电子教案与课件:制药过程安全与环保-第2章-制药安全技术基础.pptx
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1、第第2 2章章 制药安全技术基础制药安全技术基础制药过程安全与环保制药过程安全与环保2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.1危险化学品及分类危险化学品及分类u2.1.1.1定义定义 我国危险化学品安全管理条例规定,具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质,对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品或其它化学品,均属于危险化学品。u2.1.1.2危险化学品的分类危险化学品的分类 所有危险化学品被分为物理危险、健康危险和环境危险三大类,27小类。u物理危险物理危险a.爆炸物b.易燃气体2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.1.2危险化学品的分类危险化学品的分类 u物理危险物理危险c.易燃
2、气溶胶(气雾剂)d.氧化性气体e.压力下气体f.易燃液体g.易燃固体h.自反应物质或混合物i.自燃液体j.自燃固体k.自热物质和混合物2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.1.2危险化学品的分类危险化学品的分类 u物理危险物理危险l.遇水放出易燃气体的物质或混合物m.氧化性液体n.氧化性固体o.有机过氧化物p.金属腐蚀剂u健康健康危险危险a.急性毒性b.皮肤腐蚀/刺激c.严重眼损伤/眼刺激2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.1.2危险化学品的分类危险化学品的分类 u健康健康危险危险d.呼吸或皮肤过敏e.生殖细胞致突变性f.致癌性g.生殖毒性h.特异性靶器官系统毒性,一次接触i
3、.特异性靶器官系统毒性,反复接触j.吸入危险u环境环境危险危险环境危险主要指危害水生环境。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.2 危险化学品的危害危险化学品的危害u化学活泼性化学活泼性u燃烧性燃烧性u爆炸性爆炸性u毒害性毒害性u腐蚀性腐蚀性u放射性放射性u2.1.3 危险化学品的安全管理危险化学品的安全管理 危险化学品的管理是制药过程和制药企业安全的重要内容,它包括危险化学品安全信息,危险化学品储存,危险化学品运输,危险化学品包装,危险化学品使用过程的管理等方面。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3 危险化学品的安全管理危险化学品的安全管理u 2.1.3.1 2.1.3.
4、1 危险化学品安全生产信息危险化学品安全生产信息(1 1)危险化学品安全技术说明书)危险化学品安全技术说明书 化学品安全技术说明书,在国外也被称为化学品安全数据表(Safety Data Sheet for Chemical Products,SDS)。化学品安全技术说明书是关于危险化学品燃爆、毒性和环境危害以及安全使用、泄漏应急处置、主要理化参数、法律法规等方面信息的综合性技术文件。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.1 2.1.3.1 危险化学品安全生产信息危险化学品安全生产信息(1 1)危险化学品安全技术说明书)危险化学品安全技术说明书2.1 危险化学品基础危险化学品基础u
5、2.1.3.1 2.1.3.1 危险化学品安全生产信息危险化学品安全生产信息u(2 2)危险化学品安全标签)危险化学品安全标签 化学品安全标签是用于标示化学品所具有的危险性和安全注意事项的一组文字、象形图和编码组合,它可粘贴、拴挂或喷印在化学品的外包装或容器上,是传递化学品安全信息的关键载体。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.1 2.1.3.1 危险化学品安全生产信息危险化学品安全生产信息u(2 2)危险化学品安全标签)危险化学品安全标签 安全标签必须包含的主要内容有:化学品标识(化学品名称、混合物的组分)、象形图、信号词(危险、警告)、危险性简要说明、防范说明(表述化学品的处
6、置、搬运、运输和使用作业中的注意事项和发生意外时简单有效的救护措施等,包括安全预防措施、事故响应、安全储存措施、废弃处置等内容)、供应商标识(名称、地址、邮编、电话等)、应急咨询电话、资料参阅提示语等。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u(2 2)危险化学品安全标签)危险化学品安全标签 2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.1 2.1.3.1 危险化学品安全生产信息危险化学品安全生产信息u(2 2)危险化学品安全标签)危险化学品安全标签 对于小于或等于100mL的化学品小包装,为了方便标签使用,安全标签的内容可以简化,但至少应包括化学品标识、象形图、信号词、危险性说明、应急咨询电
7、话、供应商名称及联系电话、资料参阅提示语。简化标签的样例如下图2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.1 2.1.3.1 危险化学品安全生产信息危险化学品安全生产信息u(3 3)危险化学品作业场所安全警示标志)危险化学品作业场所安全警示标志 化学品作业场所安全警示标志规范(AQ3047-2013)规定了危险化学品作业场所安全警示标志的有关定义、内容、编制与使用要求,适用于化工企业生产、使用化学品的场所,储存化学品的场所以及构成化学品重大危险源的场所。图2-5为典型危险化学品“苯”的某作业场所安全警示标志。图2-5 典型危险化学品“苯”的某作业场所安全警示标志2.1 危险化学品基础危险
8、化学品基础u2.1.3.2 2.1.3.2 危险化学品的安全储存危险化学品的安全储存u(1 1)危险化学品安全储存的基本要求)危险化学品安全储存的基本要求 国家标准规定的储存方式及设施主要包括:建筑物、储存地点及建筑结构的设置、储存场所的电气设施、储存场所通风或空气调节、禁忌要求、储存方式、安全设施、报警装置等。u(2 2)建筑物的设计)建筑物的设计 应符合常用危险化学品储存通则(GB15603-1995)、建筑设计防火规范(GB50016-2014)、危险化学品经营企业开业条件和技术要求(GB18265-2000)等国家标准的相关规定。u(3 3)禁忌要求)禁忌要求 危险化学品应根据其危险性
9、、化学特性进行分类、分库储存。各类危险化学品不得与化学性质相抵触或灭火方法显著差异的禁忌物料混合储存。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.3 2.1.3.3 危险化学品的安全包装危险化学品的安全包装危险化学品的包装物、容器必须由专业生产企业定点生产,并经专业部门检测检验合格。包装所用材质应与所包装的危险化学品或物品的性质相适应。包装物应具有相应的强度,其构造和封闭装置,应能经受运输过程中正常的冲撞、震动、挤压和摩擦。包装的封口应与所装危险货物的性质相适应。内、外包装之间应适当衬垫。应能承受一定范围的温湿度变化,空运包装还应当适应高度变化。包装的件重、规格和形式应适应运输要求。包装
10、的外表应贴有符合规定的安全标志。图2-6包括了部分危险货物安全标识。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.3 2.1.3.3 危险化学品的安全包装危险化学品的安全包装图2-6 部分危险货物安全标识。2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.3.4 2.1.3.4 危险化学品的使用安全危险化学品的使用安全为了安全,企业通常可采取下列有效控制措施:(1 1)取代取代(2 2)变更工艺变更工艺(3 3)隔离隔离(4 4)通风通风(5 5)个体防护个体防护(6 6)卫生卫生2.1 危险化学品基础危险化学品基础u2.1.4 “812”2.1.4 “812”天津港特别重大火灾爆炸事故天津港
11、特别重大火灾爆炸事故(1 1)事故概述)事故概述 2015年8月12日22时52分许,位于天津市滨海新区天津港的瑞海公司危险品仓库发生硝化棉自燃引发的特大火灾爆炸事故,造成165人遇难、8人失踪,798人受伤住院治疗,304幢建筑物、12428辆商品汽车、7533个集装箱受损。截至2015年12月10日,事故造成直接经济损失人民币68.66亿元。(2 2)事故处理)事故处理 多名责任人受到行政、刑事处罚。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术防火防爆是制药企业安全生产的重要内容。u2.2.1 2.2.1 燃烧基础燃烧基础u2.2.1.1 2.2.1.1 燃烧燃烧燃烧是燃料与氧化剂相互作用发生
12、的一种放热发光的剧烈化学反应,通常伴有火焰、发光和发烟现象。燃烧具有三个特征,即化学反应、放热和发光。燃烧三要素:燃料、氧化剂和点火源(温度),三者之间的关系如图2-7。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.1 2.2.1.1 燃烧燃烧 凡能在氧化剂中发生燃烧反应的物质统称为燃料。凡能与燃料结合并支持燃料着火燃烧的物质统称为氧化剂。典型助燃气体的性质如表2-3所示。凡能使燃料与氧化剂发生燃烧反应的能量来源统称为点火源。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.22.2.1.2燃烧原理燃烧原理燃料的燃烧原理有三种。(1 1)活化能理论)活化能理论燃烧是化学反应,根据阿
13、累尼乌斯理论,分子间发生化学反应的必要条件是互相碰撞。通过碰撞发生反应的分子,被称为活化分子,活化分子的平均能量比分子平均能量要高,这个超出的定值称为反应的活化能。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.22.2.1.2燃烧原理燃烧原理(2 2)过氧化理论)过氧化理论 在有氧气参与的燃烧反应中,氧气首先在热能作用下被活化而形成高反应活性的过氧键OO,燃料与过氧键加和成为过氧化物。过氧化物不稳定,在受热、撞击、摩擦、光照等条件下,容易分解甚至燃烧或爆炸。(3 3)自由基理论)自由基理论 这种理论认为氧化剂分子离解成活性分子自由基,然后再与燃料分子作用产生新的自由基,新自由基又迅速参
14、加反应,如此延续下去形成一系列链式反应。链反应均由三个阶段构成,即:链的引发、链的传递(包括支化)和链的终止。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术(3 3)自由基理论)自由基理论 氯气在氢气中的燃烧反应是典型的直链反应。自由基与共价饱和的分子反应时活化能很低,反应后仅生成一个新的自由基。氢和氧的反应则是典型的支链反应。支链反应的特点是,一个自由基能生成一个以上的自由基活性中心。如氢和氧的反应:2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.32.2.1.3燃烧特征参数燃烧特征参数(1 1)燃烧温度)燃烧温度 燃料燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来,火焰温度即是燃烧温度。2.2 防
15、火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.32.2.1.3燃烧特征参数燃烧特征参数(2 2)燃烧速率)燃烧速率 燃烧速率是指燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的速率,简称燃速。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.32.2.1.3燃烧特征参数燃烧特征参数(3 3)燃烧热)燃烧热 燃料燃烧爆炸时所达到的最高温度、最高压力和爆炸力等均与物质的燃烧热有关。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.42.2.1.4燃烧类型燃烧类型 按燃烧起因,燃烧分为点燃、闪燃和自燃三种类型。对应这三种燃烧类型的特征参数分别是闪点、着火点和自燃点。(1 1)点燃)点燃 燃料
16、在空气充足的条件下,达到一定温度与点火源接触即行着火,移去点火源后仍能持续燃烧达5min以上,这就是点燃。(2 2)闪燃闪燃 可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合气体与点火源接近时会发生瞬间燃烧,出现瞬间火苗或闪光,这种现象被称为闪燃。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.42.2.1.4燃烧类型燃烧类型(3 3)自燃自燃 在无点火源的条件下,物质自行引发的燃烧称为自燃。发生自燃的最低温度称为自燃点(4 4)其它)其它 按照燃烧物质的相态,燃烧分为均相燃烧和非均相燃烧。气体燃烧通常属于均相燃烧,固体、液体燃烧通常属于非均相燃烧。可燃固体、液体的燃烧,又可分为蒸发燃烧(火焰燃烧)、
17、分解燃烧和表面燃烧。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.52.2.1.5洁净区域挥发性物质(洁净区域挥发性物质(VOCVOC)的燃烧)的燃烧影响该类VOC气体燃烧的因素有以下几方面。(1 1)气体的组成与浓度)气体的组成与浓度 可燃气体的性质与组成决定了可燃气体的易燃程度,燃烧快爆,燃烧过程的长短等。而燃烧气体助燃气体的浓度则主要影响燃烧速度。(2 2)可燃混合气体的初始温度)可燃混合气体的初始温度 气体燃烧速度随初始温度的增大而加快。(3 3)封闭空间的材质和形状主要影响火焰传播速度)封闭空间的材质和形状主要影响火焰传播速度 同样情况下,因为热量更易被导出,导热性优良的材质
18、,比导热性差材质的火焰传播速度要慢。另一方面,火焰传播速度一般随管径增大而增大,但管径增大到某一极值时,火焰传播速度不再增大、管径小到某一极值时,火焰不能继续传播。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.62.2.1.6洁净区域可燃液体的燃烧洁净区域可燃液体的燃烧(1 1)液体物质组成液体物质组成 各种有机溶剂的特征燃烧速度是不同的。一般而言,易燃液体物质高于可燃液体物质的燃烧速度;结构单一的液体物质燃烧速度基本相当;多种物质的混合液体往往是先快后慢。(2 2)液体物质的初始温度液体物质的初始温度 液体的初始温度越高,燃烧的速度越快;火焰的热辐射能力越强,燃烧速度越快;液体的热容
19、、蒸发相变焓越大,吸热越多,燃烧速度越慢。(3 3)液体的液位液体的液位 敞开的储罐(槽)内、反应器等容器内液位的高低,同样会影响其燃烧速度。液位高时的燃烧速度大于液位低时的燃烧速度。(4 4)封闭空间封闭空间 在封闭的储罐中,易燃液体躯体的直径对液体物质燃烧速度影响很大。一般是随液体储罐直径增大,燃烧速度加快。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.1.72.2.1.7固体的燃烧固体的燃烧 以炸药的典型燃烧为例简要说明固体可燃物的燃烧现象。炸药的燃烧反应包括三个反应区:气相火焰反应区、凝聚相表面反应区和凝聚相加热区。火焰区是主要反应区,化学反应进行完全、释放出大量热。当燃烧稳定时,
20、几个反应区之间形成动态平衡,存在热和物质交换。大量热以辐射方式由火焰区传递给凝聚相反应区,凝聚相反应产物则持续、不断地进入气相反应区,支持火焰反应的进行。这种动态的平衡一直持续到炸药全部燃尽。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2 2.2.2 爆炸基础爆炸基础 自然界的爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种。制药过程中可能出现的爆炸事故,主要有气相爆炸、液相爆炸、粉尘爆炸、化学反应失控爆炸,以及蒸汽物理爆炸。u2.2.2.12.2.2.1爆炸及分类爆炸及分类(1 1)物理爆炸物理爆炸 由机械压缩能快速转化为机械功的爆炸称为物理爆炸,如高压气体瞬间释放。锅炉的爆炸是典型的物理爆炸。
21、物理爆炸的另一种情形,被称为沸腾液体膨胀汽体爆炸。(2 2)化学爆炸化学爆炸 由快速的化学反应而使物质的化学潜能转化为压缩式气体能量的爆炸称为化学爆炸,如面粉、金属粉尘爆炸,天然气、有机化学试剂如炸药等的爆炸等属于此类。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2.12.2.2.1爆炸及分类爆炸及分类(2 2)化学爆炸化学爆炸 化学性爆炸有三个基本要素,即高速化学反应、大量气体产物和大量热量。化学性爆炸是制药过程中爆炸事故的主要类型。根据化学爆炸前物质性质与状态,可细分为气相爆炸、液相爆炸、固相爆炸和多相爆炸。需要说明的是,物理性爆炸和化学性爆炸并不是孤立的,有时也会同时存在于某一起事
22、故中。u2.2.2.22.2.2.2气体爆炸的特性气体爆炸的特性(1 1)气体燃烧与爆炸的必要条件)气体燃烧与爆炸的必要条件 可燃气体发生燃烧或爆炸,必须要满足三个必要条件:合适浓度的可燃气体;合适浓度的助燃气体;足够能量的点火源。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2.22.2.2.2气体爆炸的特性气体爆炸的特性(2 2)爆炸极限)爆炸极限 可燃物在空气中遇点火源时能够发生爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。爆炸范围的最低浓度称为爆炸下限,爆炸范围的最高浓度称为爆炸上限。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2.22.2.2.2气体爆炸的特性气体爆炸的特性(2 2)爆炸极
23、限)爆炸极限 爆炸极限范围越宽、下限越低,爆炸危险性也就越高。表2-12把部分气体在O2以及其它氧化剂气体中的爆炸极限进行了比较。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2.32.2.2.3化学爆炸的典型特征化学爆炸的典型特征 反应的放热性、快速性和生成气体产物,是发生爆炸反应的三个特征。(1 1)炸药分解放热的三种类型)炸药分解放热的三种类型通过化学键储存在化合物的能量,在分解成元素时放出同样的能量。化合物生成时放热,但放热量远低于该化合物发生分解反应生成小分子时释放的热量。生成化合物时吸热,在分解时又生成放热量更大的小分子。(2 2)炸药爆炸反应的高速性)炸药爆炸反应的高速性 反
24、应的高速度是爆炸反应能自动传播到底的条件,也是炸药具有极高做功能力的原因和破坏力的根源。2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2.32.2.2.3化学爆炸的典型特征化学爆炸的典型特征(3 3)爆炸反应的产物)爆炸反应的产物 爆炸反应的产物一般是CO2、CO、H2O、N2及少量氮的氧化物等。u2.2.2.42.2.2.4粉尘爆炸的特征粉尘爆炸的特征 工业生产中,封闭或半封闭空间中粒径小于850m的可燃性固体在空气、氧气或其它助燃气体达到一定范围(爆炸极限)时,在点火源引发下发生的相燃烧爆炸的现象,称为粉尘爆炸。粉尘爆炸可分为局部爆炸和系统爆炸。(1 1)必要条件)必要条件 发生粉尘爆
25、炸的4个必要条件为:粉尘颗粒足够小;合适的可燃粉尘浓度;合适浓度的氧气;足够能量的点火源。(2 2)粉尘爆炸的影响因素)粉尘爆炸的影响因素 可燃粉尘的粒径、粒径分布、化学性质、含水量、点火能等因素对粉尘爆炸有影响 2.2 防火防爆安全技术防火防爆安全技术u2.2.2.42.2.2.4粉尘爆炸的特征粉尘爆炸的特征(3 3)粉尘爆炸由三步发展而形成)粉尘爆炸由三步发展而形成 悬浮的粉尘在热源作用下迅速干馏或气化产生可燃气体;可燃气体与空气混合经点火源点燃,发生粉尘燃烧;粉尘燃烧放出的热量经热传导和火焰辐射传给附近悬浮或被吹扬起的粉尘,使燃烧循环进行并在有限空间内传播。随着循环的逐次进行,其反应速度
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