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发布时间:2020-11-03 17:14:54

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作者:黄裕娥 主编 童阜广 副主编

出版社:化学工业出版社

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化工装置综合训练

化工装置综合训练试读:

前言

高等职业教育是国民教育体系和人力资源开发的重要组成部分,肩负着培养高水平技能型人才的重要职责。高职教育的目标是使受教育者具备从事某一特定的职业所必需的知识和技能,培养出懂技术、会管理的生产一线的高级技能型人才。

基于这一目标,南京科技职业学院立足化工,对接产业、对接岗位、对接技术、对接文化、对接能力、对接未来,建设了三套虚实结合的实训装置、开发了匹配工况的仿真软件,研制了自主产权的仿真仪表,打造了渗透教学的企业文化,构建了内容多样的实训体系,建设了功能丰富的智慧平台。项目成功入围江苏省区域共享型实训基地建设项目,在满足本校化学工艺类学生的实训基础上,学校秉持“开放共享 合作共赢”的理念,每年为国内40多所本科、高职院校及企业提供化工实训教学服务,彰显职业教育优势。

高职教育中化学工艺类专业培养的学生,一方面要熟悉化工企业的安全与消防措施,理解化工生产工艺流程原理,识读工艺流程图及自控工程施工图,掌握化工生产机械设备的结构与功能;另一方面要学会化工装置开停车的操作方法,熟悉现场仪表和DCS控制系统的检修与维护、设备的选型与基本保养能力。

实训教学过程,力求以职业活动为导向、以能力为目标、以学生为主体、以素质为基础、以具体工作任务为模块,用理论和实践一体化的教学模式来实践。学生以刚入厂新员工的角色,指导教师以师傅的角色来实施认识实习、专业实习或顶岗实习等实践环节的教学过程。

在真实化工企业工厂环境下,通过 “角色扮演”“任务驱动”等训练模式,学生通过“化工安全教育”“装置流程”“装置仿真操作”“装置开停车操作”“装置事故处理”等多种能力训练实施过程,体验到化工企业工作性质与要求,掌握工作岗位所必备的知识与技能。

学生在完成与工作岗位相关的工作任务的过程中深化理解并综合运用相关专业知识,全面提升自己的专业技能和操作能力。同时,通过进行多种专业岗位知识与技能的训练,学生可以实现从被动的学习参与者到主动工作的职业人的转换,从而完成学习与工作零距离的对接。

本教材共有7个章节,每个章节针对三个典型工艺,又包含典型工艺中共性部分:安全教育、化工设备、现场仪表及集散控制系统、“三废”处理工艺。在实施教学的过程中可以根据实践项目的性质、目标及层次的需要,合理选择培训模块,以形成与不同实践环节相适应的教学内容。

本教材由南京科技职业学院黄裕娥担任主编,童阜广担任副主编,张小军主审。张东海编写了第1章、第5章;黄裕娥编写了第2章、第3章;童阜广编写了第4章、第7章、附图;王恒强编写了第6章;李亮、王洪波、蔡艳、于杰补充部分内容;全书由黄裕娥进行整体内容设计并完成统稿。

在本教材的编写过程中得到了南京科技职业学院工程训练中心主任卢忠东,南京科技职业学院生物与环境学院院长、教授仓理,南京科技职业学院化工与材料学院教授郑根武,惠生(南京)化工有限公司生产副总、高级工程师席文洪,天津大学化学工程专业庞恬婷同学的大力支持,在此一并表示感谢!

由于编者水平有限,书中难免存在不足之处,欢迎批评指教。编者2018年11月工作任务向导一、学习情境

均酐(均苯四甲酸二酐)装置、甲醇装置、抗氧防老剂4720装置。

实习周数:1~6周。

角色分配:教师—师傅,学生—徒弟。二、课程目标(一)课程总目标

以能力目标为主线,以知识目标为基础,以素质目标为拓展,以“理实结合、注重实践”为原则,培养化工企业一线需要的熟练技术人员。(二)具体目标

1.知识目标(1)了解化工生产过程的基本特点,掌握化工生产安全常识。(2)熟悉典型装置生产原料、产品、性质和主要用途。(3)理解均酐工艺、甲醇工艺、加氢工艺原理。(4)掌握化工生产过程相关机械设备的作用、特点。(5)熟悉典型工艺生产过程的操作方法,理解工艺参数对化学反应过程的重要性。(6)了解集散控制系统的概念、组成结构、DCS系统的通信知识。

2.能力目标(1)能识读化工生产装置带控制点的工艺流程图。(2)能按操作规程进行典型化工装置的冷态开、停车。(3)能运用所学理论知识及实际操作技能,对典型生产事故原因进行分析。(4)能制定典型化工装置的控制方案。

3.素质目标(1)养成敬业爱岗、乐于奉献的良好职业道德;(2)培养团结协作、互相帮助的团队精神;(3)具备注重化工安全生产、环境保护及卫生防护职业素养;(4)具备化工企业遵章守纪的职业道德;(5)养成正确使用仪器设备、胆大心细、规范操作的习惯;(6)具备发现、分析和解决问题能力。三、课程模块

本课程模块根据培训时间与侧重点进行优化组合,化工装置综合训练教学模块表,见表0-1表0-1 化工装置综合训练教学模块表四、实训考核

本课程采用“过程考核+成果考核+笔试考核”相结合的方式进行,注重并加强过程考核。考核内容由安全知识与专业技能考试、操作过程考核、成果质量评价三个部分组成。安全知识与专业技能考试是在实习开始与结束前进行,考试实行百分制,60分为合格。第1章 安全教育1.1 化工企业工作环境1.1.1 化工生产企业的特点

化工生产,从原料到产品,包括工艺过程中的半成品、中间体、溶剂、添加剂、催化剂、试剂等,绝大多数属于易燃易爆物质。它们又多以气体和液体状态存在,极易泄漏和挥发。尤其在生产过程中,工艺操作条件苛刻,有高温、深冷、高压、真空,许多加热温度都达到和超过了物质的自燃点,一旦操作失误或因设备失修,便极易发生火灾爆炸事故。除了易燃易爆的特点外,许多化工物料还具有毒性和腐蚀性,它们以气体、液体和固体三种状态存在,并随生产条件的变化而不断改变原来的状态,如果不注意防控,很容易发生事故。此外,在生产操作环境和施工作业场所,还有一些有害的因素,如工业噪声、高温、粉尘、射线等。对这些有毒有害因素,要有足够的认识,采取相应措施,否则不但会造成急性中毒事故,还会随着时间的增长,即便是在低浓度(剂量)条件下,也会因多种有害因素对人体的联合作用,影响职工的身体健康,导致发生各种职业性疾病。1.1.2 化工生产企业安全的重要性

虽然化工生产安全隐患多,但也是可控可防的。因此,在进行化工产品的生产之间,认识和掌握相关的安全知识是十分必要的。化工生产过程中涉及的原料、产品和催化剂等具有易燃、易爆、有毒等特点;生产分为多个工段,生产需要用到高温、搅拌、真空等条件;生产设备多样,很多设备较难控制,稍有不慎,易引发爆炸、燃烧等事故。

综上分析,在进行生产之前,需要掌握基本安全知识、车间和岗位的安全操作规程、突发事件的处理方法等,即进行安全生产的准备。1.2 化工企业一般规定1.2.1 劳保用品的正确选用

充分理解劳保用品的使用目的和意义,能根据作业的危险性和作业场所的防护要求合理选择并正确穿戴劳保用品,并注意劳保用品的维护和保养。1.2.1.1 劳动防护用品分类(1)头部防护用品

用于防御冲击、刺穿、挤压、火焰、热辐射、绞碾、擦伤、昆虫叮咬等伤害头部的装备,如安全帽、防护头罩、一般防护帽。(2)眼面部防护用品

用于防御电离辐射、非电离辐射、烟雾、化学物质、金属火花和飞屑、尘粒等伤害眼睛或面部、颈部的装备,如防冲击眼(面)护具、防化学药剂眼(面)护具、焊接护目镜、防激光护目镜、防微波护目镜、焊接面罩等。(3)听力防护用品

用于避免噪声过度刺激听觉、保护听力的装备,如耳塞、耳罩。(4)呼吸防护用品

用于防御缺氧空气和尘、毒等有害物质吸入呼吸道的装备,由于尘、毒主要通过呼吸道进入人体造成对人体健康的危害,因此,呼吸防护用品使用广泛、作用巨大,根据保护方法和结构型式主要分为以下三种。

①防尘口罩。采取靠佩戴者的呼吸克服部件阻力吸入通过滤料过滤除尘的空气,防止尘粒吸入呼吸道,一般纱布口罩不能作为防尘口罩选用。

②过滤式防毒面具。采用靠佩戴者的呼吸克服部件阻力吸入通过滤毒罐(盒)过滤除去毒物的空气,防止毒物吸入呼吸道。

③长管面具。采取靠佩戴者的呼吸或借助机械力吸入通过导气管引入的作业环境以外的清洁空气,防止尘粒、毒物或缺氧空气吸入呼吸道。(5)手臂防护用品

用于防御作业中物理、化学和生物等外界因素伤害手、前臂部的装备。如电绝缘手套、耐酸碱手套、焊工手套、防放射性手套、防振手套、防切割手套、防昆虫手套等。(6)躯体防护用品

用于防御物理、化学和生物等外界因素伤害躯体的装备。如阻燃防护服、防静电工作服、防酸工作服、焊接工作服、防水服、防放射性服、防尘服、防热服等。(7)足腿防护用品

用于防御作业中物理、化学和生物等外界因素伤害足部、小腿的装备。如保护足趾安全鞋(靴)、胶面防砸安全靴、防刺穿鞋、电绝缘鞋、防静电鞋、导电鞋、耐酸碱鞋(靴)、高温防护鞋、焊接防护鞋和防振鞋等。(8)坠落防护用品

用于防止人体坠落伤亡的装备,如安全带、安全网等。(9)皮肤防护用品

用于防御物理、化学、生物等有害因素损伤皮肤或经皮肤引起疾病的装备:如遮光型护肤剂、洁肤型护肤剂、驱避型护肤剂等。(10)其他防护用品

一般劳动防护用品为除了特种劳动防护用品以外的所有其他劳动防护用品。1.2.1.2 如何配置劳动保护用品(1)头部防护

佩戴安全帽。(2)坠落防护

系好安全带。(3)眼睛防护

佩戴防护眼镜、眼罩或面罩。(4)手部防护

佩戴防切割、防腐蚀、防渗透、隔热、绝缘、保温、防滑等手套。(5)足部防护

佩戴防砸,防腐蚀、防渗透、防滑、防火花的保护鞋。(6)防护服

保温、防水、防化学腐蚀、阻燃、防静电、防射线等。(7)听力防护

根据《工业企业职工听力保护规范》选用护耳器。(8)呼吸防护

根据GB/T 18664—2002《呼吸防护用品的选择、使用与维护》选用。1.2.2 7S管理

7S管理包括:整理(seiri)、整顿(seiton)、清扫(seiso)、清洁(seiketsu)、素养(shitsuke)、安全(security)、节约(save)。(1)整理

将工作场所的任何物品区分为有必要和没有必要的,除了有必要的留下来,其他的都消除掉。目的:腾出空间,空间活用、防止误用,塑造清爽的工作场所。(2)整顿

把留下来必要用的物品按依定位置摆放,并放置整齐加以标示。目的:工作场所一目了然,消除减少寻找物品的时间,整整齐齐的工作环境,消除过多的积压物品。(3)清扫

将工作场所内看得见与看不见的地方清扫干净,保持工作环境干净、亮丽。目的:减少工业伤害。(4)清洁

将整理、整顿、清扫进行到底,并且制度化,经常保持环境外在美观的状态。目的:创造明朗现场,维持上面3S成果。(5)素养

每位成员养成良好的习惯,并自觉遵守制度,培养积极主动地工作习惯(也称习惯性)。目的:培养有好习惯、遵守规则的员工,营造团队精神。(6)安全

重视成员安全教育,每时每刻都有安全第一的观念,防范于未然。 目的:建立起安全生产的环境,所有的工作应建立在安全的前提下。(7)节约

对实训、学习、生活中的时间、物料等合理利用,以发挥最大的效能。目的:物尽其用,提高效益,降低成本。1.3 化工企业生产厂区14个不准条例

①加强明火管理、厂区内不准吸烟。

②生产区内,不准未成年人进入。

③上班时间,不准睡觉、干私活、离岗和干与生产无关的事。

④在班前、班上不准喝酒。

⑤不准使用汽油等易燃体擦洗设备、用具和衣物。

⑥不按规定穿戴劳动保护用品,不准进入生产岗位。

⑦安全装置不齐全的设备不准使用。

⑧不是自己分管的设备、工具不准动用。

⑨检修设备时安全措施不落实,不准开始检修。

⑩停机检修后的设备,未经彻底检查,不准启用。未办理高处作业证、不戴安全带,脚手架、跳板不牢,不准登高作业。石棉瓦上不固定好跳板,不准作业。未安装触电保安器的移动式电动工具,不准使用。未取得安全作业证的职工,不准独立作业;特殊工种职工,未取得特殊工种作业证,不准作业。1.4 安全生产基本守则1.4.1 安全生产职责

明确企业各层级负责人、各类工程技术人员、各职能部门和各岗位操作人员在生产活动中的职责,制定安全责任制度,并将该工作落到实处。特别要对新进员工进行严格的安全教育,同时要求员工承担相应的安全生产责任。

①自觉遵守安全生产规章制度和劳动纪律,不违章作业,并随时制止他人违章作业。

②遵守有关设备维修保养规定。

③爱护和正确使用机器设备、工具。

④关心安全生产情况,向有关领导或部门提出合理化建议。

⑤发生工伤事故,要及时抢救伤员,保护现场,报告领导,并协助事故调查工作。

⑥积极参加各种安全活动,牢固树立“安全第一”的思想和自我保护意识。1.4.2 化工企业员工义务

企业的每位员工有义务对工作区域中存在的不安全因素进行处理。如:工作区域有不正常的气味和声响;各类仪表和安全监控设备出现异常数据;机器设备不能正常工作;安全防护设施失效;管道和线路明显的跑、冒、滴、漏等现象。

企业安全生产管理责任制的落实要本着:谁分管,谁负责,负全责,负责到底的理念。安全生产责任制要体现一级为一级负责任,互相监督,齐抓共管,真正做到全员、全面、全过程、全天候的落实企业的安全生产责任。1.5 安全生产基本常识

2002年6月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议颁布通过《中华人民共和国安全生产法》;11月1日起开始实施(本法于2014年进行修正,2014年12月1日正式施行)。1.5.1 安全生产的方针与原则1.5.1.1 安全生产的方针

安全生产的方针:安全第一、预防为主、综合治理。“安全第一”是对一切工作的要求,把安全放在生产过程中的第一位,切实保护劳动者的生命安全和身体健康;“预防为主”是实现安全的基本保障,通过事先的防范和准备工作,改善安全状况,预防事故发生;“综合治理”是指综合运用经济、法律、行政等手段,人管、法治、技防、文化、科技、责任等多管齐下,实现综合防治。“安全第一、预防为主、综合治理”是一个有机统一的整体。“安全第一”是后者的统帅和灵魂;“预防为主”是实现安全第一的根本途径,只有将安全置于一切工作的首位,才能做到有效的预防;“综合治理”是落实“安全第一、预防为主”的根本手段和方法。1.5.1.2 安全生产“三不违原则”

三不违是指:不违章指挥,不违章作业,不违反劳动纪律。“三违”是事故的根源,是安全的大敌。违章指挥等于杀人,违章作业等于自杀。“三违”不除,安全不保。在发生事故的原因中,违章指挥和违章作业占60%~70%,其中违章指挥危害最大,造成的影响和损害的程度也最为严重。“三违”源自三大重点人群:班组长、特种作业人员、青年职工。1.5.1.3 安全生产“四不伤害原则”(1)不伤害自己

不伤害自己,就是要提高自我保护意识,不能由于自己的疏忽、失误而使自身受到伤害。不伤害自己取决于自身的安全意识、安全知识、对工作任务的熟悉程度、岗位技能、工作态度、工作方法、精神状态、作业行为等多方面因素,是保护自己免受伤害的有效措施之一。身体、精神保持良好状态,不做与工作无关的事;劳动着装齐全,劳动防护用品符合岗位要求;注意现场的安全标识,不违章作业,拒绝违章指挥;对作业现场危险有害因素进行辨识。(2)不伤害他人

不伤害他人,就是我的行为或行为后果不会给他人造成伤害。在多人同时作业时,由于自己不遵守操作规程,对作业现场周围观察不够以及自己操作失误等原因,自己的行为就可能导致现场周围的人受到伤害。(3)不被他人伤害

不被他人伤害,即每个人都要加强自我防范意识,工作中要避免他人的过失行为或作业环境及其他隐患对自己造成伤害。(4)保护他人不被伤害

组织中的每个成员都是团队中的一分子,作为组织的一员有关心爱护他人的责任和义务,不仅要注意安全,还要保护团队的其他人员不受伤害。(5)“四不伤害”的5项保证措施

①严格遵守各项规章制度,严格执行《安全操作规程》,班组应严格地、有计划地进行安全生产;

②人人都要牢固地树立起“人的生命是第一位”的思想意识;

③每一位员工要自觉地学习生产技能和业务知识,只有自己掌握了一定的生产技能,才能熟练地、严格地按照安全生产技术规程进行操作;

④每一位员工在施工现场工作中都要注意强化自我保护意识,安全生产首先就是要求“自己的要求自己管”,每个员工在作业前主动自问互问;

⑤实施“自保、互保、联保”责任制,现场生产过程中员工互相关爱,互相监督,充分发挥团队精神。1.5.1.4 事故处理“四不放过原则”

坚持“四不放过”原则:事故原因分析不清不放过;事故责任者没处理不放过;肇事者没有受教育不放过;没有落实防范措施不放过。1.5.2 安全色和安全标志1.5.2.1 安全色

安全色是表达安全信息的颜色,表示禁止、警告、指令、提示等意义。应用安全色使人们能够对威胁安全和健康的物体和环境,做出尽快地反应,以减少事故的发生。安全色的应用必须以传递安全状态为目的和有规定的颜色范围。

安全色应用红色、黄色、蓝色、绿色四种,其含义和用途分别如下。

①红色表示禁止、停止、消防和危险的意思。禁止、停止和有危险的器件、设备或环境涂以红色的标记。如禁止标志、交通禁令标志、消防设备、停止按钮和停车、刹车装置的操纵把手、仪表刻度盘上的极限位置刻度、机器转动部件的裸露部分、液化石油气槽车的条带及文字、危险信号旗等。

②黄色表示注意、警告的意思。需警告人们注意的器件、设备或环境涂以黄色标记。如警告标志、交通警告标志、道路交通路面标志、皮带轮及其防护罩的内壁、砂轮机罩的内壁、楼梯的第一级和最后一级的踏步前沿、防护栏杆及警告信号旗等。

③蓝色表示指令、必须遵守的规定。如指定标志、交通指示标志等。

④绿色表示通行、安全和提供信息的意思。可以通行或安全情况涂以绿色标记,如表示通行、机器启动按钮、安全信号旗等。1.5.2.2 对比色

对比色是指使安全色更加醒目的反衬色,对比色有黑白两种颜色,黄色安全色的对比为黑色;红、蓝、绿安全色的对比色均为白色。黑色用于安全标志的文字,图形符号,警告标志的几何图形和公共信息标志。白色则作为安全标志中红、绿、蓝三色的背景色,也可以用于安全标志的文字和图形符号及安全通道、交通上的标线及铁路站台上的安全线等。1.5.2.3 安全警示标志

安全标志类型有禁止标志、警告标志,指令标志、提示标志、其他提示标志。(1)禁止标志

是指不准或禁止人们的某种行为的图形标志。其基本形式为带斜杠的圆形框,圆环和斜框为红色,图形符号为黑色,衬底为白色。例如,禁止吸烟、禁止烟火、禁止通行、禁放易燃物、禁止激活、禁止入内、禁止停留、禁止架梯等。(2)警告标志

是提醒人们对周围环境引起注意,以避免可能发生危险的图形标志。其基本形式是正三角形边框,三角形边框及图形为黑色,衬底为黄色。例如,注意安全、当心火灾、当心触电、当心车辆、当心瓦斯等。(3)指令标志

是强制人们必须做出某种动作或采用防范措施的图形标志。其基本形式是圆形边框。图形符号为白色,衬底为蓝色。例如,必须戴防护眼镜、护耳器、防护手套、必须系安全带等。(4)提示标志

是向人们提供某种信息的图形标志。其基本形式是正方形边框。图形符号为白色。衬底为绿色。例如,太平门、安全通道标志等。(5)其他提示标志

根据需要用文字表述的工作警示,如设备在运行,小心有电等。1.5.2.4 识别色

人们在各种气瓶上涂上各种颜色和字体来区分它们,就是利用了安全色和对比色来识别,见表1-1。表1-1 识别色应用1.5.2.5 安全线

在工矿企业中用以划分安全区域与危险区域的分界线。厂房内安全通道的标示线,铁路站台上的安全线都是属于此列。根据国家有关规定,安全线用白色(公司是用黄色线划分),宽度不小于60mm。在生产过程中,有了安全线的标示,就能区分安全区域和危险区域,有利于对危险区域的认识和判断。1.5.3 生产性有害因素

劳动过程中存在的可能危害人体健康的因素,称为生产性有害因素。生产环境中可能存在的主要生产性有害因素可归纳如下。

①生产性毒物。如铅、锰、铬、汞、有机氯农药等。

②生产性粉尘。如滑石粉尘、铅粉尘、木质粉尘等。

③异常气候条件。生产场所的气温、湿度、气流及热辐射等。

④辐射线。指生产环境中可能接触到的各种射线,如红外线、紫外线、X射线、无线电波等。

⑤高气压和低气压。

⑥生产性噪声,指工人长时间在作业场所或工作中接触到的机器等生产工具产生的不同频率与不同强度组成的噪声。生产性噪声大体可分为三类:空气动力性噪声,如各种风机噪声、燃气轮机噪声、高压排气锅炉放空时产生的噪声;机械性噪声,如织布机噪声、球磨机噪声、剪板机噪声、机床噪声等;电磁性噪声,如发电机噪声、变压器噪声等。表1-2规定了员工允许接收的噪声分贝及时间。表1-2 员工允许接收的噪声分贝及时间1.6 消防安全1.6.1 消防工作概述

消防工作任务:预防火灾和减少火灾危害,加强应急救援工作,保护人身、财产安全,维护公共安全。

消防工作的方针:预防为主,防消结合。

消防工作的原则:坚持专门机关与群众相结合的原则,实行防火安全责任制。1.6.2 消防基本知识1.6.2.1 消防名词解释

火灾:时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害事件。

闪点:液体发生闪燃的最低温度。

燃点:可燃物开始持续燃烧所需的最低温度。

着火:可燃物在空气中受着火源的作用而发生持续燃烧的现象。

自燃:可燃物在空气中没有受火的作用,靠自热或外热而发生的燃烧现象。1.6.2.2 燃烧的必要条件(1)可燃物

凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生剧烈反应的物质,均可称为可燃物质。如碳、氢、硫、钾、木材、纸张、汽油、酒精、乙炔、丙酮、苯等。(2)助燃物

如空气、氧气、氯气、氯化物以及高锰酸钾等。(3)引火源

即能引起可燃物质燃烧的能源,如明火焰、烟头、电(气)焊火花、炽热物体、自燃发热物等。

所以,只要使以上三个条件中的任何一个条件消除,就可以预防火灾事故发生。1.6.2.3 火灾燃烧阶段

火灾燃烧阶段分为初起阶段、发展阶段、猛烈阶段、下降阶段、熄灭阶段。1.6.2.4 防火的基本方法

防火的所有措施都是以防止燃烧的三个条件结合在一起为目的。控制可燃物、隔绝助燃物、消灭着火源。1.6.2.5 灭火的基本方法

隔离法:将可燃物、易燃物、助燃物质与火源分开。

冷却法:用水直接喷射到燃烧物体上,使温度降至燃点以下。

窒息法:用湿棉毯、温麻袋、温棉被、干沙等不燃物覆盖在燃烧物的表面,隔绝空气,使燃烧停止。

化学抑制法:就是用含氮的化学灭火器喷射到燃烧物上,使灭火剂参与到燃烧中,发生化学作用,覆盖火焰使燃烧的化学连锁反应中断,使火熄灭。1.6.2.6 火灾的类型

A类:含碳固体可燃物如木材、棉、毛、麻、纸张等燃烧的火灾。

B类:甲乙丙类液体如汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醚、丙酮等燃烧的火灾。

C类:可燃气体如煤气、天然气、甲烷、丙烷、乙炔、氢气等燃烧的火灾。

D类:可燃金属如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝、镁合金等燃烧的火灾。

E类:带电火灾。

F类:烹饪器具内的烹饪物(如动植物油脂)火灾。1.6.2.7 火灾性质的分类(1)特大火灾

具有以下情形之一的为特大火灾:死亡十人以上(含十人);重伤二十人以上;受灾五十户以上;烧毁财物损失五十万元以上。(2)重大火灾

具有下列情形之一的为重大为灾:死亡三人以上;重伤十人发上;死亡、重伤十人以上;受灾三十户以上;烧毁财物损失五万元以上。(3)一般火灾

不具有以上情形的燃烧事故为一般火灾。1.6.2.8 扑救火灾的一般原则(1)报警早、损失少

报警应沉着冷静,及时准确:简明扼要的报出起火部门和部位、燃烧的物质、火势大小;如果拨叫119火警电话,还必须讲清楚起火单位名称、详细地址,报警电话号码,同时派人到消防车可能来到的路口接应,并主动及时的介绍燃烧的性质和火场内部情况,以便迅速组织扑救。(2)边报警,边扑救

在报警同时,要及时扑救初起火,在初起阶段由于燃烧面积小,燃烧强度弱,放出的辐射热量少是扑救的有利时机,只要不错过时机,可以用很少的灭火器材,如一桶黄沙,或少量水就可以扑灭,所以,就地取材,不失时机地扑灭初起火灾是极其重要的。(3)先控制,后灭火

在扑救火灾时,应首先切断可燃物来源,然后争取灭火一次成功。(4)先救人,后救物

在发生火灾时,如果人员受到火灾的威胁,人和物相比,人是主要的,应贯彻执行救人第一,救人与灭火同步进行的原则,先救人后疏散物资。1.6.3 灭火器的种类及使用方法1.6.3.1 常见灭火器的分类

灭火器是指由筒体、器头、喷嘴等部件组成,借助驱动压力可将所充装的灭火剂喷出灭火的器具。目前,常用的灭火器有:清水、酸碱、泡沫、二氧化碳、1211、1301、干粉灭火器等。

国家标准规定,灭火器型号应以汉语拼音字母和阿拉伯数字标于筒体,如“MF2”,其中第一个字母M代表灭火器,第二个字母代表灭火剂类型(F指干粉、FL指磷铵粉、T指二氧化碳、Y指卤代烷、P指泡沫、QP指轻水泡沫、SQ指清水),后面的阿拉伯数字代表灭火器重量或容积,一般单位为kg或L。1.6.3.2 常见灭火器的使用方法(1)手提式泡沫灭火器

适用范围:主要适用于扑救各种油类火灾、木材、纤维、橡胶等固体可燃物火灾。

使用方法:使用手提式泡沫灭火器时,应手提筒体上部的提环,迅速赶到起火点。在运送灭火器过程中,不能过分倾斜和摇晃,更不能横置或颠倒。当距离起火点大约10m时,使用者的一只手握住提环,另一只手抓住筒体的底圈,将灭火器颠倒过来,泡沫即可喷出。在喷射过程中,灭火器一直保持颠倒的垂直状态,不能横置或直立过来,否则,喷射会中断。如扑救可燃固体物质火灾,应把喷嘴对准燃烧最猛烈处喷射;如扑救容器内的油品火灾,应将泡沫喷射在容器的壁上,从而使得泡沫沿器壁流下,再平行地覆盖在油品表面上,避免泡沫直接冲击油品表面;如扑救流动油品火灾,操作者应站在上风方向,并尽量减少泡沫射流与地面的夹角,使泡沫由近而远地逐渐覆盖在整个油面。(2)手提式二氧化碳灭火器

适用范围:主要适用于各种易燃、可燃液体、可燃气体火灾,还可扑救仪器仪表、图书档案、精密仪器和低压电器设备等的初起火灾。

使用方法:二氧化碳灭火器内充装的是加压液化的二氧化碳,它主要用于扑救易燃、可燃液体、可燃气体和带电设备的初起火灾。由于二氧化碳灭火时不污损物件,灭火后不留痕迹,所以二氧化碳灭火器更适于扑救精密仪器和贵重设备的初起火灾。使用手提式二氧化碳灭火器时,可手提灭火器的提把,或把灭火器扛在肩上,迅速赶到火场。在距离起火点大约5m处,放下灭火器,一只手握住喇叭形喷筒根部的手柄,把喷筒对准火焰,另一只手旋开手轮(对鸭嘴式二氧化碳灭火器,压下压把),二氧化碳就会喷射出扑救流散液体火灾时,应使二氧化碳由近而远向火焰喷射,如燃烧面积大,操作者可左右摆动喷筒,直至把火扑灭。扑救容器内火灾时,操作者应手持喷筒根部的手柄,从容器上部的一侧向容器内喷射,但不要使二氧化碳直接冲击到液面上,以免将可燃液体冲出容器而扩大火灾。(3)手提式干粉灭火器

适用范围:适用于扑救各种易燃、可燃液体和易燃、可燃气体火灾,以及电器设备火灾。

使用方法:使用手提式干粉灭火器时,应手提灭火器提把,迅速赶到着火处。在距离起火点5m左右处,放下灭火器。在室外使用时,应占上风方向。使用前,先把灭火器上下颠倒几次,使筒内干粉松动。如使用的是内装式(动力气体钢瓶装置在灭火器筒体内)或储压式(动力气体与干粉共储于灭火器的筒体内)干粉灭火器,应先拔下保险销,一只手握住喷嘴,另一只手用力压下压把,干粉便会从喷嘴咳射出来。如使用的是外置式(动力气体钢瓶装置在灭火器筒体外)干粉灭火器,则一只手握住喷嘴,另一只手提起提环,握住提柄,干粉便会从喷嘴喷射出来。用干粉灭火器扑救流散液体火灾时,应从火焰侧面,对准火焰根部喷射,并由近而远,左右扫射,快速推进,直至把火焰全部扑灭。用干粉灭火器扑救容器内可燃液体火灾时,也应从侧面对准火焰根部,左右扫射。当火焰被赶出容器时,应快速向前,将余火全部扑灭。灭火时应注意不要把喷嘴直接对准液面喷射,以防干粉气流的冲击力使油液飞溅,引起火势扩大,造成灭火困难。用干粉灭火器扑救固体物质火灾时,应使灭火喷嘴对准燃烧最猛烈处,左右扫射,并应尽量使干粉灭火剂均匀地喷洒在燃烧物表面,直至把火全部扑灭。(4)推车式干粉灭火器使用方法

适用范围:主要适用于扑救易燃液体、可燃气体和电器设备的初起火灾。本灭火器移动方便,操作简单,灭火效果好。

使用方法:把推车式干粉灭火器拉到现场,右手抓着灭粉枪,左手顺势展开喷粉胶管,直至平直,不能弯折或打圈,除掉铅封,拔出保险销,用手掌使劲按下阀门,左手把持喷粉枪托管,右手把持喷粉枪把,用手指扳动喷粉枪开关,对准火焰喷射,不断靠近前焰左右摇摆喷粉枪,把干粉罩住燃烧区,直至把火扑灭为止。1.6.4 室内消火栓的使用方法

①打开消火栓。

②取出消防水带,向着火点展开。

③接上水枪。

④连接水源。

⑤手握水枪头及水管,打开水阀门,即可灭火。1.7 危险化学品安全1.7.1 认识危险化学品

危险化学品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质,会对人(包括生物)、环境造成伤害或损害的化学品叫危险化学品。1.7.1.1 危险化学品的分类

按我国目前已公布的法规、标准,有三个国标:GB 6944—2012《危险货物分类和品名编号》、GB 12268—2012《危险货物品名表》、GB 13690—2009《化学品分类和危险性公示 通则》、将危险化学品分为九大类。即

第1类 爆炸品;

第2类 气体;

第3类 易燃液体(如:乙醛、丙酮等);

第4类 易燃固体、易于自燃的物质、遇水放出易燃气体的物质和遇湿易燃物品;

第5类 氧化性物质和有机过氧化物;

第6类 毒类物质和感染性物质;

第7类 放射性物质;

第8类 腐蚀类物质(如:强酸、强碱、氢氟酸、氯化铬酰、氯磺酸、溴、甲醛溶液、硫酸、冰醋酸等);

第9类 杂项危险物质和物品,包括危害环境物质。1.7.1.2 危险化学品存放

危险化学品储存方式分为三种:隔离储存、隔开储存及分离储存。1.7.2 危险化学品危害1.7.2.1 危险化学品的火灾、爆炸危害

火灾、爆炸事故有很大的破坏力,化工、石油化工企业生产中使用的原料、中间产品及产品多为易燃、易爆物,一旦发生火灾、爆炸事故,会造成严重后果。1.7.2.2 危险化学品的健康危害

有些危险化学品具有毒性、刺激性、腐蚀性、致癌性、致畸性、窒息性等特性,导致人员中毒的事故频繁发生,据统计表明,由于化学品的毒性危害导致的人员伤亡占化学事故的49.9%,对人体的健康危害主要表现在刺激、过敏、窒息、昏迷和麻醉、中毒、致癌等。1.7.2.3 危险化学品的污染危害

随着工农业的迅猛发展,有毒有害的污染随处可见,而给人类造成的灾害要属有毒有害化学品为最重要。化学品侵入环境的途径几乎是全方位的,其中最主要的侵入途径如下:

①人为使用直接进入环境;

②在生产、加工、储存过程中,作为化学污染物以废水、废气和废渣等形式排放进入环境;

③在生产储存和运输过程中由于着火、爆炸、泄漏等突发性化学事故,致使大量有害化学品外泄进入环境;

④在石油、煤炭等燃料燃烧过程中以及家庭装饰等日常生活使用中,直接排入或使用者作为废弃物进入环境。1.7.3 正确使用危险化学品

①在使用危险化学品的场所张贴危险化学品安全标签和安全警示标识;根据安全操作规程使用危险化学品。

②氧气瓶和乙炔瓶摆放要有安全距离。工业气瓶有防倾倒装置。

③使用危险化学品场所,均应有应急水源,有洗眼器,配备消防器材。

④作业时应要佩戴防护用品。

⑤生产、储存易燃易爆危化品作业场所电气必须整体防火、防爆。

⑥不准超量存放。严禁在工作地点吸烟、饮水和吃东西。1.7.4 危险化学品事故应急处置1.7.4.1 易燃、易爆化学品或有毒化学品泄漏时

①第一个发现者应立即报告给企业主管部门,在配备个人防护装备的情况下进入现场救援。

②如果泄漏物是易燃易爆介质,事发现场应严禁火种、切断电源、禁止车辆进入、立即在边界设置警戒线。若事故情况恶劣、可能发生二次事故时,员工应第一时间进行撤离,待专业应急处置人员到来后再协助救援。

③如果泄漏物是有毒介质,应穿戴好专用防护服、隔离式空气呼吸器,再进行现场救援,并立即在事故中心区边界设置警戒线。若事故情况恶劣、事故现场无专用防毒用品时,员工应第一时间进行撤离,待专业应急处置人员到来后再协助救援。1.7.4.2 被具有腐蚀性的化学品灼伤时

①第一个发现者应立即报告给企业主管部门;

②如果是化学性皮肤灼伤时,立即移离现场,迅速脱去被化学物玷污的衣裤、鞋袜等。立即用大量流动自来水或清水冲洗创面15~30min。黄磷烧伤时应用大量水冲洗、浸泡或用多层湿布覆盖创面。灼伤病人应及时送医院。烧伤的同时,往往合并骨折、出血等外伤,在现场也应及时处理。如果是化学性眼灼伤,迅速在现场用流动清水冲洗,千万不要未经冲洗处理而急于送医院,如无冲洗设备,也可把头部埋入清洁盆水中,把眼皮掰开,眼球来回转动洗涤,电石、生石灰(氧化钙)颗粒溅入眼内,应先用蘸石蜡油或植物油的棉签,去除颗粒后,再用水冲洗。1.7.4.3 当员工发生危险化学品中毒窒息事故时

①第一个发现者应立即报告给企业主管部门;

②发生窒息性化合物中毒事件后,无论任何危险等级,现场人员应迅速将污染区域内的所有人员转移至毒害源上风向的安全区域,以免毒物的进一步侵入,同时正确穿着、佩戴安全防护用具,并做好监护监督工作。在产生窒息性有毒气体区域进行救治时,必须佩戴防毒面具或正压式呼吸器,并给予被救治者相应防护装备。立即将患者移离现场,置空气新鲜处,脱去被污染的衣服和鞋袜,静卧保暖,保持呼吸道通畅。吸入中毒患者,救治条件允许必要时给予吸氧。呼吸心跳停止者,立即进行现场心肺复苏。1.7.4.4 注意事项

①进入事发现场救援应从上风、上坡处进入。

②应急处理时严禁单独行动,应严格按企业应急预案的方案执行。

③新鲜创面上不要任意涂上油膏或红药水,不用脏布包裹。

④当化学品不慎溅入眼中时,冲洗时眼皮一定要掰开。1.7.5 危险化学品安全标志

危险化学品安全标志是通过图案、文字说明、颜色等信息,鲜明、简洁地表征危险化学品的危险特性和类别,向作业人员传递安全信息的警示性资料。危险化学品标志用于危险化学品的包装标识。危险化学品的安全标志设有主标志和副标志见图1-1、图1-2。主标志是由表示危险特性的图案、文字说明、底色和危险品类别组成的菱形标志。副标志中没有危险性类别号。当一种危险化学品具有一种以上的危险性时,应用主标志表示主要危险性,用副标志表示重要的其他危险类别。标志的尺寸、颜色及印刷必须按照国家标准规定执行。标志可以用粘贴、钉附及喷涂等方法标打在包装上。标志由生产单位在货物出厂前标打,出厂后如果改换包装,其标志由改换包装单位标打,标志应该清晰,并且保证在货物储运期内不脱落。图1-1 危险化学品标志(一)图1-2 危险化学品标志(二)第2章 均苯四甲酸二酐装置运行2.1 原料均四甲苯认知2.1.1 均四甲苯的性质

均四甲苯是具有樟脑臭味的叶状结晶物质,可溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂,有升华性,可进行水蒸气精馏,用氧、硝酸或五氧化二钒可氧化成均苯四甲酸及其酐。均四甲苯产品规格见表2-1。表2-1 均四甲苯产品规格2.1.2 均四甲苯的用途

均四甲苯(1,2,4,5-四甲基苯)是一种重要的有机化工原料,主要用于生产均苯四甲酸二酐(1,2,4,5-苯甲酸二酐,PMDA)。2.1.3 均四甲苯的生产方法2.1.3.1 偏三甲苯-甲醇烷基化法

偏三甲苯-甲醇烷基化法利用偏三甲苯与甲醇在新型HZSM-5催化剂上烷基化反应,HZSM-5催化剂是用ZSM-5分子筛与NHCl交换生4成的,它与一定量AlO混合,再经进一步处理,挤条成型和焙烧制23成。

主反应:

副反应:2.1.3.2 偏四甲苯液相异构化法

偏四甲苯(1,2,3,5-四甲苯)在常压及较低反应温度下,在双组分固体酸催化剂作用下,液相异构化制得均四甲苯,为抑制歧化反应,向反应体系中加入一定量的三甲苯,使主反应充分进行,得到较高收率的均四甲苯,反应如下。

主反应:

副反应:2.1.3.3 1,2,4-三甲苯歧化反应法

1,2,4-三甲苯歧化反应法是目前制备均四甲苯的主要方法,不同催化剂下,歧化反应的选择性远大于异构化反应的选择性,如表2-2所示。表2-2 PILM对1,2,4-TrMe转化的催化活性和选择性2.1.3.4 一氧化碳加氢合成法

一氧化碳加氢的主要目的是合成高辛烷值的汽油,但在合成汽油过程中同时生成了均四甲苯,这一化合物在汽油中含量过高对汽车发动机运行不利,如果从合成气所得液体产品中将其分离出来单独出售,不仅可以大大改善油品质量,而且还能达到变废为宝的目的。2.1.3.5 其他制备方法

除上述方法外,有偏三甲苯及连三甲苯混合塔底油取代纯偏三甲苯,在镍钼丝光沸石催化剂上反应,得到了接近热力学平衡分布的异构化均三甲苯产物,反应的稳定平衡温度在350℃左右,提高反应温度可以在生产均三甲苯的同时,提高均四甲苯的收率。联产均三甲苯、均四甲苯的反应温度为320~380℃,压力0.1~1.5MPa,空速在1.0-1~2.0h之间,液体收率大于96%(摩尔分数),均三甲苯收率大于25%(摩尔分数),均四甲苯收率7%~9%(摩尔分数)。2.2 产品均苯四甲酸二酐认知2.2.1 均苯四甲酸二酐的性质

均苯四甲酸二酐(PMDA,简称均酐),溶于二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、乙酸乙酯等,不溶于氯仿、乙醚、正己烷、苯、石油醚和冷苏打溶液,遇水或暴露在湿空气中易水解变成均苯四甲酸。均苯四甲酸二酐分子中具有四个羧酸基,并且都是对称的,可发生酯化、酰氯化、氢化、酰胺化、酰亚胺化、腈化等多种化学反应。均苯四甲酸二酐是一种重要的有机合成工业原料,也是发展新型化工材料和高附加值精细化工产品的基本原料,主要用作生产聚酰亚胺的单体,此外还可用作环氧树脂的固化剂及聚酯树脂的交联剂,用于制造酞普蓝染料和一些重要的衍生物等,用途十分广泛。均本四甲酸二酐产品规格见表2-3。表2-3 均苯四甲酸二酐产品规格2.2.2 均苯四甲酸二酐的用途2.2.2.1 聚酰亚胺树脂

聚酰亚胺树脂一般是由均苯四甲酸二酐与芳香族二胺两步法制成的。第一步先生成聚酰胺酸高分子量物质,通常以薄膜的形式从溶液中分离出来,然后在一定温度下进行第二步反应,即环化脱水反应。聚酰亚胺作为一种新兴复合材料基体,由于主链上含有芳香环,耐高温性能突出、力学性能优异,是所有树脂基复合材料中耐高温性最好的材料之一;在电子信息材料方面,聚酰亚胺除了耐高温性能表现突出外,还具有突出的介电性能与抗辐射性能,是该领域中最好的封装和涂覆材料之一。另外,聚酰亚胺树脂在胶黏剂、纤维、塑料与光刻胶等方面也表现出优异的综合性能。2.2.2.2 增塑剂

由均苯四甲酸二酐和相应醇反应制得的均苯四酸四丁酯(TBPM)和均苯四酸四辛酯(TOPM),具有良好的耐热性与电绝缘性,可用于生产高级人造革、耐热高压电缆,尤其能用于医用塑料制品方面;均苯四甲酸四(2-乙基己)酯是耐热增塑剂,可生产102~120℃耐热耐久塑料制品,用于医药及食品方面。

由均苯四甲酸二酐制得的酯(如四丁酯、四辛酯),表2-4是邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和均苯四酸四酯(TPP)性能的对比。由表可见均苯四酸酯具有良好的耐热性和电绝缘性。表2-4 DOP和TPP性能对比2.2.2.3 环氧树脂固化剂

制造防漏电性电机材料时,常用环氧树脂进行浇铸和层压,可采用均酐作固化剂,不仅可制成绝缘性能良好的大型铸件,且热变形温度可达200~250℃。国外学者曾试验酸酐系列固化剂对环氧树脂耐热性的影响,结论是其热稳定性按下列顺序升高:丁二酸酐<顺酐<苯酐<四氢化苯酐<均酐。另外,用二酐作为环氧树脂黏结剂的固化剂,可实现快速粘接,可制得耐冲击性瞬时胶黏剂。Takashi等用同一种环氧树脂胶黏剂,分别以均酐和胺类为固化剂作了对照试验,指出加入均酐固化剂后1h内的剥离强度是加入胺类固化剂后剥离强度的十倍。2.2.2.4 表面活性剂

由均苯四甲酸二酐和高碳醇酯化生成的酯是能生物降解的“绿色”表面活性剂或乳化剂。均苯四甲酸与高级脂肪醇进行分步酯化反应,控制适当的投料比,即可分别制得阳离子、非离子、两性表面活性剂,它们具有优良的表面乳化、张力、润湿、泡沫等表面特性。2.2.2.5 消光剂

近年来,均苯四甲酸二酐在涂料工业方面的用量逐年增加,主要用于生产消光剂,还可以用来制备电绝缘涂料、耐热涂料等,所制备出的涂料应用的领域很广,可以应用在金属表面、仪表及电子等精密部件及一些其他方面。如用均苯四甲酸四辛酯、偏三酸辛酯、炭黑、Ceon121等制备粉末涂料涂装栅栏时表面光滑基本没有针孔;对于太阳能电池,人们不断地在追求一种廉价的、光电转换效率高的光电元件,Ikeda M等在光电元件的表面涂上一层由均酐衍生物制备的涂料,可以显著提高光电转换效率。由四酸制备的涂料在其他方面还有应用,如:高分子半导体膜、光刻涂层、滤色器保护层、热记录材料等。2.2.2.6 高分子材料改性剂

均苯四甲酸二酐由于其特有的结构,可以作为高分子材料的改性剂。回收的聚酯纤维熔体稳定性不好,难以加工,需要加入一种交联剂来改善熔体的稳定性,在被塑化的时候熔体的特性黏度可以显著提高,便于加工,得到高品质的产品。Negoro I等研究了均苯四甲酸二酐作为交联剂应用于回收聚酯纤维的情况,并且得到了预期的效果,熔体固有黏度≥0.62Pa·s,熔体的机械强度和稳定性也很优异。作为一种交联剂,均苯四甲酸可用于丁腈橡胶的改性,经过改性后,丁腈橡胶的性能有了很大的提高。用改性后的丁腈橡胶制作的印刷胶辊印刷质量改善许多,胶辊寿命大幅度提高,而印刷成本却大幅度降低。此外,在材料改性中还有许多其他用途,如:PET树脂的扩链剂、木材分解物合成醇酸树脂、高介电模量材料的合成等。2.2.2.7 特殊用途催化剂

均苯四甲酸二酐的衍生物也用于催化剂的制备。丙烯聚合催化剂的制备过程中,均酐作为一种助剂对上一级产物进行处理可以使催化剂具有良好的活性;脱硫脱氰催化剂的制备中加入均酐等,可克服不能脱有机硫、氰化氢、脱出效率低、溶液组分复杂、有毒、易堵等缺点。2.2.2.8 发光配合物

均苯四甲酸二酐合成的均苯四甲酸铕发光配合物,发光效率高、光的转换性能好,用它添加在农膜中使其具有光转换功能,在紫外光照射下吸收太阳光并转换成农作物需要的红橙光,便于农作物生长。2.2.2.9 其他方面的应用

均苯四甲酸二酐或均苯四甲酸与三氯乙烷、二氯乙烷等物质经过混合、反应、脱水、干燥后能合成发动机抗震剂,能够提高汽油的辛烷值,防止汽油燃烧时产生爆震,并能够降低尾气中HS、CO的含2量;均苯四甲酸和二苯胺醚的二甲基乙酰胺溶液作为包封液,用于扫描电镜纳米铂针尖的包封,在电极表面形成一层绝缘物达到包封电极的目的。其衍生物除上述用途外,还可用作柴油的低温性能改进剂、耐高温润滑剂、新型固体肥皂中的添加剂、感光材料添加剂等。2.2.3 均苯四甲酸二酐的生产方法

1947年美国California Research Corp,首次用VO催化剂气相催25化氧化均四甲苯,制得了均酐。1960年美国杜邦公司首次建立了液相硝酸氧化均四甲苯制均酐的生产装置;1964年美国PCR公司建成180t/a空气气相氧化均四甲苯制均酐的工业装置;1969年日本古河电气公司开发了用硝酸氧化和液相空气氧化法生产工艺;1970年德维巴化学公司建立了500t/a空气氧化法生产装置。目前,国外均苯四甲酸/均苯四甲酸二酐的生产厂家主要是美国的杜邦公司、Allco Chemicals Corp、Princeton Chemicals Research-Inc、日本Nibon Joryn Kogyo、三菱瓦斯公司、德国So~rbergwerk A G、比利时Amoco Chemical Belgium等。

我国从20世纪60年代开始就进行了均苯四甲酸试验的研究和工业生产,目前生产厂家主要有溧阳市庆丰精细化工有限公司、常熟市联邦化工有限公司、浙江象山志华化学有限公司、黄山市华美精细化工有限公司,如皋市乐恒化工有限公司、溧阳龙沙化工有限公司、江苏华伦爱思开精细化工有限公司、范县六环民源精细化工有限公司、宁波市贝特化工新材料有限公司等(注:大部分企业因环保问题处于整改或关停状态)。2.2.3.1 均四甲苯法

均四甲苯是生产均酐应用最为广泛的原料之一。以均四甲苯为原料制备均酐早期采用的是液相氧化工艺,该工艺合成均酐的收率虽然较高,但不能一步直接得到均酐,原料首先液相氧化成酸,然后酸脱水制酐。液相氧化工艺以硝酸或重铬酸盐作氧化剂,易造成环境污染;以乙酸为溶剂,钴、锰、溴等为催化剂,空气或氧气液相氧化工艺,对设备的材质要求高,投资大。

由于液相氧化法的局限性,目前普遍采用的是以均四甲苯为原料,经空气氧化一步制得均酐的工艺。采用的催化剂为载体型氧化催化剂,载体为锐钛型二氧化钛,以钒为主要成分(VO/TiO/PO)25225的三元复合催化剂。

均四甲苯气相氧化法工艺简单,可省去脱水成酐工序,除空气外不用其他氧化剂,也不需液相所必需的催化剂分离工序,并可连续生产,易于实现自动化操作,是目前生产均酐的主要方法。2.2.3.2 偏三甲苯烷基化法

该法是将偏三甲苯先进行甲基化或者异丙基化,得到均四甲苯或者1,2,4-三甲基-5-异丙基苯,再进行氧化制得均酐。2.2.3.3 偏三甲苯甲基化法

石化企业铂重整装置会产生大量重芳烃,其中35%~40%是偏三甲苯。偏三甲苯在分子筛类催化剂上烷基化或在大孔径类分子筛上歧化均可制备均四甲苯。

均四甲苯氧化即可制取均苯四甲酸二酐。2.2.3.4 偏三甲苯异丙基化法

偏三甲苯在催化剂AlCl作用下,发生烷基化反应,可生成3,35,6位三种异丙基偏三甲苯的异构体,由于苯环上的电子效应不同,生成物主要是5-异丙基偏三甲苯。以1,2,4-三甲基-5-异丙基苯为原料制均酐的方法。2.2.3.5 一氧化碳法

一氧化碳法是新开发的一种方法,偏三甲苯和一氧化碳羰基化制得的2,4,5-三甲基苯甲醛,2,4,5-三甲基苯甲醛氧化可制取粗均苯四甲酸二酐。该法采用羰基化工艺,副反应较少、产品纯度较高、收率高、选择性好、对设备的腐蚀性小。2.2.3.6 其他生产方法

均苯四甲酸除了上述主要生产方法外,还有一些生产方法,如以1,2,4,5-四烷基苯(烷基碳原子数小于3)、蒽、2,4,5-三甲基苄氯等作为原料。该法采用羰基化新工艺,副反应少,产品纯度高,收率高。选择性强,对设备腐蚀性小,符合环保要求,并且使用一套装置可切换生产偏苯三酸酐和均酐两种产品,生产成本较低,代表了均酐今后制备的发展方向。2.3 均酐工艺生产原理2.3.1 均四甲苯气相氧化法制均酐的生产原理

均四甲苯气相氧化工艺采用固体的均四甲苯和空气为主要原料。均四甲苯经蒸汽加热溶化、与热空气混合汽化后,进入固定床氧化反应器中,采用五氧化二钒为催化剂,在反应器中发生非均相催化氧化反应(反应物为气相,催化剂为固相)生成均酐及副产物。从反应器中出来的混合气体经换热冷却后在捕集器中凝华捕集得到均酐粗产品。均酐粗产品经过水解结晶后得到粗均苯四甲酸,再将粗均苯四甲酸经脱水和升华结晶后最终得到均酐的产品。如果欲生产均苯四甲酸产品,将粗均苯四甲酸经干燥处理后即可得。

生产过程共分为5个工段:氧化工段、水解工段、脱水工段、升华结晶工段以及干燥工段。均苯四甲酸二酐生产流程框图如图2-1所示。图2-1 均苯四甲酸二酐生产流程框图2.3.1.1 氧化工段

氧化工段是固体的均四甲苯经蒸汽加热溶化、汽化与热空气混合后,在固定床氧化反应器中,催化氧化生成均酐及副产物,经换热冷却在捕集器中凝华捕集得到均酐粗产品。由均四甲苯气相氧化制取PMDA是一个复杂的多相催化过程,产物是一种范围很宽的含氧化合物的混合物,其中包括酐类、醛类和醇类化合物。由均四甲苯气相氧化化学转化的反应网络如图2-2所示。图2-2 均四甲苯气相氧化化学转化的反应网络

其中:C为1,2,4,5-四甲苯;C为2,4,5-三甲基苯甲醛;12C为2,5-二甲基对苯二甲醛;C为4,5-二甲基-2-苯甲醛;C为甲345基偏苯三甲酸;C为均苯四甲酸及二苯酞;C为均苯四甲酸二酐;67C为4-和5-甲基苯酞;C为二氧化碳;C为4,5-二甲基苯酐;C891011为苯酞;C为偏苯三甲酸。12

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