2024中级安全工程师《化工安全》重点解析：化工反应设备要求
在化工行业中，反应设备的类型多样，每一种设备都有其独特的危险特性及操作要求。了解和掌握这些设备的分类、危险特性以及安全运行的基本要求，对于确保化工生产的安全稳定运行至关重要。今天，我们将深入讨论这些关键内容，帮助大家更好地应对实际工作中的各种挑战，确保生产过程的安全可控。
考点：化工反应设备类型、危险特性及安全运行的基本要求
(一)定义
在工业生产过程中，为化学反应提供反应空间和反应条件的装置称为反应设备或反应器。它是石油、化工、医药、生物、橡胶、染料等行业生产中的关键设备之
一，主要用于完成氧化、氢化、磺化、烃化、水解、裂解、聚合、缩合及物料混合、溶解、传热和悬浮液制备等工艺过程，使物质发生质的变化，生成新的物质而得到所需要的中间产物或最终产品。可见，反应器对产品生产的产量和质量起着决定作用。
(二)常用反应设备的类型
(1)管式反应器。由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反应和液相反应。
(2)釜式反应器。由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜(见鼓泡反应器);用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。
(3)有固体颗粒床层的反应器。气体和液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应过程，包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。
(4)塔式反应器。用于实现气液相或液液相反应过程的塔式设备，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等。
(5)喷射反应器。利用喷射器进行混合，实现气相或液相单相反应过程和气液相、液液相等多相反应过程的设备。
(6)其他多种非典型反应器。如回转窑、曝气池等。
(三)反应设备的危险性
反应设备中的化学反应需在一定的条件(压力、温度、催化剂等)下进行。因此，反应设备属于维持一定压力、完成化学反应的压力容器，通常还装设一些加热(冷却)装置、触媒筐和搅拌器，以便于对反应进行控制。此外，由于涉及反应器物系配置、投料速度、投料量、升温冷却系统、检测、显示、控制系统以及反应器结构、搅拌、安全装置、泄压系统等。反应设备具有较大的危险性，易于引发各类事故，如检修中未进行彻底置换、违章动火、物料性能不清、开车程序不严格、操作中超压和泄漏造成的爆炸事故，因泄漏严重、违章进入釜内作业造成的中毒事故等。
(1)固有危险性
①物料：化工反应设备中的物料大多属于危险化学品，如果物料属于自燃点和闪点较低的物质，一旦泄漏后，会与空气形成爆炸性混合物，遇到点火源(明火、火花、静电等)，可能引起火灾爆炸，如果物料属于毒害品，一旦泄漏，可能造成人员中毒窒息。
②设备装置：反应器设计不合理、设备结构形状不连续、焊缝布置不当等，可能引起应力集中，材质选择不当，制造容器时焊接质量达不到要求，以及热处理不当等，可能使材料韧性降低。容器壳体受到腐蚀性介质的侵蚀，强度降低或安全附件缺失等，均有可能使容器在使用过程中发生爆炸。
(2)操作过程危险性
①反应失控引起火灾爆炸：许多化学反应，如氧化、氯化、硝化、聚合等，均为强放热反应，若反应失控或突遇停电、停水，造成反应热蓄积，反应釜内温度急剧升高、压力增大，超过其耐压能力，会导致容器破裂，不稳定的过热液体会引起二次爆炸(蒸汽爆炸)，喷出的物料再迅速扩散，反应釜周围空间被可燃液体的雾滴或蒸汽笼罩，遇点火源还会发生三次爆炸(混合气体爆炸)，导致反应失控的主要原因有反应热未能及时移出、反应物料没有均匀分散和操作失误等。
②反应容器中高压物料窜入低压系统引起爆炸：与反应容器相连的常压或低压设备，由于高压物料窜入，超过反应容器承压极限，从而发生物理性容器爆炸。
③水蒸气或水漏入反应容器发生事故：如果加热用的水蒸气、导热油或冷却用的水漏入反应釜、蒸馏釜，可能与釜内的物料发生反应，分解放热，造成温度、压力急剧上升，物料冲出，发生火灾事故。
④蒸馏冷凝系统缺少冷却水发生爆炸：物料在蒸馏过程中，如果塔顶冷凝器冷却水中断，而釜内的物料仍在继续蒸馏循环，会造成系统由原来的常压或负压状态变成正压，超过设备的承受能力发生爆炸。
⑤容器受热引起爆炸事故：反应容器由于外部可燃物起火，或受到高温热源热辐射，引起容器内温度急剧上升，压力增大发生冲料或爆炸事故。
⑥物料进出容器操作不当引发事故：很多低闪点的甲类易燃液体通过液泵或抽真空的办法从管道进入反应釜、蒸馏釜，这些物料大多数属绝缘导电性较差，如果物料流速过快，会造成积聚的静电不能及时导除，发生燃烧爆炸事故。
(四)反应器安全运行的基本要求
(1)必须有足够的反应容积，以保证设备具有一定的生产能力。保证物料在设备中有足够的停留时间，使反应物达到规定的转化率。
(2)有良好的传质性能，使反应物料之间或与催化剂之间达到良好的接触。
(3)适当的温度下进行。
(4)有足够的机械强度和耐腐蚀能力，并要求运行可靠，经济适用。
(5)在满足工艺条件的前提下，结构尽量合理，并具有进行原料混合和搅拌的性能，易加工。
(6)材料易得到，价格便宜。
(7)操作方便，易于安装、维护和检修。
练习 ：【多选】H 公司的产品生产过程中，主要反应设备有：氢化塔、氧化塔、盐酸合成炉等。关于反应设备风险的说法，正确的有()。
A.反应失控引起火灾爆炸
B.高压物料窜入低压系统引起超压事故
C.蒸汽或水漏入反应容器发生事故
D.盐酸合成炉发生溢流事故
E.容器受热引起爆炸事故
【参考答案】ABCE
【解析】反应设备在生产操作过程中主要存在以下风险：
(1)反应失控引起火灾爆炸。
(2)反应容器中高压物料窜入低压系统引起爆炸。
(3)水蒸气或水漏入反应容器发生事故
(4)蒸馏冷凝系统缺少冷却水发生爆炸。
(5)容器受热引起爆炸事故。
(6)物料进出容器操作不当引发事放。
感谢大家的参与和努力，希望大家能够将今天学到的知识运用到实际工作中，有效预防和控制潜在的安全风险。
