过氧化氢生产工艺风险评估与安全设计毕业论文
2022-01-26 11:01
论文总字数：23143字
摘 要
本设计研究了过氧化氢的各种生产工艺，确定了使用蒽醌法制过氧化氢，并介绍了蒽醌法制过氧化氢的主要流程及生产中存在的各种问题。然后计算了过氧化氢生产工艺中的物料衡算和热量衡算，并以此为基础确定了主要设备。此外，确定了消防用水及相应的消防措施。分析了生产中存在的危险、有害因素及重大危险源，并使用道化学法对生产进行了危险评价，最后进行了厂区平面的布局。
关键词：过氧化氢生产 物料衡算 危险因素标识 风险评估
Risk assessment and safety design of hydrogen peroxide production process
Abstract
This design studied various production processes of hydrogen peroxide, determined the use of hydrazine to produce hydrogen peroxide, and introduced the main processes of hydrazine hydrogen peroxide production and various problems in production. Then the material balance and heat balance in the hydrogen peroxide production process were calculated, and the main equipment was determined based on this. In addition, fire water and corresponding fire protection measures were identified. The dangers, harmful factors and major hazards in the production were analyzed, and the production was evaluated by the DOW chemical method. Finally, the layout of the plant area was carried out.
Key words: Hydrogen Peroxide Production, Material Balance, Risk Factor Identification, Risk Assessment
目录
第一章 引言 1
1.1 过氧化氢的物理化学性质 1
1.2 过氧化氢的应用 1
1.3 国内生产现状 2
1.4 国外生产现状 2
第二章 生产方案的确定 3
2.1过氧化氢主要生产方法 3
2.2 本设计生产方法的确定 4
第三章 生产原理与工艺流程 6
3.1 蒽醌法制过氧化氢流程 6
3.2 蒽醌法制过氧化氢工艺存在问题 6
第四章 工艺计算 8
4.1 物料衡算 8
4.2 氢化反应釜的物料衡算 10
4.3 氧化塔的物料衡算 11
4.4 萃取塔的物料衡算 14
4.5干燥塔的物料衡算 15
4.6 热量衡算 16
第五章 设备计算与选择 20
5.1 主设备结构 20
5.2 主设备的工艺计算 20
5.3 设备的选择和设备一览表 25
第六章 消防安全设计 29
6.1 编制依据 29
6.2 工程概述 29
6.3 消防用水 30
6.4 根据火灾类别所采用的防火措施及配置消防设施 30
第七章 危害因素分析辨识及风险评估 32
7.1 物质固有危险性分析 32
7.2 生产系统存在的危险有害因素分析与辨识 32
7.3 主要危险有害因素及可能存在区域 34
7.4 重大危险源辨识 35
7.5 DOW火灾爆炸危险指数评价法对生产进行危险评价 36
7.6 单元危险评价与损失 37
7.7 评价结果 38
7.8 对策措施 38
第八章 车间的建筑特点与平面布置 40
8.1 车间的建筑特点 40
8.2 设备布置说明 40
8.3 厂区平面布置 41
第九章 总结 42
9.1 生产方案 42
9.2 工艺计算 42
9.3消防设计 42
9.4 危害因素辨识 43
9.5 平面布局 43
参考文献 44
致谢 45
附图 46
第一章 引言
1.1 过氧化氢的物理化学性质
过氧化氢，分子式为H2O2，纯过氧化氢是一种浅蓝色粘稠液体，无毒，可与水以任何比例混溶。过氧化氢是强氧化剂。 在正常情况下，过氧化氢在性质上是稳定的并且分解缓慢，但在光照、高温、接触金属杂质，或者在碱性条件下会迅速分解，同时产生大量的热量。过氧化氢主要分为工业、试剂、食品等不同等级，不同等级的过氧化氢的用途不同。
1.2 过氧化氢的应用
过氧化氢是清洁的氧化剂，主要应用在化工、医药、建筑行业、污水处理、航空航天等诸多领域。此外，过氧化氢也是非常重要的化工原料，它具有多种功能效果，如具有漂白作用、消毒作用、氧化作用等。
①漂白作用：在造纸等行业中，用过氧化氢进行漂白，得到的纸张不易反黄；在纺织行业中，用过氧化氢进行漂白，可以保持持久白度。
②用于食品医药行业：食品级过氧化氢可以用于食品的杀菌消毒，也可以用来消毒生产环境；医药行业主要用过氧化氢进行消毒作业，因过氧化氢具有强氧化能力，可以杀死细菌。
③环境治理：使用过氧化氢不仅不会污染周围的环境，还会对工作产生的三废进行一定的处理，尤其是对废水的处理，能产生较好的效果。同时，过氧化氢可以对各种的毒废水进行处理，主要包括有：脱色、去味、除毒等。另外，在脱除废气等方面，过氧化氢也具有良好的效果，并且可以用来治理被有机物污染的土壤及地下水，在环境治理等方面起到了重要的作用。
1.3 国内生产现状
国内目前已投产生产过氧化氢的50多家化工企业中，基本均采用蒽醌法工艺，其生产工艺的特点是以钯催化剂固定床氢化，少数装置采用镍催化剂氢化工艺，并且采用蒽醌法的装置又多由黎明化工研究院设计指导生产，并提供生产需要的专用钯催化剂[1]。我国目前过氧化氢生产主要生产工业级H2O2，高浓度过氧化氢的深加工产品尚在起步阶段[2]。
1.4 国外生产现状
迄今为止，国际上各公司生产装置基本均采用蒽醌法工艺，国外各公司所采用的蒽醌法制过氧化氢工艺的主要化学反应和基本过程均相同，但是工艺的具体技术方案却各有特点，主要区别在于成催化剂、氢化方式及工作液的组成，氧化剂基本均用空气(无催化剂)，均用筛板塔进行萃取工作，萃余工作液多经干燥脱水和活性氧化铝（Al2O3）再生转化处理后，循环返回氢化工序[1]。
第二章 生产方案的确定
2.1过氧化氢主要生产方法
目前过氧化氢的主要生产方法包括：蒽醌法、电解法、空气阴极法、以及异丙醇法和氢氧直接合成法等[15]。
蒽醌法：蒽醌法是生产过氧化氢的主要方法，蒽醌法技术的自动化控制程度高，并且这种生产方式的成本和能耗较低，比较适合大规模生产，蒽醌法制过氧化氢也存在一些不足：由于生产过程中存在有机物及溶剂的残留，导致产品稍有黄色，仅达工业级，如果想要提升成品的品质等级，必须再精制，生产要有氢气源设备，工艺冗长复杂，投资较大[3]。虽然国内已有数个大型生产装置，但在设备运行中还存在不少问题有待解决，此外，生产过程中用到的原料全是易燃易爆物质，并且反应温度温度较高，操作要求严格[3]。
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