失控的化學(xué)反應(yīng)能夠造成人員傷亡、財產(chǎn)損失以及環(huán)境污染等嚴重的事故。那么，化學(xué)反應(yīng)的主要危險危害因素是什么？怎樣確保安全生產(chǎn)和操作？需要特別說明的是，文中提及的措施雖然原則上可適用于所有企業(yè)，但主要是針對中、小型化工企業(yè)提出的。
化學(xué)反應(yīng)危險
在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，原料在一起相互反應(yīng)從而得到產(chǎn)品。這些化學(xué)反應(yīng)通常以熱量的形式來釋放能量，因此，反應(yīng)被稱為放熱反應(yīng)。另外，即使有些反應(yīng)在初始階段必須加熱才能進行，也可能是放熱反應(yīng)。
當放熱反應(yīng)的熱量釋放速率大于熱量移去速率時，就會導(dǎo)致溫度失控。多余的熱量會提高反應(yīng)溫度，從而增加反應(yīng)速率，而這反過來又會加速熱量的釋放速率。
隨著溫度的升高，熱量移去速率成線性增長，而熱量的釋放速率則成指數(shù)增長（如圖1所示）。在這種情況下，就會造成熱量的失控。如果此時反應(yīng)控制系統(tǒng)失效，溫度就會急劇上升，人們根本沒有足夠的時間采取補救措施。溫度的升高會造成大量液體汽化，反應(yīng)容器就會因超壓而處于危險狀態(tài)。
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熱量失控的影響
失控的放熱反應(yīng)能夠?qū)е路磻?yīng)物沸騰，溫度、壓力迅速升高而造成爆炸，產(chǎn)生沖擊波和拋射物傷害。如果易燃易爆物質(zhì)因爆炸而泄漏出來，就會造成火災(zāi)或二次爆炸。熱溶液和有毒物質(zhì)會污染整個工作空間，或者所產(chǎn)生的有毒氣云向廠外擴散。這些都可能導(dǎo)致操作人員、附近工作人員或居民受傷以至死亡，也對周圍環(huán)境造成了污染。總而言之，反應(yīng)失控輕者能造成停產(chǎn)和財產(chǎn)損失，重者會帶來人員傷亡和環(huán)境污染等嚴重的后果。
比例的影響
比例在很大程度上決定了發(fā)生熱量失控的可能性。熱量的產(chǎn)生是和反應(yīng)物的體積成比例的，而熱量的轉(zhuǎn)移則依賴于熱量傳遞所必須的反應(yīng)物的表面積。隨著體積與表面積之比的增加，冷卻就不是很充分了。這一點對于我們把工藝從實驗室放大到實際生產(chǎn)中來是很重要的。同時，當我們改進生產(chǎn)工藝以提高產(chǎn)量時，也必須考慮這一點。
事故原因
分析英國熱量失控所造成的事故結(jié)果表明，事故的發(fā)生主要是由于以下原因：
1．對過程化學(xué)和熱化學(xué)理解的不充分；
2．對熱量的轉(zhuǎn)移考慮和設(shè)計的不夠充分；
3．控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)不完善；
4．操作程序（也包括崗前培訓(xùn)）不恰當。
以上這些主要影響因素都是我們在進行過程安全設(shè)計時所必須考慮的。
化學(xué)過程危險性評估
為了消除化學(xué)反應(yīng)危險，必須首先辨識危險源，然后判斷它們發(fā)生的可能性以及導(dǎo)致事故后果的嚴重性。換句話說，你需要對過程中所存在的危險進行評估，并且如果你有5人或更多的雇員，就需要記錄重要的發(fā)現(xiàn)。
典型的評估包括如下內(nèi)容：
1．定義工藝過程、操作條件和相關(guān)設(shè)備；
2．辨識危險源；
3．預(yù)測可能造成的危害以及確定現(xiàn)有的防范措施是否有效或者充分；
4．選擇并制定適當?shù)陌踩婪洞胧?o:p>
5．貫徹執(zhí)行所制定的安全措施。
應(yīng)該在工藝的開發(fā)過程中盡可能早的進行安全評價。評價工作必須要具體和充分，以便辯識潛在的危險源并研究其根本原因。只要有可能，就應(yīng)該徹底消除安全隱患。
在過程設(shè)計階段，就應(yīng)該考慮那些可預(yù)測的偏離正常情況的發(fā)生，例如設(shè)備失效或操作人員的失誤等。
反應(yīng)危險性評估
為了確定反應(yīng)危險性，評估人員需要有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)和熱化學(xué)信息，這包括：
1．反應(yīng)物、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品以及副產(chǎn)品發(fā)生熱分解的可能性；
2．放熱反應(yīng)失控是否能夠發(fā)生；
3．反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體及放出熱量的速率和數(shù)量；
由于在實際反應(yīng)器中測試一個并不清楚的反應(yīng)是很不安全的，因此人們發(fā)明了各種各樣的試驗方法進行預(yù)測。主要方法有：
1．利用文獻中的數(shù)據(jù)進行計算，得到初步的信息；
2．微分掃描熱量測定；
3．等溫熱量測定；
4．絕熱熱量測定；
5．減小泄放尺寸測定。
對于所有的反應(yīng)來說，并不存在標準的評估程序可以遵循。能夠得到評估所需要的數(shù)據(jù)才是最終目的。為了節(jié)約時間和避免做無用功，任何評估都應(yīng)該反映反應(yīng)的復(fù)雜性和潛在危險程度的大小。
對化學(xué)反應(yīng)的危險性進行評估，選擇適合的測試方法以及由有能力有經(jīng)驗的人對評價結(jié)果進行總結(jié)性闡述是非常重要的。對于一個小型企業(yè)來說，花錢買專門的測試設(shè)備并不劃算，而是可以求助測試機構(gòu)或?qū)＜翌檰枴?SPAN lang=EN-US>
安全措施
一旦知道了過程中所存在的危險，就應(yīng)該采取措施來確保安全操作。主要有如下方法：
1．消除或減少危害的固有安全方法；
2．防止失控反應(yīng)發(fā)生的過程控制；
3．限制失控事故后果的保護措施。
固有安全
只要有可能，就應(yīng)該通過固有安全設(shè)計來消除或減少危險，例如：
1．采用安全的原料來替代危險的原料；
2．反應(yīng)器中應(yīng)盡量少的存在未反應(yīng)的原料，例如，采用連續(xù)性生產(chǎn)代替間歇式生產(chǎn)；
3．使用加熱媒介，其最高溫度對于反應(yīng)混合物來說很低，以致于不會分解；
正如上面所介紹的那樣，固有安全的方法能從根本上影響整個工藝過程。如果在工藝過程的早期開發(fā)階段就考慮使用這種方法，這將是非常容易實現(xiàn)的。
過程控制
過程控制包括傳感器、報警器、連鎖裝置以及其他控制系統(tǒng)的使用。這些儀器或系統(tǒng)都是自動進行相關(guān)操作，或者允許人工干預(yù)，來阻止失控反應(yīng)條件的形成。采用這種措施需要徹底地了解所評價的化工過程，特別是安全操作的限度。
保護措施
保護措施并不阻止反應(yīng)失控的發(fā)生，而是減輕由反應(yīng)失控所帶來的事故后果。它們很少單獨使用，而是需要一些預(yù)防性措施來減少對它們的需要。當反應(yīng)失控發(fā)生并且這些保護性措施起作用后，這些關(guān)于失控條件下的反應(yīng)的詳細信息對于這些保護性措施的有效性是非常需要的，主要是：
1．設(shè)計設(shè)備所能承受的最大壓力，適應(yīng)緊急的泄壓排放和確保排放的原料進入安全的區(qū)域；
2．如果反應(yīng)混合物泄漏出來并超出了事先設(shè)定的界限，迅速冷卻反應(yīng)混合物；
3．添加反應(yīng)抑制劑來阻止反應(yīng)的進行和預(yù)防反應(yīng)失控；
4．將反應(yīng)物傾倒入可使反應(yīng)終止的液體中。
選擇安全原理
化工反應(yīng)的安全原理是把所采用的保護措施同確保安全操作結(jié)合起來。對于某種特殊情況，所采用的安全措施依賴于以下因素：
1．阻止反應(yīng)失控發(fā)生的容易程度；
2．各種措施的實用性；
3．所采用措施同設(shè)備的操作是否協(xié)調(diào)。
不管選擇什么方法，都必須適用于所有可預(yù)見的異常情況的發(fā)生，并能夠?qū)⒂煞磻?yīng)失控所帶來的危害降低到可以被接受的水平。
在實際情況下，不可能采用固有安全的方法來消除所有危險，還應(yīng)該選擇添加控制措施來進一步減少危害，最后還應(yīng)該采取保護性措施，例如排泄，來消除剩余的危害。這種各種方法的結(jié)合使用是通常采用的辦法。當反應(yīng)失控可能影響到周圍環(huán)境時，還應(yīng)該考慮所采用的措施對于環(huán)境來說是否合理。
安全管理
當緊急情況發(fā)生時，如果操作人員并不知道應(yīng)該怎樣去做，那么經(jīng)過精心制定的安全措施將不會發(fā)揮它應(yīng)有的作用。安全措施必須以適當?shù)墓芾眢w系作為保證，主要包括：
1．操作和緊急處理程序；
2．與職工進行磋商、交流；
3．對操作人員進行培訓(xùn)和監(jiān)督；
4．設(shè)備的維護；
5．維修的管理。
（作者單位：南京工業(yè)大學(xué)安全工程研究所）