2019/6/10,1,第二章 物质性质、物化原理与安全,第一节 化学物质及其危险概述 第二节 易燃物质的性质和特征 第三节 毒性物质的性质和特征 第四节压力系统热力学行为与危险性 第五节反应物质的性质和特征 第六节化学反应类型及其危险性 第七节物理操作类型及其危险性,2019/6/10,2,化学物质的危险程度取决于贮存和加工物质的性质、应用的设备以及所 属的过程。化工产品生产线一般由几个甚至多达上百个单元操作过程构成。 尽管单元过程种类和数量繁多，但是其设计基础只是一些基本的物理化学原 理。应用这些原理，可以足够准确地预测物质的行为方式，如流动、相变、 反应或分解、产生压力、放热或吸热、混合或分层、膨胀或收缩等等，可以 比较充分地评估每一单元过程伴生的危险。无论是大型化工装置，还是小型 实验室，正是物理化学和化工原理决定着物质的行为，规模常不是决定的 因素。,2019/6/10,3,第一节 化学物质及其危险概述,一、危险化学品分类 根据中华人民共和国国家标准常用危险化学品的分类GB13690一92)，危险化学品分为八大类。一般说来，凡能引起火灾或爆炸危险的物质，就叫危险物质(Hazardous materials) 。根据它们的化学性质，归纳起来可分为八类，即可燃气体、液体、易燃固体、可燃粉尘、易爆化合物、自燃性物质、忌水性物质、混合危险性物质。 1、爆炸品。 指在受热、撞击等外界作用下，能发生剧烈化学反应，瞬时产 生大量气体和热量，使周围压力急剧上升而发生爆炸的物品；如黑色火药(硝酸钾)、硝铵炸药、雷酸汞、苦味酸、硝化甘油、重氮甲烷等。,2019/6/10,4,2压缩气体和液化气体,指压缩、液化或加压溶解的气体，其状态条件符 合下列两种情况之一者： 临界温度低于或等于50、而蒸气压大于294kPa的压缩或液化 气体 温度在21.1和54.4、压力分别大于275kPa和715kPa的压 缩气体；或在37.8、蒸气压大于275kPa的液化气体或加压溶解气体。 压缩气体和液化气体按其物理性能可分为易燃气体、不燃气体、有毒气体3类。剧毒气体，如氯气、光气、溴甲 烷、氰化氢；易燃气体，如一氧化碳、乙烯、乙炔、液化石油气、环氧乙烷；不燃气体，如氮、二氧化碳、氖。,2019/6/10,5,3易燃液体,易燃液体的易必燃性，首先决定于它们的化学组成。它们在一定条件下与空气中的氧化合而引起燃烧。大多数易燃液体遇强酸等氧化剂能发生猛烈的反应，引起燃烧或爆炸。 易燃液体是指易燃的液体、液体混合物或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险特性已列入其他类别的液体。易燃液体按其闪点分为3类： (1)闪点低于-18的低闪点液体； (2)闪点在-1823的中闪点液体； (3)闪点在2361的高闪点液体。 如汽油、苯、乙醇、乙醚；戊醇、氯化苯。,2019/6/10,6,各国对可燃液体危险性按闪点范围划分标淮不一样。 美国“防火协会(NFPA)”规划分： 1级：闪点低于-4的液体 2级：闪点高于-4而低于21的液体 3级：闪点高于21而低于93的液体 我国把闪点在45以下的(包括45) 称为易燃液体。易燃液体具有易燃性。这类物质的闪点都比较低，大多数都在常温以下，有的甚至在0以下。,2019/6/10,7,4易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品,(1)易燃固体的主要特性是自燃点较低，并容易与氧发生作用，同时放出大量的热量，一旦遇火、遇热或遇氧化剂等物质，供氧化反应生成热的作用，甚至受到撞击、摩擦都可能引起燃烧。燃烧迅速并能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体，但不包括已列入爆炸品的固体。易燃固体除常见的纸、布、丝、棉等纤维制品及其碎未外，还有木材、煤、柏油、沥青、石腊、生胶、红磷、硫化磷、二硝基甲苯、硝化棉；二甲基丙烷、铝粉、萘、硫黄、松香。硫磺、树脂、重油、油漆、火柴等也属于这一类物质。 (2)自燃物品是指自燃点低、在空气中易被氧化、能放出热量自行燃烧的物品。如黄磷、三乙基铝、三异丁基铝、油布、油纸、浸油金属屑。 (3)遇湿易燃物品是指遇水或受潮时发生剧烈化学反应、释放出大量易 燃气体和热量的物品，有些不需要火源即能燃烧或爆炸。如钾、钠、锂及钾钠合金，氢化钾，硼氢化物如五硼氢，碳化钙、磷化钙；锌粉、保险粉(低亚硫酸钠)、氢化铝。,2019/6/10,8,5氧化剂和有机过氧化物,(1)氧化剂是指处于高氧化态、具有强氧化性、易分解并释放出氧和热 量的物质，氧化剂还包括无机过氧化物。氧化剂本身不燃烧，但由于富氧可 以助燃，能够强化可燃物的燃烧。 (2)有机过氧化物是指分子中含有过氧基的有机物，本身易燃、易爆 易分解，对热、振动或摩擦极为敏感。 如过氧化钠、氯酸钠、高锰酸钾、氯酸钾；二氯过氧化苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化苯甲酚；过氧化锌、过硫酸铬、亚硝酸钠、重铬酸钾；过醋酸、过氧化环己酮。,2019/6/10,9,6有害物品和有毒感染性物品,指进入肌体并累积到一定量后能与体液或 器官组织发生生物化学或生物物理学作用，扰乱或破坏肌体的正常生理功 能，引起器官和系统暂时性或持久性病变乃至危及生命的物品。如氰化钾、三氧化二砷、氯化高汞、磷化锌、汞；氯乙醇、二氯甲烷、四乙基铅、丁脂、四氯化碳。,2019/6/10,10,7放射性物品,指放射性比活度大于74000 Bq/kg的物品。能放射、射线的钻60，能放射、射线的镭226，能放射、射线的铀。 某些核素具有自发地放出粒子或射线或在发生轨道电子俘获之后放出射线或发生自发裂变，这种性质称为放射性。镭-226、钍-232、钾-40 . 在给定时刻，处在特定能态的一定量的某种放射性核素的活度A是Dn除以dt而得的商。 A=Dn/dt 其中：Dn是在时间间隔dt内，该核素由该能态自发发生核跃迁数目的期望值。 放射性比活度 specific activity: 放射性比活度C是指某物质的放射性活度A除以该物质的质量m而得的商。 C=A/m 单位：Bqkg-1(贝可/千克)。 贝可（勒尔） Becquerel: 贝可Bq是国际单位SI的活度单位名称。它等于s-1(s时间单位，秒)。,2019/6/10,11,8腐蚀品,腐蚀品指能灼伤人体组织、对金属等物品亦能造成损坏的固体或液 体，即与皮肤接触在4h内出现可见坏死现象，或温度在55时，对20号钢的表面年平均腐蚀速率超过6.25mm的固体或液体。 腐蚀品按化学性质 可分为酸性腐蚀品、碱性腐蚀品及其他腐蚀品3类。 如硝酸、浓硫酸、氢氟酸、二氧化氮、二氯化硫、五氯化磷；甲酸、三氯乙醛；盐酸、磷酸、亚硫酸；冰醋酸，氢氧化钠、硫化钾；甲醇钠、二乙醇胺；甲醛、苯酚。,2019/6/10,12,二、化学物质的危险性,化学物质危险参考前欧共体危险品分类可划分为物理危险、生物危险和环境危险3个类别。 1物理危险 ：3种 (1)爆炸性危险 指物质或制剂在明火影响下或是对震动或摩擦比二硝基苯更敏感会产生爆炸。该定义取自危险物品运输的国际标准，用二硝基苯作为标准参考基础。迅速而又缺乏控制的能量释放会产生爆炸。释放的能量形式一般 是热、光、声和机械振动等。化工爆炸的能源最常见的是化学反应，但是机 械能或原子核能的释放也会引起爆炸。 任何易燃的粉尘、蒸气或气体与空气或其他助燃剂混合，在适当条件下 点火都会产生爆炸。能引起爆炸的可燃物质有：可燃固体，包括一些金属的 粉尘；易燃液体的蒸气；易燃气体。可燃物质爆炸的三个要素是：可燃物 质；空气或任何其他助燃剂；火源或高于着火点的温度 粉尘爆炸是可燃粉尘在空气中飞扬而达到适当浓度，形成一种空气溶胶状态时才能发生。它是粉尘粒子的燃烧急剧传播后，在瞬间内完成整个燃烧过程的现象，因此呈现出强大的压力和破坏力。 。,2019/6/10,13,例如：每公斤三硝基甲苯放出的分解热为880千卡，分解温度大约为2217，而每公斤三硝基甲苯产生气体量为830升(常温、常压下) 。爆炸1公斤炸药生成的爆炸气体可达7立方米。 另一方面，三硝基甲苯的爆炸速度为7140米/秒，而分解又是在瞬间完成的，因此呈现出强大的压力和破坏力。 化工爆炸的能源最常见的是化学反应，但是机械能或原子核能的释放也会引起爆炸。,2019/6/10,14,(2)氧化性危险 指物质或制剂与其他物质，特别是易燃物质接触产生强放热反应。 氧化性物质依据其作用可分为： a) 中性的：如臭氧、氧化铅、硝基甲苯等； b) 碱性的：如高锰酸钾、氧等；(晶体的高锰酸钾和浓硫酸接触，由于能生成极不稳定的七氧化二锰（Mn2O7）在70时便能爆。) c) 酸性的：如氯酸、硝酸、硫酸等。 绝大多数氧化剂都是高毒性化合物。按照其生物作用，有些可称为刺激 性气体，如硫酸等，甚至是窒息性气体，如硝酸烟雾、氯气等。所有刺激性气体，尽管其物理和化学性质不同，直接接触一般 都能引起细胞组织表层的炎症。其中一些，如硫酸、硝酸和氟气，可以造成 皮肤和粘膜的灼伤，另外一些，如过氧化氢，可以引起皮炎。含有铬、锰和铅的氧化性化合物具有特殊的危险，例如，铬(VI)化合物长期吸入会导致肺癌，锰化合物可以引起中枢神经系统和肺部的严重疾患。,2019/6/10,15,作为氧源的氧化性物质具有助燃作用，而且会增加燃烧强度。由于氧化 反应的放热特征，反应热会使接触物质过热，而且各种反应副产物往往比氧 化剂本身更具毒性。 在过氧化物中不少是属于易爆化合物，这类物质在受热后容易引起爆炸。 ClO2为黄褐色气体，是一个吸热性很强的(生成热为27千卡) 和非常不稳定的化合物，受热或遇有机物接触立即发生猛烈爆炸而分解为氧和氯，也正是这些反应证明无水高氯酸的不稳定性，有时简直在保存时也会发生爆炸。高氯酸和浓硫酸混合，由于硫酸使高氯酸脱水，产生无水高氯酸而引起爆炸。因此高氯酸和浓硫酸均勿混合使用。醋酸酐也可以吸水产生无水高氯酸而引起爆炸。 过氧化氢 接触包装用的稻草等衬垫物，放置干燥后能引起自燃。 硝酸银 当接触有机物、易燃物、经摩擦即能发生爆炸。作为氧源的氧化性物质具有助燃作用，而且会增加燃烧强度。(P18),2019/6/10,16,(3)易燃性危险,易燃性危险可以细分为极度易燃性、高度易燃性和易燃性三个危险类别。 a) 极度易燃性一一闪点0，沸点35，如：乙醚、 、甲酸乙酯、乙醛等。能满足上述界定的还有其他许多物质，如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、一氧化碳、环氧乙 烷、液化石油气，以及在环境温度下为气态、可形成较宽爆炸极限范围的气 体-空气混合物的石油化工产品。 b) 高度易燃性一一指无需能量，与常温空气接触就能变热起火的物质或制剂具有的特。这个危险类别包括与火源短暂接触就能起火，火源移去后仍能 继续燃烧的固体物质或制剂；闪点低于21的液体物质或制剂；通常压力下空气中的易燃气体。如：氢化合物、烷基铝、磷以及多种溶剂都属于这个类别。(任一种烷基铝，在常温下是无色的液体，如与空气接触就能够自燃。为防止自燃，可把它们用苯等溶剂稀释至10一20的浓度以下。) 易燃性是指闪点在2155的液体物质或制剂具有的特征。 包括大多数溶剂和许多石油馏分。,2019/6/10,17,2生物危险,(1)毒性危险 毒性危险可造成急性或慢性中毒甚至致死，应用试验动物的半致死剂量表征。毒性反应的大小很大程度上取决于物质与生物系统接受部位反应生成 的化学键类型。对毒性反应起重要作用的化学键的基本类型是共价键、离子 键和氢键，还有van der Waals力。 有机化合物的毒性与其成分、结构和性质有密切关系是人们早已熟知的 事实。 如：硝基、亚硝基或氨基官能团引入分子会剧烈改变化合物的毒性，而羰基的存在或乙酰化则会降低化合物的毒性。,2019/6/10,18,(2)腐蚀性和刺激性危险 腐蚀性物质:能够严重损伤活性细胞组 织的一类物质。一般腐蚀性物质除具有生物危险外，还能损伤金属、木材等 其他物质。 在化工中最具代表性的腐蚀性物质有：酸和酸酐；碱；卤素和含卤素盐