐蚀性化学物料作为添加剂等,如不加防护会对
人体产生伤害。
5)生产性粉尘的危害
粉尘进入人体,达到一定数量后,就能引起肺组织发生纤维化病变,使肺
部组织逐渐硬化,失去正常的呼吸功能,发生尘肺病。
空气中的粉尘如果落到
机器的转动部件上,会加速转动部件的磨损,降低机器工作的精度和寿命,有
些小型精密仪器,若掉进粉尘会使部件卡住而不能正常工作。
粉尘还能影响视
野,降低可见度,妨碍操作,降低劳动生产率。
6)高温的危害
人体在正常情况下,具有调节体温的功能,以适应气温的变化。
人体的产
热和散热,必须保持平衡。
然而人的体温调节功能是有一定限度的,在酷热的
盛夏或高温作业环境,气温接近或超过了人的体温,如果措施不力、或劳动时
间过长,人体内大量热散不出去,使体温调节发生障碍,可造成脱水、中暑,
严重时可危及生命。
8.2.3 防范措施
1)防火、防爆安全措施
具有易燃、易爆的工艺生产装置、设备、管道,在满足生产要求的条件下,
按生产特点,集中联合布置,采用露天、敞开或半敞开式的建(构)筑物。
装置内的设备、管道、建构筑物之间的防火间距符合有关规定。
明火设备集中布置在装置的边缘,远离可燃气体和易燃、易爆物质的生产
设备及储罐,并布置在这类设备的上风向。
在可燃气体泄漏的封闭作业场所,设置良好的通风设施,保证作业场所中
的危险物质的浓度不超过有关规定,并设置必要的检测和自动报警装置。
具有火灾爆炸危险的工艺、储槽和管道,根据介质特点,选用氮气、蒸汽
等介质置换或保护系统。
具有火灾爆炸危险的生产设备和管道设计安全阀、爆破板等防爆泄压系统,
对于输送可燃性物料并有可能产生火焰蔓延的放空管和管道间设置阻火器、水
封等阻火设施。
爆炸或火灾危险环境内电气设备和仪表等的电力设计符合《爆炸和火灾危
险环境电力装置设计规范》的要求,建筑物设计符合《建筑设计防火规范》。
2)有毒有害物的防范措施
对可能产生泄漏的设备、管道在满足工艺条件的情况下,尽量敞开布置,
防止布置在室内的生产装置产生的有毒有害物积累,厂房内设计可靠的通风系
统。
为了防止有害物的外逸,尽量采用负压操作,对负压操作的设备和管道,
除对焊缝进行严格的检查外,还进行水压及气密性试验。
在有毒性危害的作业
环境中,设置有毒气体监测报警器和必要的淋浴器、洗眼器等卫生防护设施。
在关键装置和设备设置报警、自动停车和紧急停车设施。
并根据作业特点和防
护要求,配置个人防护用品。
同时设置急救室。
3)噪声防护措施
从声源上根治噪声:
设计选用低噪声的设备,对噪声超标的放空口设置消
声器;强噪声气体动力机械的进排气口为敞开时,在进、排气管的适当位置设
消声器;某些强噪声的场所设隔声工作间。
从噪声传播途径上采取控制措施:
利用声波随距离衰减的原理,实行“闹
静分开”的设计原则,将噪声源集中布置;利用噪声的指向性,合理布置声源
或建筑物;根据不同的用途,合理布置建筑物的各种房间布局;通过绿化降噪。
在噪声接受点进行防护:
对出入高噪声区的人员必须配带耳塞或耳罩等防
护用品。
4)其它安全防护措施
(1)防雷、防静电
化工装置、设备、设施、储罐以及建(构)筑物,设置可靠的防雷保护装
置,防止雷电对人身、设备及建(构)筑物的危害和破坏。
有火灾爆炸危险的
化工装置、露天设备、储罐、电气设施和建构筑物设置防直击雷装置。
平行布
置的间距小于 100mm 的金属管道或交叉距离小于 100mm 的金属管道,设置防
雷电感应装置。
化工装置的架空管道以及变配电装置和低压供电线路终端,设
置防雷电波侵入的防护措施。
化工生产装置在防爆区内的所有金属设备、管道、储罐等都设置静电接地,
保证设备及设备内部件没有与地相绝缘的金属体。
非导体设备、管道、储罐等
设置间接接地,或采用静电屏蔽办法,屏蔽体可靠接地。
对可能产生静电危害
的工作场所,配置个人防静电防护用品。
(2)触电防护
正常不带电而事故时可能带电的配电装置及电气设备外露可导电部分,均
按规定设置可靠接地装置。
移动式电气设备采用漏电保护装置。
在须采用安全
电压的场所,均按规定采用安全电压。
(3)防机械及坠落等意外伤害
化工装置内有可能坠落危险的操作岗位,均按规定设置便于操作、巡检和
维修作业的扶梯、平台、围栏等附属设施。
高速旋转或往复运动的机械零部件
均设置可靠的防护设施、挡板或安全围栏。
传动运输设备、皮带运输线等按规
定设置带有栏杆的安全走道和跨越走道。
高大的设备、烟囱或其它建构筑物的
顶部均按规定设置红色障碍标志等。
(4)化学危险品储运
根据储存化学品的性质、危害程度和储存量,设置专业仓库、罐区储存场
所;并根据生产需要和储存物品的火灾危险特征,确定储存方式、仓库结构和
选址。
装运易燃、易爆、剧毒液体、可燃气体等化学危险品时,采用专用运输
工具;并配备专用装卸工具、专用装卸器具的电气设备,同时符合防火、防爆
要求。
储存或输送腐蚀性物料的设备、管道及与其接触的仪表等,根据介质的
特殊性采取防腐蚀、防泄漏措施;对腐蚀严重部位的设备及管线,选用耐腐蚀
材料。
有毒、有害液体的装卸采用密闭操作技术,并加强作业场所通风,配置
局部通风和空气净化系统。
(5)粉尘危害的防范措施
在粉尘严重的部位设置通风设施,加强生产过程的自动化、机械化。
机械
通风设施的进风口设于室外空气洁净的地方,保证送入洁净的空气。
(6)采暖通风
为了保护从业人员的身体健康和安全生产,设置送排风系统和采暖系统。
化工生产装置热源在满足生产条件下,尽量采取集中露天布置。
各种散发热量
的炉窑、设备和管道采取有效的隔热措施。
产生大量热的封闭厂房充分利用自
然通风措施,必要时设置排风送风降温措施。
重要的高温作业操作室、中央控
制室设置空调装置。
严寒地区冬季为防止车间大门长时间或频繁开启而受到冷空气侵袭,设置
门斗、热空气幕等。
(7)采光与照明
化工装置的建构筑物及生产装置的布置设计充分利用自然采光,在自然采
光无法达到标准要求时,设置人工采光。
具有火灾危害和人身伤害的作业区以
及企业的供配电站、供水泵房等公用设施,设置事故状态时能延续工作的事故
照明。
(8)生产生活用室
为保证职工的健康,根据生产特点和实际需要,设置更衣室、厕所等生活
卫生用室。
(9)安全色、安全标志
凡容易发生事故危及生命安全的场所和设备,均设置安全标志;凡需要迅
速发现并引起注意以防发生事故的场所、部位均涂安全色。
阀门布置比较集中,
易因误操作而引发事故的部位,在阀门附近表明输送介质的名称、称号或高明
显的标志。
生产场所与作业地点的紧急通道和紧急出入口均设置明显的标志和
指示箭头。
化工装置安全色执行《安全色》(GB2893)的规定。
消火拴、灭火器、火
灾报警器等消防用具以及严禁人员进入的危险作业区的护栏采用红色;车间内
通道、太平门、工具箱、更衣柜等采用绿色。
化工装置安全标志执行《安全标志》(GB2894)的规定。
凡容易发生事故
危及生命安全的场所和设备,均设置安全标志。
化工装置区、罐区、化学危险
品仓库等危险区设置永久性“严禁烟火”标志。
(10)人身防护措施
装置内必要部位设置洗眼器、淋浴器等设施。
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- 关 键 词:
- 石油化工 装置 环保 职业 卫生 防护 理论知识