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77。 化学処理

77. 化学処理 (8)

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77。 化学処理

章の編集者: Jeanne Mager Stellman と Michael McCann


目次

表と図

化学工業
L. デ ボーア

プロセス安全管理プログラムの開発
リチャード・S・クラウス

主なユニットの操作とプロセス: 概要
シドニー・リプトン

化学処理業務の例

塩素と苛性生成
塩素研究所

塗料およびコーティングの製造
マイケル・マッキャン 

プラスチック工業
PK ローと TJ ブリットン

バイオテクノロジー産業
スーザン・B・リーとリンダ・B・ウルフ

花火産業
J.クルーガー

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 一部の国での化学産業の雇用
2. いくつかの一般的なサイト選択要因
3. プラントの設置に関する安全上の考慮事項
4. プラント全体のレイアウトで一般的に分離された設備
5. プロセス単位のレイアウトにおける一般的な考慮事項
6. 在庫を制限する手順
7. タンクの分離と配置に関する考慮事項
8. 化学プロセス産業のポンプ
9. 機器内の潜在的な爆発源
10. プラスチックの分解による揮発性生成物
11. 産業上重要な微生物
12. 火工品の製造に使用される原材料

フィギュア

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CMP010F1CMP020F1CMP020F4CMP030F1CMP040F3CMP040F4CMP060F2CMP060F3CMP060F1CMP060F4CMP060F5CMP060F6


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78. 石油と天然ガス

78. 石油・天然ガス (1)

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78. 石油と天然ガス

章の編集者: リチャード S. クラウス


目次

石油精製プロセス
リチャード・S・クラウス

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 精錬加工の歴史まとめ
2. 原油精製の主な製品
3. 石油精製プロセスの概要

フィギュア

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オイル10F28オイル010F1オイル010F4オイル10F24オイル010F5オイル10F25オイル010F6オイル010F7オイル010F8オイル10F27オイル010F9オイル10F10オイル10F11オイル10F12オイル10F22オイル10F13オイル10F14オイル10F15オイル10F16オイル10F17オイル10F18オイル10F19オイル10F26オイル10F20オイル10F21

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79。 製薬産業

79. 製薬産業 (2)

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79。 製薬産業

チャプターエディター:キース・D・テイト


目次

表と図

製薬業界
キース・D・テイト

     ケーススタディ:製薬労働者に対する合成エストロゲンの影響:米国の例
     デニス・D・ゼーブスト

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 医薬品の大分類
2. 製薬業界で使用される溶剤

フィギュア

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PHC010F1PHC010F2PHC010F3PHC010F4PHC010F5PHC010F6PHC010F8      PHC010F7   PHC040F1PHC040F2

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80. ゴム産業

80. ゴム産業 (12)

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80. ゴム産業

章の編集者: Louis S. Beliczky および John Fajen


目次

表と図

一般的なプロファイル
ルイス・S・ベリツキーとジョン・フェイジェン

ゴムの木の栽培
アラン・エクト

タイヤ製造
ジェームズ・S・フレデリック

タイヤ以外の工業製品
レイ・C・ウッドコック

     ケーススタディ: 塩浴加硫
     ベス・ドノヴァン・レー

1,3-ブタジエン
ロナルド・L・メルニック

エンジニアリングコントロール
レイ・C・ウッドコック

安全性
ジェームズ・R・タウンヒル

疫学研究
ロバート·ハリス

ゴム接触皮膚炎とラテックスアレルギー
James S. Taylor と Yung Hian Leow

エルゴノミクス
ウィリアム・S・マラス

環境と公衆衛生の問題
トーマス・ロダーマー

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. いくつかの重要なゴムポリマー
2. 1993年の世界のゴム消費量

フィギュア

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RUB020F1RUB020F2RUB40F17RUB40F18RUB040F1RUB40F16RUB040F3RUB040F7RUB090F6RUB090F3RUB090F1RUB090F2RUB090F5RUB090F4


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土曜日、2月26 2011 17:09

化学工業

第 3 版、労働安全衛生百科事典からの適応。

化学産業の仕事は、他の産業や日常生活に価値のある製品を生み出すために、天然素材の化学構造を変えることです。 化学物質は、これらの原材料 (主に鉱物、金属、炭化水素) から一連の処理ステップで製造されます。 それらを最終製品(塗料、接着剤、医薬品、化粧品など)に変換するには、混合やブレンドなどのさらなる処理が必要になることがよくあります。 このように、化学産業は、人工繊維、樹脂、石鹸、塗料、写真フィルムなどの製品も含むため、通常「化学品」と呼ばれるものよりもはるかに広い分野をカバーしています。

化学物質は、主に次の XNUMX つのクラスに分類されます。 オーガニック & 無機. 有機化学品は、炭素原子に水素などの元素が結合した基本構造を持っています。 石油とガスは今日、世界の有機化学製品の 90% の供給源であり、以前の原材料であった石炭と植物および動物性物質に大きく取って代わりました。 無機化学物質は、主にミネラル源に由来します。 例としては、そのまま採掘されるか鉱石から抽出される硫黄と、食塩から作られる塩素があります。

化学産業の製品は、製造の主要なステップに対応する XNUMX つのグループに大別できます。 ベースケミカル (有機および無機)は通常大規模に製造され、通常は他の化学物質に変換されます。 中間体 ベースケミカルに由来します。 ほとんどの中間体は、化学産業でさらに処理する必要がありますが、溶媒などの一部はそのまま使用されます。 完成した化学製品 さらに化学処理を施して作られています。 これらの一部(薬、化粧品、石鹸)はそのまま消費されます。 繊維、プラスチック、染料、顔料などはさらに加工されます。

化学産業の主なセクターは次のとおりです。

  1. 塩基性無機物: 酸素、窒素、アセチレンなどの産業および産業ガスで主に使用される酸、アルカリ、および塩
  2. 基礎有機物:プラスチック、樹脂、合成ゴム、合成繊維の原料。 溶剤および洗剤原料; 染料と顔料
  3. 肥料および殺虫剤(除草剤、殺菌剤、殺虫剤を含む)
  4. プラスチック、樹脂、合成ゴム、セルロースおよび合成繊維
  5. 医薬品(医薬品および医薬品)
  6. 塗料、ワニス、ラッカー
  7. 石けん、洗剤、洗浄剤、香水、化粧品、その他のトイレタリー
  8. つや出し剤、爆発物、接着剤、インク、写真フィルム、化学薬品などのその他の化学薬品

 

国連が経済活動を 35 の主要な区分に分類するために使用する国際標準産業分類 (ISIC) システムでは、化学産業は区分 3 に分類され、主要区分 35: 製造業の 351 つの下位区分の 352 つです。 中分類 353 はさらに、工業化学品 (354)、その他の化学品 (355)、石油精製所 (356)、その他の石炭および石油製品 (アスファルトなど) (XNUMX)、タイヤを含むゴム製品 (XNUMX)、プラスチック加工 (XNUMX) に細分されます。 .

化学産業の統計を報告する際、各国は通常、独自の分類システムを使用しており、これは誤解を招く可能性があります。 したがって、化学産業全体のパフォーマンスの国間の比較は、各国の情報源に基づくことはできません。 ただし、経済協力開発機構 (OECD) や国連などの国際機関は通常、約 XNUMX 年の遅れがありますが、ISIC ベースのデータを提供しています。

貿易統計は、ISIC システムとは異なる標準国際貿易分類 (SITC) の下で国際的に公開されています。 各国の貿易統計は、ほぼ常に SITC セクション 5 を参照しており、ISIC システムで報告されている全化学物質の約 90% をカバーしています。

化学産業は、この半世紀で産業全体よりもはるかに急速に成長しました。 1990 年代初頭に世界の化学産業は不況に見舞われましたが、化学製品の生産は 1990 年代半ばに増加しました。 化学品生産の最大の成長地域は東南アジアです。 図 1 は、1992 年から 95 年の特定の国の化学製品生産の変化率を示しています。

図 1. 1992 年から 95 年までの一部の国における化学製品の生産量の変化

CMP010F1

化学産業の多くは非常に資本集約的であり、研究開発 (医薬品など) にも大きく依存しています。 これら 1970 つの要因が組み合わさった結果、この業界は、一般的な製造業と比較して、その規模に対して未熟練の肉体労働者の数が異常に少ないということになります。 業界の総雇用は、1 年以前の急速な成長期にわずかに増加しましたが、それ以降、生産性向上の推進により、ほとんどの先進国で化学産業の雇用が減少しました。 表 1995 は、XNUMX 年の米国およびヨーロッパのいくつかの国における化学産業の雇用を示しています。

表 1. 主要国における化学産業の雇用 (1995 年)

求人案内

米国

1、045,000

ドイツ

538,000

フランス

248,000

イギリス

236,000

Italy

191,000

ポーランド

140,000

スペイン

122,000

出典: Chemical and Engineering News 1996.

 

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土曜日、2月26 2011 17:45

塩素と苛性生成

塩素研究所

食塩水を電気分解すると、塩素と苛性アルカリが生成されます。 塩化ナトリウム (NaCl) が使用される主要な塩です。 苛性ソーダ (NaOH) が生成されます。 ただし、塩化カリウム (KCl) を使用すると、苛性カリ (KOH) が生成されます。

2 NaCl + 2H2O→Cl2↑+2NaOH+H2

塩 + 水 → 塩素 (ガス) + 苛性 + 水素 (ガス)

現在、塩素の商業生産にはダイヤフラムセルプロセスが最も多く使用されており、水銀セルプロセス、メンブレンセルプロセスが続きます。 経済、環境、および製品品質の問題により、製造業者は現在、新しい生産施設に膜セルプロセスを好んでいます。

ダイヤフラム セル プロセス

ダイヤフラム セル (図 1 を参照) は、ルテニウムおよび他の金属の塩でコーティングされたチタン アノードを含むコンパートメントに飽和食塩水が供給されます。 プラスチック製のセル ヘッドが、このアノードで生成された熱く湿った塩素ガスを収集します。 次に、コンプレッサーによる吸引により塩素が収集ヘッダーに引き込まれ、冷却、乾燥、および圧縮からなるさらなる処理が行われます。 水と未反応のブラインは、多孔性隔膜セパレーターを通ってカソード コンパートメントに浸透し、そこで水はスチール製カソードで反応して水酸化ナトリウム (苛性ソーダ) と水素を生成します。 隔膜は、陰極で生成された水酸化ナトリウムと水素から陽極で生成された塩素を保持します。 これらの製品が結合すると、結果は次亜塩素酸ナトリウム (漂白剤) または塩素酸ナトリウムになります。 塩素酸ナトリウムの商用生産者は、セパレーターのないセルを使用しています。 最も一般的なダイヤフラムは、アスベストとフルオロカーボン ポリマーの複合材です。 現代のダイヤフラムセルプラントには、歴史的にアスベストダイヤフラムの使用に関連する健康や環境の問題はありません。 一部のプラントでは、現在市販されている非アスベスト ダイアフラムを採用しています。 隔膜セルプロセスでは、未反応の塩を含む弱い水酸化ナトリウム溶液が生成されます。 追加の蒸発プロセスは、苛性を濃縮し、塩の大部分を除去して、商用品質の苛性を作ります。

図 1. クロルアルカリ セル プロセスの種類

CMP030F1

水銀細胞プロセス

水銀セルは、実際には XNUMX つの電気化学セルで構成されています。 アノードでの最初のセルの反応は次のとおりです。

2 Cl →C12 +2番目

塩素 → 塩素 + 電子

カソードでの最初のセルの反応は次のとおりです。

Na+ + 水銀 + e →Na・Hg

ナトリウムイオン+水銀+電子 → ナトリウムアマルガム

塩水は、側面がゴムで裏打ちされた傾斜したスチール製のトラフを流れます (図 4 を参照)。水銀 (カソード) は、塩水の下を流れます。 コーティングされたチタンのアノードは、塩素を生成するためにブラインに懸濁され、セルを出て収集および処理システムに送られます。 ナトリウムはセル内で電気分解され、水銀と融合した最初のセルを離れます。 このアマルガムは、分解器と呼ばれる XNUMX 番目の電気化学セルに流れ込みます。 分解器は、グラファイトをカソード、アマルガムをアノードとするセルです。

分解者の反応は次のとおりです。

2Na・Hg+2H2O → 2 NaOH + 2 Hg + H2

水銀電池プロセスでは、市販の (50%) NaOH がセルから直接生成されます。

膜細胞プロセス

膜セルの電気化学反応は、隔膜セルと同じです。 多孔性隔膜の代わりに陽イオン交換膜が使用されます (図 1 を参照)。 この膜は、塩化物イオンが陰極液に移動するのを防ぎ、それによって本質的に無塩の 30 ~ 35% の苛性アルカリをセルから直接生成します。 塩を除去する必要がなくなると、苛性アルカリから商用の 50% 濃度までの蒸発がより簡単になり、必要な投資とエネルギーが少なくなります。 腐食性が強いため、メンブレンセルのカソードとして高価なニッケルが使用されます。

安全と健康への危険

常温では、液体または気体の乾燥塩素は鋼を腐食しません。 湿った塩素は、塩酸と次亜塩素酸を生成するため、非常に腐食性があります。 塩素および塩素装置を乾いた状態に保つための予防措置を講じる必要があります。 配管、バルブ、および容器は、使用していないときは密閉するか、ふたをして、大気中の湿気を遮断する必要があります。 塩素漏れに水を使用すると、結果として生じる腐食状態が漏れを悪化させます。

液体塩素の体積は、温度とともに増加します。 配管、容器、コンテナ、または液体塩素で満たされたその他の機器の静水圧破裂を避けるための予防措置を講じる必要があります。

水素は、ブライン水溶液の電気分解によって製造されるすべての塩素の副産物です。 既知の濃度範囲内では、塩素と水素の混合物は可燃性であり、爆発する可能性があります。 塩素と水素の反応は、直射日光、その他の紫外線源、静電気、または鋭い衝撃によって開始される可能性があります。

塩素の製造では、不安定で爆発性の高い化合物である三塩化窒素が少量生成される可能性があります。 三塩化窒素を含む液体塩素が蒸発すると、残りの液体塩素中の三塩化窒素が危険な濃度に達する可能性があります。

塩素は、空気圧縮機、バルブ、ポンプ、オイルダイヤフラム計器などの供給源からの油やグリース、メンテナンス作業からの木材やぼろきれなどの多くの有機物質と、時には爆発的に反応する可能性があります。

塩素放出の兆候が見られたらすぐに、状態を修正するための措置を講じる必要があります。 塩素漏れは、すぐに修正しないと、常に悪化します。 塩素漏れが発生した場合は、呼吸器およびその他の適切な個人用保護具 (PPE) を装備した認定され、訓練を受けた担当者が調査し、適切な措置を講じる必要があります。 人員は、適切な PPE とバックアップの人員なしで、生命と健康に直ちに危険な (IDLH) 濃度 (10 ppm) を超える濃度の塩素を含む雰囲気に入ってはなりません。 不必要な人員を遠ざけ、危険区域を隔離する必要があります。 塩素放出の影響を受ける可能性のある人は、状況に応じて避難するか、その場に避難する必要があります。

エリアの塩素モニターと風向インジケーターは、タイムリーな情報 (避難経路など) を提供し、職員を避難させるか、その場で避難させるかを決定するのに役立ちます。

避難を利用する場合、暴露された可能性のある人は漏れの風上に移動する必要があります。 塩素は空気よりも重いため、標高が高いほど好ましい。 最短時間で逃げるには、すでに汚染された地域にいる人は横風に移動する必要があります。

屋内退避を選択した場合は、窓やドアなどの開口部をすべて閉め、エアコンや吸気システムを停止することで退避できます。 人員は、解放から最も離れた建物の側に移動する必要があります。

避難経路のない人員を配置しないように注意する必要があります。 風向の変化により、安全な位置が危険になる可能性があります。 新しいリークが発生するか、既存のリークが大きくなる可能性があります。

火災が発生している、または差し迫っている場合は、可能であれば、塩素の容器と機器を火から遠ざける必要があります。 漏れのない容器または機器を移動できない場合は、水をかけて冷やす必要があります。 塩素漏れに直接水を使用しないでください。 塩素と水が反応して酸を形成し、漏れが急速に悪化します。 ただし、複数の容器が関係しており、一部が漏れている場合は、水スプレーを使用して、漏れていない容器の過圧を防ぐのが賢明な場合があります。

容器が炎にさらされたときはいつでも、火が消えて容器が冷めるまで冷却水を適用する必要があります。 火にさらされた容器は隔離し、できるだけ早く供給業者に連絡する必要があります。

水酸化ナトリウム溶液は、特に濃縮すると腐食性があります。 こぼれや漏れにさらされる危険のある作業員は、手袋、フェイスシールド、ゴーグル、その他の保護服を着用する必要があります。

謝辞: Dr. RG Smerko は、Chlorine Institute, Inc. のリソースを利用できるようにしたことで認められています。

 

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温度と圧力を使用して分子構造を変更したり、化学物質から新しい製品を作成したりするプロセスがある場合は常に、火災、爆発、または可燃性または有毒な液体、蒸気、ガス、またはプロセス化学物質の放出の可能性が存在します。 これらの望ましくない出来事を制御するには、 プロセス安全管理。 用語 プロセス安全性 & プロセス安全管理 可燃性液体や非常に危険な物質を含む望ましくない重大な事故の結果から、従業員、公衆、および環境を保護することを説明するために最も一般的に使用されます。 米国化学工業会 (CMA) によると、「プロセスの安全性とは、原材料を最終製品に変換するために使用されるプロセスの誤操作または機能不全によって引き起こされる危険を管理することであり、有害物質の計画外の放出につながる可能性があります。 」(CMA 1985)。


業界および労働プロセスの安全への関与

可燃性および可燃性の液体やガスの取り扱いが望ましくない結果を招くことなく進むことができるように、プロセス安全技術は化学処理産業で重要な役割を果たしてきました。 たとえば、1980 年代、石油およびガス産業は、プロセス安全管理なしではプロセス安全技術だけでは壊滅的な事故を防止できないことを認識していました。 これを念頭に置いて、米国では、化学プロセス安全センター (CCPS)、米国石油協会 (API)、および化学製造業者協会 (CMA) などの多くの業界団体が、開発のためのプログラムを開始しました。メンバーが使用するプロセス安全管理ガイドラインを提供します。 CCPS が述べているように、「純粋に技術的な問題から管理アプローチを必要とする問題へのプロセスの安全性の進化は、継続的なプロセスの安全性の改善に不可欠でした」.

CCPS は、危険な化学物質や材料を保管、取り扱い、処理、および使用する人々の間でプロセス安全管理技術の改善を促進するために 1985 年に設立されました。 1988 年、Chemical Manufacturer's Association (CMA) は Responsible Care® プログラムを開始し、化学物質の管理における環境、健康、安全の責任に対する各メンバー企業のコミットメントを概説しました。

1990 年、API は、石油およびガス産業の環境、健康、安全のパフォーマンスを向上させることを目的として、「今日の環境パートナーシップのための STEP-戦略」というタイトルの業界全体のプログラムを開始しました。 STEP プログラムの XNUMX つの戦略的要素の XNUMX つは、石油の運用とプロセスの安全性をカバーしています。 以下の文書は、STEP プログラムの結果として開発された材料の例であり、可燃性の液体や蒸気、または危険なプロセス材料の壊滅的な放出の発生を防止または最小限に抑えるのに役立つガイダンスを石油およびガス産業に提供します。

  • プロセスハザードの管理 (RP 750)

RP 750 は、設計、建設、始動、運用、検査、保守、および施設の変更における炭化水素プロセスの危険の管理を対象としています。 これは、特定の危険量 (そこで定義されている) を超える量の可燃性液体および有毒な処理化学物質を使用、製造、処理、または保管する製油所、石油化学プラント、および主要な処理施設に特に適用されます。

  • プロセスプラントの建物の位置に関連する危険の管理 (RP 752)

API と CMA が共同開発した RP 752 は、懸念のあるプロセスプラントの建物を特定し、プロセス施設内の場所に関連する潜在的な危険を理解し、火災、爆発、および有毒物質の放出のリスクを管理するのに役立つことを目的としています。

  • 管理慣行、自己評価プロセス、およびリソース資料 (RP 9000)

RP 9000 は、プロセス安全管理要素の実装における進捗を測定するためのリソース資料と自己評価方法を提供します。

化学プロセスの安全管理に関するガイダンスを提供する資料やプログラムを開発した他の組織の例には、以下が含まれますが、これらに限定されません。

  • Organizations Resource Counselors' (ORC) 報告書、壊滅的な可能性のある物質のプロセスハザード管理
  • 全米石油精製業者協会 (NPRA)、BEST (Building Environmental Stewardship Tools) プログラム
  • 国際労働機関 (ILO)、重大事故の危険防止に関する行動規範
  • 国際商工会議所 (ICC)、持続可能な開発のための憲章.cmp01ce.doc

プロセスの設計と技術、プロセスの変更、材料と材料の変更、運用と保守の慣行と手順、トレーニング、緊急事態への備え、およびプロセスに影響を与えるその他の要素はすべて、ハザードを体系的に特定して評価する際に考慮しなければなりません。職場や周囲のコミュニティで大惨事につながる可能性があるかどうか。

1980 年代初頭から、石油および化学産業では、非常に危険な物質が関係する重大な重大事故が相次いで発生し、かなりの数の死傷者と重大な財産の損失をもたらしました。 これらの事故は、世界中の政府機関、労働団体、および業界団体に、プロセス安全の原則の適用を通じて、これらの望ましくない事象の排除または軽減に向けたコード、規制、手順、および安全な作業慣行を開発および実施するきっかけを提供しました。管理。 詳細については、 災害、自然と技術 章およびこの章の他の部分 百科事典.

化学物質の潜在的な危険性に対する世間の懸念に応えて、世界中の政府と規制機関は、製造業者とユーザーに、職場で危険な物質を特定し、従業員と消費者にその製造、使用、保管、保管によってもたらされる危険性を知らせることを要求するプログラムを開始しました。取り扱い。 これらのプログラムは、緊急時への備えと対応、危険の認識、製品知識、有害化学物質の管理、有毒物質の放出の報告を対象としており、炭化水素処理が含まれていました。

プロセス安全管理要件

プロセス安全管理は、化学処理施設の安全プログラム全体の不可欠な部分です。 効果的なプロセス安全管理プログラムには、経営陣、施設管理者、監督者、従業員、請負業者、および請負業者の従業員のリーダーシップ、サポート、および関与が必要です。

プロセス安全管理プログラムを開発する際に考慮すべきコンポーネントには、次のものがあります。

  • 運用、システム、および組織の相互依存的な連続性
  • 情報の管理. プロセス安全管理プログラムは、適切な記録と文書への可用性とアクセスを提供することに依存しています。
  • プロセスの品質、逸脱、例外、および代替方法の管理
  • 管理と監督のアクセシビリティとコミュニケーション. プロセスの安全管理は、施設内のすべての安全への取り組みの基礎であるため、プログラムが機能するためには、管理者、監督者、および従業員の責任と説明責任を明確に示し、伝達し、理解する必要があります。
  • 目標と目的、コンプライアンス監査、パフォーマンス測定。 実施前に、プロセス安全管理プログラムの各要素について、長期的および短期的な目標と目的を確立することが重要です。

 

プロセス安全管理プログラムの要素

すべての化学施設プロセス安全管理プログラムは、同じ基本要件をカバーしていますが、プログラム要素の数は使用される基準によって異なります。 ガイドとして使用される政府、企業、または協会のソース文書に関係なく、すべての化学プロセス安全管理プログラムに含める必要がある基本的な要件がいくつかあります。

  • プロセス安全情報
  • 従業員の巻き込み
  • プロセスハザード分析
  • 変化の管理
  • 作業手順
  • 安全な作業慣行と許可
  • 従業員情報とトレーニング
  • 契約社員
  • 起動前の安全性レビュー
  • 設計品質保証
  • メンテナンスと機械的完全性
  • 緊急対応
  • 定期的な安全監査
  • インシデント調査のプロセス
  • 基準と規制
  • 企業秘密。

 

プロセス安全情報

プロセス安全情報は、重要なプロセス、材料、および機器を定義するためにプロセス業界で使用されます。 プロセス安全情報には、プロセスハザード分析を実施する前に、プロセス技術、プロセス機器、原材料と製品、および化学的ハザードに関する入手可能なすべての書面による情報が含まれます。 その他の重要なプロセス安全情報は、投資プロジェクトのレビューと設計基準基準に関連する文書です。

化学情報 プロセスにおける炭化水素や非常に危険な物質などの化学物質の化学的および物理的特性、反応性と腐食性のデータ、および熱的および化学的安定性だけでなく、さまざまな不適合な物質を誤って混合することによる危険な影響も含まれます。 化学情報には、毒性および可燃性の放出と許容暴露限界の環境ハザード評価を実施するために必要な情報も含まれます。

プロセス技術情報 ブロック フロー ダイアグラムおよび/または簡単なプロセス フロー ダイアグラム、および温度、圧力、フロー、組成の安全な上限と下限を含む各特定のプロセスの化学的性質の説明、および利用可能な場合はプロセス設計の材料とエネルギーのバランスが含まれます。 従業員の安全と健康への影響を含む、プロセスと材料の逸脱の結果も決定されます。 プロセスまたは材料が変更されるたびに、施設の変更管理システムに従って情報が更新され、再評価されます。

プロセス装置および機械設計情報 採用されている設計コード、および機器が認識されているエンジニアリング慣行に準拠しているかどうかをカバーする文書が含まれています。 もはや一般的に使用されていないコード、基準、および慣行に従って設計および構築された既存の機器が、継続的な安全な操作を保証するために維持、操作、検査、およびテストされているかどうかについての決定が行われます。 構造材料、配管および機器の図、リリーフ システムの設計、電気分類、換気設計、および安全システムに関する情報は、変更が発生したときに更新され、再評価されます。

従業員の巻き込み

プロセス安全管理プログラムには、プロセス安全分析およびプログラムのその他の要素の開発および実施への従業員の参加が含まれる必要があります。 プロセス安全情報、インシデント調査レポート、およびプロセスハザード分析へのアクセスは、通常、その地域で働くすべての従業員と請負業者の従業員に提供されます。 ほとんどの先進国では、労働者がさらされる可能性のあるすべての化学物質の特定、性質、および安全な取り扱いについて、体系的に教育を受ける必要があります。

プロセスハザード分析

プロセス安全情報がまとめられた後、プロセスのハザードを特定、評価、および管理するために、プロセスの複雑さに応じて、徹底的かつ体系的な学際的なプロセス ハザード分析が実施されます。 プロセスハザード分析を行う担当者は、関連する化学、工学、およびプロセス操作に精通し、経験を積んでいる必要があります。 通常、各分析チームには、分析対象のプロセスに精通している少なくとも XNUMX 名と、使用されているハザード分析方法に精通している XNUMX 名が含まれます。

プロセスハザード分析の実施を施設内のどこから開始するかを決定するために使用される優先順位は、次の基準に基づいています。

  • プロセスハザードの程度と性質
  • 影響を受ける可能性のある労働者の数
  • プロセスの操作履歴とインシデント履歴
  • プロセスの年齢。

 

化学産業では、プロセス安全分析を実施するための多くの方法が使用されています。

  "仮に?" 方法 一連の質問をして、潜在的な危険シナリオと考えられる結果を確認します。プロセス、材料、機器、または施設に対して提案された修正または変更を検討するときに最もよく使用されます。

  「チェックリスト」方式 「もしも​​?」に似ています。 ただし、操作、材料、プロセス、および機器に固有の事前に作成されたチェックリストが使用される場合を除きます。 この方法は、初期建設の完了時、またはプロセス ユニットへの大規模なターンアラウンドまたは追加の後に、開始前のレビューを実施する場合に役立ちます。 「もしも​​」の組み合わせ「チェックリスト」法は、構造、材料、設備、およびプロセスが同一のユニットを分析するときによく使用されます。

  ハザードと操作性(HAZOP)の研究方法 化学および石油産業で一般的に使用されています。 これには、経験豊富なリーダーが指導する学際的なチームが関与します。 チームは、「ノー」、「増加」、「減少」、「逆」などの特定のガイド ワードを使用します。これらは、分析対象のプロセス、機器、および操作の設計意図からの逸脱の結果を特定するために体系的に適用されます。

フォールト ツリー/イベント ツリー分析 は、イベントが発生する定量的な可能性を推定するために使用される、同様の正式な演繹法です。 フォルト ツリー分析は、定義されたインシデントからさかのぼって動作し、インシデントに関与した操作エラーおよび/または機器障害の組み合わせを特定して表示します。 フォールト ツリー分析の逆であるイベント ツリー分析は、特定のイベントまたは一連のイベントから順方向に機能し、ハザードを引き起こす可能性のあるものを特定し、それによって一連のイベントが発生する可能性を計算します。

  故障モードと影響分析方法 各プロセス システムまたは機器ユニットの故障モード、潜在的な各故障がシステムまたはユニットに及ぼす影響、および各故障がシステムの完全性にとってどの程度重大であるかを表にまとめています。 次に、重大なインシデントを引き起こす可能性が最も高い故障モードを決定するために、故障モードの重要度がランク付けされます。

どの方法を使用するかに関係なく、すべての化学プロセス ハザード分析では次のことを考慮します。

  • プロセスの場所、場所、およびプロセスの危険性
  • 壊滅的な結果をもたらす可能性のある以前のインシデントまたはニアミスの特定
  • ハザードに適用される工学的および管理上の制御
  • 早期警告を提供するための制御の相互関係と検出方法の適切な適用
  • 人的要因、施設の配置、および制御の失敗の結果
  • 潜在的な失敗の領域内の労働者に対する安全と健康への影響の結果。

 

変化の管理

化学プロセス施設は、変更が発生した場合にプロセス安全情報、手順、および慣行の改訂を提供するプログラムを開発および実施する必要があります。 このようなプログラムには、各プロセスに影響を与える材料、化学物質、技術、機器、手順、人員、および施設の変更に関する管理権限と書面による文書化のシステムが含まれます。

たとえば、化学産業における変更プログラムの管理には、次の領域が含まれます。

  • 炭化水素プロセス技術の変化
  • 施設、設備、または材料の変更 (例: 触媒または添加剤)
  • 人事異動および組織・人事異動の管理
  • 一時的な変更、差異、恒久的な変更
  • 以下を含むプロセス安全知識の向上:
    • 提案された変更の技術的根拠
    • 変化が安全、健康、環境に与える影響
    • 操作手順と安全な作業慣行の変更
    • 他のプロセスに必要な変更
    • 変更にかかる時間
    • 提案された変更の承認要件
    • プロセス情報、操作手順、および安全慣行に関する文書の更新
    • 変更により必要なトレーニングまたは教育
  • 微妙な変化の管理(現物交換ではないもの)
  • 非日常的な変化。

 

変更システムの管理には、プロセスおよびメンテナンスに関与する従業員と、変更の変更によってタスクが影響を受ける請負業者の担当者に通知すること、および必要に応じて更新された操作手順、プロセスの安全情報、安全な作業慣行、および開始前のトレーニングを提供することが含まれます。プロセスまたはプロセスの影響を受ける部分の。

作業手順

化学処理施設は、操作説明書と詳細な手順を作成し、労働者に提供する必要があります。 操作説明書は、完全性と正確性のために定期的に見直され (変更が発生した場合は更新または修正され)、次の XNUMX つの領域を含むプロセス ユニットの操作制限をカバーする必要があります。

  1. 逸脱の結果
  2. 偏差を回避または修正する手順
  3. 動作限界に関連する安全システムの機能。

 

プロセスに関与する作業者は、次の領域をカバーする操作説明書にアクセスできます。

  • 初期スタートアップ(ターンアラウンド、緊急および一時的な操作後のスタートアップ)
  • 通常の起動 (通常および一時的な操作と通常のシャットダウン)
  • 緊急操作と緊急停止
  • 緊急停止が必要な状況と資格のあるオペレータへの停止責任の割り当て
  • 非定常作業
  • オペレーターとプロセスおよびオペレーターと機器のインターフェース
  • 管理制御と自動制御。

 

安全な作業慣行

化学プロセス施設は、プロセスエリア内またはその近くで行われる作業を管理するために、高温作業および安全な作業許可と作業指示プログラムを実装する必要があります。 監督者、従業員、および請負業者の担当者は、許可の発行と有効期限、適切な安全、資材の取り扱い、防火および防火対策など、さまざまな許可プログラムの要件に精通している必要があります。

典型的な化学施設許可プログラムに含まれる作業の種類は次のとおりです。

  • 熱間加工(溶接、ホットタッピング、内燃機関など)
  • 電気、機械、空気圧エネルギーおよび圧力のロックアウト/タグアウト
  • 密閉空間への立ち入りと不活性ガスの使用
  • プロセス容器、タンク、機器、ラインの通気、開放、洗浄
  • 割り当てられていない要員によるプロセス領域への立ち入りの管理。

 

化学施設は、プロセス操作中の潜在的な危険を制御するための安全な作業慣行を開発および実施する必要があります。これには、次の懸念事項が含まれます。

  • プロセスで使用される材料、触媒、化学物質の特性と危険性
  • 曝露を防止するための工学的、管理的、および個人的な保護管理
  • 危険な化学物質との物理的接触または曝露の場合にとるべき対策
  • 原材料、触媒の品質管理、有害化学物質の在庫管理
  • 安全および保護システム(インターロック、抑制、検出など)機能
  • 職場での特別または固有の危険。

 

従業員の情報とトレーニング

化学プロセス施設は、正式なプロセス安全訓練プログラムを使用して、現職、再配置、および新しい監督者と労働者を訓練および教育する必要があります。 化学プロセスの操作および保守の監督者と労働者に提供されるトレーニングは、次の分野をカバーする必要があります。

  • プロセス従業員に必要なスキル、知識、および資格
  • プロセス関連のトレーニング プログラムの選択と開発
  • 従業員のパフォーマンスと有効性の測定と文書化
  • プロセスの運用および保守手順の設計
  • プロセス操作とプロセス危険の概要
  • 使用されるプロセスのための材料とスペアパーツの入手可能性と適合性
  • プロセスの起動、操作、シャットダウン、および緊急時の手順
  • プロセス、触媒、材料に関連する安全と健康への危険
  • 施設とプロセスエリアの安全な作業慣行と手順。

 

請負業者の人員

請負業者は、多くの場合、化学処理施設で雇用されています。 施設は、メンテナンス、修理、ターンアラウンド、大規模な改修、または特殊な作業を行う請負業者の担当者が、その地域の危険性、材料、プロセス、操作および安全手順と機器を十分に認識していることを保証するための手順を確立する必要があります。 請負業者の人員が訓練を受け、資格を持ち、すべての安全規則と手順に従い、次のことを知らされ、認識されていることを保証するために、パフォーマンスの定期的な評価が行われます。

  • 彼らの仕事に関連する潜在的な火災、爆発、および有毒物質の放出の危険
  • プラントの安全手順と請負業者の安全な作業慣行
  • 緊急時計画と請負業者の人員の行動
  • 請負業者の人員の入退室、およびプロセスエリアへの存在の管理。

 

起動前の安全性レビュー

スタートアップ前のプロセス安全性レビューは、化学プラントで、新しいプロセス施設の立ち上げ、および施設への新しい有害物質または化学物質の導入の前に実施されます。これは、大幅なターンアラウンドの後、および施設が大幅なプロセス変更を行った場合に行われます。

起動前の安全性レビューにより、次のことが達成されていることが保証されます。

  • 構造、材料、および設備が設計基準に従って検証されている
  • コンピュータ制御ロジックを含むプロセスシステムとハードウェアは、検査、テスト、認証されています
  • アラームと計器は検査、テスト、認証されています
  • 救援および安全装置と信号システムは、検査、テスト、認証されています
  • 防火および防火システムは、検査、テスト、認証されています
  • 安全、防火、および緊急時対応の手順が策定、レビューされ、実施されており、適切かつ適切である
  • 始動手順が整備され、適切な措置が講じられている
  • プロセスハザード分析が実施され、すべての推奨事項が対処、実施、または解決され、アクションが文書化されている
  • 緊急時対応、プロセスの危険性、および健康上の危険性を含む、必要なすべての初期および/または更新のオペレーターおよび保守担当者のトレーニングが完了している
  • すべての操作手順 (通常およびアップセット)、操作マニュアル、機器手順、および保守手順が完了し、適切に配置されている
  • 新しいプロセスの変更要件の管理と既存のプロセスの変更が満たされている。

 

設計品質保証

新しいプロセスまたは既存のプロセスに対する大幅な変更が行われる場合、通常、一連のプロセス安全設計レビューが建設前および建設中に実施されます (始動前レビューの前)。 設計管理レビューは、計画と仕様が「最終設計図面」として発行される直前に行われ、次の領域をカバーします。

  • プロット プラン、配置、間隔、電気分類、および排水
  • ハザード分析とプロセス化学設計
  • プロジェクト管理の要件と資格
  • プロセス装置および機械装置の設計と完全性
  • 配管と機器の図面
  • 信頼性エンジニアリング、アラーム、インターロック、リリーフ、および安全装置
  • 構成材料と互換性。

 

別のレビューは、通常、建設開始の直前に行われ、次の内容が対象となります。

  • 解体および掘削手順
  • 原材料の管理
  • 施設および現場での建設要員および設備の管理
  • 製造、建設、設置の手順と検査。

 

次の領域が設計仕様および施設の要件に従っていることを確認するために、通常、建設または改造の過程で XNUMX つまたは複数のレビューが実施されます。

  • 指定されたとおりに提供および使用される構成材料
  • 適切な組立および溶接技術、検査、検証および認証
  • 建設中に考慮される化学的および職業上の健康上の危険
  • 建設中の物理的、機械的、操作上の安全上の危険と、施設の許可および従う安全慣行の検討
  • 暫定的な保護および緊急対応システムが提供され、機能しています。

 

メンテナンスと機械的完全性

プロセス施設には、定期的な検査、テスト、性能維持、是正措置、品質保証など、プロセス関連機器の継続的な完全性を維持するためのプログラムがあります。 このプログラムは、機器と材料の機械的完全性がレビューおよび認証され、起動前に欠陥が修正されること、または適切な安全対策が講じられることを保証することを目的としています。

機械的完全性プログラムは、次の機器とシステムを対象としています。

  • 圧力容器と貯蔵タンク
  • 緊急停止および防火システム
  • リリーフおよびベントシステムとデバイス、制御、インターロック、センサー、アラームなどのプロセスセーフガード
  • ポンプおよび配管システム(バルブなどのコンポーネントを含む)
  • 品質保証、構造材料および信頼性工学
  • 保守および予防保守プログラム。

 

機械的完全性プログラムには、メンテナンス材料、スペアパーツ、および機器の検査とテストも含まれており、関連するプロセスアプリケーションの適切な設置と妥当性を保証します。 検査とテストの受け入れ基準と頻度は、メーカーの推奨事項、優れたエンジニアリング プラクティス、規制要件、業界慣行、施設ポリシー、または以前の経験に準拠する必要があります。

緊急対応

プロセス施設全体をカバーし、潜在的なプロセス危険の危険性の特定と評価を提供するために、緊急時の準備と対応プログラムが開発されています。 これらのプログラムには、緊急通報、対応、および避難手順に関する従業員および請負業者の従業員のトレーニングと教育が含まれます。

一般的なプロセス施設の緊急時対応プログラムは、適用される企業および規制要件に準拠しており、以下が含まれます。

  • 独特の従業員および/またはコミュニティのアラームまたは通知システム
  • 火災、流出、放出、および緊急事態の内部報告の好ましい方法
  • プロセス関連のインシデントを適切な政府機関に報告するための要件
  • 緊急停止、避難、人員の説明手順、緊急脱出手順、車両および機器の撤去、ルート割り当て
  • 従業員、公安、請負業者、相互扶助組織を含む緊急対応と救助手順、義務と能力
  • 危険な化学物質の少量の流出または放出を処理するための手順
  • 非常用電源およびユーティリティを提供および保護するための手順
  • 事業継続計画、人員および機器のソース
  • 文書と記録の保存、サイトのセキュリティ、クリーンアップ、サルベージと復元。

 

定期安全監査

多くのプロセス施設は、自己評価プロセス安全管理監査を使用して、施設のパフォーマンスを測定し、内部および外部 (規制、企業、および業界) のプロセス安全要件への準拠を保証します。 自己評価監査を実施する際の XNUMX つの基本原則は、次の XNUMX つです。特定の施設でのプロセス安全管理要件をカバーするすべての関連文書を収集すること、および XNUMX つ以上の選択されたプロセスでの適用をフォローアップすることにより、プログラムの実施と有効性を判断することです。 監査結果と推奨事項のレポートが作成され、施設管理者は、不備がどのように修正または軽減されたか、およびそうでない場合は是正措置が講じられなかった理由を記録した文書を維持します。

炭化水素プロセス施設のコンプライアンス監査プログラムは、次の分野を対象としています。

  • 監査前の所見の検証の目標、スケジュール、および方法の確立
  • 監査の実施に使用される方法論(または形式)の決定、および適切なチェックリストまたは監査報告書の作成
  • 政府、業界、および企業の要件への準拠を証明する準備ができていること
  • 知識のある監査チームの割り当て (内部および/または外部の専門知識)
  • すべての調査結果と推奨事項への迅速な対応、および実行されたアクションの文書化
  • ファイル上の少なくとも最新のコンプライアンス監査レポートのコピーの維持。

 

施設およびプロセスユニット固有のチェックリストは、次の項目をカバーするプロセス安全監査を実施する際に使用するために開発されることがよくあります。

  • オリエンテーションとプロセス安全管理プログラムの概要
  • 製油所またはガス処理施設の予備ウォークアラウンド
  • プロセス施設の文書レビュー
  • 「以前のインシデント」とニアミス (プロセス施設または特定のユニットで)
  • 監査対象として選択されたプロセス単位の決定とレビュー
  • プロセスユニットの構築 (初期およびその後の変更)
  • プロセスユニットの化学的危険(原料、触媒、プロセス化学物質など)
  • プロセス単位操作
  • プロセスユニット制御、リリーフおよび安全システム
  • プロセスユニットの保守、修理、試験、検査
  • プロセスユニット関連のトレーニングと従業員の関与
  • 変更プログラムのプロセス施設管理、実施および有効性
  • 防火および緊急通報と対応手順を処理します。

 

監査の目的と範囲はさまざまであるため、コンプライアンス監査チームには、監査対象のプロセスに精通している人物を少なくとも XNUMX 人、該当する規制および基準の専門知識を持っている人物を XNUMX 人、監査を実施するために必要なスキルと資格を備えたその他の人物を含める必要があります。 経営陣は、施設の人員や専門知識の不足、または規制要件のために、監査チームに XNUMX 人以上の外部専門家を含めることを決定する場合があります。

インシデント調査のプロセス

プロセス施設は、プロセス関連のインシデントとニアミスを徹底的に調査および分析し、調査結果と推奨事項に迅速に対処して解決し、インシデントの調査結果に関連する仕事をしている作業員および請負業者とともに結果をレビューするためのプログラムを確立しています。 インシデント (またはヒヤリハット) は、関係するプロセス操作に精通している少なくとも XNUMX 人の担当者と、適切な知識と経験を持つ他の担当者を含むチームによって、できるだけ早く徹底的に調査されます。

基準と規制

プロセス施設は、XNUMX つの別個の別個の形式の規格および規制の対象となります。

  1. プロセス施設と従業員の設計、運用、保護に適用される外部の規範、基準、および規制には、通常、政府の規制、協会、および業界の基準と慣行が含まれます。
  2. 会社または施設によって開発または採用された、外部要件を補完し、独特または独自のプロセスをカバーする内部ポリシー、ガイドライン、および手順は、施設の変更管理システムに従って、定期的に見直され、必要に応じて変更されます。

 

企業秘密

プロセス施設の管理者は、可能性のある企業秘密や秘密保持契約に関係なく、プロセス情報を次の人物に提供する必要があります。

  • プロセス安全情報の収集と編集を担当
  • プロセスハザード分析とコンプライアンス監査の実施
  • メンテナンス、操作、および安全な作業手順の開発
  • インシデント(ヒヤリハット)調査に関与
  • 緊急時の計画と対応を担当します。

 

施設は通常、プロセス情報が利用可能になった人が情報を開示しないという合意を結ぶことを要求します。

 

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土曜日、2月26 2011 17:49

塗料およびコーティングの製造

NIOSH 1984 から適応。

塗料およびコーティングには、塗料、ワニス、ラッカー、ステイン、印刷インキなどが含まれます。 従来の塗料は、フィルム形成剤またはバインダー (通常はオイルまたは樹脂) とシンナー (通常は揮発性溶剤) からなるビヒクルに顔料粒子を分散させたもので構成されています。 さらに、多種多様なフィラーやその他の添加剤が存在する可能性があります。 ワニスは、油と天然樹脂を有機溶剤に溶かした溶液です。 合成樹脂も使用できる。 ラッカーは、溶媒の蒸発によってフィルムが完全に乾燥または硬化するコーティングです。

従来の塗料は固形分が 70% 未満で、残りはほとんどが溶剤でした。 大気中に放出される可能性のある溶剤の量を制限する大気汚染規制により、有機溶剤が少ない、または有機溶剤を含まない多種多様な代替塗料が開発されました。 これらには以下が含まれます:水性ラテックス塗料。 二液型触媒塗料(エポキシ系、ウレタン系など) 主に顔料と可塑剤からなるプラスチゾル塗料を含むハイソリッド塗料(70%以上の固形分); 放射線硬化塗料; そして粉体塗装。

米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH 1984) によると、塗料製造業者の約 60% は 20 人未満の従業員を雇用しており、3 人を超える従業員を雇用しているのは約 250% のみでした。 これらの統計は、世界中の塗料メーカーを代表するものであると予想されます。 これは小規模な店舗が優勢であることを示しており、そのほとんどは社内に健康と安全の専門知識を持っていません。

製造プロセス

一般に、塗料などのコーティングの製造は、バッチプロセスを使用した一連の単位操作です。 化学反応はほとんどまたはまったくありません。 操作はほとんど機械的です。 製造は、原料の組立、混合、分散、薄化、調整、容器への充填、倉庫保管を含みます。

塗料

塗料の製造に使用される原材料には、液体、固体、粉末、ペースト、スラリーがあります。 これらは手動で計量され、事前に混合されます。 凝集した顔料粒子は、元の顔料サイズに縮小する必要があり、粒子をバインダーで湿らせて、液体マトリックス内で確実に分散させる必要があります。 粉砕と呼ばれるこの分散プロセスは、高速シャフトインペラー分散機、ドウミキサー、ボールミル、サンドミル、三本ロールミル、パグミルなど、さまざまなタイプの装置で行われます。 48 時間もかかる最初の作業の後、樹脂をペーストに加え、短時間で粉砕プロセスを繰り返します。 分散された材料は、その後、着色化合物などの追加の材料を加えることができる減量タンクに重力によって移されます。 水性塗料の場合、通常この段階でバインダーを加えます。 その後、ペーストは樹脂または溶剤で薄められ、ろ過された後、再び重力によって缶充填エリアに移されます。 充填は手動または機械で行うことができます。

分散プロセスの後、新しいバッチを導入する前に、タンクとミルを洗浄する必要がある場合があります。 これには、手動工具や電動工具、アルカリ クリーナーや溶剤が含まれる場合があります。

ラッカー

ラッカーの製造は通常、処理装置に乾燥したラッカー膜が堆積する原因となる溶剤の蒸発を最小限に抑えるために、タンクやミキサーなどの密閉された装置で行われます。 それ以外の場合、漆の生産は塗料の生産と同じ方法で行われます。

ワニス

含油樹脂ワニスの製造には、油と樹脂を加熱して相溶性を高め、高分子量の分子またはポリマーを生成し、溶媒への溶解度を高めることが含まれます。 古い植物は、加熱用に携帯用のオープン ケトルを使用する場合があります。 レジンとオイル、またはレジンのみをケトルに加え、約 316ºC に加熱します。 天然樹脂は、オイルを加える前に加熱する必要があります。 やかんの上から材料を流し込みます。 調理中、やかんは耐火性の排気フードで覆われています。 調理後、ケトルは部屋に移動され、しばしば水スプレーによって急速に冷やされ、シンナーとドライヤーが追加されます。

現代のプラントは、容量が 500 ~ 8,000 ガロンの大型の密閉型原子炉を使用しています。 これらの反応器は、化学プロセス産業で使用されるものと似ています。 それらには、攪拌機、サイトグラス、反応器を満たしたり空にしたりするためのライン、凝縮器、温度測定装置、熱源などが取り付けられています。

古いプラントでも最新のプラントでも、薄められた樹脂は包装前の最終ステップとしてろ過されます。 これは通常、樹脂がまだ熱いうちに、通常はフィルター プレスを使用して行われます。

粉体塗装

粉体塗料は、加熱された物体の表面に樹脂やその他の添加剤粒子を溶融させて融合させる無溶剤系です。 粉体塗料は、熱硬化性または熱可塑性のいずれでもよく、エポキシ、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、アクリルなどの樹脂が含まれます。

最も一般的な製造方法には、粉末成分の乾式混合と押出溶融混合が含まれます (図 1 を参照)。 乾燥樹脂または結合剤、顔料、フィラーおよび添加剤を秤量し、プレミキサーに移します。 このプロセスは、ゴム製造における乾式混合操作に似ています。 混合後、材料を押出機に入れ、溶融するまで加熱します。 溶融した材料は、冷却コンベヤ ベルト上に押し出され、粗い造粒機に移されます。 造粒された材料は、微粉砕機に通され、次にふるいにかけられて、所望の粒子サイズが達成される。 その後、粉体塗装が包装されます。

図 1. 押出溶融混合法による粉体塗料製造のフローチャート

CMP040F3

危険とその防止

一般に、塗料およびコーティングの製造に関連する主な危険には、材料の取り扱いが含まれます。 有毒、可燃性または爆発性の物質; 感電、騒音、熱や寒さなどの物理的要因。

原材料や完成品が入った箱、樽、容器などを手作業で取り扱うことは、不適切な持ち上げ、滑り、落下、容器の落下などによる怪我の主な原因です。 予防措置には、資材運搬補助具 (ローラー、ジャッキ、プラットフォーム) や機械設備 (コンベヤー、ホイスト、フォークリフト トラック)、滑り止めフロア、安全靴などの個人用保護具 (PPE) などの工学的/人間工学的管理、および適切なトレーニングが含まれます。手作業による持ち上げやその他のマテリアルハンドリング技術。

化学的危険には、計量、ミキサーおよびミルホッパーへの充填、密閉されていない機器の操作、粉末塗料容器への充填、機器の洗浄、および容器のこぼれによって発生する可能性がある、クロム酸鉛顔料などの有毒な粉塵への暴露が含まれます。 粉体塗装の製造では、粉塵にさらされる可能性が高くなります。 注意事項には、粉末のペーストまたはスラリーの代用が含まれます。 粉末の袋を開けるための局所排気換気装置 (LEV) (図 2 を参照)、処理装置、装置の囲い、こぼれた清掃手順、および必要な場合の呼吸保護。

図 2. バッグ & ダスト制御システム

CMP040F4

塗料およびコーティングの製造では、脂肪族および芳香族炭化水素、アルコール、ケトンなど、さまざまな揮発性溶媒が使用されます。 最も揮発性の高い溶剤は通常、ラッカーやワニスに含まれています。 溶剤蒸気への曝露は、溶剤ベースの塗料製造における薄化中に発生する可能性があります。 ワニス製造における反応容器(特に古いタイプのケトル)の充填中。 すべての溶剤ベースのコーティングの缶充填中。 溶剤を使用したプロセス機器の手動洗浄中。 ワニス反応器やラッカー ミキサーなどの装置のエンクロージャーは、通常、漏れの場合を除いて、溶剤への露出が少なくなります。 予防措置には、プロセス機器の囲い込み、薄肉化および缶詰め作業のための LEV、容器の洗浄のための呼吸保護および密閉空間での手順が含まれます。

その他の健康被害には、ポリウレタン塗料およびコーティングの製造に使用されるイソシアネートの吸入および/または皮膚接触が含まれます。 放射線硬化コーティングの製造に使用されるアクリレート、その他のモノマーおよび光開始剤。 ワニスの調理からのアクロレインやその他のガス状の排出物。 粉体塗料に含まれる硬化剤やその他の添加剤。 予防措置には、エンクロージャー、LEV、手袋、その他の個人用保護服と装備、危険物に関するトレーニング、適切な作業慣行が含まれます。

可燃性溶剤、可燃性粉末 (特にラッカーの製造に使用されるニトロセルロース) および油は、火花または高温によって発火すると、すべて火災または爆発の危険性があります。 着火源には、故障した電気機器、喫煙、摩擦、裸火、静電気などがあります。 油を染み込ませた布は、自然発火の原因となる可能性があります。 予防措置には、可燃性液体を移送する際の容器の接合と接地、可燃性粉塵を含むボールミルなどの機器の接地、蒸気濃度を爆発下限未満に保つための換気、使用していないときの容器のカバー、発火源の除去、火花防止剤の使用が含まれます。可燃性または可燃性の物質の周りの非鉄金属のツールと適切なハウスキーピングの慣行。

騒音の危険は、ボールミルやペブルミル、高速分散機、ろ過に使用される振動スクリーンなどの使用に関連している可能性があります。 予防措置には、防振装置やその他の工学的管理、騒がしい機器の交換、適切な機器のメンテナンス、騒音源の隔離、過度の騒音が存在する場合の聴覚保護プログラムが含まれます。

その他の危険には、不適切な機械保護が含まれます。これは、機械周辺での負傷の一般的な原因です。 機器のメンテナンスと修理のための適切なロックアウト/タグアウト プログラムがない場合、電気的危険は特に問題になります。 火傷は、加熱されたワニス調理容器や飛び散った材料、およびパッケージやラベルに使用されるホットメルト接着剤によって生じる可能性があります。

 

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この記事では、化学産業全体に広く適用できる主要な項目と概念を含む、化学プロセス産業における基本的なプロセス機器、ストレージ、プラントのレイアウト、および運用上の考慮事項に関する情報を紹介します。 ただし、化学処理に必要な機器の多くは高度に専門化されており、広く一般化することはできません。 毒性と有害物質、およびプロセスの安全性に関するより詳細な情報は、本書の別の場所でレビューされています。 百科事典。

化学処理産業のレイアウトには XNUMX つの基本的なカテゴリがあります。すべてのプロセス ユニット、ユーティリティ、保管エリア、積み降ろしエリア、建物、店舗、倉庫をカバーするプラント レイアウトと、装置の配置のみをカバーするユニットまたはプロセス レイアウトです。特定のプロセス。プロセス ブロックとも呼ばれます。

工場レイアウト

立地

プラント全体の配置は、表 1 (CCPS 1993) に示すように、多くの一般的な要因に基づいています。 これらの要因は、場所、政府、経済政策によって大きく異なります。 これらのさまざまな要因の中で、安全への配慮は非常に重要な関心事であり、場所によっては、プラントの立地を左右する主要な要因になる可能性があります。


表 1. サイト選択の一般的な要素

  • 敷地周辺の人口密度
  • 自然災害発生(地震、水害等)
  • 卓越風と気象データ
  • 電力、蒸気、水の利用可能性
  • 安全性に関する考慮事項
  • 大気、水、廃棄物の規制とその複雑さ
  • 原材料と市場へのアクセス
  • 輸送手段
  • 立地許可とその取得の複雑さ
  • 産業開発における相互作用の要件
  • 労働力とコスト
  • 投資インセンティブ

 

立地におけるプラントの安全性の重要な側面の 2 つは、危険なプロセスを伴うプラントと、近くのプラント、住居、学校、病院、高速道路、水路、飛行機の通路との間に緩衝地帯を定義することです。 全体的な安全上の考慮事項を表 XNUMX に示します。距離がさまざまな事故による潜在的な被ばくを低減または軽減する傾向があるため、緩衝地帯は重要です。 大気との相互作用と偶発的な放出による有毒物質の分散によって、有毒濃度を許容レベルまで下げるのに必要な距離を定義することができます。 さらに、緩衝地帯によって作成された有毒物質の放出と公衆への暴露との間のタイムラグは、事前に計画された緊急対応プログラムを通じて住民に警告するために使用できます。 プラントには有毒物質を含むさまざまなタイプの施設があるため、潜在的に危険なシステムで分散分析を実施して、プラントの周囲を囲む各エリアで緩衝地帯が適切であることを確認する必要があります。

 


表 2. プラントの設置に関する安全上の考慮事項

  • 緩衝地帯
  • 近くの他の危険な設備の場所
  • 有毒および有害物質の在庫
  • 消防用水の十分性
  • 非常用設備へのアクセス
  • 隣接する産業やコミュニティからの緊急対応サポートの利用可能性
  • 異常気象と卓越風
  • 高速道路、水路、鉄道、飛行機の通路の位置
  • 緊急時の環境および廃棄物処理の制限
  • 排水と勾配
  • 保守点検

 

プロセス工場や施設では、火災が潜在的な危険です。 大規模な火災は、距離によって軽減できる熱放射の源になる可能性があります。 上昇したフレアは、緊急時または起動/停止操作中の熱放射の原因にもなります。 フレアは、排気ガスを自動的に燃焼させたり、高所や特別な場所で緊急蒸気放出を行う装置です。 これらは発電所の周囲から離れた場所に設置し(コミュニティ保護のため)、フレア基地のエリアは労働者の立ち入りを禁止する必要があります。 適切に操作しないと、液体がフレアに持ち込まれ、液滴が燃焼する可能性があります。 火災に加えて、機器内での爆発や、爆風を発生させる蒸気雲が発生する可能性があります。 緩衝地帯では、距離によって爆風の強度が多少低下しますが、爆風は近くのコミュニティに影響を及ぼします。

提案されたサイトの近くにある既存の施設からの偶発的な放出または火災の可能性も考慮されるべきです。 潜在的なインシデントをモデル化し、評価して、提案されたプラント レイアウトへの影響を判断する必要があります。 外部事象への緊急対応を評価し、対応を他の工場や影響を受けるコミュニティと調整する必要があります。

その他の考慮事項

ダウ・ケミカル社は、最大確率物的損害 (MPPD) と事業中断リスク (B1) の許容レベルに基づいて、プラントのレイアウトに対する別のアプローチを開発しました (ダウ・ケミカル社 1994a)。 これらの考慮事項は、新規プラントと既存プラントの両方にとって重要です。 Dow Fire and Explosion Index は、新しい工場のレイアウトや既存の工場への機器の追加に役立ちます。 インデックスから計算されたリスクが許容できないことが判明した場合は、分離距離を長くする必要があります。 あるいは、レイアウトの変更によって潜在的なリスクが軽減される場合もあります。

全体のレイアウト

工場全体のレイアウトにおいて、卓越風は重要な考慮事項です。 点火源は、潜在的な漏れ源の風上に配置する必要があります。 燃焼ヒーター、ボイラー、焼却炉、フレアがこのカテゴリに含まれます (CCPS 1993)。 プロセス ユニットとユーティリティの風下に貯蔵タンクを配置することも推奨されています (CCPS 1993)。 環境規制により、タンクからの漏出が大幅に減少しました (Lipton and Lynch 1994)。

最小分離距離は、プロセス ユニット、機器、およびさまざまなプラント機能に関するさまざまな刊行物で概説されています (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991)。 通常、プラント全体のレイアウトで推奨される距離が設定されている一般的な施設を表 3 に示します。実際の推奨距離は慎重に定義する必要があります。 焼成ヒーターとプロセス炉は表 3 には示されていませんが、これらは重要な項目であり、ユニット プロセス レイアウトに推奨距離を含める必要があります。


表 3. プラント全体のレイアウトで一般的に分離されている設備

  • プロセスユニット
  • タンクファーム
  • 荷役設備
  • フレア
  • 電力、ボイラー、焼却炉
  • 冷却塔
  • 変電所、大型配電盤
  • 中央管制室
  • 倉庫
  • 分析研究所
  • 受入ユーティリティ メータリングおよびブロック システム
  • 消火ホース、固定式モニター、貯水池、非常用消火ポンプ
  • 廃棄物処理エリア
  • メンテナンスの建物とエリア
  • 管理棟

 

さらに、道路は、緊急車両やメンテナンス用の車両または機器へのアクセスに必要であり、プロセス ユニット間およびプラントのさまざまなセクション全体にわたって慎重に配置する必要があります。 交差点やすべての施設への入り口では、横方向のクリアランスとともに、オーバーヘッド パイプ ラックやその他のオーバーヘッド機器のための許容可能なクリアランスを確立する必要があります。

レイアウト要件は、推奨される最小分離距離 (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) に基づくか、ハザード分析によって決定されます (Dow Chemical Company 1994a)。

プロセスユニットのレイアウト

表 3 は、全体的なプラント分離レイアウトの要約を示しています。 プロセス単位は、一般的なレイアウトに示されている特定のブロック内に含まれています。 化学プロセスは、通常、プロセスおよび実装図 (P&ID) で詳細に示されます。 プロセスのレイアウトには、特定の機器の分離距離以外の考慮事項が必要です。その一部を表 4 に示します。


表 4. プロセス単位のレイアウトにおける一般的な考慮事項

  • 将来の拡張とユニットのアクセシビリティのためのエリア定義
  • 頻繁なメンテナンスのための修理機器のアクセシビリティ
  • 個々の機器の修理に必要なスペース (例: 熱交換器バンドルを引っ張るのに必要な面積、または制御弁へのアクセス可能性)
  • 爆発の可能性のある高圧装置または原子炉のバリア
  • 固体で満たされた反応器または塔への積み込み/積み下ろしのための機械的およびスペース要件
  • 粉塵爆発を排出するためのスペース
  • 頻繁に開閉または保守される機器を高温の配管、容器などから分離します。
  • 特殊な建物または構造物および必要なクリアランス (例: 内部ブリッジ クレーンまたは外部クレーンを備えたコンプレッサー ハウス)

 

特定のプロセス ユニット内の機器の組み合わせは、プロセスによって大きく異なります。 ユニット内の流れと物質の毒性と危険特性も大きく異なります。 これらの違いにもかかわらず、多くの機器アイテムに対して最小距離基準が開発されています (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985)。 分離距離に影響を与える可能性のあるプロセス機器からの潜在的な漏出と毒性曝露を計算するための手順が利用可能です (Dow Chemical Company 1994b)。 さらに、漏れの推定値が計算されている場合は、分散分析を適用できます。

機器と離隔距離

装置を分離するのに必要なスペースを計算するためにマトリックス手法を使用することができます (CCPS 1993; IRI 1991)。 特定の処理条件と機器の危険性評価に基づく計算では、標準のマトリックス ガイドとは異なる分離距離が得られる場合があります。

マトリックスの広範なリストは、個々のカテゴリを絞り込み、機器を追加することで作成できます。 たとえば、コンプレッサーは、不活性ガス、空気、有害ガスを扱うものなど、いくつかのタイプに分けることができます。 エンジン駆動のコンプレッサーの分離距離は、モーターまたは蒸気駆動の機械とは異なる場合があります。 液化ガスを収容する貯蔵施設の分離距離は、ガスが不活性であるかどうかに基づいて分析する必要があります。

プロセスバッテリーの制限は慎重に定義する必要があります。 それらは、プロセス単位の境界線またはプロット制限です (名前は、プロセスで一連のオーブンを初期に使用したことに由来します)。 他のユニット、道路、ユーティリティ、パイプウェイ、排水溝などは、バッテリーの制限に基づいてプロットされます。 ユニット機器の位置はバッテリーの限界まで拡張されませんが、バッテリーの限界からの機器の分離距離を定義する必要があります。

コントロールルームまたはコントロールハウス

これまで、各プロセス ユニットは、プロセスの運用管理を行う制御室を備えて設計されていました。 電子計装とコンピューター制御処理の出現により、個々の制御室は、多くの操作で多数のプロセス ユニットを制御する中央制御室に置き換えられました。 集中制御室は、プロセスの最適化と人員の効率の向上により、経済的に有利です。 個々のプロセス ユニットはまだ存在し、一部の特殊なユニットでは、中央制御室に取って代わられている古い制御室が、ローカル プロセス監視と緊急制御にまだ使用されている場合があります。 制御室の機能と場所は一般にプロセスの経済性によって決定されますが、制御室または制御室の設計は、緊急制御を維持し、作業者を保護するために非常に重要です。 中央およびローカル コントロール ハウスの両方に関する考慮事項には、次のようなものがあります。

  • 有毒で危険な蒸気の侵入を防ぐためのコントロール ハウスの加圧
  • 爆風や爆発に強いコントロールハウスの設計
  • リスクが最小限の場所を確立する (分離距離とガス放出の可能性に基づく)
  • すべての入口空気を浄化し、有毒または危険な蒸気の摂取を最小限に抑える入口スタックの場所を設置する
  • コントロールハウスからのすべての下水道出口を密閉する
  • 消火システムの設置。

 

在庫削減

プロセスおよびプラントのレイアウトにおける重要な考慮事項は、機器を含む全体的な在庫に含まれる有毒物質および危険物質の量です。 漏れの影響は、材料の量が増えるほど深刻になります。 したがって、在庫は可能な限り最小限に抑える必要があります。 機器の数とサイズを削減する処理の改善は、在庫を減らし、リスクを軽減し、投資の削減と運用効率の向上にもつながります。

潜在的な在庫削減の考慮事項を表 6 に示します。新しいプロセス施設を設置する場合、表 5 に示す目的のいくつかを考慮して、プロセスを最適化する必要があります。


表 5. 在庫を制限する手順

  • 改善されたプロセス制御、操作、およびジャストインタイムの在庫管理による貯蔵タンクの在庫削減の削減
  • プロセス統合によるオンサイト タンク在庫の排除または最小化
  • 反応変数の分析と開発による反応器容積の削減
  • バッチ反応器を連続反応器に置き換え、下流のホールドアップも削減
  • より高度なトレイまたはパッキングのいずれかを使用した底部容積の削減およびトレイ ホールドアップによる蒸留塔のホールドアップの低下
  • ケトルリボイラーを熱サイフォンリボイラーに置き換える
  • オーバーヘッドドラムとボトムサージドラムのボリュームを最小限に抑える
  • パイプのレイアウトとサイジングを改善してホールドアップを最小限に抑える
  • 有毒物質が生成される場所で、有毒セクションのホールドアップを最小限に抑えます

貯蔵施設

化学処理プラントの貯蔵施設は、液体および固体の供給物、中間化学物質、副産物、およびプロセス製品を収容できます。 多くの施設に保管されている製品は、他のプロセスの中間体または前駆体として機能します。 希釈剤、溶剤、その他のプロセス材料の保管も必要になる場合があります。 これらの材料はすべて地上貯蔵タンク (AST) に保管されるのが一般的です。 一部の場所ではまだ地下タンクが使用されていますが、アクセスの問題と容量の制限により、一般的に使用は制限されています。 さらに、このような地下貯蔵タンク (UST) の漏出の可能性は、漏出によって地下水が汚染されると環境問題を引き起こします。 一般的な地球汚染は、蒸気圧の高い物質の漏れを伴う潜在的な大気暴露につながる可能性があります。 漏れた物質は、地盤の修復作業中に潜在的な暴露の問題になる可能性があります。 UST 漏出は、二重壁タンクや地下モニタリングの要件など、多くの国で厳しい環境規制をもたらしました。

典型的な地上貯蔵タンクを図 1 に示します。垂直 AST は、円錐形またはドーム型のルーフ タンク、屋根付きまたはカバーなしの浮き屋根付き浮き屋根タンク、または外部浮き屋根タンク (EFRT) です。 改造された、または閉鎖されたルーフ タンクは、測地線タイプのドームであることが多いタンクにカバーが取り付けられた EFRT です。 EFRT は時間が経つと完全な円形を維持できないため、浮き屋根を密閉することは難しく、タンクにカバーが取り付けられます。 ジオデシック ドーム設計により、コーン ルーフ タンク (FRT) に必要なルーフ トラスが不要になります。 ジオデシック ドームはコーン ルーフよりも経済的であり、さらに、ドームは環境への材料の損失を減らします。

図 1. 典型的な地上貯蔵タンク

CMP020F1

通常、タンクは液体の蒸気圧が 77 kPa を超えない液体貯蔵に限定されます。 圧力がこの値を超える場合、回転楕円体または球体が使用されます。どちらも圧力操作用に設計されているためです。 スフェロイドは非常に大きくなる可能性がありますが、圧力が機械設計によって定義された特定の制限を超える可能性がある場所には設置されません。 ほとんどの高蒸気圧貯蔵アプリケーションでは、通常、球体が貯蔵容器であり、過圧を防ぐために圧力逃がし弁が装備されています。 球体で発生した安全上の懸念は、過剰な蒸気を生成し、安全弁の放出や、球体の壁の破裂などのより極端な状況をもたらす転覆です (CCPS 1993)。 一般に、液体の内容物は層状になり、暖かい (密度の低い) 物質が球体の底に積み込まれると、暖かい物質が表面に上昇し、表面の温度が低く密度の高い物質が底に転がります。 暖かい表面の物質が気化して圧力が上昇し、リリーフバルブの排出または球体の過圧が発生する可能性があります。

タンクレイアウト

タンクのレイアウトには慎重な計画が必要です。 タンクの分離距離およびその他の考慮事項に関する推奨事項があります (CCPS 1988; 1993)。 多くの場所では、分離距離はコードで指定されていませんが、最小距離 (OSHA 1994) は、分離距離と場所に適用されるさまざまな決定の結果である可能性があります。 これらの考慮事項の一部を表 6 に示します。さらに、タンク サービスは、加圧タンク、冷蔵タンク、大気圧タンクのタンク分離の要因となります (CCPS 1993)。


表 6. タンクの分離と配置に関する考慮事項

  • シェル間の距離に基づく分離は、参照に基づくことができ、隣接するタンクで火災が発生した場合の熱放射距離の計算の対象となります。
  • タンクはプロセスユニットから分離する必要があります。
  • タンクの位置は、できれば他のエリアから風下に置くことで、タンクがかなりの量の蒸気を放出した場合の着火の問題を最小限に抑えます。
  • 貯蔵タンクには、ほとんどの地域で法律で義務付けられている堤防が必要です。
  • タンクは、共通の堤防と消防設備を利用するためにグループ化できます。
  • 堤防は、緊急時の隔離機能を備えている必要があります。

 

堤防が必要であり、タンクの内容物を保持するための公称サイズです。 複数のタンクが堤防内にある場合、堤防の最小体積容量は、最大のタンクの容量に相当します (OSHA 1994)。 堤防の壁は、土、鋼、コンクリート、または堅固な石積みで構築できます。 ただし、土堤は突き通せず、最小幅 0.61 m の平らな上部を持っている必要があります。 さらに、堤防エリア内の土壌には、土壌への化学物質や油の漏出を防ぐための不浸透層も必要です。

タンク漏れ

タンク底部の腐食によるタンク漏れは、長年にわたって発生してきた問題です。 多くの場合、タンクの底部には腐食の原因となる水層があり、大地との接触により電食が発生する可能性があります。 その結果、さまざまな地域で規制要件が制定され、タンク底部の漏れや、水中の汚染物質による地下の土壌および水の汚染を制御しています。 漏れを制御および監視するために、さまざまな設計手順が開発されています (Hagen and Rials 1994)。 また、二重底も設置されています。 一部の設備では、金属の劣化をさらに抑えるために陰極防食が設置されています (Barletta、Bayle、および Kennelley 1995)。

水抜き

タンクの底から定期的に手動で水を排出すると、露出する可能性があります。 開いた手動排水による界面を決定するための目視観察は、作業員のばく露につながる可能性があります。 クローズド ディスチャージは、インターフェース センサーと制御バルブを取り付けて、潜在的な作業員の曝露を最小限に抑えることができます (Lipton と Lynch 1994)。 このサービスでは、さまざまなセンサーが市販されています。

タンクの過充填

多くの場合、タンクは過剰に充填され、潜在的な安全性と労働者の暴露の危険を生み出します。 これは、インレットブロックバルブまたはフィードポンプを制御する冗長またはデュアルレベルの機器で防ぐことができます (Bahner 1996)。 長年にわたり、薬品タンクにオーバーフロー ラインが設置されていましたが、オーバーフローの排出を視覚的に観察できるように、排水口のすぐ上で終端していました。 さらに、適切な排水を確保するために、ドレンは最大充填率よりも大きいサイズにする必要がありました。 しかし、そのようなシステムは潜在的な被ばく源です。 これは、オーバーフロー ラインをドレインに直接接続し、オーバーフローを示すフロー インジケーターをラインに接続することで解消できます。 これは十分に機能しますが、非常に大量の汚染物質で排水システムが過負荷になり、健康上および安全上の問題が生じる可能性があります。

タンクの点検と洗浄

定期的に、タンクは点検および/または清掃のために使用を中止します。 これらの手順は、作業員の曝露を防ぎ、潜在的な安全上の危険を最小限に抑えるために、慎重に管理する必要があります。 排水後、タンクは頻繁に水で洗い流され、処理液の痕跡を取り除きます。 歴史的に、タンクは必要に応じて手作業または機械で洗浄されてきました。 タンクが排水されると、有毒で可燃範囲内にある可能性のある蒸気で満たされます。 水によるフラッシングは、蒸気の毒性に大きな影響を与えることはありませんが、潜在的な燃焼の問題を軽減する可能性があります。 浮き屋根を使用すると、浮き屋根の下の材料を洗い流して排水することができますが、一部のタンクではサンプに材料が残っている場合があります。 この底材は手作業で除去する必要があり、潜在的な露出の問題が発生する可能性があります。 担当者は、個人用保護具 (PPE) を着用する必要がある場合があります。

通常、密閉されたタンクと浮き屋根の下の容積は、立ち入りが許可される前に、指定された酸素濃度レベルに達するまで空気でパージされます。 ただし、毒性濃度レベルが十分であり、変化しないことを確認するために、濃度測定値を継続的に取得する必要があります。

蒸気の排出と排出制御

固定屋根または改造された浮き屋根タンク (CFRT) の場合、大気への通気は多くの場所で受け入れられない場合があります。 圧力-真空 (PV) ベント (図 2 に示すこれらのタンクは取り外され、蒸気は閉じたダクトを通って制御装置に流れ、そこで汚染物質が破壊または回収されます。両方のタンクに対して、不活性パージ (例: 窒素) を使用できます。窒素を注入して、日周の真空効果を排除し、回収装置の正圧を維持します. CFRT タンクでは、窒素が日周の影響を排除し、PV ベントを通じて大気への蒸気を減らします. ただし、蒸気の放出は排除されません. (Moretti and Mukhopadhyay 1993; Carroll and Ruddy 1993; Basta 1994; Pennington 1996; Siegall 1996). 制御システムの選択は、最終的な排出目標の機能です。運用コストと投資コスト。

フローティング ルーフ タンクでは、外部と内部の両方で、シールと補助フィッティング コントロールが蒸気の損失を効果的に最小限に抑えます。

安全上の危険

可燃性はタンク内の主要な懸念事項であり、火災ゾーンの拡大を制御および防止するための消火システムが必要です。 消火システムと設置に関する推奨事項が利用可能です (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990)。 水は、特定の条件下で火に直接噴霧することができ、過熱を防ぐために隣接するタンクや機器を冷却するのに不可欠です. さらに、泡は効果的な消火剤であり、恒久的な泡装置をタンクに取り付けることができます。 移動式消火設備への泡設備の設置については、メーカーと検討する必要があります。 環境に許容され、低毒性の泡が現在入手可能であり、効果的で他の泡に匹敵し、迅速に消火することができます。

処理装置

多数のプロセス、特殊なプロセス要件、および製品のバリエーションの結果として、化学処理では多種多様なプロセス装置が必要になります。 したがって、現在使用されているすべての化学機器をレビューすることはできません。 このセクションでは、処理シーケンスに見られるより広く適用されている機器に集中します。

原子炉

化学産業には多数の反応器タイプがあります。 反応器選択の基準は、反応がバッチ反応であるか連続反応であるかを分類することから始まり、多くの変数の関数です。 多くの場合、バッチ反応は、反応の経験が増え、改善された触媒などのいくつかの変更が利用可能になるにつれて、連続操作に変換されます。 連続反応処理は、一般に、より効率的で、より一貫した製品を生成します。これは、製品の品質目標を満たす上で望ましいことです。 ただし、まだ多数のバッチ操作があります。

反応

すべての反応において、反応を制御するために必要な加熱または冷却の要件を定義するために、発熱または吸熱 (熱を生成するか、または熱を必要とする) としての反応の分類が必要です。 さらに、暴走反応基準を確立して、反応が制御不能になるのを防ぐことができる計器センサーと制御装置を設置する必要があります。 原子炉を本格的に稼働させる前に、暴走反応を安全に封じ込めるための緊急手順を調査および開発する必要があります。 さまざまな潜在的な解決策のいくつかは、自動的に作動する緊急制御装置、反応を停止する化学物質の注入、および反応器の内容物を収容および収容できるベント設備です。 安全弁とベントの操作は非常に重要であり、常に適切にメンテナンスされ、機能する機器が必要です。 その結果、XNUMX つのバルブのメンテナンスによって必要なリリーフ容量が減少しないように、複数のインターロック式安全バルブが頻繁に設置されます。

安全弁または通気口が誤作動により排出された場合、潜在的な安全上および健康上の危険を最小限に抑えるために、実質的にすべての状況で排出流出物を封じ込める必要があります。 その結果、原子炉からの放出物の最終処分とともに、配管を通じて緊急放出物を封じ込める方法を慎重に分析する必要があります。 一般に、液体と蒸気は分離され、蒸気はフレアまたは回収に送られ、可能な場合は液体がリサイクルされます。 固形物の除去には、ある程度の検討が必要な場合があります。

バッチ

発熱反応を伴う反応器では、重要な考慮事項は、温度を維持するために使用される冷却媒体による壁または内部チューブの汚れです。 汚れた材料の除去は大きく異なり、除去方法は汚れた材料の特性によって異なります。 汚れた材料は、溶剤、高圧ジェット ノズル ストリーム、または場合によっては手動で除去できます。 これらすべての手順では、安全性と暴露を慎重に管理する必要があります。 反応器内外への材料の移動によって、可燃性の蒸気混合物が発生する可能性がある空気の侵入が許されないようにする必要があります。 不活性ガス(窒素など)で真空を破る必要があります。 検査または作業のための船舶の立ち入りは、密閉空間への立ち入りに分類される可能性があり、この手順の規則を遵守する必要があります。 蒸気と皮膚の毒性を理解し、技術者は健康被害について熟知していなければなりません。

連続的な

フロースルーリアクターは、液体または蒸気と液体で満たすことができます。 一部の反応では、反応器内でスラリーが生成されます。 また、固体触媒を含む反応器もあります。 反応流体は、液体、蒸気、または蒸気と液体の組み合わせであってもよい。 反応に関与せずに反応を促進する固体触媒は、通常、グリッド内に含まれており、固定床と呼ばれます。 固定床反応器は、単一または複数の床を持つことができ、発熱反応または吸熱反応を起こすことができます。ほとんどの反応では、各床で一定温度 (等温) が必要です。 これには、温度を制御するために、ベッド間のさまざまな場所で供給ストリームまたは希釈剤を注入することが必要になることがよくあります。 これらの反応システムでは、反応の暴走や生成物の収量や品質の変化を防ぐために、ベッド全体の温度表示とセンサーの位置が非常に重要です。

通常、固定ベッドは機能を失い、再生または交換する必要があります。 再生の場合、床上の堆積物を燃焼除去したり、溶媒に溶解したり、場合によっては不活性流体中の化学物質を床に注入して再生したりして、触媒活性を回復させることができます。 触媒に応じて、これらの技術のいずれかを適用することができます。 ベッドを燃焼させる場合、反応器を空にしてすべてのプロセス流体をパージし、不活性ガス (通常は窒素) で満たし、加熱して再循環させ、ベッドを特定の温度レベルに上げます。 この時点で、非常に少量の酸素が不活性ストリームに追加され、床を徐々に移動して温度上昇を制御する炎の前線を開始します。 過剰な酸素量は、触媒に悪影響を及ぼします。

固定床触媒除去

固定床触媒の除去は、慎重に制御する必要があります。 反応器からプロセス流体を排出した後、プロセス流体がすべて除去されるまで、残りの流体をフラッシング流体で置換するか、蒸気でパージします。 容器を開けたり、不活性ブランケットの下で容器から触媒を排出したりする前に、容器を不活性ガスまたは空気でパージする前に、最終的なパージには他の技術が必要になる場合があります。 このプロセスで水が使用される場合、水は閉鎖された配管を通じてプロセス下水道に排出されます。 一部の触媒は、空気や酸素に敏感で、自然発火性または有毒になります。 これらには、容器の充填または排出中に空気を除去する特別な手順が必要です。 潜在的な被ばくを最小限に抑え、人員を保護するために、取り扱い手順とともに個人の保護を慎重に定義する必要があります。

使用済み触媒の廃棄は、リサイクルのために触媒メーカーに送られる前、または環境的に許容される廃棄手順に進む前に、さらに処理する必要がある場合があります。

その他の触媒システム

緩い固体触媒床を通って流れるガスは床を膨張させ、流動床と呼ばれる液体に似た懸濁液を形成します。 このタイプの反応は、さまざまなプロセスで使用されます。 使用済みの触媒は、再生用のガス固体サイド ストリームとして除去され、密閉システムを介してプロセスに戻されます。 他の反応では、触媒活性が非常に高い場合があり、触媒は生成物中に排出されますが、濃度は非常に低く、問題にはなりません。 生成物蒸気中の高濃度の触媒固形物が望ましくない場合、精製前に固形物のキャリーオーバーを除去する必要があります。 ただし、固形物の痕跡は残ります。 これらは、副産物の流れの XNUMX つに廃棄するために取り除かれます。

使用済み触媒が燃焼によって再生される状況では、環境制限を満たすために、流動床システムに大規模な固体回収施設が必要です。 回収は、サイクロン、電気集塵機、バグフィルター) および/またはスクラバーのさまざまな組み合わせで構成されます。 固定床で燃焼が発生する場合、基本的な関心事は温度制御です。

流動床触媒はしばしば呼吸範囲内にあるため、固体の取り扱い中は注意を払い、新鮮な触媒または回収された触媒で作業者を保護する必要があります。

場合によっては、真空を使用して、固定床からさまざまな成分を除去することができます。 このような状況では、蒸気駆動の真空ジェットが真空発生器になることがよくあります。 これにより、ジェット流内の濃度が非常に低いにもかかわらず、有毒物質を頻繁に含む蒸気が放出されます。 ただし、スチーム ジェットの排出は、汚染物質の量、毒性、および大気中に直接排出される場合の潜在的な分散を判断するために、慎重に検討する必要があります。 これが不十分な場合、すべての蒸気が制御され、水が閉鎖下水道システムに送られる排水溜めで、ジェット排出を凝縮する必要がある場合があります。 このサービスでは、ロータリー真空ポンプが機能します。 往復式真空ポンプからの排気は、直接大気に放出することは許可されていませんが、場合によっては、フレア ライン、焼却炉、またはプロセス ヒーターに放出することができます。

安全性

すべての原子炉において、容器の定格圧力を超えてはならないため、圧力の上昇は大きな問題です。 これらの圧力上昇は、不十分なプロセス制御、誤動作、または暴走反応の結果である可能性があります。 その結果、圧力解放システムは、原子炉の過圧を防ぐことによって容器の完全性を維持する必要があります。 リリーフバルブの排出は、リリーフバルブのメンテナンスを含め、あらゆる条件下で適切なリリーフを維持するように慎重に設計する必要があります。 複数のバルブが必要になる場合があります。 安全弁が大気中に放出されるように設計されている場合は、放出ポイントを近くのすべての構造物よりも高くし、分散分析を実施して、作業員と近くのコミュニティを適切に保護する必要があります。

ラプチャーディスクに安全弁が取り付けられている場合は、排出口も密閉し、最終的な排出場所を上記のように指定する必要があります。 ディスクの破裂は再着座しないため、安全弁のないディスクはおそらくリアクターの内容物のほとんどを放出し、解放の最後に空気がリアクターに入る可能性があります。 これには、可燃性の状況が作成されないこと、および非常に望ましくない反応が発生しないことを確認するための慎重な分析が必要です。 さらに、ディスクからの放出によって液体が放出される可能性があり、通気システムは、上述のように放出された蒸気を含むすべての液体を収容するように設計する必要があります。 大気への緊急放出は、設置前に規制当局の承認を受ける必要があります。

反応器に設置されたミキサー攪拌機は密閉されています。 漏れは危険である可能性があり、漏れが発生した場合はシールを修理する必要があり、原子炉のシャットダウンが必要になります。 反応器の内容物は特別な取り扱いや予防措置が必要な場合があり、緊急停止手順には反応の停止と反応器の内容物の処分が含まれる必要があります。 可燃性と暴露制御は、リアクター ミックスの最終処分を含む各ステップで慎重に検討する必要があります。 シャットダウンは費用がかかり、生産の損失を伴う可能性があるため、メンテナンスと反応器のシャットダウンを減らすために、磁気駆動ミキサーと新しいシールシステムが導入されました。

すべての原子炉への立ち入りには、安全な閉鎖空間立ち入り手順の順守が必要です。

分別または蒸留塔

蒸留とは、沸点の違いを利用して化学物質を分離することです。 化学工場や製油所でおなじみの塔が蒸留塔。

さまざまな形での蒸留は、大部分の化学プロセスで見られる処理ステップです。 分別または蒸留は、精製、分離、ストリッピング、共沸および抽出プロセスの各段階で見られます。 これらのアプリケーションには現在、反応が蒸留塔の別のセクションで発生する反応蒸留が含まれます。

蒸留は、塔内の一連のトレイで行うか、充填物を充填した塔で行うことができます。 パッキンは、蒸気と液体の通過を容易にする特別な構成を備えていますが、蒸気と液体の接触と効率的な分画に十分な表面積を提供します。

操作

熱は通常、リボイラーを備えた塔に供給されますが、特定のストリームの熱量はリボイラーを排除するのに十分な場合があります。 リボイラーの熱により、複数段階の気液分離がトレイ上で発生し、軽い物質が塔を通って上昇します。 上部トレイからの蒸気は、オーバーヘッド コンデンサーで完全または部分的に凝縮されます。 凝縮液は留出液回収ドラムに集められ、一部は塔に循環され、残りは回収されて特定の場所に送られます。 凝縮していない蒸気は、他の場所で回収するか、燃焼器または回収システムなどの制御装置に送ることができます。

圧力

タワーは通常、大気圧よりも高い圧力で動作します。 ただし、タワーは、製品の品質に影響を与える可能性のある液体温度を最小限に抑えるため、または達成が困難な温度レベルのためにタワーの材料が機械的および経済的な問題になる状況で、真空下で操作されることがよくあります。 また、高温は流体に影響を与える可能性があります。 重質石油留分では、塔底温度が非常に高いため、コーキングの問題が頻繁に発生します。

真空は通常、エジェクターまたは真空ポンプで得られます。 プロセス ユニットでは、真空負荷は、一部の軽い蒸気物質、塔の供給流に含まれていた可能性のある不活性物質、および漏れからの空気で構成されます。 通常、真空システムは凝縮器の後に設置され、真空システムへの有機負荷を減らします。 真空システムは、推定される蒸気負荷に基づいてサイズが決定され、エジェクターはより大きな蒸気負荷を処理します。 特定のシステムでは、真空機が凝縮器の出口に直接接続されている場合があります。 典型的なエジェクター システムの操作は、エジェクターの蒸気が冷却水と直接接触する、エジェクターと直接気圧凝縮器の組み合わせです。 気圧復水器は非常に大量の水を消費し、蒸気と水の混合物によって水の出口温度が高くなり、大気気圧サンプ内の微量の有機化合物が気化する傾向があり、職場での暴露が増加する可能性があります。 さらに、廃水システムに大量の排水負荷が追加されます。

改良型真空システムでは、蒸気消費量の大幅な削減とともに大幅な水の削減が達成されます。 真空ポンプは大量の蒸気負荷を処理できないため、真空ポンプの負荷を軽減するために、蒸気エジェクタが表面凝縮器と組み合わせて第 XNUMX 段階で使用されます。 さらに、地上操作用にサンプドラムが設置されています。 シンプルなシステムは、廃水の負荷を減らし、潜在的な蒸気暴露を排除する閉鎖システムを維持します。

安全性

すべてのタワーとドラム缶は、故障、火災 (Mowrer 1995)、またはユーティリティの故障に起因する過圧から保護する必要があります。 ハザードレビューが必要であり、一部の国では法律で義務付けられています。 プロセスおよびプラントの運用に適用できる一般的なプロセス安全管理アプローチは、安全性を向上させ、損失を最小限に抑え、労働者の健康を保護します (Auger 1995; Murphy 1994; Sutton 1995)。 保護は、大気または閉鎖システムに排出する圧力リリーフ バルブ (PRV) によって行われます。 PRV は一般にタワーの上部に取り付けられ、大量の蒸気負荷を軽減しますが、PRV をタワーの他の場所に設置する場合もあります。 PRV は、PRV と塔頂部の間にバルブが配置されていない限り、留出物オーバーヘッド回収ドラム上に配置することもできます。 ブロックバルブがコンデンサーへのプロセスラインに設置されている場合、PRV をタワーに設置する必要があります。

蒸留塔の過圧が緩和されると、特定の緊急シナリオの下で、PRV 排出量が非常に大きくなる可能性があります。 クローズドシステムの排出ベントラインでの非常に高い負荷は、システムで最大の負荷になる可能性があります。 PRV の放出は突然であり、全体的な緩和時間は非常に短い (15 分未満) ため、この非常に大きな蒸気負荷を注意深く分析する必要があります (Bewanger and Krecter 1995; Boicourt 1995)。 この短くて大きなピーク負荷は、吸収器、吸着器、炉などの制御装置で処理するのが難しいため、ほとんどの状況で好ましい制御装置は蒸気破壊用のフレアです。 通常、複数の PRV がフレア ライン ヘッダーに接続され、それが 1995 つのフレアに接続されます。 しかし、フレアとシステム全体は、潜在的な不測の事態の大規模なグループをカバーするように注意深く設計する必要があります (Boicourt XNUMX)。

健康被害

大気への直接放出については、安全弁排出蒸気の詳細な分散分析を実施して、作業員が暴露されていないこと、および地域の濃度が許容濃度ガイドライン内に十分収まっていることを確認する必要があります。 拡散を制御する際には、近くの構造物への過度の集中を防ぐために、大気開放バルブの排出ラインを引き上げる必要がある場合があります。 分散を制御するには、非常に高いフレアのようなスタックが必要になる場合があります。

もう XNUMX つの懸念事項は、シャットダウン中にメンテナンスや機械の変更のためにタワーに入る場合です。 これは、限られた空間に入る必要があり、労働者を関連する危険にさらすことになります。 開封前のフラッシングとパージの方法は、毒性濃度を推奨レベル以下に下げることにより、暴露を最小限に抑えるために慎重に実施する必要があります。 フラッシングおよびパージ操作を開始する前に、タワーの圧力を下げ、タワーへのすべての配管接続を塞ぐ必要があります (つまり、タワーのフランジと接続パイプのフランジの間に平らな金属ディスクを配置する必要があります)。 このステップは、最小限の露出を確保するために慎重に管理する必要があります。 さまざまなプロセスで、タワーから有毒な液体を除去する方法は異なります。 多くの場合、塔の液体は毒性が非常に低い液体に置き換えられます。 次に、この置換流体は排出され、選択された場所にポンプで送られます。 残りの液膜と液滴は、ブラインドとタワー フランジの間に開口部がある特別なスタンドオフ ブラインドを備えた上部フランジから大気中に放出できます。 蒸らしの後、タワーが冷えるにつれて、特別なブラインド開口部から空気がタワーに入ります。 タワーの下部と上部にあるマンホールが開いており、タワーに空気を吹き込むことができます。 塔内濃度が所定の濃度に達すると、塔内に入ることができます。

熱交換器

化学プロセス産業には多種多様な熱交換器があります。 熱交換器は、プロセス ストリームへ、またはプロセス ストリームから熱を伝達するための機械装置です。 これらは、プロセス条件と熱交換器の設計に従って選択されます。 一般的な熱交換器のタイプのいくつかを図 2 に示します。プロセス サービスに最適な熱交換器の選択はやや複雑で、詳細な調査が必要です (Woods 1995)。 多くの場合、圧力、温度、固形分濃度、粘度、流量などの要因により、特定のタイプが適していません。 さらに、個々の熱交換器の設計はかなり異なる場合があります。 いくつかのタイプのフローティング ヘッド チューブおよびシート交換器が利用可能です (Green、Maloney、および Perry 1984)。 通常、フローティング ヘッドは、固定チューブ シート熱交換器で完全性を維持できないほどの過度のチューブ膨張が温度によって生じる場合に選択されます。 図 2 の簡略化されたフローティング ヘッド交換器では、フローティング ヘッドは交換器内に完全に含まれており、シェル カバーとは一切接続されていません。 他のフローティング ヘッドの設計では、フローティング チューブシートの周りにパッキングがある場合があります (Green、Maloney、および Perry 1984)。

図 2. 一般的な熱交換器

CMP020F4

漏れ

フローティング チューブシートのパッキンは大気と接触しており、漏れや露出の原因となる可能性があります。 他の交換器にも潜在的な漏れ源がある可能性があるため、慎重に検討する必要があります。 熱伝達特性の結果として、プレートおよびフレーム熱交換器は化学産業に設置されることがよくあります。 プレートには、さまざまな波形と構成があります。 プレートは、流れの混合を防ぎ、外部シールを提供するガスケットによって分離されています。 ただし、シールは適用温度を約 180 ºC に制限しますが、シールの改良によりこの制限は克服される可能性があります。 多数のプレートがあるため、プレートを適切に圧縮して、プレート間の適切なシールを確保する必要があります。 そのため、漏れや潜在的な危険を防ぐために、注意深い機械的設置が必要です。 多数のアザラシが存在するため、アザラシを注意深く監視して、潜在的な曝露を最小限に抑えることが重要です。

空冷熱交換器は経済的に魅力的であり、多数のプロセス アプリケーションやプロセス ユニット内のさまざまな場所に設置されています。 スペースを節約するために、これらの熱交換器は多くの場合、配管上に設置され、頻繁に積み重ねられます。 チューブの材質選択が重要であるため、化学工業ではさまざまな材質が使用されています。 これらのチューブはチューブシートに接続されています。 これには、互換性のある材料を使用する必要があります。 ファンが漏れからの蒸気を循環させ、拡散が潜在的な暴露につながる可能性があるため、チューブの亀裂またはチューブシートでの漏れが懸念されます。 空気希釈により、潜在的な暴露の危険性が大幅に減少する場合があります。 ただし、気象条件によってはファンが停止することが多く、このような状況では漏れの濃度が上昇し、潜在的な曝露が増加する可能性があります。 また、漏れたチューブを修理しないと、クラックが悪化する可能性があります。 容易に気化しない有毒な液体では、滴りが発生し、潜在的な皮膚暴露につながる可能性があります。

シェルとチューブの熱交換器は、さまざまなフランジのいずれかから漏れが発生する可能性があります (Green、Maloney、および Perry 1984)。 シェル アンド チューブ式熱交換器のサイズは表面積が小さいものから非常に大きいものまでさまざまであるため、通常、外側フランジの直径は通常のパイプ フランジよりもはるかに大きくなります。 これらの大きなフランジを使用すると、ガスケットはプロセス条件に耐えるだけでなく、ボルト荷重の変動下でシールを提供する必要があります。 さまざまなガスケット設計が使用されています。 すべてのフランジ ボルトに一定のボルト負荷応力を維持することは困難であり、その結果、多くの熱交換器で漏れが発生します。 フランジの漏れは、フランジ シ​​ール リングで制御できます (Lipton and Lynch 1994)。

チューブの漏れは、プレート交換器とその他のいくつかの特殊な交換器を除いて、利用可能などのタイプの交換器でも発生する可能性があります。 ただし、これらの後者の交換機には、他の潜在的な問題があります。 チューブが冷却水システムに漏れると、冷却水は汚染物質を冷却塔に放出し、作業員と近隣地域の両方の暴露源となる可能性があります。 したがって、冷却水を監視する必要があります。

冷却塔の蒸気の分散は、冷却塔の強制および誘導ドラフト内のファンの結果として広範囲に及ぶ可能性があります。 さらに、自然対流塔は蒸気を大気中に排出し、その後分散させます。 ただし、分散は、気象条件と排出高度の両方に基づいてかなり異なります。 揮発性の低い有毒物質が冷却水と冷却塔のブローダウン ストリームに残り、汚染物質を破壊するのに十分な処理能力を備えている必要があります。 冷却塔と冷却塔の水溜りは定期的に清掃する必要があり、汚染物質は水溜りと塔の充填物に潜在的な危険性を追加します。 この作業の多くには、個人の保護が必要です。

交換器の清掃

冷却水サービスのチューブの問題は、腐食、生物有機体、および固体の沈着に起因するチューブ内の物質の蓄積です。 上述のように、チューブはクラックからも漏れる可能性があり、またはチューブがチューブシートの条痕に丸められる場所で漏れが発生する可能性があります。 これらの状態のいずれかが発生すると、交換器の修理が必要になり、プロセス流体を交換器から除去する必要があります。 これには、環境、安全、および健康への暴露目標を満たすために必要な、完全に封じ込められた操作が必要です。

一般に、プロセス流体はレシーバーに排出され、残りの物質は溶媒または不活性物質で交換器から洗い流されます。 後者の物質はまた、排水または窒素で加圧することにより、汚染された物質の受器に送られる。 有毒物質が交換器内にあった場合、有毒物質の痕跡がないか交換器を監視する必要があります。 テスト結果が不十分な場合は、熱交換器を蒸気で蒸発させ、材料の痕跡をすべて除去することができます。 ただし、蒸気が大気中に漏れるのを防ぐために、蒸気ベントは密閉システムに接続する必要があります。 閉じたベントは絶対に必要というわけではありませんが、交換器内により多くの汚染物質が存在する場合があり、潜在的な危険を制御するために常に閉じた蒸気ベントが必要になります。 蒸らしの後、大気への通気口から空気が入ります。 この一般的な手順は、交換器側または有毒物質を含む側に適用されます。

チューブまたはシェル側の洗浄に使用される化学薬品は、密閉システム内で循環させる必要があります。 通常、洗浄液はタンク ローリー システムから再循環され、システム内の汚染された溶液は処分のためにトラックに排出されます。

パンプス

最も重要なプロセス機能の 7 つは液体の移動です。化学産業では、あらゆる種類の液体材料がさまざまなポンプで移動されます。 キャンドポンプとマグネットポンプは、シールレスの遠心ポンプです。 磁気ポンプ ドライバは、漏れを防ぐために他のポンプ タイプに取り付けることができます。 化学プロセス産業で使用されるポンプの種類を表 XNUMX に示します。


表 7. 化学プロセス産業のポンプ

  • 遠心
  • 往復(プランジャー)
  • 缶詰
  • 磁気
  • タービン
  • ギア
  • ダイアフラム
  • 軸流
  • スクリュードライバーを使用
  • 可動キャビティ
  • 羽根

シーリング

健康と安全の観点から、遠心ポンプのシーリングと修理は大きな懸念事項です。 一般的なシャフト シール システムを構成するメカニカル シールは、漏れる可能性があり、場合によっては破裂することがあります。 しかし、1970 年代以降のシール技術の大幅な進歩により、漏れが大幅に減少し、ポンプの耐用年数が延長されました。 これらの改良点のいくつかは、ベローズ シール、カートリッジ シール、改良されたフェース デザイン、改良されたフェース素材、およびポンプ変数モニタリングの改良です。 さらに、シール技術の継続的な研究は、さらなる技術の向上につながるはずです。

プロセス流体が非常に有毒な場合、漏れのない、またはシールのない缶入りポンプまたは磁気ポンプが頻繁に設置されます。 運用サービス期間または平均保守間隔 (MTBM) は著しく改善され、一般的に XNUMX 年から XNUMX 年の間で変動します。 これらのポンプでは、プロセス流体はローターベアリングの潤滑流体です。 内部流体の気化はベアリングに悪影響を及ぼし、多くの場合、ベアリングの交換が必要になります。 ポンプ内の液体状態は、軸受システムの内圧が動作温度での液体蒸気圧よりも常に高いことを確認することによって維持できます。 シールレス ポンプを修理する場合は、比較的揮発性の低い材料を完全に排出することが重要であり、サプライヤと慎重に検討する必要があります。

一般的な遠心プロセスポンプでは、パッキンは基本的にメカニカルシールに置き換えられています。 これらのシールは一般にシングルまたはデュアル メカニカル シールとして分類され、後者の用語はタンデムまたはダブル メカニカル シールをカバーします。 他にも二重シールの組み合わせがありますが、それほど広くは使用されていません。 一般に、シールの漏れを減らすために、シール間に液体緩衝液を備えたタンデムまたはダブル メカニカル シールが取り付けられます。 シングルおよびデュアル メカニカル シールの仕様と取り付けをカバーする、遠心ポンプとロータリー ポンプの両方のポンプ メカニカル シール規格が、米国石油協会 (API 1994) によって発行されました。 シールタイプの評価に役立つメカニカルシールアプリケーションガイドが現在入手可能です (STLE 1994)。

失敗したシールからの過度の漏れや噴出を防ぐために、シールの後にグランドプレートが取り付けられています。 漏れを閉じたドレンシステムに移動させるためのグランドフラッシュ流体がある場合があります(API 1994)。 グランド システムは完全なシールではないため、スロットル ブッシングなどの補助シール システムが利用可能です。これらはグランドに取り付けられ、大気への過剰な漏れやシールの吹き出しを制御します (Lipton and Lynch 1994)。 これらのシールは、連続運転用に設計されていません。 起動後、故障するまで最大 XNUMX 週間動作するため、ポンプの切り替えやプロセスの調整を行うための時間を確保できます。

本質的にエミッションをゼロレベルまで削減する新しいメカニカルシールシステムが利用可能です。 これは、標準のデュアル メカニカル シール システムの液体バッファーをガス バッファー システムに置き換えたダブル メカニカル シール システムです (Fone 1995; Netzel 1996; Adams, Dingman and Parker 1995)。 液体緩衝システムでは、シール面も冷却する緩衝液の非常に薄い潤滑膜によってシール面が分離されます。 少し離れていますが、ある程度の面接触が存在し、シールの摩耗とシール面の加熱につながります。 ガス シールは非接触シールと呼ばれます。これは、湾曲したくぼみのある XNUMX つのシール面がガスをシール面に送り込み、シール面を完全に分離するガス層またはダムを構築するためです。 この非接触により、シールの寿命が非常に長くなり、シールの摩擦損失も減少するため、消費電力が大幅に減少します。 シールがガスを送り込むため、プロセスおよび大気へのフローは非常にわずかです。

健康被害

ポンプの主な関心事は、メンテナンスまたは修理のためにポンプを準備するための排水とフラッシングです。 排出と除去は、プロセス流体とバッファ流体の両方を対象としています。 手順では、すべての液体を閉じた接続の排水システムに排出する必要があります。 スロート ブッシングがインペラーをスタッフィング ボックスから分離しているポンプ スタッフィング ボックスでは、ブッシングは、スタッフィング ボックス内に液体を保持するための堰として機能します。 ブッシングのウィープ ホールまたはスタッフィング ボックスのドレンにより、ドレンとフラッシングによりプロセス液を完全に除去できます。 緩衝液の場合、二重シール領域からすべての液体を排出する方法が必要です。 メンテナンスにはシールの取り外しが必要であり、シールの量が完全に排出および洗い流されていない場合、修理中にシールが露出する可能性があります。

粉塵

固形物処理装置内の粉塵や粉末の取り扱いは、火災や爆発の可能性があるため懸念事項です。 機器内での爆発は、爆発によって生成された圧力が圧力と火の波を組み合わせて職場エリアに送る結果として、壁または筐体を破裂する可能性があります。 労働者は危険にさらされる可能性があり、隣接する機器は劇的な影響で深刻な影響を受ける可能性があります。 空気中または酸素が存在するガス中に浮遊し、密閉された空間に浮遊する粉塵または粉末は、十分なエネルギーを持つ発火源が存在すると爆発しやすくなります。 いくつかの典型的な爆発装置環境を表 8 に示します。

表 8. 機器内の潜在的な爆発源

運搬装置

Storage

空気ダクト

ビン

機械式コンベア

ホッパーズ

 

ロータリーバルブ

処理装置

フィルター集塵機

グラインダ

流動層乾燥機

ボールミル

トランスファーラインドライヤー

粉体混合

スクリーニング

台風

 

爆発は、熱と急速なガスの膨張 (圧力の増加) を生成し、一般に爆燃を引き起こします。爆燃とは、これらの条件の音速未満ではあるが急速に移動する火炎の前線です。 火炎前面の速度が音速よりも大きいか、または超音速である場合、その状態は爆轟と呼ばれ、爆燃よりも破壊的です。 爆発と火炎面の拡大はミリ秒単位で発生し、標準的なプロセス応答に十分な時間を提供しません。 したがって、粉体の潜在的な火災および爆発の特性を定義して、さまざまな加工段階に存在する可能性のある潜在的な危険性を決定する必要があります (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana および Siwek 1995)。 この情報は、制御装置の設置と爆発防止の基礎となります。

爆発の危険性の定量化

爆発は一般的に密閉された装置で発生するため、特別に設計された実験装置でさまざまなテストが行​​われます。 粉末は似ているように見えるかもしれませんが、粉末のわずかな違いが非常に異なる爆発特性を持つ可能性があるため、公開された結果は使用しないでください。

粉体に対して実施されるさまざまな試験によって、爆発の危険性を定義することができ、一連の試験には以下が含まれる必要があります。

分類テストは、粉塵の雲が火炎を発生させ、伝播できるかどうかを決定します (Ebadat 1994)。 これらの特性を持つ粉末は、クラス A 粉末と見なされます。 発火しない粉末はクラス B と呼ばれます。クラス A の粉末は、爆発と危険の可能性を評価するためにさらに一連のテストが必要です。

最小着火エネルギー試験は、粉末雲の着火に必要な最小火花エネルギーを定義します (Bartknecht 1989)。

爆発の厳しさと分析では、グループ A の粉末は、最小発火エネルギーに基づいてテスト爆発中に圧力が測定される球内のダスト クラウドとしてテストされます。 最大爆発圧力は、単位時間あたりの圧力変化率とともに定義されます。 この情報から、爆発固有の特性値 (Kst) (バー メートル/秒) が決定され、爆発クラスが定義されます (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996)。

Kst(bar・m/s) 粉じん爆発等級 相対強度

1-200 St 1 やや弱い

201-300 セント 2 ストロング

300+ St 3 非常に強い

多数の粉体がテストされ、その大部分は St 1 クラスでした (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996)。

曇りのない粉末の評価では、安全な操作手順と条件を決定するために粉末がテストされます。

防爆試験

防爆試験は、防爆システムを設置できない場合に役立ちます。 それらは、望ましい動作条件に関する情報を提供します (Ebadat 1994)。

最小酸素テストは、粉塵が発火しない酸素レベルを定義します (Fone 1995)。 ガスが許容できる場合、プロセス中の不活性ガスは発火を防ぎます。

最小ダスト濃度は、それ以下では発火しない動作レベルを確立するために決定されます。

静電気ハザード試験

多くの爆発は静電着火の結果であり、さまざまなテストで潜在的な危険性が示されています。 いくつかのテストは、最小着火エネルギー、粉体電荷特性、および体積抵抗率をカバーしています。 テスト結果から、爆発を防ぐために特定の手順を実行できます。 手順には、湿度の上昇、建設資材の変更、適切な接地、機器設計の特定の側面の制御、および火花防止が含まれます (Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995)。

防爆

基本的に、爆発または前線がある場所から別の場所に伝播するのを制御する方法、または機器内に爆発を封じ込める方法は 1989 つあります。 これらの 1995 つの方法は、化学抑制剤と隔離弁です (Bartknecht 1996; Cesana と Siwek XNUMX; Garzia と Senecal XNUMX)。 爆発強度試験からの爆発圧力データに基づいて、化学抑制剤をトリガーしたり、隔離バリアバルブを迅速に閉じたりする迅速応答センサーが利用可能です。 抑制剤は市販されていますが、抑制剤インジェクターの設計は非常に重要です。

爆発ベント

爆発の危険性がある機器では、特定の圧力で破裂する爆発ベントが設置されることがよくあります。 これらは慎重に設計する必要があり、機器からの排気経路は、この経路領域に作業員が存在しないように定義する必要があります。 さらに、機器の安全性を確保するために、爆発経路内の機器への衝突を分析する必要があります。 バリアが必要な場合があります。

上げ下ろし

製品、中間体、副産物はタンクローリーや鉄道車両に積み込まれます。 (施設の立地や入渠要件によっては、タンカーやバージを利用する場合もあります。) 荷役施設の位置は重要です。 通常、積み降ろしされる物質は液体と気体ですが、移動する固体の種類、潜在的な爆発の危険性、および移送の難易度に基づいて、適切な場所で固体の積み降ろしも行われます。

ハッチを開く

上部開口部ハッチからタンクローリーまたは鉄道車両に積み込む際、非常に重要な考慮事項は、コンテナが満たされる際の飛散を最小限に抑えることです。 充填パイプが容器の底よりもかなり上にある場合、充填によって水しぶきが発生し、蒸気または液体と蒸気の混合が発生します。 注入パイプの出口を液面より十分下に配置することで、飛沫と蒸気の発生を最小限に抑えることができます。 充填パイプは、通常、コンテナの底から最小距離だけコンテナを貫通します。 液体の充填も蒸気を置換するため、有毒な蒸気は潜在的な健康被害をもたらす可能性があり、安全上の懸念も生じます。 したがって、蒸気を収集する必要があります。 フィルアームは市販されており、深いフィルパイプがあり、ハッチ開口部を閉じる特別なカバーを貫通しています (Lipton and Lynch 1994)。 さらに、ベーパー コレクション パイプは、特別なハッチ カバーの下の短い距離を延長します。 アームの上流端では、蒸気出口が回収装置 (吸収器や凝縮器など) に接続されているか、または蒸気バランス トランスファーとして蒸気を貯蔵タンクに戻すことができます (Lipton and Lynch 1994)。

タンク ローリー オープン ハッチ システムでは、タンク ローリーに排出できるようにアームを上げ、アームを引き抜くときにアーム内の液体の一部を窒素で加圧することができますが、この操作中の充填パイプはハッチ内にとどめておく必要があります。オープニング。 フィル アームがハッチを通過したら、バケツをアウトレットの上に置いて、アームの滴りをキャッチします。

鉄道車両

多くの鉄道車両は、コンテナの底に非常に近い深い充填脚と別の蒸気収集出口を備えた閉鎖ハッチを備えています。 閉じたハッチまで伸びるアームを介して、開いたハッチアームの方法と同様の方法で、液体が装填され、蒸気が収集されます。 鉄道車両の積み込みシステムでは、アームの入口でバルブが遮断された後、窒素がアームのコンテナ側に注入され、アームに残っている液体が鉄道車両の充填バルブを閉じる前に車両に吹き込まれます (Lipton and Lynch 1994)。 .

タンクローリー

多くのタンクローリーは、蒸気の発生を最小限に抑えるために底から充填されます (Lipton and Lynch 1994)。 充填ラインは、特別なホースまたは操作可能なアームにすることができます。 ドライ ブレーク カプラーは、ホースまたはアームの端部とタンク ローリーの底部接続部に配置されます。 タンク ローリーが満杯になり、ラインが自動的にブロックされると、アームまたはホースがドライブレーク カップリングで切り離され、カップリングが分離されると自動的に閉じます。 新しいカップリングは、ほぼゼロの漏れで切断するように設計されています。

ボトムローディングでは、蒸気は上部の蒸気ベントから収集され、蒸気はコンテナの底近くで終了する外部ラインに導かれます (Lipton and Lynch 1994)。 これにより、作業員は蒸気結合接続にアクセスできます。 大気圧よりわずかに高い圧力の収集された蒸気は、収集され、回収装置に送られる必要があります (Lipton and Lynch 1994)。 これらのデバイスは、初期費用、有効性、保守性、および操作性に基づいて選択されます。 一般に、回収システムは、回収された蒸気を破壊するフレアよりも好ましい。

ローディングコントロールl

タンク ローリーでは、レベル センサーがトラック ボディ内に恒久的に取り付けられており、充填レベルに達したことを示し、トラックへの流れを停止するリモート コントロール ブロック バルブに信号を送ります。 (リプトンとリンチ 1994)。 トラックが過充填されないようにするためのバックアップとして、タンクローリーに複数のセンサーがある場合があります。 過剰充填は、深刻な安全上および健康上の問題を引き起こす可能性があります。

専用化学サービスの鉄道車両には、車内にレベルセンサーが取り付けられている場合があります。 非専用車両の場合、フロー トータライザーが鉄道車両に送られる液体の量を制御し、所定の設定でリモート コントロール ブロック バルブを自動的に閉じます (Lipton and Lynch 1994)。 充填前に液体が容器に残っているかどうかを判断するために、両方の容器タイプを調査する必要があります。 多くの鉄道車両には、このサービスに使用できる手動レベル インジケーターがあります。 ただし、レベルが大気への小さなレベル スティック ベントを開くことによって表示される場合、この手順は、ロードされた化学物質の一部の毒性のため、適切に管理および承認された条件下でのみ実行する必要があります。

アンローディング

化学物質の蒸気圧が非常に高く、鉄道車両やタンクローリーの圧力が比較的高い場合、化学物質はそれ自体の蒸気圧で荷降ろしされます。 蒸気圧がアンロード手順を妨げるレベルまで低下した場合は、窒素ガスを注入して十分な圧力を維持することができます。 同じ薬品のタンクからの蒸気を圧縮して注入し、圧力を上げることもできます。

ベンゼンのような蒸気圧が比較的低い有毒化学物質の場合、液体は窒素圧下で排出されるため、ポンプが不要になり、システムが簡素化されます (Lipton and Lynch 1994)。 このサービスのタンクローリーと鉄道車両は、遭遇する圧力と変動に対処できる設計圧力を備えています。 ただし、コンテナを降ろした後の低圧は、タンクローリーまたは鉄道車両が補充されるまで維持されます。 負荷中に圧力が再構築されます。 ローディング中に十分な圧力が得られない場合は、窒素を追加できます。

積み降ろし作業における問題の 1994 つは、積み降ろし施設のラインや設備の排水とパージです。 有毒な化学物質の痕跡をすべて除去するために、窒素パージには閉鎖ドレーンと特に低点ドレーンが必要です。 これらの材料はドラム缶に集められ、受け取り施設または回収施設に戻されます (Lipton and Lynch XNUMX)。

 

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土曜日、2月26 2011 17:53

プラスチック工業

第 3 版、労働安全衛生百科事典からの適応

プラスチック産業は 1 つの主要部門に分けられ、その相互関係を図 XNUMX に示します。最初の部門は、中間体からポリマーと成形材料を製造する原材料供給業者で構成されています。 投下資本に関しては、これは通常、XNUMX つのセクターの中で最大です。 第 XNUMX の部門は、押出成形や射出成形などのさまざまなプロセスを使用して原材料を販売可能な製品に変換する加工業者で構成されています。 その他のセクターには、加工業者に機器を供給する機械メーカーや、業界内で使用する特別な添加剤のサプライヤーが含まれます。

図 1. プラスチック加工における生産シーケンス

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ポリマー製造

プラスチック材料は、熱を加えることで繰り返し軟化できる熱可塑性材料と、加熱して成形すると化学変化を起こし、その後熱を加えても元に戻すことができない熱硬化性材料の 20 つの異なるカテゴリに大きく分類されます。 大きく異なる特性を持つ数百の個々のポリマーを作ることができますが、世界の総生産量の約 90% を占めるのはわずか XNUMX 種類です。 熱可塑性樹脂は最大のグループであり、その生産は熱硬化性樹脂よりも高い速度で増加しています。 生産量の点で最も重要な熱可塑性樹脂は、高密度および低密度のポリエチレンとポリプロピレン (ポリオレフィン)、ポリ塩化ビニル (PVC)、およびポリスチレンです。

重要な熱硬化性樹脂は、フェノール - ホルムアルデヒドと尿素 - ホルムアルデヒドであり、樹脂と成形粉末の両方の形をしています。 エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンも重要です。 少量の「エンジニアリング プラスチック」、たとえばポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネートなどは、重要な用途での使用において高い価値があります。

第二次世界大戦後の世界におけるプラスチック産業の大幅な拡大は、それに供給される基本的な原材料の範囲の拡大によって大きく促進されました。 原材料の入手可能性と価格は、急速に発展する業界にとって非常に重要です。 従来の原材料では、大量のプラスチック材料の経済的な商業生産を促進するのに十分なコストで十分な量の化学中間体を提供できませんでした。成長を可能にしたのは石油化学産業の発展でした。 原料としての石油は豊富に入手でき、輸送や取り扱いも容易で、1970 年代の石油危機までは比較的安価でした。 したがって、世界中のプラスチック産業は、主に石油分解と天然ガスから得られる中間体の使用に結び付けられています。 バイオマスや石炭などの特殊な原料は、プラスチック産業への供給に大きな影響を与えていません。

図 2 のフロー チャートは、重要な熱硬化性および熱可塑性材料の出発点として、原油および天然ガス原料の多様性を示しています。 原油蒸留の最初のプロセスに続いて、ナフサ原料は分解または改質され、有用な中間体が得られます。 したがって、クラッキング プロセスによって生成されるエチレンは、ポリエチレンの製造や、PVC の基礎となるモノマーである塩化ビニルを提供する別のプロセスでの利用にすぐに使用できます。 クラッキングプロセス中にも発生するプロピレンは、ポリメチルメタクリレートに必要なアセトンの製造にクメンルートまたはイソプロピルアルコールルートのいずれかを介して使用されます。 また、ポリエステルおよびポリエーテル樹脂用のプロピレンオキシドの製造にも使用され、再びポリプロピレンに直接重合することができます. ブテンは可塑剤の製造に使用され、1,3-ブタジエンは合成ゴムの製造に直接利用されます。 ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素は、現在、石炭コークス化プロセスから得られる代わりに、石油蒸留操作の派生物から広く生産されています。 フローチャートが示すように、これらは重要なプラスチック材料や可塑剤などの補助製品の製造における中間体です。 芳香族炭化水素は、合成繊維産業で必要とされる多くのポリマーの出発点でもあります。 百科事典。

図 2. 原材料からプラスチックへの生産

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全体または一部がプラスチックでできた完成品の最終生産には、多くの大きく異なるプロセスが関与しています。 純粋に化学的なプロセスもあれば、純粋に機械的な混合手順を含むプロセスもあれば、特に図の下端に近いプロセスでは、特殊な機械を広範囲に使用する必要があります。 この機械のいくつかは、ゴム、ガラス、製紙、繊維産業で使用されるものに似ています。 残りはプラスチック業界に固有のものです。

プラスチック加工

プラスチック加工産業は、バルク高分子材料を完成品に変換します。

原材料

プラスチック産業の加工部門は、生産用の原材料を次の形式で受け取ります。

  • 処理のために機械に直接供給される、ペレット、顆粒、または粉末の形の完全に配合されたポリマー材料
  • 機械への供給に適したものにする前に、添加剤と配合する必要がある、顆粒または粉末の形態の未配合ポリマー。
  • 業界でさらに加工される高分子シート、ロッド、チューブ、ホイル材料
  • 懸濁液またはエマルジョン(一般にラテックスとして知られている)の形で完全に重合することができるその他の材料、または重合することができる液体または固体、または反応性原料と最終ポリマーとの間の中間状態にある物質。 これらのいくつかは液体であり、一部は酸性度 (pH) が制御された水または有機溶媒中で部分的に重合した物質の真の溶液です。

 

調合

ポリマーからコンパウンドを製造するには、ポリマーと添加剤を混合する必要があります。 この目的のために使用される機械は多種多様ですが、粉体を扱う場合はボール ミルまたは高速プロペラ ミキサーが最も一般的であり、プラスチック塊を混合する場合は、オープン ロールまたはバンバリー型ミキサーなどの混練機が使用されます。 、または押出機自体が通常使用されます。

業界で必要とされる添加剤は数が多く、化学的な種類も多岐にわたります。 約 20 のクラスのうち、最も重要なものは次のとおりです。

  • 可塑剤 - 一般に低揮発性のエステル
  • 酸化防止剤 - 加工中の熱分解から保護するための有機化学物質
  • 安定剤 - 熱分解および放射エネルギーによる劣化から保護するための無機および有機化学物質
  • 潤滑剤
  • フィラー - 特殊な特性を付与したり、組成を安価にするための安価な物質
  • 着色剤 - 化合物を着色するための無機物または有機物
  • 発泡剤 - プラスチックフォームを生成するためにガスを放出するガスまたは化学物質。

 

変換プロセス

すべての変換プロセスは、高分子材料の「塑性」現象を必要とし、XNUMX つのタイプに分類されます。 第一に、ポリマーが熱によって塑性状態になり、機械的収縮が与えられ、固化および冷却時に保持される形状になるもの。 第二に、部分的に重合している可能性のある重合性材料が、熱または触媒の作用によって、または両方が一緒に作用することによって完全に重合し、機械的拘束下で、完全に重合して低温のときに保持される形態をもたらすもの。 . プラスチック技術は、これらの特性を利用して、人間の労力を最小限に抑え、物理的特性の一貫性を最大限に高めて製品を製造するために開発されました。 以下のプロセスが一般的に使用されます。

圧縮成形

これは、プレスで保持された金型内で、顆粒または粉末の形をとることができるプラスチック材料を加熱することから成ります。 材料が「プラスチック」になると、圧力によって金型の形状に合わせられます。 プラスチックが加熱により硬化するタイプの場合、プレスを開けて短時間加熱した後、成形品を取り出します。 プラスチックが加熱しても硬化しない場合は、プレスを開く前に冷却する必要があります。 圧縮成形で作られた製品には、ボトルのキャップ、瓶の蓋、電気プラグとソケット、便座、トレイ、ファンシー グッズが含まれます。 圧縮成形は、真空成形プロセスでの後続の成形用のシートを作成するためにも使用されます。または、既存の金属タンクを溶接またはライニングすることによってタンクおよび大型コンテナに組み込むためにも使用されます。

トランスファー成形

これは圧縮成形の変形です。 熱硬化性材料は、キャビティ内で加熱された後、プランジャーによって金型に押し込まれます。この金型は、加熱キャビティから物理的に分離され、独立して加熱されます。 小型電気開閉装置のように繊細な金属インサートを最終製品に搭載する必要がある場合、または非常に厚い物体のように、通常の圧縮成形では化学反応の完了が得られない場合は、通常の圧縮成形よりも優先されます。

射出成形

このプロセスでは、プラスチックの顆粒または粉末が、金型とは別のシリンダー (バレルと呼ばれる) 内で加熱されます。 材料は液体になるまで加熱され、ヘリカル スクリューによってバレル内を搬送され、金型に押し込まれ、冷却されて硬化します。 次に、金型を機械的に開き、成形品を取り出します (図 3 を参照)。 このプロセスは、プラスチック業界で最も重要なものの XNUMX つです。 それは広範囲に開発され、非常に低コストでかなり複雑な製品を作ることができるようになりました.

図 3. オペレーターが射出成形機からポリプロピレン ボウルを取り外しています。

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トランスファー成形と射出成形は原理的には同じですが、使用される機械は大きく異なります。 通常、トランスファー成形は熱硬化性材料に限定され、射出成形は熱可塑性樹脂に限定されます。

押出加工

これは、機械がプラスチックを軟化させ、金型に押し込み、冷却しても保持される形状にするプロセスです。 押出製品は、ほぼあらゆる形状の断面を持つチューブまたはロッドです (図 4 を参照)。 工業用または家庭用のチューブはこの方法で製造されますが、他の製品は補助的なプロセスで製造できます。 例えば、小袋は、チューブを切断して両端をシールすることによって、またバッグは、一端を切断してシールすることによって、薄壁の柔軟なチューブから作ることができます。

押し出しのプロセスには、大きく分けて XNUMX つのタイプがあります。 1つでは、フラットシートが製造される。 このシートは、真空成形などの他のプロセスによって有用な製品に変換できます。

図 4. プラスチックの押し出し: 射出成形機用のペレットを作るために、リボンが細断されます。

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レイ・ウッドコック

5つ目は、押し出されたチューブが形成され、まだ熱いうちにチューブ内に保持された空気の圧力によって大きく膨張するプロセスです。 これにより、非常に薄い壁を備えた直径数フィートのチューブが得られます。 スリットすると、このチューブは包装業界で包装用に広く使用されているフィルムになります。 または、チューブを平らに折りたたんでXNUMX層シートにすることもできます。これを使用して、カットしてシールするだけで簡単なバッグを作ることができます。 図 XNUMX は、押出プロセスにおける適切な局所換気の例を示しています。

図 5. エクストルーダー ヘッドに局所排気フードとウォーター バスを備えたプラスチック押出

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レイ・ウッドコック

カレンダー

このプロセスでは、プラスチックが 6 つ以上の加熱されたローラーに供給され、XNUMX つのローラーの間のニップを通過し、その後冷却されることによってシートに押し込まれます。 このようにしてフィルムよりも厚いシートが作られます。 このようにして作られたシートは、工業用および家庭用の用途に使用され、衣料品やおもちゃなどの膨らませた製品の原料として使用されます (図 XNUMX を参照)。

図 6. カレンダー プロセスのウォームアップ ミルからの高温排出物を捕捉するためのキャノピー フード

CMP060F6

レイ・ウッドコック

ブロー成形

このプロセスは、押出プロセスと熱成形プロセスの組み合わせと見なすことができます。 開いた金型にチューブが下向きに押し出されます。 底に達すると、金型が閉じられ、チューブが空気圧で膨張します。 したがって、プラスチックは金型の側面に押し付けられ、上部と下部が密閉されます。 冷却すると、成形品が金型から取り出されます。 このプロセスは、ボトルが最も重要な中空製品を製造します。

ブロー成形で作られた特定のプラスチック製品の圧縮強度と衝撃強度は、ストレッチブロー成形技術を使用することで大幅に改善できます。 これは、続いて空気圧によって膨張させ、二軸延伸するプリフォームを製造することによって達成されます。 これにより、炭酸飲料に使用されるPVCボトルの破裂圧力強度が大幅に向上しました。

回転成形

このプロセスは、成形品の製造に使用され、回転する中空の型を加熱および冷却して、その型の内面に微細な粉末または液体を重力で分散させることができます。 この方法で製造された製品には、フットボール、人形、およびその他の同様の製品が含まれます。

映画のキャスティング

押し出しプロセスとは別に、高温のポリマーを高度に研磨された金属ドラムに押し出すことによってフィルムを形成するか、ポリマーの溶液を移動ベルトにスプレーすることができます。

特定のプラスチックの重要な用途は、紙のコーティングです。 これでは、溶融プラスチックのフィルムが、プラスチックが紙に付着する条件下で紙に押し出されます。 ボードも同様にコーティングできます。 このようにコーティングされた紙や板紙は包装に広く使用されており、このタイプの板紙は箱の製造に使用されています。

熱成形

この項目の下には、多くの場合、熱可塑性プラスチックではないプラスチック材料のシートが、一般的にはオーブンで加熱され、周囲でクランプされた後、機械的に作動するラム、または圧縮空気または蒸気によって。 非常に大きな製品の場合、「ゴム状」のホット シートはフォーマー上でトングを使って手で扱います。 このように作られた製品には、外部照明器具、広告および方向標識、バスおよびその他のトイレ用品、コンタクトレンズが含まれます。

真空成形

この一般的な見出しに該当する多くのプロセスがあり、それらはすべて熱成形の側面ですが、プラスチックのシートがキャビティの上の機械で加熱され、そのエッジの周りがクランプされるという共通点があります。しなやかになると、吸引によって空洞に押し込まれ、そこで特定の形になって冷却されます。 その後の操作で、物品はシートから切り離されます。 これらのプロセスは、あらゆる種類の非常に安価な薄壁の容器、ディスプレイおよび広告商品、トレイおよび類似の商品、ファンシー ケーキ、ソフト フルーツ、カット ミートなどの商品を梱包するための緩衝材を製造します。

ラミネート

さまざまな積層プロセスのすべてにおいて、シートの形をした XNUMX つ以上の材料を圧縮して、特殊な特性を持つ強化されたシートまたはパネルを提供します。 極端な例では、フェノール樹脂とアミノ樹脂から作られた装飾用ラミネートが見られ、他の例では、包装に使用される複雑なフィルムが見られます。たとえば、構成にセルロース、ポリエチレン、金属箔が含まれています。

樹脂技術プロセス

これらには、合板の製造、家具の製造、およびポリエステルまたはエポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維からの車体やボートの船体などの大きくて精巧な製品の製造が含まれます。 これらすべてのプロセスで、液体樹脂は熱または触媒の作用で固化され、個々の粒子または繊維、または機械的に弱いフィルムまたはシートが結合され、剛性構造の堅牢なパネルが得られます。 これらの樹脂は、はけ塗りや浸漬などのハンドレイアップ技術、またはスプレーで塗布できます。

おみやげやプラスチック ジュエリーなどの小物も、液体樹脂と触媒を混ぜ合わせて型に流し込む鋳造法で作ることができます。

仕上げ工程

この見出しの下には、塗料や接着剤の使用など、多くの産業に共通する多くのプロセスが含まれています。 ただし、プラスチックの溶接に使用される特定の技術がいくつかあります。 これらには、塩素化炭化水素、メチル エチル ケトン (MEK)、トルエンなどの溶剤の使用が含まれます。これらの溶剤は、一般的な製造、広告ディスプレイ スタンド、および同様の作業で硬質プラスチック シートを結合するために使用されます。 無線周波数 (RF) 放射は、機械的圧力と、一般に 10 ~ 100 mHz の範囲の周波数を持つ電磁放射の組み合わせを利用します。 この方法は、財布、ブリーフケース、子供用ベビーカーの製造において、柔軟なプラスチック材料を溶接するために一般的に使用されています (付属のボックスを参照)。 超音波エネルギーは、同様の範囲の作業のために機械的圧力と組み合わせて使用​​ されます.

 


RF誘電ヒーターとシーラー

高周波 (RF) ヒーターおよびシーラーは、多くの産業で、電気および断熱材であり、通常の方法では加熱が難しいプラスチック、ゴム、接着剤などの誘電体材料を加熱、溶融、または硬化するために使用されています。 RF ヒーターは通常、ポリ塩化ビニルのシールに使用されます (例: レインコート、シート カバー、梱包材などのプラスチック製品の製造)。 木工で使用される接着剤の硬化; テキスタイル、紙、皮革、プラスチックのエンボス加工と乾燥。 プラスチック樹脂を含む多くの材料の硬化。

RF ヒーターは、10kW 未満から約 100kW までの出力電力で 1 ~ 100MHz の周波数範囲の RF 放射を使用して熱を生成します。 加熱する材料を圧力下で XNUMX つの電極の間に置き、RF 電力を用途に応じて数秒から約 XNUMX 分間適用します。 RF ヒーターは、特に電極がシールドされていない場合、周囲の環境に高い漂遊 RF 電界および磁界を生成する可能性があります。

人体による RF エネルギーの吸収は、局所的および全身の加熱を引き起こし、健康に悪影響を及ぼす可能性があります。 体温は 1 °C 以上上昇する可能性があり、心拍数や心拍出量の増加などの心血管系への影響を引き起こす可能性があります。 局所的な影響には、眼の白内障、男性の生殖器系における精子数の減少、および発達中の胎児における催奇形性の影響が含まれます。

間接的な危険には、ヒーターの金属部分との直接接触による RF やけどが含まれます。 手のしびれ; 手根管症候群や末梢神経系への影響を含む神経学的影響。

コントロール

RF ヒーターによる危険を軽減するために使用できる XNUMX つの基本的な制御方法は、作業方法とシールドです。 もちろん、シールドが望ましいですが、適切な保守手順やその他の作業慣行によっても被ばくを減らすことができます。 オペレーターがさらされる時間を制限する、管理上の制御も使用されています。

シールド、インターロック、キャビネット パネル、留め具を適切に再取り付けしないと、過剰な RF 漏れが発生する可能性があるため、適切なメンテナンスまたは修理手順が重要です。 さらに、メンテナンス担当者を保護するために、ヒーターへの電力を切断し、ロックアウトまたはタグアウトする必要があります。

オペレーターの手と上半身を RF ヒーターからできるだけ遠ざけることで、オペレーターの曝露レベルを下げることができます。 一部の自動ヒーターの操作パネルは、シャトル トレイ、ターン テーブル、またはコンベヤー ベルトを使用してヒーターに供給することにより、ヒーター電極から離れた位置に配置されます。

RF レベルを測定することにより、操作者と非操作者の両方の被ばくを減らすことができます。 ヒーターからの距離が長くなるにつれて RF レベルが低下するため、各ヒーターの周囲に「RF 危険領域」を特定することができます。 RF ヒーターの操作中は、これらの危険エリアに立ち入らないように作業員に警告することができます。 可能であれば、非導電性の物理的障壁を使用して、人々を安全な距離に保つ必要があります。

理想的には、RF ヒーターは、R​​F 放射を封じ込めるために RF アプリケーターの周りにボックス シールドを備えている必要があります。 シールドとすべての接合部は、壁を流れる内部電流に対して高い伝導性を備えている必要があります。 シールドの開口部はできるだけ少なくする必要があり、動作に実用的な範囲でできるだけ小さくする必要があります。 開口部は、オペレーターから離れた方向に向ける必要があります。 シールド内の電流は、キャビネット内に独立した導体を配置して大電流を伝導することで最小限に抑えることができます。 ヒーターは、電源ラインと同じパイプにアース線を入れて、適切にアースする必要があります。 ヒーターには、高電圧や高 RF 放射への暴露を防ぐための適切なインターロックが必要です。

このシールドを、メーカーが RF ヒーターの新しい設計に組み込むことは、はるかに簡単です。 後付けはもっと大変です。 ボックスエンクロージャーは効果的です。 適切な接地も、多くの場合、RF エミッションの削減に効果的です。 RF エミッションが実際に低減されていることを確認するために、後で RF 測定を慎重に行う必要があります。 ヒーターを金属製のスクリーンで囲まれた部屋に入れると、オペレーターもその部屋にいる場合、実際にはばく露が増加する可能性がありますが、部屋の外でのばく露は減少します。

出典:印刷中のICNIRP。


 

危険とその防止

ポリマー製造

ポリマー産業の特別な危険性は、石油化学産業の危険性と密接に関連しており、使用される物質に大きく依存しています。 個々の原材料の健康被害は、本書の別の場所に記載されています。 百科事典。 火災および爆発の危険性は、重要な一般的危険です。 多くのポリマー/樹脂プロセスでは、使用される主要原材料の性質により、火災や爆発のリスクがあります。 適切な安全対策が講じられていない場合、反応中に、一般に部分的に密閉された建物内で、引火点を超える温度で可燃性ガスまたは液体が漏れる危険性があります。 関連する圧力が非常に高い場合は、大気への適切な通気を確保する必要があります。 予想外に速い発熱反応による圧力の過度の蓄積が発生する可能性があり、一部の添加剤の取り扱いや一部の触媒の調製により、爆発や火災の危険性が高まる可能性があります。 産業界はこれらの問題に取り組み、特にフェノール樹脂の製造に関して、プラントの設計工学と安全な操作手順に関する詳細なガイダンス ノートを作成しました。

プラスチック加工

プラスチック加工業界では、使用される機械による怪我の危険、プラスチックとその粉末の可燃性による火災の危険、および業界で使用される多くの化学物質による健康上の危険があります。

けが

怪我の主な分野は、プラスチック産業のプラスチック加工部門です。 プラスチック変換プロセスの大部分は、ほぼ完全に機械の使用に依存しています。 その結果、主な危険は、通常の操作中だけでなく、機械の清掃、設定、および保守中にも、そのような機械の使用に関連するものです。

圧縮、トランスファー、射出、およびブロー成形機はすべて、XNUMX 平方センチメートルあたり数トンのロック力を持つプレスプラテンを備えています。 切断や圧挫を防ぐために、適切な保護具を取り付ける必要があります。 これは通常、危険な部分を囲み、可動ガードを機械の制御装置と連動させることによって達成されます。 インターロッキングガードは、ガードが開いた状態でガードエリア内で危険な動きを許可してはならず、機械の操作中にガードが開いた場合、危険な部分を休止させるか、危険な動きを逆転させる必要があります。

成形機のプラテンなどの機械で負傷する重大なリスクがあり、危険な領域に定期的にアクセスする場合は、より高い水準のインターロックが必要です。 これは、電源を遮断し、ガードが開いているときの危険な動きを防ぐために、ガードにある第 XNUMX の独立したインターロック装置によって実現できます。

プラスチック シートを含むプロセスでは、ローラー間またはローラーと処理中のシートとの間の走行中のトラップが一般的な機械の危険要因として見られます。 これらは、押出工場やカレンダーのテンション ローラーや引き取り装置で発生します。 適切に配置されたトリップ装置を使用することで安全を確保できます。このトリップ装置は、ローラーを直ちに停止させるか、危険な動きを逆転させます。

プラスチック加工機の多くは高温で稼働しており、体の一部が高温の金属やプラスチックに接触すると、重度の火傷を負う可能性があります。 実用的な場合、温度が 50 ℃ を超える場合は、そのような部品を保護する必要があります。 さらに、射出成形機や押出機で発生する詰まりは、激しく解放される可能性があります。 凍結したプラスチックのプラグを取り除こうとするときは、安全な作業システムに従う必要があります。これには、適切な手袋と顔面保護具の使用が含まれます。

現在、ほとんどの最新の機械機能は、プログラムされた電子制御またはコンピュータ システムによって制御されており、機械的な離陸装置を制御したり、ロボットとリンクしたりすることもあります。 新しい機械では、オペレーターが危険な領域に近づく必要が少なくなり、それに応じて機械の安全性が向上するはずです。 しかし、セッターやエンジニアがこれらの部分にアプローチする必要性が高まっています。 したがって、この種の作業を実行する前に、特に機械の安全装置による完全な保護を達成できない場合は、適切なロックアウト/タグアウト プログラムを設定することが不可欠です。 さらに、適切なバックアップまたは緊急システムは、プログラムされた制御が何らかの理由で失敗した場合、たとえば電源が失われた場合に対処できるように設計および考案する必要があります。

ワークショップでは、それぞれの作業スペースが十分に確保された状態で、機械を適切に配置することが重要です。 これにより、高い水準の清潔さと整理整頓が維持されます。 機械自体も適切に保守し、安全装置を定期的にチェックする必要があります。

適切なハウスキーピングは不可欠であり、床を清潔に保つことに特に注意を払う必要があります。 定期的な清掃を行わないと、機械油やこぼれたプラスチック粒子によって床がひどく汚染されます。 床面より上のエリアへの安全なアクセス手段を含む作業方法も考慮し、提供する必要があります。

原材料と完成品の保管にも十分なスペースを確保する必要があります。 これらのエリアは明確に指定する必要があります。

プラスチックは優れた電気絶縁体であるため、シートやフィルムが移動する機械に静電気が蓄積する可能性があります。 これらの電荷は、重大な事故を引き起こしたり、発火源となる可能性が十分に高い可能性があります。 静電気除去装置を使用してこれらの電荷を減らし、金属部品を適切にアースまたは接地する必要があります。

廃プラスチック材料は、造粒機を使用して再処理し、新しい原料と混合することがますます増えています。 造粒機は、排出口と供給口からローターに到達する可能性を防ぐために、完全に密閉する必要があります。 大型機械の供給口の設計は、全身が侵入しないようにする必要があります。 ローターは高速で作動するため、カバーは停止するまで取り外さないでください。 インターロッキング ガードが取り付けられている場合は、完全に停止するまでブレードとの接触を防止する必要があります。

火災および爆発の危険

すべてのポリマーが燃焼をサポートするわけではありませんが、プラスチックは可燃性物質です。 細かく分割された粉末の形で、多くは空気中で爆発的な濃度を形成する可能性があります. これが危険な場合は、安全な場所に低圧 (約 0.05 バール) で通気する十分なリリーフ パネルを使用して、できれば密閉システムで粉体を管理する必要があります。 空気中に浮遊して二次爆発を引き起こす可能性のある作業室での蓄積を防ぐには、細心の注意を払って清潔にすることが不可欠です。

ポリマーは、通常の加工温度を大きく上回らない温度で、熱分解および熱分解を受ける可能性があります。 これらの状況下では、押出機のバレル内に十分な圧力が発生し、たとえば、溶融プラスチックやプラスチックの固いプラグが排出され、最初の閉塞が発生する可能性があります。

可燃性液体は、塗料、接着剤、洗浄剤、溶剤溶接など、この業界で一般的に使用されています。 ガラス繊維 (ポリエステル) 樹脂も可燃性のスチレン蒸気を発生させます。 このような液体の在庫は、作業室で最小限に減らし、使用しないときは安全な場所に保管する必要があります。 保管場所には、戸外の安全な場所または耐火性の保管場所を含める必要があります。

ガラス強化プラスチック (GRP) 樹脂の製造に使用される過酸化物は、加熱すると爆発するため、可燃性液体やその他の可燃性物質とは別に保管し、極端な温度にさらさないでください。

健康被害

プラスチックの加工に関連する健康被害の可能性は数多くあります。 生のプラスチックが単独で使用されることはめったになく、さまざまな配合で使用される添加物に関して適切な予防措置を講じる必要があります。 使用される添加物には、PVC の鉛石鹸、および特定の有機染料とカドミウム染料が含まれます。

通常、GRP製品の製造に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂(架橋前)、ウレタン、不飽和ポリエステル樹脂などの「反応性化学物質」からの液体および粉末からの皮膚炎の重大なリスクがあります. 適切な保護服を着用する必要があります。

熱間加工中のポリマーの熱劣化により、ガスが発生する可能性があります。 エンジニアリング制御により、問題を最小限に抑えることができます。 ただし、押出機バレルのパージなどの悪条件下で熱分解生成物を吸入しないように、特に注意する必要があります。 良好な LEV の条件が必要な場合があります。 たとえば、PVC とポリテトラフルオロエチレン (PTFE) の過熱により、オペレータが塩酸ガスに圧倒され、「ポリマー ヒューム フィーバー」に悩まされるなどの問題が発生しています。 付属のボックスには、プラスチックの化学分解生成物の詳細が記載されています。


 

表 1. プラスチックの分解による揮発性生成物 (参照成分)*

*許可を得て、BIA 1997 から転載。

多くの産業部門では、プラスチックは熱応力にさらされています。 温度は、プラスチック加工における比較的低い値 (例: 150 ~ 250 ºC) から極端な場合 (例: 塗装された板金またはプラスチックでコーティングされたパイプが溶接される場合) までの範囲です。 このような場合に常に発生する問題は、作業エリアで揮発性熱分解生成物の毒性濃度が発生するかどうかです。

この質問に答えるには、最初に放出された物質を決定する必要があり、次に濃度を測定する必要があります。 1984 番目のステップは原則として実行可能ですが、通常、現場で関連する熱分解生成物を特定することはできません。 そのため、Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) は、この問題を何年も調査しており、多くの実験室試験の過程で、プラスチックの揮発性分解生成物を特定しました。 個々のタイプのプラスチックのテスト結果が公開されています (Lichtenstein and Quellmalz 1986, 1986a, 1986b, XNUMXc)。

以下は、これまでの結果を簡単にまとめたものです。 この表は、関連する作業領域で有害物質の濃度を測定する作業に直面しているすべての人を支援することを目的としています。個々のプラスチックについてリストされている分解生成物は、「参照成分」として役立つ場合があります。 しかし、熱分解は物質の非常に複雑な混合物を生成する可能性があり、それらの組成は多くの要因に依存することを覚えておく必要があります。

したがって、この表は、参照成分としてリストされている熱分解生成物が関係する場合に完全であると主張するものではありません (すべて実験室での実験で決定されます)。 潜在的な健康リスクを伴うその他の物質の発生を排除することはできません。 発生するすべての物質を完全に記録することは事実上不可能です。

プラスチック

略語

揮発性物質

ポリオキシメチレン

POM

ホルムアルデヒド

ベースのエポキシ樹脂
ビスフェノールA

 

フェノール

クロロプレンゴム

CR

クロロプレン(2-クロロブタ-1,3-ジエン)、
塩化水素

ポリスチレン

PS

スチレン

アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン-
共重合体

ABS

スチレン、1,3-ブタジエン、アクリロニトリル

スチレン-アクリロニトリル共重合体

SAN

アクリロニトリル、スチレン

ポリカーボネート

PC

フェノール

ポリ塩化ビニル

PVC

塩化水素、可塑剤
(しばしばフタル酸エステルなど
フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルとして)

ポリアミド6

AP 6

e-カプロラクタム

ポリアミド66

AP 66

シクロペンタノン、
ヘキサメチレンジアミン

ポリエチレン

HDPE、LDPE

不飽和脂肪族炭化水素、
脂肪族アルデヒド

ポリテトラフルオロエチレン

PTFE

パーフルオロ不飽和
炭化水素(例、テトラフルオロエチレン、
ヘキサフルオロプロペン、オクタフルオロブテン)

ポリメチルメタクリレート

PMMA

メチルメタクリレート

ポリウレタン

PUR

種類によって大きく異なります
分解生成物
(例えば、CFCs1 発泡剤として、
エーテルおよびグリコールエーテル、
ジイソシアネート、シアン化水素、
2 芳香族アミン、塩素化
炎としてのリン酸エステル
保護剤)

ポリプロピレン

PP

不飽和および飽和脂肪族
炭化水素

ポリブチル エンテレフタレート
(ポリエステル)

PBTP

1,3-ブタジエン、ベンゼン

ポリアクリロニトリル

PAN

アクリロニトリル、シアン化水素2

酢酸セルロース

CA

酢酸

ノーバート・リキテンスタイン

1 使用を中止しています。
2 使用した分析技術 (GC/MS) では検出できませんでしたが、文献から知られています。

 


 

また、特定の熱硬化性樹脂からの有毒な蒸気を吸入する危険性もあります。 ポリウレタン樹脂に使用されるイソシアネートを吸入すると、化学性肺炎や重度の喘息を引き起こす可能性があり、感作された場合は別の作業に移す必要があります。 ホルムアルデヒド樹脂にも同様の問題があります。 どちらの例でも、高水準の LEV が必要です。 GRP 製品の製造では、かなりの量のスチレン蒸気が発生するため、この作業は作業室の全体的な換気が良好な状態で行う必要があります。

多くの産業に共通する特定の危険性もあります。 これらには、希釈または前述の目的のための溶媒の使用が含まれます。 塩素化炭化水素は一般に洗浄と接着に使用され、適切な排気換気がないと、人は麻酔に苦しむ可能性があります.

焼却によるプラスチックの廃棄処分は、慎重に管理された条件下で行う必要があります。 たとえば、PTFE とウレタンは、煙が安全な場所に排出される場所に配置する必要があります。

造粒機の使用中は一般に非常に高い騒音レベルが発生するため、オペレーターや近くで作業している人の聴覚障害につながる可能性があります。 この危険は、この機器を他の作業エリアから分離することで制限できます。 できれば、ノイズ レベルを発生源で低減する必要があります。 これは、造粒機を消音材でコーティングし、供給口にバッフルを取り付けることで成功裏に達成されました。 また、超音波エネルギーの通常の伴奏として超音波溶着機から生成される可聴音によって生じる聴覚への危険もあります。 適切な筐体は、受信ノイズ レベルを低減するように設計することができ、機械的危険を防ぐためにインターロックすることができます。 最低限の基準として、騒音レベルの高い場所で作業する人は、適切な聴覚保護具を着用し、聴力検査やトレーニングを含む適切な聴覚保護プログラムを用意する必要があります。

火傷も危険です。 プラスチックの製造および加工用の添加剤や触媒の中には、空気や水と接触すると反応性が高くなり、化学火傷を起こしやすいものがあります。 溶融した熱可塑性樹脂が取り扱われたり輸送されたりするところはどこでも、高温の材料が飛び散り、結果として火傷や火傷を負う危険性があります。 これらの火傷の重症度は、熱いワックスのような熱い熱可塑性物質が皮膚に付着する傾向によって増加する可能性があります.

有機過酸化物は刺激性があり、目に入ると失明することがあります。 適切な目の保護具を着用する必要があります。

 

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土曜日、2月26 2011 18:16

バイオテクノロジー産業

進化とプロフィール

バイオテクノロジーは、生物学的システムの技術的および産業的プロセスへの応用として定義できます。 これには、伝統的な生物と遺伝子操作された生物の両方が含まれます。 伝統的なバイオテクノロジーは、パン、ビール、チーズ、大豆、サキ、ビタミン、雑種植物、抗生物質を生産するために何世紀にもわたって使用されてきた新しい生物を作成するために、さまざまな生物の古典的な交配、交配または交配の結果です。 最近では、廃水、下水、および産業廃棄物を処理するために、さまざまな生物も使用されています。

現代のバイオテクノロジーは、化学および生物科学 (分子および細胞生物学、遺伝学、免疫学) の原理を技術分野 (工学、コンピューター科学) と組み合わせて、商品やサービスを生産し、環境管理を行っています。 現代のバイオテクノロジーは、制限酵素を利用して、ある生物から生きた細胞の外で別の生物へ遺伝情報 (DNA) を切り取り、貼り付けます。 次いで、複合DNAを宿主細胞に再導入して、所望の形質が発現されるかどうかを決定する。 得られた細胞は、操作されたクローン、組換え体、または遺伝子操作生物 (GMO) と呼ばれます。 「近代的な」バイオテクノロジー産業は、1961 年から 1965 年にかけて遺伝子コードが解読されて誕生し、1972 年の最初の DNA クローニング実験の成功以来、劇的に成長しました。

1970 年代初頭以来、科学者たちは、遺伝子工学が非常に強力で有望な技術である一方で、考慮すべき潜在的な深刻なリスクがあることを理解していました。 早くも 1974 年に、科学者は、リスクを評価し、生物学的および生態学的危険を回避するための適切なガイドラインを考案するために、特定の種類の実験の世界的なモラトリアムを要求しました (組換え DNA 分子に関する委員会、国立研究評議会、全米科学アカデミー 1974 )。 表明された懸念のいくつかは、「自然界で自然に起こる多数の遺伝子組換えから生じる問題よりも何倍も大きな問題を引き起こす可能性を伴う、不可逆的なプロセスを開始する可能性のあるベクターのエスケープ」の可能性を含んでいた. 「遺伝子を移植された微生物は、人間や他の生命体にとって有害で​​あることが証明される可能性がある」という懸念がありました。 変更された宿主細胞が、生態系内のニッチでの生存を促進する競争上の優位性を持っている場合、害が生じる可能性があります」(NIH 1976)。 また、実験室の労働者が「炭鉱のカナリア」であり、未知の潜在的に深刻な危険から労働者と環境を保護するための何らかの試みがなされるべきであることもよく理解されていました.

1975 年 1976 月、カリフォルニア州アジロマーで国際会議が開催されました。その報告書には、新技術から想定される潜在的な危険を制御するための生物学的および物理的封じ込め戦略に基づく最初のコンセンサス ガイドラインが含まれていました。 ある種の実験は、重大な潜在的危険性をもたらすと判断されたため、会議はその時点で実施しないよう勧告した(NIH XNUMX)。 以下の作品は当初禁止されていました。

  • 病原性生物および癌遺伝子由来の DNA を扱う
  • 毒素遺伝子を組み込んだ組換え体の形成
  • 植物病原体の宿主範囲を拡大するかもしれない研究
  • 自然に獲得することが知られていない生物への薬剤耐性遺伝子の導入、および治療が危うくなる場所への導入
  • 環境への意図的な放出 (Freifelder 1978)。

 

米国では、最初の国立衛生研究所ガイドライン (NIHG) が 1976 年に発行され、アシロマ ガイドラインに取って代わりました。 これらのNIHGは、宿主細胞、細胞内に遺伝子を輸送するベクターシステム、および遺伝子インサートに関連するリスクに基づいてハザードクラスによって実験を評価することによって研究を進めることを許可し、それによってリスク評価に基づいて実験の実施を許可または制限しました. 労働者の保護、ひいては地域社会の安全を提供するという NIHG の基本的な前提は、今日も維持されています (NIH 1996)。 NIHG は定期的に更新されており、米国で広く受け入れられているバイオテクノロジーの実践基準に発展しています。 コンプライアンスは、連邦政府の資金を受け取っている機関、および多くの地方都市または町の条例から求められています。 NIHG は、スイス (SCBS 1995) や日本 (国立衛生研究所 1996) など、世界中の他の国々の規制の XNUMX つの基礎を提供しています。

1976 年以来、NIHG は拡張され、大規模な生産施設や植物、動物、ヒトの体細胞遺伝子治療の提案を含む新技術の封じ込めと承認の考慮事項が組み込まれてきました。 当初禁止されていた実験の一部は、現在、NIH からの特別な承認または特定の封じ込め慣行により許可されています。

1986 年、米国科学技術政策局 (OSTP) は、バイオテクノロジー規制のための調整された枠組みを発表しました。 それは、既存の規制が新技術から派生した製品を評価するのに適切であったかどうか、研究のためのレビュープロセスが公衆と環境を保護するのに十分であったかどうかという根底にある政策問題に対処した. 米国の規制および研究機関 (環境保護庁 (EPA)、食品医薬品局 (FDA)、労働安全衛生局 (OSHA)、NIH、米国農務省 (USDA)、および国立科学財団 (NSF)) は、プロセスではなく製品を規制し、労働者、公衆、または環境を保護するために新しい特別な規制は必要ないことを示しました。 このポリシーは、規制プログラムを統合的かつ調整された方法で運用し、重複を最小限に抑えるために確立されました。また、可能な限り、製品承認の責任は 1984 つの機関に委ねられます。 機関は、一貫した定義を採用し、同等の科学的厳密さの科学的レビュー (リスク評価) を使用することによって、取り組みを調整します (OSHA 1986; OSTP XNUMX)。

NIHG と調整されたフレームワークは、適切な程度の客観的な科学的議論と一般市民の参加を提供しており、その結果、米国のバイオテクノロジーは数十億ドル規模の産業に成長しました。 1970 年以前は、現代のバイオテクノロジーのあらゆる側面に関与している企業は 100 社未満でした。 1977 年までに、さらに 125 社が仲間入りしました。 1983 年までにさらに 381 社が追加され、民間設備投資の水準は 1 億ドルを超えました。 1994 年までに、業界は 1,230 社以上に成長し (マサチューセッツ バイオテクノロジー カウンシル コミュニティ リレーションズ委員会 1993 年)、時価総額は 6 億ドルを超えました。

1980 年の米国のバイオテクノロジー企業の雇用は約 700 人でした。 1994 年には、約 1,300 社の企業が 100,000 人以上の労働者を雇用していました (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee 1993)。 さらに、研究と生産の完全性を確保するために必要な供給品 (化学薬品、培地成分、細胞株)、機器、機器、およびサービス (セルバンキング、検証、キャリブレーション) を提供する全体的なサポート産業があります。

科学とその製品の安全性について、世界中で大きな懸念と懐疑論が見られます。 欧州共同体評議会 (欧州共同体議会 1987 年) は、生物製剤への曝露に関連するリスクから労働者を保護し (欧州共同体評議会 1990a)、意図的な放出を含む実験的および商業的活動に環境管理を行うための指令を策定しました。 「リリース」には、GMO を使用したマーケティング製品が含まれます (欧州共同体評議会 1990b; Van Houten および Flemming 1993)。 世界保健機関 (WHO)、国際標準化機構 (ISO)、欧州共同体委員会、食糧農業機関 (FAO)、微生物株データ ネットワークなどの国際組織や多国間組織内で、バイオテクノロジー製品に関する標準とガイドラインが作成されています ( OSTP 1986)。

現代のバイオテクノロジー産業は、商品やサービスの実際の生産をサポートする実験室、フィールド、および/または臨床研究開発 (R&D) を持つ XNUMX つの主要な産業セクターの観点から考えることができます。

  • バイオ医薬品、生物製剤、医療機器製品
  • 農業食品、トランスジェニック魚および動物、耐病性および耐病性植物
  • クエン酸、ブタノール、アセトン、エタノール、洗剤酵素などの遺伝的に強化された工業製品 (表 1 を参照)
  • 環境排水処理、産業廃棄物の除染。

 

表 1. 産業上重要な微生物

お名前

宿主生物

あなたが使用します

アセトバクター・アセチ

好気性細菌

果物を発酵させる

アスピギルス・ニジェール

無性菌

有機物を分解する
クエン酸と酵素の生産における安全な使用

アスペルギルス・オリゼ

無性菌

味噌、醤油、酒の製造に使用

バチルス・リケニフォルミス

細菌

工業薬品・酵素

枯草菌

細菌

化学物質、酵素、アジアにおける人間の消費のための単細胞タンパク質の供給源

チャイニーズハムスター卵巣細胞 (CHO)*

哺乳類細胞培養

バイオ医薬品の製造

クロストリジウム・アセトブチリカム

細菌

ブタノール、アセトン製造

大腸菌 K-12*

菌株

発酵、医薬品および生物製剤の生産のためのクローニング

ペニシリウム・ロックフォルティ

無性菌

ブルーチーズの生産

サッカロマイセス・セレビシエ*

酵母

ビール生産のためのクローニング

サッカロミセス・ウヴァルム*

酵母

アルコール飲料および工業用アルコール生産のためのクローニング

* 現代のバイオテクノロジーにとって重要。

 

バイオテクノロジー労働者

バイオテクノロジーは研究所で始まり、学際的な科学です。 分子生物学者および細胞生物学者、免疫学者、遺伝学者、タンパク質およびペプチドの化学者、生化学者、および生化学エンジニアは、組換え DNA (rDNA) 技術の実際の危険と潜在的な危険に最も直接的にさらされています。 rDNAバイオハザードに直接さらされる可能性が低い他の労働者には、換気および冷蔵技術者、校正サービスプロバイダー、ハウスキーピングスタッフなどのサービスおよびサポートスタッフが含まれます. 業界の健康と安全の専門家に対する最近の調査では、直接的および間接的に暴露された労働者は、典型的な商業バイオテクノロジー企業の全労働者の約 30 から 40% を占めることがわかった (Lee と Ryan 1996)。 バイオテクノロジーの研究は「産業」に限定されません。 学術機関、医療機関、政府機関でも実施されています。

バイオテクノロジー研究所の労働者は、さまざまな有害化学物質や有毒化学物質、組換えおよび非組換えまたは「野生型」の生物学的危険、ヒトの血液媒介性病原体、人獣共通感染症、および標識実験で使用される放射性物質にさらされています。 さらに、筋骨格障害や反復運動による損傷は、コンピュータや手動のマイクロピペッターの多用により、研究者にとって潜在的な危険としてより広く認識されるようになっています。

バイオテクノロジーの製造業者も危険な化学物質にさらされていますが、研究環境で見られる多様性はありません。 製品とプロセスによっては、製造中に放射性核種にさらされる可能性があります。 バイオハザードレベルが最も低い場合でも、バイオテクノロジー製造プロセスは閉鎖システムであり、事故の場合を除いて、組換え培養物への曝露の可能性は低い. 生物医学生産施設では、現在の適正製造基準を適用することでバイオセーフティガイドラインを補完し、工場フロアの労働者を保護します。 危険性のない組換え生物が関与する適正大規模実施 (GLSP) 作業における製造作業員への主な危険には、外傷性筋骨格損傷 (背中の張りや痛みなど)、蒸気ラインによる熱傷、酸や腐食剤 (リン酸) による化学熱傷などがあります。 、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム)がプロセスで使用されます。

臨床検査技師を含む医療従事者は、薬物の投与やこれらの実験手順に登録された患者のケア中に、遺伝子治療ベクター、排泄物、実験検体にさらされます。 家政婦も感染する可能性があります。 労働者と環境保護は、ヒトの遺伝子治療実験を NIH に申請する際に考慮すべき 1996 つの必須の実験ポイントです (NIH XNUMX)。

農業従事者は、農薬の散布、植え付け、収穫、および加工中に、組換え産物、植物または動物に大量に曝露する可能性があります。 遺伝子組み換え植物や動物への曝露による潜在的なバイオハザードのリスクとは別に、農業機械や畜産に関連する伝統的な物理的ハザードも存在します。 工学的管理、PPE、トレーニング、および医学的監督は、予想されるリスクに応じて適切に使用されます (Legaspi および Zenz 1994; Pratt および May 1994)。 ジャンプ スーツ、人工呼吸器、実用手袋、ゴーグルまたはフードを含む PPE は、遺伝子組み換え植物または土壌生物の適用、成長、および収穫中の労働者の安全にとって重要です。

プロセスと危険

生物医学部門のバイオテクノロジープロセスでは、目的の製品を生成するために特定の方法で変更された細胞または生物が、単一培養バイオリアクターで培養されます。 哺乳類の細胞培養では、タンパク質産物が細胞から周囲の栄養培地に分泌され、さまざまな化学的分離方法 (サイズクロマトグラフィーまたはアフィニティークロマトグラフィー、電気泳動) を使用して、産物を捕捉および精製することができます。 どこ 大腸菌 宿主生物が発酵に使用され、目的の生成物が細胞膜内で生成され、生成物を収穫するために細胞を物理的に破壊する必要があります。 エンドトキシンへの暴露は、このプロセスの潜在的な危険です。 多くの場合、抗生物質が生産培地に添加されて、目的の産物の生産を強化したり、そうでなければ不安定な遺伝子生産要素 (プラスミド) に対する選択圧を維持したりします。 これらの物質に対するアレルギーの可能性があります。 一般に、これらはエアロゾル曝露のリスクです。

エアロゾルの漏れと放出が予想され、潜在的な暴露はいくつかの方法で制御されます。 原子炉容器への浸透は、栄養素と酸素を供給し、二酸化炭素 (COXNUMX) を排出するために必要です。2) およびシステムの監視と制御を行います。 文化の汚染を防ぐために、各貫通部を密閉またはフィルター処理 (0.2 ミクロン) する必要があります。 排気ガスのろ過は、培養または発酵中に発生するエアロゾルから労働者と作業エリアの環境も保護します。 システムのバイオハザードの可能性に応じて、液体流出物の検証済みの生物学的不活性化 (通常は熱、蒸気、または化学的方法による) が標準的な方法です。 バイオテクノロジー製造におけるその他の潜在的な危険性は、騒音、機械的保護、蒸気/熱傷、腐食剤との接触など、他の産業と同様です。

酵素と工業的発酵については、本書の別の場所で取り上げます。 百科事典 また、遺伝子操作された生産システムと同様のプロセス、危険、および管理が含まれます。

伝統的な農業は、関連する植物種の伝統的な交配を利用する株の開発に依存しています。 植物の遺伝子操作の大きな利点は、望ましい形質を得るために必要な世代間の時間と交雑回数が大幅に削減されることです。 また、化学殺虫剤や化学肥料 (流出汚染の原因となる) への現在の依存は人気がなく、これらの用途を不要にする可能性のある技術が好まれています。

植物バイオテクノロジーには、遺伝的に柔軟で、かつ/または経済的に重要な植物種を選択して改変することが含まれます。 植物細胞は丈夫なセルロース細胞壁を持っているため、植物細胞に DNA を導入するために使用される方法は、生物医学分野で細菌や哺乳類の細胞株に使用される方法とは異なります。 遺伝子操作された外来 DNA を植物細胞に導入するために使用される主な方法は 1996 つあります (Watrud、Metz、および Fishoff XNUMX)。

  • 粒子銃は目的の細胞に DNA を撃ち込みます
  • 武装解除された非腫瘍原性 アグロバクテリウム・ツメファシエンス ウイルスは、遺伝子カセットを細胞の遺伝物質に導入します。

 

野生型 アグロバクテリウム・ツメファシエンス は、損傷した植物にクラウンゴール腫瘍を引き起こす天然の植物病原体です。 これらの武装解除され、操作されたベクター株は、植物腫瘍の形成を引き起こしません。

いずれかの方法で形質転換した後、植物細胞を希釈し、播種し、植物成長チャンバーまたはインキュベーターで (細菌の増殖速度と比較して) 比較的長い期間、選択的な組織培養培地で増殖させます。 処理された組織から再生された植物は、密閉された成長チャンバー内の土壌に移植され、さらに成長します。 適切な年齢に達した後、それらは望ましい形質の発現について検査され、温室で栽培されます。 関心のある形質の遺伝的安定性を評価し、さらなる研究のために必要な種子ストックを生成するには、数世代の温室実験が必要です。 作業のこの段階では、環境への影響に関するデータも収集され、オープン フィールドでの試用リリースの承認を得るために、規制当局に提案と共に提出されます。

コントロール: 米国の例

NIHG (NIH 1996) は、作業員の組換え生物への曝露と環境への放出の両方を防止するための体系的なアプローチについて説明しています。 各機関(大学、病院、商業研究所など)は、安全に NIHG に準拠して rDNA 研究を実施する責任があります。 これは、責任を定義し、知識のある科学者やバイオセーフティ担当者による包括的なリスク評価、暴露管理の実施、医療監視プログラム、および緊急時計画を必要とする管理システムを通じて達成されます。 機関バイオ セーフティ委員会 (IBC) は、機関内での実験のレビューと承認のためのメカニズムを提供します。 場合によっては、NIH Recombinant Advisory Committee (RAC) 自体の承認が必要です。

制御の程度はリスクの重大度によって異なり、バイオセーフティレベル (BL) の指定 1 ~ 4 で表されます。 BL1 が最も制限が少なく、BL4 が最も制限的です。 封じ込めガイドラインは、研究、大規模 (10 リットル以上の培養) の研究開発、大規模生産、および大規模および小規模の動物および植物実験に適用されます。

NIHG の付録 G (NIH 1996) では、実験室規模での物理的封じ込めについて説明しています。 BL1 は、実験室の人員や環境に対する未知の、または潜在的な危険性が最小限の病原体を扱う作業に適しています。 実験室は、建物内の一般的な交通パターンから分離されていません。 作業はオープンベンチトップで行われます。 特別な封じ込め装置は必要なく、使用されません。 検査室の職員は、検査手順の訓練を受けており、微生物学または関連科学の一般的な訓練を受けた科学者によって監督されています。

BL2 は、人員および環境に対して中程度の潜在的危険性を有するエージェントが関与する作業に適しています。 作業中の実験室へのアクセスは制限されており、作業員は病原体の取り扱いに関する特別な訓練を受けており、有能な科学者の指示を受けており、エアロゾルを発生させる作業は生物学的安全キャビネットまたはその他の封じ込め装置で行われています。 この作業には、必要に応じて医学的監視またはワクチン接種が必要であり、IBC によって決定される場合があります。

BL3 は、作業が吸入による暴露の結果として深刻な、または潜在的に致命的な病気を引き起こす可能性のある土着または外来の薬剤で行われる場合に適用されます。 労働者は特定の訓練を受けており、これらの有害物質の取り扱いに経験のある有能な科学者によって監督されています。 すべての手順は、特別な技術と PPE を必要とする封じ込め条件下で行われます。

BL4 は、生命を脅かす疾患の危険性が高い個人および地域社会をもたらす、最も危険でエキゾチックな病原体のために予約されています。 BL4ラボは世界でも数少ない。

付録 K では、10 リットルを超える量 (大規模) の研究または生産活動の物理的封じ込めについて説明しています。 小規模ガイドラインの場合と同様に、封じ込め要件には、危険性の可能性が最も低いものから最も高いものまで、GLSP から BL3-Large-Scale (BL3-LS) までの階層があります。

NIHG の付録 P は、ベンチ レベル、生育室、および温室規模での植物に関する作業をカバーしています。 「植物封じ込めの主な目的は、核またはオルガネラの遺伝物質を含む組換え DNA を含む植物ゲノムの意図しない伝達、または植物に関連する組換え DNA 由来生物の放出を回避することです。 一般に、これらの生物は、その目的のために意図的に改変されない限り、人間の健康や高等動物に脅威を与えることはありません. しかし、温室から地元の農作物への重大な病原体の不注意による拡散や、新しい生態系への生物の意図しない導入と確立が可能です」(NIH 1996)。 米国では、EPA と USDA の動植物衛生検査サービス (APHIS) が共同で、リスク評価と、野外放流試験の承認を与える前に生成されたデータのレビューに責任を負っています (EPA 1996; Foudin and Gay 1995)。 昆虫や動物の種による水、空気、土壌での持続性と広がり、その地域に他の同様の作物が存在すること、環境の安定性(霜や熱への感受性)、在来種との競合などの問題が評価されます。多くの場合、最初は温室で行われます(リバーマンら 1996)。

施設および慣行の植物封じ込めレベルも BL1 から BL4 の範囲です。 典型的な BL1 実験には、セルフクローニングが含まれます。 BL2 には、病原体から宿主植物への形質の伝達が含まれる場合があります。 BL3 には、毒素の発現や環境に有害な物質が関与している可能性があります。 労働者の保護は、花粉の放出を防ぐための指向性気流と高効率微粒子エアフィルター (HEPA) を備えた温室やヘッドハウスなどの PPE と工学的管理によって、さまざまなレベルで達成されます。 リスクに応じて、潜在的に危険な病原体からの環境およびコミュニティの保護は、生物学的制御によって達成できます。 例としては、自然界には存在しない温度感受性特性、薬物感受性特性、または栄養要求があります。

科学的知識が増し、技術が進歩するにつれて、NIHG の見直しと改訂が必要になることが予想されました。 過去 20 年間、RAC は会議を開き、変更の提案を検討および承認してきました。 たとえば、NIHG はもはや、遺伝子操作された生物の意図的な放出を全面的に禁止していません。 農産物の野外試験リリースおよびヒト遺伝子治療実験は、適切な状況下で、適切なリスク評価の後に許可されます。 NIHG に対する非常に重要な修正の 1991 つは、GLSP 封じ込めカテゴリの作成でした。 それは、「安全な大規模使用の長い歴史を持っている、または大規模な設定で最適な成長を可能にするが生存が限られている環境制限が組み込まれている宿主生物に由来する非病原性、非毒性の組換え株」の封じ込め要件を緩和しました。環境に悪影響を与えることなく」(NIH XNUMX)。 このメカニズムにより、安全性のニーズを考慮しながら技術を進歩させることができました。

コントロール: 欧州共同体の例

1990 年 1990 月、欧州共同体 (EC) は、GMO の封じ込め使用と環境への意図的な放出に関する 1996 つの指令を制定しました。 両方の指令は、加盟国に対し、人間の健康または環境への悪影響を回避するために、すべての適切な措置が取られることを保証することを要求しています。 ドイツでは、遺伝子技術法が 4 年に可決されたのは、部分的には EC 指令への対応でしたが、試験的な操作の組換えインスリン生産施設を建設するための法的権限の必要性にも対応するためでした (Reutsch and Broderick 1995)。 スイスでは、規制は米国 NIHG、EC 理事会指令、および遺伝子技術に関するドイツ法に基づいています。 スイス人は毎年、実験の登録と更新を政府に要求しています。 一般に、ヨーロッパの rDNA 基準は米国よりも厳しく、これが多くのヨーロッパの製薬会社が母国から rDNA 研究を移す一因となっています。 ただし、スイスの規制では大規模安全レベル XNUMX のカテゴリが許可されていますが、これは NIHG では許可されていません (SCBS XNUMX)。

バイオテクノロジーの製品

組換え DNA バイオテクノロジーによって成功裏に製造された生物学的および医薬品には、次のようなものがあります。 ヒト成長ホルモン; 肝炎ワクチン; α-インターフェロン; ベータインターフェロン; ガンマインターフェロン; 顆粒球コロニー刺激因子; 組織プラスミノーゲン活性化因子; 顆粒球マクロファージコロニー刺激因子。 IL2; エリスロポエチン; Crymax、野菜のイモムシ防除用殺虫剤製品。 木の実とブドウの作物; フレーバーセイバー (TM) トマト; チーズを作る酵素であるキモーゲン。 ATIII(アンチトロンビンIII)は、手術で血栓を防ぐために使用されるトランスジェニックヤギミルクに由来します。 BST と PST (ウシとブタのソマトトロピン) は、牛乳と肉の生産を促進するために使用されます。

健康上の問題と病気のパターン

産業規模のバイオテクノロジーでは、微生物またはその生成物への曝露による主な健康被害が XNUMX つあります。

  • 感染
  • エンドトキシンへの反応
  • 微生物に対するアレルギー
  • 製品に対するアレルギー反応
  • 製品に対する毒性反応。

 

非病原体はほとんどの産業プロセスで使用されるため、感染はほとんどありません。 しかし、無害とされている微生物が シュードモナス菌 & アスペルギルス属 種は、免疫不全の個人に感染を引き起こす可能性があります (Bennett 1990)。 すべてのグラム陰性菌の細胞壁のリポ多糖層の成分であるエンドトキシンに約 300 ng/m3 を超える濃度で曝露すると、一過性のインフルエンザ様症状が引き起こされます (Balzer 1994)。 伝統的な農業やバイオテクノロジーを含む多くの産業の労働者は、エンドトキシン曝露の影響を経験しています. 微生物または製品に対するアレルギー反応も、多くの産業で発生します。 職業性喘息は、バイオテクノロジー業界で、以下を含む幅広い微生物および製品について診断されています。 アスペルギルス・ニガー, ペニシリウム 種。 およびプロテアーゼ; 一部の企業では、従業員の 12% 以上での発生が報告されています。 毒性反応は、生物や製品と同じくらい多様です。 抗生物質への曝露は、腸内の微生物叢の変化を引き起こすことが示されています. 菌類は、特定の増殖条件下で毒素や発がん物質を産生できることが知られています (Bennett 1990)。

暴露された労働者が新しい技術による潜在的な健康への悪影響を最初に発症するという懸念に対処するために、rDNA 労働者の医学的監視は、当初から NIHG の一部でした。 施設のバイオセーフティ委員会は、産業医と相談して、プロジェクトごとに、どのような医学的監視が適切かを決定する責任を負っています。 特定の病原体の正体、生物学的危険の性質、潜在的な暴露経路およびワクチンの入手可能性に応じて、医療監視プログラムの構成要素には、配置前の身体検査、定期的なフォローアップ検査、特定のワクチン、特定の予防接種が含まれる場合があります。アレルギーと病気の評価、曝露前の血清、疫学的調査。

Bennett (1990) は、遺伝子組み換え微生物が元の生物よりも感染やアレルギーのリスクをもたらす可能性は低いと考えていますが、新規製品または rDNA による追加のリスクがある可能性があります。 最近の報告では、トランスジェニック大豆におけるブラジルナッツアレルゲンの発現が、労働者と消費者の間で予想外の健康影響を引き起こす可能性があると指摘している (Nordlee et al. 1996)。 その他の新たな危険性は、未知または未検出の癌遺伝子またはヒトに潜在的に有害なウイルスを含む動物細胞株の使用である可能性があります。

遺伝的に危険な突然変異種やスーパートキシンの作成に関する初期の懸念が実現していないことに注意することが重要です. WHO は、バイオテクノロジーが他の加工産業と異なるリスクをもたらさないことを発見し (Miller 1983)、Liberman、Ducatman、および Fink (1990) によると、「現在のコンセンサスは、rDNA の潜在的なリスクは当初誇張されていたということです。この研究に関連する危険性は、使用されている生物、ベクター、DNA、溶媒、および物理的装置に関連するものと同様です。」 彼らは、遺伝子操作された生物には必ず危険があると結論付けています。 ただし、封じ込めは曝露を最小限に抑えるように定義できます。

バイオテクノロジー産業に特有の職業曝露を特定することは非常に困難です。 「バイオテクノロジー」は、際立った標準産業分類 (SIC) コードを持つ別個の産業ではありません。 むしろ、多くの産業用アプリケーションで使用されるプロセスまたは一連のツールと見なされています。 したがって、事故や暴露が報告される場合、バイオテクノロジー労働者が関与する事例に関するデータは、ホスト産業部門 (農業、製薬産業、またはヘルスケアなど) で発生する他のすべてのデータに含まれます。 さらに、実験室での事件や事故は、過小報告されていることが知られています。

特に遺伝子改変された DNA に起因する病気はほとんど報告されていません。 ただし、それらは不明ではありません。 労働者が組換えワクシニアベクターで汚染された針刺しに苦しんだとき、少なくとも1991つの文書化された局所感染とセロコンバージョンが報告された(Openshaw et al. XNUMX)。

政策の問題

1980 年代に、バイオテクノロジーの最初の製品が米国とヨーロッパで登場しました。 遺伝子操作されたインスリンは、1982 年に使用が承認され、豚の病気「糞便」に対する遺伝子操作されたワクチンも承認されました (Sattelle 1991)。 組換えウシソマトトロピン(BST)は、牛乳の生産量と肉用牛の体重を増加させることが示されています。 公衆衛生と製品の安全性に関する懸念が提起され、既存の規制がバイオテクノロジー製品が販売される可能性のあるすべての異なる分野でこれらの懸念に対処するのに十分であったかどうか. NIHG は、研究開発段階で労働者と環境を保護します。 製品の安全性と有効性は NIHG の責任ではありません。 米国では、調整フレームワークを通じて、バイオテクノロジー製品の潜在的なリスクが最も適切な機関 (FDA、EPA、または USDA) によって評価されます。

遺伝子工学とバイオテクノロジー製品の安全性に関する議論は続いており (Thomas and Myers 1993)、特に農業への応用と人間が消費する食品に関してです。 一部の地域の消費者は、どれが従来の雑種で、どれがバイオテクノロジーに由来するかを識別するために、農産物にラベルを付けることを望んでいます。 乳製品の特定のメーカーは、BST を受けた牛からの牛乳の使用を拒否しています。 一部の国(スイスなど)では禁止されています。 FDA は製品が安全であると見なしましたが、一般に受け入れられない可能性のある経済的および社会的問題もあります。 実際、BST は、ほとんどが家族経営の小規模な農場にとって競争上の不利な点を生み出す可能性があります。 遺伝子組み換え治療に代わるものがない可能性のある医療用途とは異なり、伝統的な食品が入手可能で豊富にある場合、一般の人々は組換え食品よりも伝統的な交配を支持しています. しかし、過酷な環境と現在の世界的な食糧不足は、この態度を変えるかもしれません.

人間の健康と遺伝病への技術の新しい応用は、懸念を復活させ、新しい倫理的および社会的問題を生み出しました. 1980 年代初頭に始まったヒト ゲノム プロジェクトは、ヒトの遺伝物質の物理的および遺伝的地図を作成します。 このマップは、研究者に「健康または正常」と「病気」の遺伝子発現を比較して、基本的な遺伝的欠陥のより良い理解、予測、および治療法を示すための情報を提供します。 ヒトゲノム技術は、ハンチントン病、嚢胞性線維症、乳癌および結腸癌の新しい診断テストを生み出しました。 体細胞ヒト遺伝子治療は、遺伝性疾患の治療を修正または改善することが期待されています。 遺伝物質の制限断片多型マッピングによる DNA「フィンガープリンティング」は、レイプ、誘拐、殺人の場合の法医学的証拠として使用されます。 父性を証明する (または技術的に反証する) ために使用できます。 また、保険適用や予防治療のために癌や心臓病を発症する可能性を評価したり、戦争犯罪法廷での証拠として、また軍隊での遺伝子の「ドッグタグ」として使用するなど、より議論の余地のある分野で使用することもできます。

技術的には実行可能ですが、深刻な社会的および倫理的考慮事項のために、ヒト生殖細胞系実験 (世代から世代へと伝達可能) に関する作業は米国では承認を検討されていません。 しかし、米国では、ヒト生殖細胞系治療と、疾患に関連しない望ましい形質増強についての議論を再開するための公聴会が計画されています。

最後に、安全性、社会的、倫理的問題に加えて、遺伝子と DNA の所有権、および使用または誤用に対する責任に関する法理論は、まだ発展途上にあります。

さまざまな病原体の環境放出の長期的な影響を追跡する必要があります。 新しい生物学的封じ込めと寄主範囲の問題は、実験室環境で慎重かつ適切に制御されているが、すべての環境の可能性が知られていない作業について発生します。 適切な科学的専門知識や規制機関が存在しない可能性がある開発途上国は、特定の環境のリスク評価を引き受ける意思がない、または引き受けることができないことに気付く可能性があります。 これは、不必要な制限や軽率な「開放」政策につながる可能性があり、いずれも国の長期的な利益に損害を与える可能性があります (Ho 1996)。

さらに、霜やその他の自然の封じ込め圧力が存在しない新しい環境に遺伝子操作された農業用薬剤を導入する場合は注意が必要です。 土着の個体群または遺伝情報の自然な交換者は、野生の組換え体と交配して、操作された形質の伝達をもたらすでしょうか? これらの特性は、他のエージェントで有害であることが証明されますか? 治療管理者にはどのような影響がありますか? 免疫反応は拡散を制限しますか? 操作された生きたエージェントは種の壁を越えることができますか? それらは砂漠、山、平野および都市の環境で存続しますか。

まとめ

米国における現代のバイオテクノロジーは、1970 年代初頭以来、コンセンサス ガイドラインと地方条例の下で発展してきました。 慎重な精査により、組換え生物によって発現される予想外の制御不能な形質は示されませんでした。 これは有用な技術であり、それなしでは天然の治療用タンパク質に基づく多くの医学的改善は不可能だったでしょう. 多くの先進国では、バイオテクノロジーは主要な経済力であり、産業全体がバイオテクノロジー革命を中心に成長しています。

バイオテクノロジー労働者の医療問題は、特定の宿主、ベクター、DNA のリスク、および実行される物理的な操作に関連しています。 これまでのところ、労働者の病気は、ケースバイケースで評価されるように、エンジニアリング、作業慣行、ワクチン、およびリスクに固有の生物学的封じ込め制御によって予防可能でした. また、新しい実験プロトコルごとに将来のリスク評価を行うための管理体制が整っています。 この安全性の実績が実行可能な材料の環境への放出に継続するかどうかは、持続性、拡散、自然交換体、宿主細胞の特性、使用される移動剤の宿主範囲特異性、細胞の性質など、潜在的な環境リスクの継続的な評価の問題です挿入遺伝子など。 これは、自然がしばしばもたらす驚きを最小限に抑えるために、影響を受ける可能性のあるすべての環境と種について考慮することが重要です。

 

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土曜日、2月26 2011 18:19

花火産業

第3版「労働安全衛生百科事典」より転載。

火工品産業は、娯楽用、信号や照明における技術的および軍事的使用、殺虫剤としての使用、およびその他のさまざまな目的のための火工品(花火)の製造と定義できます。 これらの製品には、必要に応じて成形、圧縮、または圧縮された粉末またはペースト組成物からなる火工品が含まれています。 それらが点火されると、それらに含まれるエネルギーが放出され、照明、爆発、口笛、叫び声、煙の形成、くすぶり、推進力、点火、プライミング、射撃、崩壊などの特定の効果が得られます。 最も重要な火薬物質はまだ黒色の粉末 (木炭、硫黄、硝酸カリウムからなる火薬) であり、起爆のためにばらばらに使用したり、推進や射撃のために圧縮したり、プライマーとして木炭で緩衝したりできます。

プロセス

火工品の製造に使用される原材料は、非常に純粋で、機械的な不純物がなく、(とりわけ)酸成分が含まれていない必要があります。 これは、紙、台紙、糊などの副資材にも当てはまります。 表 1 に、火工品の製造に使用される一般的な原材料を示します。

表 1. 火工品の製造に使用される原材料

製品

原材料

爆発物

ニトロセルロース(コロジオンウール)、雷銀、黒色粉
(硝酸カリウム、硫黄、木炭)。

可燃性物質

アカロイド樹脂、デキストリン、没食子酸、アラビアゴム、木材、木炭、
ロジン、乳糖、ポリ塩化ビニル(PVC)、シェラック、メチルセルロース、
硫化アンチモン、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、亜鉛、
リン、硫黄。

酸化性物質

塩素酸カリウム、塩素酸バリウム、カリウム、過塩素酸塩、バリウム
硝酸塩、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸ストロンチウム、バリウム
過酸化物、二酸化鉛、酸化クロム。

難燃性材料

炭酸バリウム(緑)、氷晶石(黄)、銅、アンモニウム
硫酸塩(青)、シュウ酸ナト​​リウム(黄)、炭酸銅(青)、
酢酸銅亜ヒ酸塩(青)、炭酸ストロンチウム(赤)、ストロンチウム
シュウ酸(赤)。 染料は色付きの煙を生成するために使用されます。
塩化アンモニウムで白煙を出します。

不活性材料

トリステアリン酸グリセリル、パラフィン、珪藻土、ライム、チョーク。

 

原料は、乾燥、粉砕、ふるい分けを経て、専用の建物で計量・混合されます。 以前は常に手で混合していましたが、現代の工場では機械式ミキサーがよく使用されます。 混合後、物質は作業室での蓄積を避けるために特別な保管建物に保管する必要があります。 実際の処理作業に必要な量だけをこれらの建物から作業室に持ち込む必要があります。

火工品のケースは、紙、厚紙、合成素材、または金属製である場合があります。 梱包方法が異なります。 例えば、爆発の場合、組成物はケースにばらばらに注がれ、密封されますが、推進、照明、叫び声、または口笛を吹くためには、ケースにばらばらに注がれ、圧縮または圧縮されて密封されます。

以前は、木製の「設置」ツールを木槌で叩いて圧縮または圧縮していましたが、この方法は現代の施設ではめったに採用されていません。 代わりに、油圧プレスまたはロータリーロゼンジプレスが使用されます。 油圧プレスは、多くの場合に組成物を同時に圧縮することを可能にします。

イルミネーション物質は、多くの場合、湿らせて星を形成し、乾燥させてロケットや爆弾などのケースに入れます。 湿式プロセスで製造された物質は、十分に乾燥させる必要があります。そうしないと、自然発火する可能性があります。

多くの火工品は圧縮すると発火しにくいため、関連する火工品には着火を確実にするための中間またはプライミング成分が含まれています。 その後、ケースは封印されます。 物品は、クイックマッチ、ヒューズ、スクレーパー、または場合によってはパーカッション キャップによって外部から点火されます。

危険

火工品における最も重要な危険は、明らかに火災と爆発です。 関与する機械の数が少ないため、機械的な危険はそれほど重要ではありません。 それらは他の業界のものと似ています。

ほとんどの火工品の感度は、ばらばらの状態では、打撃、摩擦、火花、および熱によって容易に発火する可能性があるほどです。 火災や爆発の危険性があり、爆発物と見なされます。 多くの火工品は通常の爆発物と同様の爆発効果があり、労働者は炎のシートで衣服や身体をやけどする可能性があります。

火工品に使用される有毒物質 (鉛、バリウム化合物、酢酸亜ヒ酸銅など) の処理中に、計量および混合中に粉塵を吸い込むことで健康被害が生じる可能性があります。

安全衛生対策

火工品の製造には、信頼できる人物のみを雇用する必要があります。 18 歳未満の若者は雇用されるべきではありません。 作業者への適切な指導と監督が必要です。

製造プロセスに着手する前に、火工品の摩擦、衝撃、熱に対する感受性、および爆発作用を確認することが重要です。 製造プロセスの性質と、作業室、保管および乾燥建物での許容量は、これらの特性に依存します。

火工品および製品の製造では、次の基本的な予防措置を講じる必要があります。

  • 企業の非危険部分 (オフィス、ワークショップ、飲食エリアなど) の建物は、危険エリアの建物から十分に離れた場所に配置する必要があります。
  • 危険区域では、製造プロセスごとに別々の製造、加工、および保管用の建物が必要であり、これらの建物は十分に離れた場所に配置する必要があります。
  • 処理棟は別々の作業室に分割する必要があります。
  • 混合、加工、保管、乾燥の建物内の火工品の量は制限する必要があります。
  • 異なる作業室の労働者の数は制限する必要があります。

 

次の距離が推奨されます。

  • 危険区域の建物と非危険区域の建物の間、少なくとも 30 m
  • さまざまな処理棟自体の間、15 m
  • 混合、乾燥、貯蔵の建物と他の建物の間、建設および影響を受ける労働者の数に応じて 20 ~ 40 m
  • 異なる混合、乾燥、貯蔵棟の間、15 ~ 20 m。

 

作業施設間の距離は、状況が好都合で、それらの間に保護壁が構築されている場合に短縮される場合があります。

次の目的のために、個別の建物を提供する必要があります。完成品、および黒い粉の保管。

次の原材料は、隔離された部屋に保管する必要があります。塩素酸塩および過塩素酸塩、過塩素酸アンモニウム。 硝酸塩、過酸化物およびその他の酸化物質; 軽金属; 可燃性物質; 可燃性の液体; 赤リン; ニトロセルロース。 ニトロセルロースは濡れたままにしておく必要があります。 金属粉末は、湿気、脂肪油、グリースから保護する必要があります。 酸化剤は、他の物質とは別に保管する必要があります。

建物の設計

混合には、防爆型の建物(防爆壁XNUMX枚、防爆屋根、プラスチックシート製の防爆防爆壁XNUMX枚)が最適です。 防爆ベント壁の前に防護壁を設置することをお勧めします。 塩素酸塩を含む物質の混合室は、金属または硫化アンチモンを含む物質には使用しないでください。

乾燥に関しては、防爆ベントエリアを備えた建物、および土で覆われ、防爆ベント壁が設けられた建物が十分であることが証明されています。 それらは堤防で囲まれている必要があります。 乾燥ハウスでは、室温を 50 ºC に制御することをお勧めします。

加工棟には、次の目的で別々の部屋が必要です。 圧縮または圧縮; ケースを切断、「窒息」させ、閉じる。 成形および圧縮された火工品のラッカー塗装。 火工品のプライミング; 火工品および中間製品の保管; 梱包; 梱包された物質の保管。 爆発ベントエリアのある建物の列が最適であることがわかっています。 中間壁の強度は、取り扱う物質の性質と量に適している必要があります。

以下は、爆発の可能性のある物質が使用または存在する建物の基本的な規則です。

  • 建物は平屋建てで、地下室はありません。
  • 屋根の表面は、延焼に対して十分な保護を提供する必要があります。
  • 部屋の壁は滑らかで洗えるものでなければなりません。
  • 床は隙間のない平らで滑らかな表面でなければなりません。 それらは、キシロリス、砂のないアスファルト、および合成材料などの柔らかい材料でできている必要があります。 通常の木製の床は使用しないでください。 危険な部屋の床は導電性である必要があり、そこにいる作業員は導電性の底を持つ靴を履く必要があります。
  • すべての建物のドアと窓は外側に開く必要があります。 勤務時間中は、ドアをロックしてはいけません。
  • 直火による建物の暖房は許可されていません。 危険な建物の暖房には、温水、低圧蒸気、または防塵電気システムのみを使用する必要があります。 ラジエーターは、すべての面が滑らかで掃除が簡単でなければなりません。フィン付きのパイプを備えたラジエーターは使用しないでください。 加熱面とパイプには 115 ºC の温度が推奨されます。
  • 作業台と棚は、耐火材料または堅木でできている必要があります。
  • 作業室、保管室、乾燥室、およびそれらの機器は、定期的に水拭きで清掃する必要があります。
  • 部屋から迅速に避難できるように、職場、入り口、および避難経路を計画する必要があります。
  • 実行可能な限り、作業場は保護壁で分離する必要があります。
  • 必要な在庫は安全に保管する必要があります。
  • すべての建物に避雷針を装備する必要があります。
  • 敷地内での喫煙、火気の使用、マッチやライターの持ち込みは禁止されています。

 

詳細

機械プレスには、火災が発生した場合に労働者が危険にさらされたり、火災が近隣の職場に広がらないように、保護スクリーンまたは壁が必要です。 大量の材料を扱う場合、プレスは隔離された部屋に置き、外部から操作する必要があります。 プレスルームには誰も留まるべきではありません。

消火器具は十分な数を備え、目立つように印を付け、定期的に点検する必要があります。 それらは、存在する材料の性質に適している必要があります。 クラス D 消火器は、水、泡、粉末、または二酸化炭素ではなく、金属粉末の燃焼に使用する必要があります。 燃えている衣服を消火するために、シャワー、ウールの毛布、難燃性の毛布を使用することをお勧めします。

火工品に接触する人、または炎のシートによって危険にさらされる可能性がある人は、適切な耐火および耐熱保護服を着用する必要があります。 衣類は、汚染物質を除去する目的で指定された場所で毎日ほこりを払う必要があります。

事故が発生した場合に応急処置を提供するための措置を講じる必要があります。

材料

性質の異なる危険物は、分別して収集する必要があります。 廃棄物容器は毎日空にする必要があります。 収集された廃棄物は、破壊されるまで、建物から少なくとも 15 m 離れた保護された場所に保管する必要があります。 不良品・中間品は、原則として廃棄物として処理してください。 リスクが発生しない場合にのみ、再処理する必要があります。

健康に有害な物質を処理する場合、それらに直接触れないようにする必要があります。 有害なガス、蒸気、粉塵は、効果的かつ安全に排出する必要があります。 排気システムが不十分な場合は、呼吸保護具を着用する必要があります。 適切な防護服を用意する必要があります。

 

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土曜日、2月26 2011 18:59

石油精製プロセス

一般的なプロファイル

石油精製は、原油を別々の炭化水素グループに蒸留または分留することから始まります。 結果として得られる製品は、処理される原油の特性に直接関係しています。 これらの蒸留生成物のほとんどは、分解、改質、およびその他の変換プロセスを通じて物理的および分子構造を変更することにより、より有用な製品にさらに変換されます。 これらの製品は、その後、最終製品を製造するために、抽出、水素化処理、甘味化などのさまざまな処理および分離プロセスにかけられます。 最も単純な製油所は通常、常圧および真空蒸留に限定されていますが、統合された製油所には、分別、変換、処理、および潤滑油、重質燃料、アスファルト製造との混合が組み込まれています。 石油化学処理も含まれる場合があります。

1861 年に開設された最初の製油所では、単純な常圧蒸留によって灯油を製造していました。 その副産物にはタールとナフサが含まれていました。 石油を真空下で蒸留することにより、高品質の潤滑油を製造できることがすぐに発見されました。 しかし、その後 30 年間、灯油は消費者が最も欲しがる製品でした。 この状況を変えた XNUMX つの最も重要なイベントは次のとおりです。

    • 灯油の需要を減らした電灯の発明
    • ディーゼル燃料とガソリン(ナフサ)の需要を生み出した内燃機関の発明。

     

    大量生産と第一次世界大戦の到来により、ガソリン車の数が劇的に増加し、それに応じてガソリンの需要が増加しました。 しかし、常圧蒸留法や減圧蒸留法では、原油から一定量のガソリンしか得られませんでした。 最初の熱分解プロセスは 1913 年に開発されました。熱分解では、重質燃料を圧力と高熱の両方にさらし、大きな分子を物理的に小さな分子に分解して、追加のガソリンと留出燃料を生成します。 1930 年代後半に、より魅力的で価値のある製品を製造するために、洗練された形式の熱分解、ビスブレーキングが開発されました。

    高圧縮ガソリンエンジンが開発されるにつれて、より優れたアンチノック特性を備えた高オクタン価ガソリンが求められました。 1930 年代半ばから後半にかけて接触分解と重合プロセスが導入され、ガソリンの収率が向上し、オクタン価が高くなり、この需要が満たされました。 別の触媒プロセスであるアルキル化は、爆発物や合成ゴムの出発原料である、より高オクタン価の航空ガソリンおよび石油化学原料を製造するために、1940 年代初頭に開発されました。 その後、触媒異性化が開発され、炭化水素を変換してアルキル化原料の量を増やしました。

    第二次世界大戦後、さまざまな改質プロセスが導入され、ガソリンの品質と収率が向上し、より高品質の製品が製造されました。 これらのいくつかは、触媒や水素を使用して分子を変化させ、硫黄を除去するものでした。 1960 年代を通じて、改良された触媒、および水素化分解や改質などの処理方法が開発され、ガソリンの収率が向上し、アンチノック特性が改善されました。 これらの触媒プロセスは、現代の石油化学産業の基礎を形成する二重結合 (アルケン) を持つ分子も生成しました。

    最新の製油所で使用されるさまざまなプロセスの数と種類は、主に原油原料の性質と最終製品の要件によって異なります。 プロセスは、原油コスト、製品価値、ユーティリティの利用可能性、輸送などの経済的要因の影響も受けます。 さまざまなプロセスの導入の年表を表 1 に示します。

    表1 精製加工の歴史のまとめ

    プロセス名

    プロセスの目的

    副産物の処理

    1862

    常圧蒸留

    灯油を生産する

    ナフサ、タール等

    1870

    真空蒸留

    潤滑剤(オリジナル)
    分解原料(1930年代)

    アスファルト、残留物
    コーカー原料

    1913

    熱分解

    ガソリンを増やす

    残留燃料、バンカー燃料

    1916

    甘味

    硫黄と臭気を低減

    サルファー

    1930

    熱改質

    オクタン価の向上

    残余

    1932

    水素化

    硫黄を除去

    サルファー

    1932

    料理

    ガソリンベースストックの生産

    コーラ

    1933

    溶媒抽出

    潤滑剤の粘度指数を改善する

    芳香族

    1935

    溶剤脱ろう

    流動点を改善する

    ワックス

    1935

    触媒重合

    ガソリンの収率とオクタン価を改善する

    石油化学原料

    1937

    接触分解

    ハイオクガソリン

    石油化学原料

    1939

    ビスブレーキング

    粘度を下げる

    留出物、タールの増加

    1940

    アルキル化

    ガソリンのオクタン価と収量を増やす

    ハイオク航空ガソリン

    1940

    異性化

    アルキル化原料の生産

    ナフサ

    1942

    流動接触分解

    ガソリン収量とオクタン価を向上

    石油化学原料

    1950

    脱アスファルト

    分解原料を増やす

    アスファルト

    1952

    接触改質

    低品質ナフサの転換

    芳香族

    1954

    水素化脱硫

    硫黄を除去

    サルファー

    1956

    甘味抑制剤

    メルカプタンを除去

    二硫化物

    1957

    触媒異性化

    オクタン価の高い分子に変換

    アルキル化原料

    1960

    ハイドロクラッキング

    品質向上と硫黄低減

    アルキル化原料

    1974

    接触脱ろう

    流動点を改善する

    ワックス

    1975

    残留水素化分解

    残油からのガソリン収率の向上

    重い残差

     

    基本的な精製プロセスと操作

    石油精製プロセスと操作は、次の基本的な領域に分類できます。分離、変換、処理、配合と混合、補助精製操作、および精製非プロセス操作です。 簡略化されたフローチャートについては、図 1 を参照してください。

    図 1. 製油所のプロセス チャート

    オイル10F28

    分離. 原油は、常圧および減圧蒸留塔での分留によって物理的に分離され、「フラクション」または「カット」と呼ばれるさまざまな沸点範囲を持つ炭化水素分子のグループに分けられます。

    変換. 炭化水素分子のサイズおよび/または構造を変更するために使用される変換プロセスには、次のものがあります。

      • 水力分解、熱分解、接触分解、コーキング、ビスブレーキングによる分解(分割)
      • アルキル化と重合による統一(結合)
      • 異性化および接触改質による変質(再配置)
      • 治療。

             

            精製の開始以来、最終製品の性能特性に悪影響を及ぼしたり、変換プロセスの効率を低下させたりする非炭化水素、不純物、およびその他の成分を除去するために、さまざまな処理方法が使用されてきました。 処理には、溶解、吸収、沈殿などの化学反応と物理的分離の両方が含まれ、さまざまなプロセスと組み合わせが行われます。 処理方法には、芳香族およびナフテンの除去または分離、ならびに不純物および望ましくない汚染物質の除去が含まれます。 加工前の原油の脱硫、および加工中および加工後の製品の処理には、甘味料化合物と酸が使用されます。 他の処理方法には、粗脱塩、化学甘味、酸処理、粘土接触、水素化脱硫、溶媒精製、苛性洗浄、水素化処理、乾燥、溶媒抽出および溶媒脱ろうが含まれる。

            調合・配合 炭化水素フラクション、添加剤、およびその他の成分を混合および組み合わせて、特定の望ましい性能特性を備えた最終製品を製造するプロセスです。

            補助精錬作業. 炭化水素処理をサポートするために必要なその他の製油所操作には、ライトエンドの回収が含まれます。 酸水ストリッピング; 固形廃棄物、廃水、プロセス水の処理と冷却。 水素生産; 硫黄回収; 酸およびテールガス処理。 その他のプロセス機能は、触媒、試薬、蒸気、空気、窒素、酸素、水素、および燃料ガスを提供しています。

            製油所の非プロセス施設. すべての製油所には、炭化水素プロセス操作をサポートする多数の施設、機能、機器、およびシステムがあります。 典型的なサポート操作は、熱と発電です。 製品の動き; タンク保管; 送料および手数料; フレアと救援システム; 炉とヒーター; アラームとセンサー; サンプリング、テスト、検査。 非プロセス施設およびシステムには、消防、水および保護システム、騒音および公害防止、研究所、制御室、倉庫、保守および管理施設が含まれます。

            原油精製の主な製品

            石油精製は、より優れた異なる製品に対する消費者の需要の変化に対応して、継続的に進化してきました。 当初のプロセス要件は、鯨油よりも安価で優れた照明用燃料源として灯油を生産することでした。 内燃機関の開発は、ベンゼン、ガソリン、ディーゼル燃料の生産につながりました。 航空機の進化により、オクタン価の高い航空ガソリンとジェット燃料が必要になりました。これは、元の精製製品である灯油の洗練された形です。 現在の製油所では、さまざまな製品が製造されており、その多くは分解プロセスや潤滑油製造の原料として、また石油化学産業で使用されています。 これらの製品は、燃料、石油化学原料、溶剤、プロセス オイル、潤滑油、およびワックス、アスファルト、コークスなどの特殊製品に大別できます。 (表 2 を参照してください。)

            表2 原油精製の主な製品

            炭化水素ガス

            あなたが使用します

            液化ガス

            調理・産業ガス
            モーター燃料ガス
            照明ガス
            アンモニア
            合成肥料
            アルコール
            溶剤とアセトン
            可塑剤
            プラスチックおよびテキスタイル用の樹脂および繊維
            塗料とワニス

            化学工業原料

            ゴム製品

            カーボンブラック

            印刷インキ
            ゴム産業

            軽留分

            ライトナフサ

            オレフィン
            溶剤および希釈剤
            抽出溶媒
            化学工業原料

            中間ナフサ

            航空および自動車用ガソリン
            ドライクリーニング溶剤

            ヘビーナフサ

            軍用ジェット燃料
            ジェット燃料と灯油
            トラクター燃料

            ディーゼル燃料

            クラッキングストック
            灯油とディーゼル燃料
            冶金燃料
            吸収油 - ベンゼンとガソリンの回収

            重留分

            テクニカルオイル

            繊維油
            薬用油と化粧品
            ホワイトオイル - 食品産業

            潤滑油

            変圧器およびスピンドル油
            モーターおよびエンジンオイル
            機械油およびコンプレッサー油
            タービンおよび作動油
            トランスミッションオイル
            機器およびケーブルの絶縁油
            車軸、ギア、蒸気機関油
            金属加工・切削・研削油
            焼入・防錆油
            伝熱油
            潤滑グリースおよびコンパウンド
            印刷インキ油

            パラフィンワックス

            ゴム産業
            医薬品・化粧品
            食品および製紙産業
            キャンドルとマッチ

            残留物

            ワセリン

            ワセリン
            化粧品
            防錆剤および潤滑剤
            ケーブル コーティング コンパウンド

            残油

            6号ボイラーとプロセス重油

            アスファルト

            アスファルト舗装
            屋根材
            アスファルト潤滑剤
            断熱と基礎保護
            防水紙製品

            製油所副産物

            コーラ

            電極と燃料

            スルホン酸塩

            乳化剤

            硫酸

            合成肥料

            サルファー

            化学品

            水素

            炭化水素改質

             

            多くの化学物質が、炭化水素処理で使用されるか、炭化水素処理の結果として形成されます。 精製に特有で関連性のあるものの簡単な説明は次のとおりです。

            二酸化硫黄

            高硫黄含有燃料の燃焼からの煙道ガスは、通常、高レベルの二酸化硫黄を含んでおり、通常は水洗浄によって除去されます。

            コースティクス

            酸を中和し、腐食を減らすために、脱塩水に苛性剤が追加されます。 塔のオーバーヘッド中の腐食性塩化物の量を減らすために、脱塩された原油に苛性剤も添加されます。 これらは、製油所の処理プロセスで使用され、炭化水素の流れから汚染物質を除去します。

            窒素酸化物と一酸化炭素

            煙道ガスには最大 200 ppm の一酸化窒素が含まれており、酸素とゆっくりと反応して二酸化窒素を形成します。 一酸化窒素は水洗浄では除去されず、二酸化窒素は水に溶解して亜硝酸と硝酸を形成します。 通常、燃焼排ガスには、異常燃焼がない限り、微量の一酸化炭素しか含まれていません。

            硫化水素

            硫化水素は、ほとんどの原油に自然に含まれており、処理中に不安定な硫黄化合物の分解によっても生成されます。 硫化水素は非常に有毒で無色の可燃性ガスで、空気より重く、水に溶けます。 腐った卵のようなにおいがあり、曝露限界の非常に低い濃度よりもはるかに低い濃度で識別できます。 この匂いは、曝露するとほとんど即座に鈍感になるため、適切な警告を提供するために信頼することはできません. 硫化水素の存在を作業者に警告するために特別な検出器が必要であり、ガスの存在下では適切な呼吸保護具を使用する必要があります。 低レベルの硫化水素にさらされると、刺激、めまい、頭痛を引き起こしますが、規定の限度を超えるレベルにさらされると、神経系の機能低下を引き起こし、最終的には死に至ります。

            酸っぱい水

            酸性水は、硫化水素、アンモニア、フェノール、炭化水素、低分子量硫黄化合物を含むプロセス水です。 サワー水は、蒸留中の炭化水素フラクションの蒸気ストリッピング、触媒の再生中、または水素化処理および水素仕上げ中の硫化水素の蒸気ストリッピングによって生成されます。 サワー水は、硫化水素やアンモニアを吸収するプロセスに水を追加することによっても生成されます。

            硫酸とフッ化水素酸

            硫酸とフッ化水素酸は、アルキル化プロセスの触媒として使用されます。 一部の処理工程では硫酸も使用されます。

            固体触媒

            精製工程では、ペレットから粒状ビーズ、ダストまで、さまざまな材質、組成のさまざまな形態や形状のさまざまな固体触媒が使用されています。 押出ペレット触媒は移動床および固定床ユニットで使用されますが、流動床プロセスでは微細な球状粒子触媒が使用されます。 硫黄を除去するプロセスで使用される触媒には、コバルト、ニッケル、またはモリブデンが含浸されています。 分解ユニットは、天然粘土、シリカアルミナ、合成ゼオライトなどの酸機能触媒を使用します。 白金などの貴金属を含浸させた酸機能触媒は、異性化や改質に使用されます。 使用済みの触媒は、金属、芳香油、発がん性の多環芳香族化合物、またはその他の危険物質を含んでいる可能性があり、自然発火性である可能性があるため、特別な取り扱いと曝露からの保護が必要です。

            燃料

            主な燃料製品は、液化石油ガス、ガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル燃料、灯油、および残留燃料油です。

            液化石油ガス(LPG)は、プロパンやブタンなどのパラフィン系炭化水素とオレフィン系炭化水素の混合物で構成され、燃料として使用するために製造され、圧力下で液体として保管および処理されます。 LPG の沸点は、約 -74 °C から
            +38 °C、無色で、蒸気は空気より重く、非常に可燃性です。 労働安全衛生の観点から見た LPG の重要な特性は、蒸気圧と汚染物質の制御です。

            ガソリン. 最も重要な製油所製品は自動車用ガソリンです。これは、改質油、アルキレート、脂肪族ナフサ (軽質直留ナフサ)、芳香族ナフサ (熱および接触分解ナフサ) および添加剤を含む、比較的低沸点の炭化水素留分のブレンドです。 ガソリンブレンドストックの沸点は周囲温度から約 204 °C までで、引火点は -40 °C 未満です。 ガソリンの重要な品質は、オクタン価 (アンチノック)、揮発性 (始動およびベーパーロック)、蒸気圧 (環境制御) です。 添加剤は、ガソリンの性能を高め、酸化や錆の形成を防ぐために使用されます。 航空ガソリンは高オクタン価の製品であり、高地で良好に機能するように特別にブレンドされています。

            テトラエチル鉛 (TEL) およびテトラメチル鉛 (TML) は、オクタン価とアンチノック性能を向上させるガソリン添加剤です。 自動車の排気ガス中の鉛を削減するために、これらの添加剤は航空ガソリン以外では一般的に使用されなくなりました。

            エチル ターシャリー ブチル エーテル (ETBE)、メチル ターシャリー ブチル エーテル (MTBE)、ターシャリー アミル メチル エーテル (TAME) およびその他の含酸素化合物は、TEL および TML の代わりに使用され、無鉛ガソリンのアンチノック性能を向上させ、一酸化炭素の排出を削減します。

            ジェット燃料と灯油. 灯油はパラフィンとナフテンの混合物で、芳香族は通常 20% 未満です。 引火点は 38 °C を超え、沸点範囲は 160 °C ~ 288 °C で、照明、暖房、溶剤、ディーゼル燃料への混合に使用されます。 ジェット燃料は、凝固点、引火点、発煙点が重要な品質の中間留出灯油製品です。 商用ジェット燃料の沸点範囲は約 191 °C ~ 274 °C、軍用ジェット燃料の沸点範囲は 55 °C ~ 288 °C です。

            留出燃料. ディーゼル燃料と家庭用灯油は、パラフィン、ナフテン、および芳香族の明るい色の混合物であり、適度な量のオレフィンが含まれている場合があります。 留出燃料は引火点が 60 °C を超え、沸点範囲が約 163 °C ~ 371 °C であり、多くの場合、安定性を向上させるために水素化脱硫されます。 留出燃料は可燃性であり、加熱すると蒸気を放出し、空気との可燃性混合物を形成する可能性があります。 留出燃料に要求される望ましい品質には、制御された引火点と流動点、クリーンな燃焼、貯蔵タンク内での堆積物形成の防止、および良好な始動と燃焼のための適切なディーゼル燃料セタン評価が含まれます。

            残留燃料. 多くの船舶および商業および産業施設は、電力、熱、および処理のために、残留燃料または残留燃料と留出燃料の組み合わせを使用します。 残留燃料は、121 °C を超える引火点と高沸点を持つ、大きな炭化水素分子の暗色の高粘性液体混合物です。 残留燃料の重要な仕様は、粘度と低硫黄含有量 (環境制御のため) です。

            健康と安全に関する考慮事項

            LPG とガソリンの主な安全上の問題は火災です。 低沸点生成物の高い揮発性と高い可燃性により、蒸気は空気中に容易に蒸発し、容易に着火できる可燃性混合物を形成します。 これは認識された危険であり、特定の保管、封じ込め、取り扱いの予防措置、および火災が発生しないように蒸気の放出と発火源を確実に制御するための安全対策が必要です。 灯油やディーゼル燃料などの揮発性の低い燃料は、可燃範囲で空気と混合すると蒸気も可燃性になるため、こぼれたり発火したりしないように注意して取り扱う必要があります。 燃料蒸気を含む雰囲気で作業する場合、空気中の揮発性の高い可燃性製品蒸気の濃度は、多くの場合、可燃性下限 (LFL) の 10% 以下に制限され、揮発性が低く可燃性の製品蒸気の濃度は 20% 以下に制限されます。発火のリスクを軽減するために、適用される会社および政府の規制に応じて、% LFL。

            混合気中のガソリン蒸気レベルは、通常、安全のために LFL の 10% 未満に維持されますが、この濃度は、健康上の理由から観察される暴露限界を大幅に上回っています。 空気中の少量のガソリン蒸気を吸入すると、可燃性の下限をはるかに下回ると、刺激、頭痛、めまいを引き起こす可能性がありますが、それ以上の濃度を吸入すると、意識を失い、最終的には死に至る可能性があります。 長期的な健康への影響も考えられます。 ガソリンにはベンゼンが含まれています。たとえば、既知の発がん性物質であり、許容暴露限度はわずか数 ppm です。 したがって、10% LFL 未満のレベルのガソリン蒸気雰囲気で作業する場合でも、呼吸保護や局所排気装置などの適切な産業衛生上の予防措置が必要です。

            過去には、多くのガソリンにテトラエチルまたはテトラメチルアルキル鉛アンチノック添加剤が含まれていました。これは有毒であり、皮膚との接触や吸入による深刻な鉛吸収の危険をもたらします。 使用中の任意の時点で有鉛ガソリンを含むタンクまたは容器は、排気し、完全に洗浄し、特別な「空気中の鉛」試験装置で試験し、無鉛であることが証明されて、労働者が自力でガソリンを使用せずに入ることができることを保証する必要があります。酸素レベルが正常であり、タンクに無鉛ガソリンまたはその他の製品が含まれている場合でも、呼吸用空気装置が含まれているか供給されています。

            ガス状の石油留分およびより揮発性の高い燃料製品は、一般に分子量に反比例して、穏やかな麻酔効果があります。 ガソリンや灯油などの低沸点液体燃料は、吸入すると重度の化学性肺炎を引き起こすため、口から吸引したり、誤って摂取したりしないでください。 ガスや蒸気は、(空気中の) 酸素を通常の呼吸レベル以下に置き換えるのに十分な高濃度で存在する場合もあります。 蒸気濃度を暴露限界以下に維持し、通常の呼吸範囲で酸素レベルを維持することは、通常、パージまたは換気によって達成されます。

            分解留出物には、少量の発がん性多環芳香族炭化水素 (PAH) が含まれています。 したがって、暴露を制限する必要があります。 皮膚炎は、皮膚を脱脂する傾向があるため、ガソリン、灯油、蒸留燃料への暴露からも発症する可能性があります. 予防は、個人用保護具の使用、バリア クリーム、接触の低減、およびガソリン、灯油、または溶剤で手を洗う代わりにぬるま湯と石鹸で洗うなどの適切な衛生習慣によって達成されます。 一部の人は、ガソリンやその他の留出物を着色するために使用される染料に皮膚過敏症を持っています.

            残留燃料油には微量の金属が含まれており、非常に有毒な硫化水素が混入している可能性があります。 370 °C を超える高熱分解ストックを含む残留燃料には、発がん性 PAH が含まれています。 特にタンクや容器を開けるときは、硫化水素ガスが放出される可能性があるため、適切な個人保護なしで残留燃料に繰り返しさらされることは避ける必要があります。

            石油化学原料

            エチレン、プロピレン、ブタジエンなど、原油精製に由来する多くの製品は、製油所の分解プロセスに由来するオレフィン系炭化水素であり、石油化学産業でプラスチック、アンモニア、合成ゴム、グリコール、すぐ。

            石油系溶剤

            ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタンなど、沸点や炭化水素組成を厳密に管理した各種純化合物を製造し、溶媒として使用しています。 溶媒は、その組成に応じて、芳香族または非芳香族として分類できます。 シンナー、ドライクリーニング液、脱脂剤、工業用および殺虫剤の溶剤などとしてのそれらの使用は、一般に、-18 °C をはるかに下回るものから 60 °C を超えるものまでさまざまな引火点によって決定されます。

            溶剤に関連する危険性は、引火点の低い溶剤が可燃性であり、その蒸気が可燃範囲で空気と混合すると引火性があるという点で、燃料の危険性と似ています。 芳香族溶媒は通常、非芳香族溶媒よりも毒性が高くなります。

            プロセスオイル

            プロセス油には、高沸点範囲の直留大気圧または真空留出物の流れ、および接触分解または熱分解によって生成されるものが含まれます。 これらの複雑な混合物は、15 個を超える炭素原子を持つ大きなパラフィン系、ナフテン系、および芳香族炭化水素分子を含み、クラッキングまたは潤滑油製造の原料として使用されます。 プロセスオイルは粘度がかなり高く、沸点は 260 °C から 538 °C で、引火点は 121 °C を超えます。

            プロセスオイルは肌に刺激を与え、高濃度の PAH や硫黄、窒素、酸素化合物を含んでいます。 蒸気やミストの吸入は避けるべきであり、皮膚への露出は、個人用保護具と良好な衛生慣行を使用して制御する必要があります。

            潤滑剤およびグリース

            潤滑油ベースストックは、特定の消費者の要件を満たすために特別な精製プロセスによって製造されます。 潤滑ベースストックは、淡色から中色、低揮発性、中粘度から高粘度のパラフィン系、ナフテン系、および芳香族オイルの混合物で、沸点範囲は 371 °C ~ 538 °C です。 解乳化剤、酸化防止剤、粘度向上剤などの添加剤を潤滑油ベースストックにブレンドして、モーター油、タービン油、作動油、工業用グリース、潤滑油、ギア油、切削油に必要な特性を提供します。 潤滑油ベース ストックの最も重要な品質は、さまざまな温度下での粘度の変化を少なくする高粘度指数です。 この特性は、原油供給原料に存在するか、または粘度指数向上添加剤の使用によって達成される可能性があります。 洗浄剤は、油の使用中に形成されたスラッジを懸濁状態に保つために添加されます。

            グリースは、潤滑油と金属石鹸の混合物であり、絶縁または潤滑性を提供するために、アスベスト、グラファイト、モリブデン、シリコーン、タルクなどの特殊用途の材料が追加されています。 切削油および金属加工油は、塩素、硫黄、脂肪酸添加剤などの特別な添加剤を含む潤滑油で、熱によって反応して切削工具に潤滑と保護を提供します。 水溶性切削油に乳化剤や防菌剤を配合。

            潤滑油自体は刺激がなく、毒性もほとんどありませんが、添加剤によって危険が生じる場合があります。 ユーザーは、特定の添加剤、潤滑剤、切削油、およびグリースの危険性を判断するために、サプライヤーの材料安全データ情報を参照する必要があります。 潤滑剤の主な危険は皮膚炎であり、通常は個人用保護具と適切な衛生慣行を使用することで制御できます。 場合によっては、労働者が切削油や潤滑剤に過敏になり、接触が発生しない仕事への再割り当てが必要になることがあります。 ナフテン系の切削油や軽質スピンドル油からのミストへの発がん性暴露については、いくつかの懸念がありますが、これは代替、工学的制御、または個人保護によって制御できます。 グリースへの暴露の危険性は、潤滑油の危険性に類似しており、グリースの材料または添加剤によってもたらされる危険性が追加されています。 これらの危険のほとんどは、このドキュメントの他の場所で説明されています 百科事典.

            特産品

            ワックス 食品の保護に使用されます。 コーティング中; 化粧品や靴磨きなどの他の製品の成分として、キャンドルの原料として。

            サルファー 石油精製の結果として生成されます。 密閉されたタンク内の加熱された溶融液体として、またはコンテナ内または屋外の固体として保管されます。

            コーラ ほぼ純粋な炭素であり、コークス化プロセスから生じる物理的特性に応じて、電極から木炭ブリケットまでさまざまな用途があります。

            アスファルト主に舗装道路や屋根材に使用される は、ほとんどの化学物質や気象条件に対して不活性でなければなりません。

            ワックスとアスファルトは周囲温度で固体であり、保管、取り扱い、輸送には高温が必要であり、火傷の危険があります。 石油ワックスは高度に精製されているため、通常、危険性はありません。 皮膚がワックスに触れると毛穴が詰まる可能性がありますが、これは適切な衛生管理によって制御できます。 アスファルトおよび溶融硫黄タンクが開かれるときの硫化水素への暴露は、適切な工学的制御または呼吸保護具を使用することによって制御できます。 硫黄は高温でも容易に発火します。 アスファルトについては、 百科事典.

            石油精製プロセス

            炭化水素精製とは、化学薬品、触媒、熱、圧力を使用して、原油に自然に含まれる基本的な種類の炭化水素分子を分離し、類似した分子のグループに結合することです。 精製プロセスはまた、基本分子の構造と結合パターンを、より望ましい異なる炭化水素分子と化合物に再配置します。 存在する特定の化合物ではなく、炭化水素の種類 (パラフィン系、ナフテン系、または芳香族) が、精製プロセスにおける最も重要な要素です。

            製油所全体で、操作手順、安全な作業慣行、および承認された呼吸保護具を含む適切な個人用保護服と機器の使用が、火災、化学物質、微粒子、熱、騒音への暴露、およびプロセス操作、サンプリング、検査、ターンアラウンドおよびプロセス中に必要です。メンテナンス活動。 ほとんどの製油所プロセスは連続的であり、プロセスの流れは密閉された容器と配管に含まれているため、曝露の可能性は限られています。 ただし、製油所の操作が閉鎖プロセスであっても、炭化水素の液体、蒸気、またはガスの漏れまたは放出が発生すると、プロセスユニット全体のヒーター、炉、および熱交換器が発火源になるため、火災の可能性が存在します。

            原油前処理

            脱塩

            原油には、多くの場合、水、無機塩、懸濁物質、水溶性微量金属が含まれています。 精製プロセスの最初のステップは、脱塩(脱水)によってこれらの汚染物質を除去して、機器の腐食、目詰まり、ファウリングを減らし、処理ユニット内の触媒の被毒を防ぐことです。 化学的脱塩、静電分離、およびろ過は、原油の脱塩の XNUMX つの典型的な方法です。 化学的脱塩では、水と化学界面活性剤(抗乳化剤)を原油に加え、加熱して塩分やその他の不純物を水に溶解または付着させ、タンクに保持して沈殿させます。 電気的脱塩は、沈殿槽の底部に浮遊する水球を濃縮するために、高電圧の静電荷を適用します。 界面活性剤は、原油に浮遊物質が多い場合にのみ添加されます。 あまり一般的ではない XNUMX つ目のプロセスでは、珪藻土をろ過媒体として使用して、加熱した原油をろ過します。

            化学的および静電的脱塩では、粗原料を 66 °C ~ 177 °C に加熱して粘度と表面張力を下げ、水の混合と分離を容易にします。 温度は、原油原料の蒸気圧によって制限されます。 脱塩の両方の方法は連続的です。 水洗液のpHを調整するために苛性アルカリまたは酸を添加し、腐食を抑えるためにアンモニアを添加することができます。 排水は、汚染物質とともに沈殿槽の底部から排水処理施設に排出されます。 脱塩された原油は、沈殿槽の上部から連続的に抜き出され、常圧原油蒸留(精留)塔に送られます。 (図 2 参照)

            図2 脱塩(前処理)工程

            オイル010F1

            不適切な脱塩は、すべての製油所プロセス ユニットのヒーター チューブと熱交換器の汚れを引き起こし、製品の流れと熱伝達を制限し、圧力と温度の上昇による故障を引き起こします。 脱塩ユニットに過度の圧力をかけると、故障の原因になります。

            原油中の硫化水素、塩化水素、ナフテン酸 (有機) 酸およびその他の汚染物質の存在によって発生する腐食も、機器の故障の原因となります。 腐食は、中和された塩 (塩化アンモニウムと硫化アンモニウム) が凝縮水で湿ると発生します。 脱塩は閉鎖的なプロセスであるため、漏れや放出が発生しない限り、原油やプロセス化学物質にさらされる可能性はほとんどありません。 ヒーターの漏れにより、原油の低沸点成分が放出され、火災が発生する可能性があります。

            脱塩中に、アンモニア、粉末解乳化剤、腐食剤、および/または酸にさらされる可能性があります。 酸っぱい原油を脱塩する際に高い操作温度が使用される場合、硫化水素が存在します。 粗原料と使用される処理化学物質に応じて、廃水にはさまざまな量の塩化物、硫化物、重炭酸塩、アンモニア、炭化水素、フェノール、および懸濁物質が含まれます。 珪藻土をろ過に使用する場合、珪藻土には非常に細かい粒子サイズのシリカが含まれている可能性があり、呼吸器に危険を及ぼす可能性があるため、曝露を最小限に抑えるか、制御する必要があります。

            原油分離プロセス

            石油精製の最初のステップは、常圧および減圧蒸留塔での原油の分留です。 加熱された原油は、物理的にさまざまな留分またはストレート ラン カットに分離され、特定の沸点範囲によって区別され、揮発性の低い順にガス、軽質留分、中間留分、軽油、残油に分類されます。 分別は、蒸留塔の底部から塔頂への温度勾配により、高沸点成分が最初に凝縮し、低沸点成分が凝縮する前に塔内で上昇するためです。 塔内では、上昇する蒸気と下降する液体 (還流) が、互いに平衡にある組成を持つレベルで混合されます。 特別なトレイがこれらのレベル (または段階) に配置され、各レベルで凝縮する液体の一部を取り除きます。 典型的な XNUMX 段階の原油ユニットでは、軽留分と留出物を生成する常圧塔の直後に、常圧残留物を処理する真空塔が続きます。 蒸留後、さらに加工せずに最終製品として使用できる炭化水素はごくわずかです。

            常圧蒸留

            常圧蒸留塔では、脱塩された原油供給原料は、回収されたプロセス熱を使用して予熱されます。 次に、直火式の原油充填ヒーターに流れ、大気圧よりわずかに高い圧力と 343 °C ~ 371 °C の温度で、底部のすぐ上の垂直蒸留塔に供給され、高温での望ましくない熱分解を回避します。 . より軽い(沸点の低い)留分は塔の上部に拡散し、継続的に抜き取られ、さらなる処理、処理、混合、および分配のために他のユニットに送られます。

            燃料ガスや軽質ナフサなどの沸点が最も低い留分は、オーバーヘッド ラインによって塔の上部から蒸気として取り出されます。 ナフサ、またはストレートラン ガソリンは、塔の上部からオーバーヘッド ストリームとして取り出されます。 これらの製品は、石油化学および改質原料、ガソリン混合原料、溶剤、LPG として使用されます。

            軽油、重質ナフサ、蒸留物などの中沸点範囲の留分は、塔の中間セクションから側流として取り出されます。 これらは、灯油、ディーゼル燃料、燃料油、ジェット燃料、接触分解原料、混合原料として使用するために仕上げ作業に送られます。 これらの液体留分の一部は、より軽い端部が取り除かれ、下降還流流として塔に戻されます。

            タワーの底部で凝縮または残留する重質で高沸点の留分 (残油、残油、または塔頂原油と呼ばれる) は、燃料油、瀝青製造または原料の分解に使用されるか、またはヒーターに送られ、さらに分別するための減圧蒸留塔。 (図 3 および図 4 を参照してください。)

            図 3. 常圧蒸留プロセス

            オイル010F4

            図 4. 常圧蒸留プロセスの概略図

            オイル10F24

            真空蒸留

            真空蒸留塔は、常圧蒸留塔から高温で残油またはトッピングされた原油を蒸留する際に、熱分解を防ぐために必要な減圧を提供します。 一部の真空塔の内部設計は、トレイの代わりにランダム パッキングとデミスター パッドが使用されているという点で、常圧塔とは異なります。 速度を低く保つために、より大きな直径のタワーを使用することもできます。 典型的な第 XNUMX 段階の真空塔は、軽油、潤滑油ベース ストック、およびプロパン脱アスファルト用の重質残留物を生成する場合があります。 低真空で作動する第 XNUMX 段階の塔は、潤滑油原料処理に使用されない大気圧塔からの余剰残油と、脱アスファルトに使用されない第 XNUMX 真空塔からの余剰残油を蒸留します。

            真空塔は通常、接触分解装置の原料を余剰残油から分離するために使用されます。 真空塔の塔底はコーカーに送られ、潤滑油やアスファルトストックとして使用されるか、脱硫されて低硫黄燃料油にブレンドされます。 (図 5 および図 6 を参照してください。)

            図 5. 減圧蒸留プロセス

            オイル010F5

            図 6. 減圧蒸留プロセスの概略図

            オイル10F25

            蒸留塔

            製油所内には、特定の独自の製品を分離するように設計されたカラムと呼ばれる他の多数の小さな蒸留塔があり、これらはすべて常圧塔と同じ原理で機能します。 たとえば、脱プロパン塔は、プロパンをイソブタンおよびより重い成分から分離するように設計された小さなカラムです。 別の大きなカラムを使用して、エチル ベンゼンとキシレンを分離します。 ストリッパーと呼ばれる小さな「バブラー」塔は、蒸気を使用して、重い製品の流れから微量の軽い製品 (ガソリン) を取り除きます。

            蒸留塔内で熱分解が起こらないように、制御温度、圧力、および還流を操作パラメーター内に維持する必要があります。 自動制御装置が故障した場合、圧力、温度、または液体レベルの逸脱が発生する可能性があるため、リリーフ システムが提供されます。 原油が改質器チャージに入るのを防ぐために、操作が監視されます。 粗原料はかなりの量の水を懸濁状態で含んでいる可能性があり、これは始動時に分離し、蒸気パージによって塔に残った水とともに塔の底に沈みます。 この水は沸点まで加熱され、ユニット内のオイルと接触すると瞬間的な気化爆発を引き起こす可能性があります。

            予熱交換器、予熱炉と塔底交換器、常圧塔と真空炉、真空塔とオーバーヘッドは、塩酸(HCl)、硫化水素(H2S)、水、硫黄化合物、有機酸。 サワー原油を処理する場合、金属温度が 232 °C を超える大気圧塔と真空塔の両方、および炉管で深刻な腐食が発生する可能性があります。 ウェットH2S はまた鋼の割れを引き起こします。 高窒素原油を処理する場合、水の存在下で低温に冷却すると鉄鋼を腐食する窒素酸化物が、炉の煙道ガス中に形成されます。

            蒸留装置で発生する塩酸による腐食を抑えるために薬品を使用しています。 アンモニアは、初期凝縮の前に塔頂流に注入することができ、および/またはアルカリ溶液を熱い原油供給物に注意深く注入することができる。 十分な洗浄水が注入されないと、塩化アンモニウムの堆積物が形成され、深刻な腐食を引き起こす可能性があります。

            常圧および真空蒸留は密閉されたプロセスであり、露出は最小限です。 サワー (高硫黄) 原油が処理される場合、予熱交換器と炉、塔のフラッシュ ゾーンとオーバーヘッド システム、真空炉と塔、および塔底熱交換器で硫化水素にさらされる可能性があります。 原油と蒸留生成物はすべて、発がん性 PAH を含む高沸点芳香族化合物を含んでいます。 高濃度のナフサ蒸気に短期間さらされると、頭痛、吐き気、めまいを引き起こし、長期間さらされると意識を失う可能性があります。 ベンゼンは芳香族ナフサに存在するため、曝露を制限する必要があります。 脱ヘキサン装置のオーバーヘッドには、神経系に影響を与える可能性のあるノルマルヘキサンが大量に含まれている可能性があります。 塩化水素は、予熱交換器、塔頂ゾーン、オーバーヘッドに存在する可能性があります。 廃水は、粗原料と処理化学物質に応じて、高濃度の水溶性硫化物と、アンモニア、塩化物、フェノール、メルカプタンなどの他の水溶性化合物を含む場合があります。

            原油転換プロセス

            クラッキング、結合、再配置などの変換プロセスは、炭化水素分子のサイズと構造を変更して、フラクションをより望ましい製品に変換します。 (表 3 を参照してください。)

            表 3. 石油精製プロセスの概要

            プロセス名

            Action

            方法

            目的

            原料

            製品

            分別プロセス

            常圧蒸留

            分離

            サーマル

            分数を分ける

            脱塩原油

            ガス、軽油、留出物、残油

            真空蒸留

            分離

            サーマル

            割れずに分離

            大気塔残滓

            軽油、潤滑油、残油

            変換プロセス - 分解

            接触分解

            変更

            触媒作用

            ガソリンのアップグレード

            軽油、コークス留分

            ガソリン、石油化学原料

            料理

            重合

            サーマル

            真空残差の変換

            残留物、重油、タール

            ナフサ、軽油、コークス

            ハイドロクラッキング

            水素化

            触媒作用

            より軽い炭化水素に変換する

            軽油、分解油、残油

            製品の軽量化、高品質化

            水素水蒸気改質

            分解

            熱/触媒

            水素を作る

            脱硫ガス、O2 、蒸気

            水素、CO、CO2

            スチームクラッキング

            分解

            サーマル

            大きな分子をクラック

            大気タワー重質燃料/留出物

            分解ナフサ、コークス、残渣

            ビスブレーキング

            分解

            サーマル

            粘度を下げる

            大気塔残滓

            蒸留物、車

            変換プロセス - 統一

            アルキル化

            結合

            触媒作用

            オレフィンとイソパラフィンの結合

            タワーイソブタン/クラッカーオレフィン

            イソオクタン(アルキレート)

            グリース配合

            結合

            サーマル

            石鹸とオイルを混ぜる

            潤滑油、キャティ酸、アルキメタル

            潤滑グリース

            重合

            重合

            触媒作用

            XNUMXつ以上のオレフィンを結合する

            クラッカーオレフィン

            ハイオクナフサ、石油化学原料

            変換プロセス - 変更/再配置

            接触改質

            変更/
            脱水素

            触媒作用

            低オクタン価ナフサのアップグレード

            コーカー/ハイドロクラッカー ナフサ

            ハイオク改質/芳香族

            異性化

            並べ替え

            触媒作用

            直鎖を分岐に変換

            ブタン、センタン、セキサン

            イソブタン/ペンタン/ヘキサン

            処理プロセス

            アミン処理

            治療

            吸着

            酸性汚染物質を除去

            サワーガス、COを含むシクロカーボン2 及び、H2S

            無酸性ガスおよび液体炭化水素

            脱塩(前処理)

            脱水

            吸着

            汚染物質を除去

            原油

            脱塩原油

            乾燥と甘味

            治療

            吸収・熱

            Hを削除2Oおよび硫黄化合物

            液体炭化水素、LPG、アルキル化原料

            甘い炭化水素と乾燥した炭化水素

            フルフラール抽出

            溶媒抽出

            吸着

            中間留分と潤滑油のアップグレード

            サイクルオイルと潤滑油原料

            高品質のディーゼルおよび潤滑油

            水素化脱硫

            治療

            触媒作用

            硫黄、汚染物質を除去

            高硫黄残油・軽油

            脱硫オレフィン

            水素化処理

            水素化

            触媒作用

            不純物の除去/炭化水素の飽和

            残留物、分解された炭化水素

            クラッカー飼料、シスチレート、潤滑油

            フェノール抽出

            溶媒抽出

            吸収・熱

            潤滑油の粘度指数、色を改善する

            潤滑油ベースストック

            高品質の潤滑油

            溶剤脱アスファルト

            治療

            吸着

            アスファルトを取り除く

            真空塔残留物、クロパン

            重質潤滑油、クファルト

            溶剤脱ろう

            治療

            冷却・ろ過

            潤滑剤ストックからワックスを取り除く

            真空塔潤滑油

            脱ワックス潤滑油ベースストック

            溶媒抽出

            溶媒抽出

            吸収/
            降水量

            不飽和芳香族の分離

            軽油、セホルメート、シスチレート

            ハイオクガソリン

            甘味

            治療

            触媒作用

            Hを削除2S、メルカプタンを変換

            未処理留分・ガソリン

            高品質留分・ガソリン

             

            通常は原油には含まれないが、精製プロセスにとって重要な多くの炭化水素分子が変換の結果として生成されます。 オレフィン (アルケン、ジオレフィン、アルキン) は、少なくとも XNUMX つの二重結合を持つ不飽和の鎖状または環状の炭化水素分子です。 それらは通常、熱分解および接触分解によって形成され、未処理の原油で自然に発生することはめったにありません。

            アルケン 式Cの直鎖分子ですnHn 鎖に少なくとも 1,2 つの二重結合 (不飽和) リンケージを含む。 最も単純なアルケン分子は、二重結合で結合された 1,3 つの炭素原子と XNUMX つの水素原子を持つモノオレフィン エチレンです。 XNUMX-ブタジエンや XNUMX-ブタジエンなどのジオレフィン (XNUMX つの二重結合を含む)、およびアセチレンなどのアルキン (三重結合を含む) は C5 ひび割れからのより軽い部分。 オレフィンは、パラフィンやナフテンよりも反応性が高く、水素、塩素、臭素などの他の元素と容易に結合します。

            クラッキングプロセス

            蒸留に続いて、後続の精製プロセスを使用して画分の分子構造を変更し、より望ましい製品を作成します。 これらのプロセスの XNUMX つであるクラッキングは、重質で高沸点の石油留分をガス状炭化水素、ガソリン混合油、軽油、燃料油などのより価値のある製品に分解します。 プロセス中に、分子の一部が結合 (重合) して、より大きな分子を形成します。 クラッキングの基本的なタイプは、熱クラッキング、接触クラッキング、およびハイドロクラッキングです。

            熱分解プロセス

            1913 年に開発された熱分解プロセスは、留出燃料と重油を圧力下で大型ドラム缶内で加熱し、より小さな分子に分解 (分割) して、ノック防止特性を向上させます。 大量の不要な固体コークスを生成したこの初期の方法は、ビスブレーキング、スチーム クラッキング、コークス化などの最新の熱分解プロセスに発展しました。

            ビスブレーキング

            ビスブレーキングは、熱分解の穏やかな形態であり、ワックス状の残留物の流動点を下げ、沸点範囲に影響を与えることなく原料の粘度を大幅に下げます。 常圧蒸留塔の残液を常圧のヒーターで軽く分解します。 その後、過分解を抑えるために冷軽油で急冷し、蒸留塔でフラッシュします。 分留塔の塔底に溜まる熱分解残渣タールは、ストリッパーで真空フラッシュし、留出液をリサイクルします。 (図 7 を参照してください。)

            図 7. Visbreaking プロセス

            オイル010F6

            スチームクラッキング

            スチーム クラッキングでは、大気圧よりわずかに高い圧力と非常に高い温度で大きな炭化水素分子原料を熱分解することにより、オレフィンを生成します。 スチームクラッキングからの残留物は、重質燃料に混合されます。 スチーム クラッキングから生成されるナフサには通常、水素化処理の前に抽出されるベンゼンが含まれています。

            料理

            コークス化は、直留ガソリン (コーカー ナフサ) および接触分解原料として使用されるさまざまな中間留分を得るために使用される熱分解の厳しい形態です。 このプロセスは、炭化水素分子から水素を完全に還元するため、残留物はほぼ純粋な炭素と呼ばれる形になります。 コークス。 最も一般的な 8 つのコークス化プロセスは、遅延コークス化と連続 (接触または流動) コークス化です。これらは、反応メカニズム、時間、温度、および粗原料に応じて、スポンジ、ハニカム、ニードル コークスの XNUMX 種類のコークスを生成します。 (図 XNUMX を参照してください。)

            図 8. コーキング プロセス

            オイル010F7

              • 遅延コーキング。 ディレードコークス化では、原料は最初に精留塔に投入されて軽質炭化水素が分離され、次に重質リサイクル油と混合されます。 重質原料はコーカー炉に供給され、低圧で高温に加熱されて、ヒーター チューブ内での早期コーキングを防ぎ、部分的な気化と穏やかなクラッキングを生成します。 液体/蒸気の混合物は、ヒーターから 24 つまたは複数のコーカー ドラムにポンプで送られます。そこでは、高温の材料が低圧で約 XNUMX 時間 (遅延) 保持され、軽い製品に分解されます。 コークスが XNUMX つのドラムで所定のレベルに達した後、流れは別のドラムに迂回され、連続運転が維持されます。 ドラムからの蒸気は精留塔に戻され、ガス、ナフサ、軽油を分離し、より重い炭化水素を炉を通してリサイクルします。 一杯になったドラムは蒸気で分解されていない炭化水素を取り除き、水噴射によって冷却され、ドラムの底から上昇するオーガーによって機械的に、または回転カッターから噴出される高圧水でコークス床を破砕することによって水力でコークス除去されます。
              • 連続コーキング。 連続 (接触または流動) コークス化は、ディレード コークス化よりも低い圧力と高い温度で動作する移動床プロセスです。 連続コークス化では、ラジアル ミキサー内の高温のリサイクル コークス粒子から原料に伝達される熱を使用して、熱分解が発生します。 原子炉. ガスと蒸気は反応器から取り出され、急冷されてそれ以上の反応を停止し、分別されます。 反応したコークスはサージドラムに入り、フィーダーと分級機に持ち上げられ、そこで大きなコークス粒子が除去されます。 残りのコークスは反応器の予熱器に投入され、原料と一緒にリサイクルされます。 このプロセスは自動化されており、コークスと原料が連続的に流れ、リアクターとサージ ドラムの両方でコーキングが発生します。

                 

                健康と安全に関する考慮事項

                コークス化では、温度が高いとドラム缶から切り出すのが困難なコークスが生成されるため、温度制御は厳密な範囲内で行う必要があります。 逆に、温度が低すぎると、アスファルト含有量の高いスラリーになります。 コーキング温度が制御不能になると、発熱反応が発生する可能性があります。

                サワー原油を処理する際の熱分解では、金属温度が 232 °C ~ 482 °C の場所で腐食が発生する可能性があります。 コークスは 482 °C 以上で金属上に保護層を形成するようです。 ただし、温度が 482 °C 以上に適切に制御されていないと、硫化水素による腐食が発生します。 塔の下部、高温熱交換器、加熱炉、浸漬ドラムは腐食しやすい。 継続的な熱変化により、コーク ドラム シェルが膨らみ、ひびが入ります。

                遅延コーカー炉管内のコークスの蓄積を防ぐために、水または蒸気の注入が使用されます。 ホットコークスを再充填する際に爆発を起こさないように、コーカーから水を完全に排出する必要があります。 緊急時には、コークス ドラムの上にある作業プラットフォームから脱出するための代替手段が必要です。

                高温のコークスを取り扱う際、蒸気ラインからの漏れが発生した場合の蒸気、またはコーカーを開く際に放出される可能性のある高温の水、高温のコークス、または高温のスラリーによって火傷が発生することがあります。 ベンゼン、硫化水素、一酸化炭素ガスを含む芳香族ナフサ、およびコーキング作業に関連する微量の発がん性 PAH への暴露の可能性があります。 廃酸水は高アルカリ性で、油、硫化物、アンモニア、フェノールを含んでいる可能性があります。 コークスがスラリーとして移動すると、湿った炭素が酸素を吸着するため、貯蔵サイロなどの限られたスペース内で酸素の枯渇が発生する可能性があります。

                接触分解プロセス

                接触分解は、複雑な炭化水素をより単純な分子に分解して、より軽量でより望ましい製品の質と量を増やし、残留物の量を減らします。 重質炭化水素は、化学反応を促進する触媒に高温低圧でさらされます。 このプロセスは分子構造を再編成し、重い炭化水素原料を灯油、ガソリン、LPG、灯油、石油化学原料などの軽い留分に変換します (図 9 および図 10 を参照)。 触媒の選択は、可能な最大の反応性と摩耗に対する最良の耐性の組み合わせに依存します。 製油所の分解ユニットで使用される触媒は、通常、粉末、ビーズ、ペレット、または押出物と呼ばれる成形材料の形をした固体材料 (ゼオライト、ハイドロシリケート アルミニウム、処理済みベントナイト クレー、フラー土、ボーキサイト、およびシリカ アルミナ) です。

                図 9. 接触分解プロセス

                オイル010F8

                図 10. 接触分解プロセスの概略図

                オイル10F27

                すべての接触分解プロセスには、次の XNUMX つの基本機能があります。

                  • 反応 - 原料は触媒と反応し、さまざまな炭化水素に分解します。
                  • 再生 - 触媒は、コークスを燃焼させることによって再活性化されます。
                  • 分別 - 分解された炭化水素ストリームは、さまざまな製品に分離されます。

                       

                      接触分解プロセスは非常に柔軟であり、変化する製品需要に合わせて操作パラメーターを調整できます。 接触分解プロセスの XNUMX つの基本的なタイプは次のとおりです。

                        • 流動接触分解 (FCC)
                        • 移動床接触分解
                        • 接触分解(TCC)用のサーモ。

                             

                            流動接触分解

                            流動床接触分解装置には、触媒セクション (ライザー、反応器、再生器) と分留セクションがあり、両方が統合された処理ユニットとして一緒に動作します。 FCC は、液体として機能する油蒸気またはガスに懸濁した微粉末触媒を使用します。 クラッキングは、触媒と炭化水素の混合物が反応器を通って流れる供給パイプ (ライザー) で発生します。

                            FCC プロセスでは、予熱された炭化水素充填物が反応器に通じるライザーに入るとき、高温の再生触媒と混合されます。 充填物はライザー内でリサイクル油と結合し、気化され、高温の触媒によって反応器温度まで上昇します。 混合物が反応器を上って移動すると、装入物は低圧で分解されます。 このクラッキングは、反応器サイクロン内で油蒸気が触媒から分離されるまで続きます。 得られた生成物ストリームはカラムに入り、そこでフラクションに分離され、重油の一部はリサイクル オイルとしてライザーに戻されます。

                            使用済み触媒は再生され、プロセス中に触媒上に蓄積するコークスが除去されます。 使用済みの触媒は、触媒ストリッパーを通って再生器に流れ、そこで予熱された空気と混合され、ほとんどのコークス堆積物が燃焼されます。 分解プロセスを最適化するために、新しい触媒が追加され、摩耗した触媒が除去されます。

                            移動床接触分解

                            移動床接触分解は、流動接触分解に似ています。 ただし、触媒は微粉末ではなくペレットの形をしています。 ペレットは、コンベヤまたは空気圧リフト チューブによってユニット上部の貯蔵ホッパーに連続的に移動し、重力によって反応器を通って再生器に流れます。 再生器とホッパーは、蒸気シールによって反応器から隔離されています。 分解された生成物は、リサイクルガス、油、清澄油、留出物、ナフサ、湿性ガスに分離されます。

                            サーモフォー接触分解

                            熱接触分解では、予熱された原料が重力によって触媒反応床を通過します。 蒸気は触媒から分離され、精留塔に送られます。 使用済み触媒は再生、冷却、リサイクルされ、再生からの煙道ガスは熱回収のために一酸化炭素ボイラーに送られます。

                            健康と安全に関する考慮事項

                            クラッキング プロセスが意図したとおりに機能し、プロセス ストリームに汚染物質が混入していないことを確認するために、原料、製品、およびリサイクル ストリームの定期的なサンプリングとテストを実施する必要があります。 原料中の腐食物や堆積物は、ガス圧縮機を汚す可能性があります。 サワークルードを処理する場合、温度が低い場所では腐食が予想される場合があります
                            482℃。 腐食は、液相と気相の両方が存在する場所、およびノズルやプラットフォーム サポートなどの局所冷却を受ける領域で発生します。 高窒素原料を処理する場合、アンモニアとシアン化物にさらされると、FCC オーバーヘッド システムの炭素鋼機器が腐食、亀裂、または水素ブリスターにさらされる可能性がありますが、これらは水洗浄または腐食防止剤によって最小限に抑えることができます。 水洗は、水硫化アンモニウムによるファウリングを受けるメインカラムのオーバーヘッドコンデンサーを保護するために使用できます。

                            ポンプ、コンプレッサー、炉、熱交換器などの重要な機器を検査する必要があります。 検査には、エキスパンダーでの触媒の蓄積、原料残留物からのオーバーヘッドフィーダーラインでのコーキング、およびその他の異常な動作条件など、侵食またはその他の誤動作による漏れのチェックが含まれる必要があります。

                            触媒中の液体炭化水素、または加熱された燃焼空気流に入る液体炭化水素は、発熱反応を引き起こす可能性があります。 一部のプロセスでは、再充填または廃棄中に爆発的な濃度の触媒粉塵が存在しないように注意する必要があります。 コーキングされた触媒を降ろすとき、硫化鉄が発火する可能性があります。 硫化鉄は空気に触れると自然発火するため、蒸気の発火源にならないように水で濡らす必要があります。 コークス化した触媒は、反応器から排出する前に 49 °C 未満に冷却するか、最初に不活性窒素でパージした容器に排出してから、さらに処理する前に冷却することができます。

                            プロセスのサンプリング中、または漏れや放出が発生した場合、非常に高温の炭化水素の液体または蒸気にさらされる可能性があります。 さらに、発がん性 PAH、芳香族ナフサ含有ベンゼン、サワーガス (硫化水素と二酸化炭素を含む接触分解や水素化処理などのプロセスからの燃料ガス)、硫化水素および/または一酸化炭素ガスへの暴露は、製品または蒸気。 ニッケル触媒を使用するクラッキング プロセスでは、非常に有毒なニッケル カルボニルが不注意に生成される可能性があり、その結果、危険な曝露が生じる可能性があります。

                            触媒の再生にはスチームストリッピングとデコーキングが含まれ、その結果、原料、原油、プロセスに応じて、さまざまな量の酸性水、炭化水素、フェノール、アンモニア、硫化水素、メルカプタン、およびその他の物質を含む流体廃棄物ストリームにさらされる可能性があります。 使用済み触媒の取り扱い、触媒の再充填、または漏れや放出が発生した場合は、安全な作業慣行と適切な個人用保護具 (PPE) の使用が必要です。

                            水素化分解プロセス

                            水素化分解は、接触分解と水素化を組み合わせた XNUMX 段階のプロセスであり、蒸留留分を水素と特殊な触媒の存在下で分解して、より望ましい製品を生成します。 水素化分解は、事前の脱硫なしで高硫黄原料を処理できるという点で、接触分解よりも優れています。 このプロセスでは、非常に高い圧力とかなりの高温下で、重質の芳香族原料が軽質の製品に変換されます。 原料のパラフィン含有量が高い場合、水素は PAH の形成を防ぎ、タールの形成を減らし、触媒上にコークスが蓄積するのを防ぎます。 水素化分解は、アルキル化原料用の比較的大量のイソブタンを生成し、高品質のジェット燃料にとって重要な流動点制御と煙点制御のための異性化も引き起こします。

                            第 XNUMX 段階では、原料はリサイクルされた水素と混合され、加熱されて一次反応器に送られ、そこで大量の原料が中間留分に変換されます。 硫黄と窒素化合物は、一次反応器で触媒によって硫化水素とアンモニアに変換されます。 残留物は加熱されて高圧分離器に送られ、そこで水素に富むガスが除去され、リサイクルされます。 残りの炭化水素は、硫化水素、アンモニア、軽質ガスを除去するためにストリッピングまたは精製され、アキュムレーターに集められ、サワーガスからガソリンが分離されます。

                            一次反応器からストリッピングされた液体炭化水素は、水素と混合されて第 11 段階の反応器に送られ、そこで分解されて高品質のガソリン、ジェット燃料、留出混合ストックになります。 これらの製品は一連の高圧および低圧分離器を通過してガスを除去し、リサイクルされます。 液体炭化水素は安定化、分解、ストリッピングされ、水素化分解装置からの軽質ナフサ生成物はガソリンのブレンドに使用され、重質ナフサはリサイクルされるか、接触改質ユニットに送られます。 (図 XNUMX を参照してください。)

                            図 11. 水素化分解プロセス

                            オイル010F9

                            健康と安全に関する考慮事項

                            このプロセスでは非常に高い圧力がかかるため、安全リリーフ装置の検査とテストは重要です。 反応床の詰まりを防ぐには、適切なプロセス制御が必要です。 動作温度と水素の存在により、深刻な腐食の可能性を減らすために、原料の硫化水素含有量を厳密に最小限に抑える必要があります。 凝縮領域での湿った二酸化炭素による腐食も考慮する必要があります。 高窒素原料を処理する場合、アンモニアと硫化水素は水硫化アンモニウムを形成し、水の露点以下の温度で深刻な腐食を引き起こします。 硫化水素アンモニウムは、サワー水のストリッピングにも存在します。 水素化分解装置は非常に高い圧力と温度で作動するため、炭化水素の漏れと水素の放出の両方を制御することが、火災を防ぐために重要です。

                            これは閉じたプロセスであるため、通常の操作条件下では曝露は最小限です。 高圧漏れの結果として、ベンゼンを含む脂肪族ナフサ、発がん性 PAH、炭化水素ガスおよび蒸気の放出、水素に富むガスおよび硫化水素ガスにさらされる可能性があります。 触媒の再生および切り替え中に、大量の一酸化炭素が放出される可能性があります。 触媒蒸気のストリッピングと再生により、酸っぱい水とアンモニアを含む廃棄物の流れが生じます。 使用済み触媒を取り扱う際には、安全な作業慣行と適切な個人用保護具が必要です。 一部のプロセスでは、再充電中に爆発的な濃度の触媒粉塵が形成されないように注意する必要があります。 コーキングされた触媒の荷降ろしには、硫化鉄による火災を防ぐために特別な注意が必要です。 コークス化した触媒は、投棄する前に 49 °C 未満に冷却するか、冷却するまで窒素不活性化容器に入れる必要があります。

                            プロセスの結合

                            XNUMXつの結合プロセス、 重合 & アルキル化、と呼ばれる小さな水素欠乏分子を結合するために使用されます オレフィン、 より望ましいガソリンブレンドストックを作成するために、熱分解および接触分解から回収されます。

                            重合

                            重合とは、12 つ以上の不飽和有機分子 (オレフィン) を組み合わせて、元の分子と同じ割合で同じ元素を含む単一のより重い分子を形成するプロセスです。 熱および流体分解ユニットによって変換されたエチレン、プロピレン、ブチレンなどのガス状オレフィンを、ナフサや石油化学原料を含む、より重く、より複雑な、オクタン価の高い分子に変換します。 オレフィン供給原料は、硫黄化合物およびその他の望ましくない物質を除去するために前処理され、その後リン触媒、通常は固体触媒または液体リン酸を通過し、そこで発熱ポリマー反応が起こります。 これには、さまざまな圧力で温度を制御するために、冷却水の使用と原子炉への冷たい原料の注入が必要です。 液体中の酸​​は苛性洗浄によって除去され、液体は分別され、酸触媒はリサイクルされます。 蒸気は分留されてブタンが除去され、中和されて微量の酸が除去されます。 (図 XNUMX を参照してください。)

                            図 12. 重合プロセス

                            オイル10F10

                            停止時の水洗時など、水がリン酸に接触すると、機器の故障につながる深刻な腐食が発生します。 腐食は、配管マニホールド、リボイラー、交換器、および酸が沈降する可能性のあるその他の場所でも発生する可能性があります。 苛性洗浄液 (水酸化ナトリウム)、プロセスで使用されるリン酸、またはターンアラウンド中に洗い流されるリン酸、および触媒粉塵にさらされる可能性があります。 冷却水が失われると、制御不能な発熱反応が発生する可能性があります。

                            アルキル化

                            アルキル化は、接触分解から生成されたオレフィンの分子をイソパラフィンの分子と組み合わせて、ガソリンブレンドの体積とオクタン価を増加させます。 オレフィンは、非常に活性な触媒、通常は硫酸またはフッ化水素酸 (または塩化アルミニウム) の存在下でイソパラフィンと反応して、長分岐鎖パラフィン分子を生成します。 アルキレート (イソオクタン)、優れたアンチノック品質。 次にアルキレートを分離し、分別する。 硫酸の場合は 10 ~ 16 °C、フッ化水素酸 (HF) の場合は 27 ~ 0 °C、塩化アルミニウムの場合は 0 ° C という比較的低い反応温度が、冷却によって制御および維持されます。 (図 13 を参照してください。)

                            図 13. アルキル化プロセス

                            オイル10F11

                            硫酸アルキル化。 カスケード型硫酸アルキル化ユニットでは、プロピレン、ブチレン、アミレン、新鮮なイソブタンなどの供給原料が反応器に入り、そこで硫酸触媒と接触します。 反応器はゾーンに分割され、オレフィンは分配器を通して各ゾーンに供給され、硫酸とイソブタンはバッフル上をゾーンからゾーンへと流れる。 反応熱はイソブタンの蒸発により除去される。 イソブタンガスは反応器の頂部から取り出され、冷却され、再循環され、一部は脱プロパン塔に向けられる。 反応器からの残留物は沈殿し、硫酸は容器の底から除去され、再循環される。 苛性および/または水スクラバーを使用して、プロセス ストリームから少量の酸を除去し、脱イソブタン塔に送ります。 脱ブタン化イソブタンオーバーヘッドはリサイクルされ、残りの炭化水素はリランタワーで分離されるか、および/またはブレンディングに送られます。

                            フッ化水素酸アルキル化。 フッ化水素酸アルキル化プロセスには、フィリップスと UOP の XNUMX 種類があります。 Phillips プロセスでは、オレフィンとイソブタンの原料が乾燥され、反応器とセトラーの組み合わせユニットに供給されます。 沈降ゾーンからの炭化水素は、メイン精留塔に供給されます。 主なフラクショネーターのオーバーヘッドは、脱プロパン装置に送られます。 微量のフッ化水素酸 (HF) を含むプロパンは、HF ストリッパーに送られ、触媒作用で脱フッ素処理され、貯蔵庫に送られます。 イソブタンは主精留塔から抜き出されて反応器/セトラーに再循環され、主精留塔の底部からのアルキレートはスプリッターに送られます。

                            UOP プロセスでは、別々のセトラーを備えた XNUMX つの反応器を使用します。 乾燥した原料の半分は、再循環および補給イソブタンとともに最初の反応器に投入され、次にセトラーに投入されます。そこで酸は再循環され、炭化水素は XNUMX 番目の反応器に投入されます。 原料の残りの半分は XNUMX 番目の反応器に送られ、セトラー酸は再利用され、炭化水素はメインの精留塔に供給されます。 その後の処理は、主精留塔からのオーバーヘッドが脱プロパン塔に送られ、イソブタンがリサイクルされ、アルキレートがスプリッターに送られるという点で Phillips と似ています。

                            健康と安全に関する考慮事項

                            硫酸やフッ化水素酸は危険な薬品であり、酸の搬入出時には注意が必要です。 良好な操作と腐食を最小限に抑えるために、硫酸濃度を 85 ~ 95% に維持する必要があります。 フッ化水素酸による腐食を防ぐには、プロセス ユニット内の酸濃度を 65% 以上、湿度を 4% 以下に維持する必要があります。 硫酸ユニットの腐食やファウリングは、硫酸エステルの分解、または中和のために苛性アルカリが添加された場所で発生します。 これらのエステルは、フレッシュ酸処理および熱水洗浄によって除去することができます。

                            プロセス温度を維持するために必要な冷却水が失われると、アップセットが発生する可能性があります。 交換器の冷却水と蒸気側の圧力は、水の汚染を防ぐために、酸サービス側の最小圧力より低く保つ必要があります。 放出前にフッ化水素ガスまたはフッ化水素酸蒸気を中和するために、通気孔をソーダ灰スクラバーに接続することができます。 下水システムに放流する前に排水を中和できるように、プロセスユニット封じ込め用の縁石、排水、および隔離を提供することができます。

                            フッ化水素酸ユニットは、フッ化鉄とフッ化水素酸の痕跡をすべて除去するために、ターンアラウンドとエントリーの前に完全に排水し、化学的に洗浄する必要があります。 シャットダウン後、水を使用した場合は、フッ化水素酸を導入する前にユニットを完全に乾燥させる必要があります。 フッ化水素酸、またはフッ化水素酸を含む炭化水素を含む漏れ、こぼれ、または放出は、非常に危険です。 酸と接触した機器や材料は慎重に取り扱われ、プロセスエリアや製油所を離れる前に完全に洗浄されるようにするための予防措置が必要です。 浸漬洗浄槽は、フッ化水素酸と接触した機器を中和するために提供されることがよくあります。

                            漏れ、こぼれ、または放出が発生した場合、重大な危険および有毒な暴露の可能性があります。 硫酸またはフッ化水素酸に直接接触すると、重度の皮膚および眼の損傷を引き起こし、酸性ミストまたは酸を含む炭化水素蒸気を吸入すると、呼吸器系に重度の刺激および損傷を引き起こします。 特別な予防的緊急事態準備手段を使用し、潜在的な危険と影響を受ける可能性のある地域に適した保護を提供する必要があります。 ゲージの読み取り、検査、プロセスサンプリングなどの通常の操作中、および緊急対応、メンテナンス、およびターンアラウンド活動中に、フッ化水素酸および硫酸への潜在的な暴露が存在する場合、安全な作業慣行と適切な皮膚および呼吸用個人用保護具が必要です。 化学防護服、頭と靴の覆い、手袋、顔と目の保護具、呼吸保護具を含む、硫酸またはフッ化水素酸の活動で着用される保護具と衣類は、再発行の前に完全に洗浄され、除染されることを保証するための手順が整っている必要があります。

                            プロセスの再配置

                            接触改質 & 異性化 炭化水素分子を再配列して、異なる特性を持つ製品を生成するプロセスです。 クラッキング後、一部のガソリン ストリームは、正しい分子サイズであっても、オクタン価や硫黄含有量などの一部の品質が不足しているため、性能を向上させるためにさらに処理する必要があります。 水素(水蒸気)改質では、水素化処理で使用する追加の水素が生成されます。

                            接触改質

                            接触改質プロセスは、低オクタン価のヘビーナフサを、石油化学原料および高オクタン価ガソリン成分用の芳香族炭化水素に変換します。 改革派、 分子の再配列または脱水素による。 原料と触媒に応じて、非常に高濃度のトルエン、ベンゼン、キシレン、およびガソリン混合や石油化学処理に有用なその他の芳香族化合物を含む改質物を生成できます。 重要な副産物である水素は、リサイクルのために改質油から分離され、他のプロセスで使用されます。 得られる生成物は、反応器の温度と圧力、使用する触媒、および水素のリサイクル率に依存します。 低圧で作動する触媒改質装置もあれば、高圧で作動する触媒改質装置もあります。 触媒を連続的に再生する触媒改質システムもあれば、ターンアラウンド中にすべての反応器を再生する施設もあれば、触媒再生のために一度に XNUMX つの反応器をオフストリームにするものもあります。

                            接触改質では、ナフサ原料を水素で前処理して、触媒を汚染する可能性のある塩素、硫黄、窒素化合物などの汚染物質を除去します。 製品は、残りの汚染物質とガスが除去される塔でフラッシュされ、分留されます。 脱硫されたナフサ原料は接触改質器に送られ、そこで加熱されて蒸気になり、少量の白金、モリブデン、レニウム、またはその他の貴金属を含むバイメタルまたは金属触媒の固定床を備えた反応器を通過します。 発生する XNUMX つの主要な反応は、原料分子から水素を除去することによる高オクタン価の芳香族化合物の生成と、ノルマル パラフィンから分岐鎖またはイソパラフィンへの変換です。

                            別の接触改質プロセスであるプラットフォーミングでは、水素化脱硫されていない原料がリサイクルガスと結合され、最初に安価な触媒を通過します。 残留不純物は硫化水素とアンモニアに変換され、流れが白金触媒を通過する前に除去されます。 触媒を汚染する可能性のある反応を抑制するために、水素に富む蒸気が再循環されます。 反応器の出力は、ストリッピング塔に送られる液体改質油と、圧縮されて再利用されるガスに分離されます。 (図 14 を参照してください。)

                            図 14. 接触改質プロセス

                            オイル10F12

                            起動時のホット スポットを制御するには、操作手順が必要です。 小さな微粒子が改質器のスクリーンを詰まらせるので、ベッドをロードするときに触媒を壊したり押しつぶしたりしないように注意する必要があります。 触媒の再生・交換の際は粉塵対策が必要です。 触媒の再生中に一酸化炭素と硫化水素が少量排出される場合があります。

                            塩化アンモニウムと鉄塩の形成により改質装置でスタビライザーの汚れが発生した場合は、水洗を検討する必要があります。 塩化アンモニウムは、前処理交換器で形成され、腐食やファウリングを引き起こす可能性があります。 塩素化合物の水素化による塩化水素は、酸または塩化アンモニウム塩を形成することがあります。 脂肪族および芳香族ナフサ、水素に富むプロセスガス、硫化水素、およびベンゼンに暴露または漏洩する可能性があります。

                            異性化

                            異性化は変換します n-ブタン、 n-ペンタンと n-ヘキサンをそれぞれのイソパラフィンに。 軽質直留ナフサの通常の直鎖パラフィン成分の一部はオクタン価が低い。 これらは、原子の数や種類を変えずに、原子間の結合を再配置することにより、オクタン価の高い分岐鎖異性体に変換できます。 異性化は、炭化水素分子が再配列されるという点で接触改質に似ていますが、接触改質とは異なり、異性化はノルマル パラフィンをイソパラフィンに変換するだけです。 異性化は、接触改質とは異なる触媒を使用します。

                            XNUMX つの異なる異性化プロセスは、ブタン (C4) およびペンタン/ヘキサン。 (C5/C6).

                            ブタン (C4) 異性化により、アルキル化の原料が生成されます。 低温プロセスでは、加熱ヒーターを使用せずに活性の高い塩化アルミニウムまたは塩化水素触媒を使用して異性化します。 n-ブタン。 処理され、予熱された供給原料は、再循環ストリームに加えられ、HCl と混合され、反応器を通過します (図 15 を参照)。

                            図 15. C4 異性化

                            オイル10F22

                            ペンタン/ヘキサン異性化は、変換によってオクタン価を上げるために使用されます。 n-ペンタンと n-ヘキサン。 典型的なペンタン/ヘキサン異性化プロセスでは、乾燥および脱硫された供給原料は、少量の有機塩化物およびリサイクルされた水素と混合され、反応器温度まで加熱されます。 次に、ベンゼンとオレフィンが水素化される最初の反応器で、担持された金属触媒上を通過します。 供給物は次に異性化反応器に送られ、そこでパラフィンはイソパラフィンに触媒的に異性化され、冷却され、分離器に送られます。 セパレーターガスと水素は、補給水素とともにリサイクルされます。 液体はアルカリ性物質で中和され、ストリッパー塔に送られ、そこで塩化水素が回収され、リサイクルされます。 (図 16 を参照してください。)

                            図 16. 異性化プロセス

                            オイル10F13

                            原料が完全に乾燥および脱硫されていない場合、酸が形成される可能性があり、触媒中毒や金属腐食につながります。 塩化水素が存在する場所に水や蒸気を入れないでください。 HCl が下水道や排水溝に流れ込まないように注意する必要があります。 イソペンタンおよび脂肪族ナフサの蒸気および液体、ならびに水素に富むプロセスガス、塩酸および塩化水素、および固体触媒を使用する場合の粉塵にさらされる可能性があります。

                            水素製造(水蒸気改質)

                            水素化脱硫、水素化、水素化分解、石油化学プロセスには高純度水素 (95 ~ 99%) が必要です。 製油所プロセスの副産物として生成される水素が、製油所の総需要を満たすのに十分でない場合、追加の水素の製造が必要になります。

                            水素水蒸気改質では、脱硫ガスが過熱水蒸気と混合され、ニッケルベースの触媒を含むチューブ内で改質されます。 水蒸気、水素、一酸化炭素、二酸化炭素からなる改質ガスは冷却され、一酸化炭素が水蒸気と反応して水素と二酸化炭素を生成する変換器を通過します。 二酸化炭素はアミン溶液で洗浄され、溶液が加熱によって再活性化されるときに大気に放出されます。 生成物の流れに残っている一酸化炭素はメタンに変換されます。 (図 17 を参照してください。)

                            図 17. 水蒸気改質プロセス

                            オイル10F14

                            水素中の汚染物質によるバルブの故障の可能性がある場合は、検査とテストを実施する必要があります。 予熱器の腐食を防止するための苛性スクラバーからのキャリーオーバーを制御し、原料または蒸気システムからの塩化物が改質管に入り、触媒を汚染するのを防止する必要があります。 ばく露は、苛性剤やアミン化合物などのプロセス材料による凝縮液の汚染、および過剰な水素、一酸化炭素、二酸化炭素が原因で発生する可能性があります。 放出が発生した場合、高温ガスおよび過熱蒸気による火傷の可能性が存在します。

                            その他の製油所プロセス

                            潤滑剤ベースストックとワックスプロセス

                            潤滑油とワックスは、常圧および真空蒸留のさまざまな留分から精製されます。 真空蒸留の発明により、ワックス状の残留物が、当時使用されていたどの動物性脂肪よりも優れた潤滑剤を作ることが発見されました。高品質の潤滑剤を製造するために、残留フラクションからアスファルト、スルホン化芳香族、パラフィン系およびイソパラフィン系ワックスなどを生成します。 これは、脱アスファルト、溶媒抽出、分離、および脱ワックスやハイドロフィニッシングなどの処理プロセスを含む一連のプロセスによって行われます。 (図 18 参照)

                            図 18. 潤滑油とワックスの製造プロセス

                            オイル10F15

                            抽出処理では、真空ユニットからの還元原油をプロパンで脱アスファルトし、直留潤滑油原料と混合し、予熱して溶媒抽出し、ラフィネートと呼ばれる原料を生成します。 フェノールを溶媒として使用する典型的な抽出プロセスでは、原料は処理セクションで 204 °C 未満の温度でフェノールと混合されます。 その後、フェノールはラフィネートから分離され、リサイクルされます。 次に、ラフィネートは、フルフラールを使用して非芳香族炭化水素から芳香族化合物を分離する別の抽出プロセスにかけられ、粘度指数と酸化および熱安定性が改善された、より明るい色のラフィネートが生成されます。

                            脱ろうされたラフィネートは、ベースストックの品質を向上させるためにさらに処理することもできます。 粘土吸着剤は、潤滑油ベースストックから暗色の不安定な分子を除去するために使用されます。 別のプロセスである潤滑油水素化仕上げでは、高温の脱ろうラフィネートと水素を触媒に通し、分子構造をわずかに変化させることで、特性が改善されたより明るい色のオイルが得られます。 処理された潤滑油ベースストックは、モーターオイル、工業用潤滑油、および金属加工油の必要な物理的および化学的特性を満たすために、添加剤と混合および/または配合されます。

                            原油由来のワックスには、留出油から製造されるパラフィンワックスと、残留油から製造されるマイクロクリスタリンワックスの XNUMX 種類があります。 抽出ユニットからのラフィネートにはかなりの量のワックスが含まれていますが、これは溶媒抽出と結晶化によって除去できます。 ラフィネートは、プロパン、メチル エチル ケトン (MEK) とトルエンの混合物、またはメチル イソブチル ケトン (MIBK) などの溶媒と混合され、熱交換器で予冷されます。 結晶化温度は、チラーおよびフィルター供給タンク内のプロパンの蒸発によって達成されます。 ワックスはフィルターによって連続的に除去され、冷溶剤で洗浄されて保持されたオイルが回収されます。 溶媒は、フラッシングおよび蒸気ストリッピングによって脱ロウされたラフィネートから回収され、リサイクルされます。

                            ワックスは熱い溶剤で加熱され、冷やされ、ろ過され、最終的に洗浄されて油の痕跡がすべて取り除かれます。 ワックスを使用する前に、ワックスを食品加工に使用できるように、臭気を改善し、芳香族の痕跡をすべて除去するためにハイドロ仕上げすることができます。 少量のパラフィン、ナフテン、および一部の芳香族を含む脱ろうラフィネートは、潤滑油ベースストックとして使用するためにさらに処理することができます。

                            フェノールによる腐食を防ぐには、処理装置の温度管理が重要です。 ワックスは下水道や油排水システムを詰まらせ、廃水処理を妨げる可能性があります。 フェノール、プロパン、メチル エチル ケトンとトルエンの混合物、またはメチル イソブチル ケトンなどのプロセス溶媒にさらされる可能性があります。 炭化水素ガスおよび蒸気、ベンゼンを含む芳香族ナフサ、硫化水素、および水素を多く含むプロセスガスの吸入は危険です。

                            アスファルト処理

                            一次蒸留操作後のアスファルトは、最終用途に必要な特性を付与するためにさらに処理する必要がある残留物の一部です。 屋根材用アスファルトは空気吹き込みで製造されます。 残留物はパイプ内で引火点近くまで加熱され、熱風が一定時間吹き込まれる吹き込み塔に送られます。 アスファルトの脱水素により硫化水素が生成され、酸化により二酸化硫黄が生成されます。 蒸気を使用して塔の上部を覆って汚染物質を同伴させ、スクラバーを通過させて炭化水素を凝縮させます。

                            ロードタールアスファルトの製造には、一般に真空蒸留が使用されます。 残留物は加熱され、カラムに充填されます。カラムでは、クラッキングを防ぐために真空が適用されます。

                            さまざまなアスファルト プロセスからの凝縮蒸気には、微量の炭化水素が含まれます。 真空が乱れると、大気が入り込み、火災が発生する可能性があります。 アスファルト製造において、真空塔塔底温度を上げて効率を上げると、熱分解によりメタンが発生することがあります。 これにより、可燃範囲にあるアスファルト貯蔵タンクに蒸気が発生しますが、フラッシュテストでは検出できません。 空気を吹き込むと、多核芳香族化合物 (つまり、PAH) が生成される場合があります。 空気吹き込みアスファルト プロセスからの凝縮蒸気にも、さまざまな汚染物質が含まれている可能性があります。

                            炭化水素の甘味および処理プロセス

                            ビスブレーキング、コークス化、または熱分解からのサーマル ナフサ、および原油蒸留からの高硫黄ナフサおよび留出物などの多くの製品は、ガソリンおよび燃料油ブレンドで使用するために処理を必要とします。 灯油やその他の蒸留物を含む蒸留生成物には、微量の芳香族が含まれる場合があり、ナフテンおよび潤滑油のベースストックにはワックスが含まれる場合があります。 これらの望ましくない物質は、中間精製段階で、または製品をブレンドおよび貯蔵に送る直前に、溶媒抽出および溶媒脱ろうなどの精製プロセスによって除去されます。 中間留分、ガソリン、灯油、ジェット燃料、サワーガスなど、さまざまな中間製品と最終製品を乾燥させて甘くする必要があります。

                            処理は、精製プロセスの中間段階、または最終製品をブレンドおよび保管に送る直前のいずれかで実行されます。 処理により、硫黄、窒素、酸素を含む有機化合物、溶解金属、無機塩、乳化水に溶解した可溶性塩などの汚染物質が油から除去されます。 処理材料には、酸、溶剤、アルカリ、酸化剤、吸着剤などがあります。 酸処理は、潤滑油基材の臭気、色、その他の特性を改善し、腐食や触媒汚染を防ぎ、製品の安定性を向上させるために使用されます。 吸収剤 (ジエタノールアミン) によって「乾燥した」サワーガスから除去された硫化水素は、燃焼され、燃料として使用されるか、硫黄に変換されます。 処理および薬剤のタイプは、粗原料、中間プロセス、および最終製品の仕様によって異なります。

                            溶剤処理工程

                            溶媒抽出 溶解または沈殿により、製品の流れから芳香族、ナフテン、および不純物を分離します。 溶媒抽出は、腐食を防ぎ、その後のプロセスで触媒を保護し、潤滑油やグリースのベースストックから不飽和の芳香族炭化水素を除去することで最終製品を改善します。

                            供給原料を乾燥させ、連続向流溶媒処理にかける。 1つのプロセスでは、原料は、除去されるべき物質が所望の結果として得られる生成物よりも可溶性である液体で洗浄される。 別のプロセスでは、選択した溶媒を加えて、生成物から不純物を沈殿させます。 溶媒は、加熱、蒸発、または分別によって生成物流から分離され、その後、蒸気ストリッピングまたは真空フラッシングによって残留微量がラフィネートから除去されます。 無機化合物の分離には、電気沈降法を用いることができる。 その後、溶媒は再生され、プロセスで再び使用されます。

                            抽出工程で使用される代表的な薬品には、フェノールやフルフラールなどの多種多様な酸、アルカリ、溶剤、酸化剤、吸着剤などがあります。 吸着プロセスでは、高度に多孔性の固体材料が液体分子を表面に集めます。 特定のプロセスと化学薬品の選択は、処理される原料の性質、存在する汚染物質、および最終製品の要件によって異なります。 (図 19 を参照してください。)

                            図 19. 溶媒抽出プロセス

                            オイル10F16

                            溶剤脱ろう 蒸留物または残留ベースストックからワックスを除去し、精製プロセスのどの段階でも適用できます。 溶剤脱ワックスでは、ワックス状の原料が熱交換器と冷凍によって冷やされ、真空濾過によって除去される結晶の成長を助けるために溶剤が追加されます。 脱ワックスされた油と溶剤はフラッシュされてストリッピングされ、ワックスは水セトラー、溶剤分留塔、フラッシュ塔を通過します。 (図 20 を参照してください。)

                            図 20. 溶剤脱ロウ プロセス

                            オイル10F17

                            溶剤脱アスファルト 重油留分を分離して、重質潤滑油、接触分解原料、アスファルトを生成します。 原料と液体プロパン (またはヘキサン) は、正確に制御された混合物、温度、圧力で抽出塔にポンプで送られます。 分離は、溶解度の違いに基づいて、回転ディスク接触器で発生します。 次に、生成物を蒸発させ、蒸気でストリッピングして、リサイクル用のプロパンを回収します。 溶剤脱アスファルトは、原料から硫黄および窒素化合物、金属、炭素残留物、パラフィンも除去します。 (図 21 を参照してください。)

                            図 21. 溶剤脱アスファルト プロセス

                            オイル10F18

                            健康と安全に関する考慮事項。

                            溶剤脱ワックスでは、真空の中断により空気がユニットに入る可能性があり、潜在的な火災の危険が生じます。 MEK とトルエンの混合物である脱ろう溶剤の蒸気にさらされる可能性があります。 溶媒抽出はクローズド プロセスですが、プロセス オイル中の発がん性 PAH や、フェノール、フルフラール、グリコール、MEK、アミン、その他のプロセス化学物質などの抽出溶媒に、取り扱いや操作中に暴露される可能性があります。

                            脱アスファルトでは、動揺を避けるために正確な温度と圧力の制御が必要です。 さらに、湿気、過剰な溶媒、または操作温度の低下は、製品の温度制御に影響を与え、混乱を引き起こす可能性がある発泡を引き起こす可能性があります. 高温の油の流れに触れると、皮膚のやけどを引き起こす可能性があります。 発がん性多環芳香族化合物、液化プロパンおよびプロパン蒸気、硫化水素、二酸化硫黄を含む高温の油流にさらされる可能性があります。

                            水素化処理プロセス

                            水素化処理は、窒素、硫黄、金属、不飽和炭化水素 (オレフィン) などの汚染物質の約 90% を直留ガソリンなどの液体石油留分から除去するために使用されます。 水素化処理は、水素と触媒の両方を使用してオレフィン原料の水素含有量を高めるという点で、水素化分解と似ています。 しかし、飽和度は、水素化分解で達成されるほど大きくはありません。 通常、触媒が未処理の原料によって汚染されないように、接触改質などのプロセスの前に水素化処理が行われます。 水素化処理は、接触分解の前にも使用され、硫黄を減らし、製品の収率を向上させ、中間留出石油留分を完成した灯油、ディーゼル燃料、暖房用燃料油にアップグレードします。

                            水素化処理プロセスは、原料と触媒によって異なります。 水素化脱硫は、灯油から硫黄を除去し、芳香族とガム形成特性を減らし、オレフィンを飽和させます。 ハイドロフォーミングは、過剰な水素を回収して高オクタン価ガソリンを生成するために使用される脱水素プロセスです。 水素化処理された製品は、接触改質原料としてブレンドまたは使用されます。

                            In 接触水素化脱硫、原料は脱気され、水素と混合され、予熱され、固定床触媒反応器を通して高圧下で充填されます。 水素は分離されてリサイクルされ、生成物は軽質成分が除去されるストリッパーカラムで安定化されます。

                            このプロセス中に、原料中に存在する硫黄および窒素化合物が硫化水素 (H2S) とアンモニア (NH3)。 残留硫化水素とアンモニアは、蒸気ストリッピング、高圧および低圧分離器の組み合わせ、または硫化水素を元素硫黄への変換に適した高濃度ストリームで回収するアミン洗浄によって除去されます。 (図 22 および図 23 を参照してください。)

                            図 22. 水素化脱硫プロセス

                            オイル10F19

                            図 23. 水素化脱硫プロセスの概略図

                            オイル10F26

                            水素化処理では、腐食を減らすために、原料の硫化水素含有量を最小限に厳密に制御する必要があります。 塩化水素が発生し、ユニットの低温部分で塩酸として凝縮することがあります。 硫化水素アンモニウムは、高温、高圧のユニットで生成される場合があります。 放出の場合、ベンゼン、硫化水素または水素ガスを含む芳香族ナフサの蒸気、または酸性水の漏れやこぼれが発生した場合のアンモニアにさらされる可能性があります。 高沸点原料を処理する場合、フェノールも存在する可能性があります。

                            過度の接触時間および/または温度は、ユニット内でコークスを生成します。 硫化鉄火災を防ぐために、装置からコークス化した触媒を降ろすときは注意が必要です。 コークス化した触媒は、除去する前に 49 °C 未満に冷却するか、窒素で不活性化された容器に捨てて、さらに処理する前に冷却する必要があります。 特殊な消泡添加剤を使用して、コーカー原料中のシリコンのキャリーオーバーによる触媒の被毒を防ぐことができます。

                            その他の加糖および処理プロセス

                            調合、乾燥、加糖の工程を経て、ブレンド原料から不純物を取り除きます。 (図 24 を参照してください。)

                            図 24. 加糖と処理のプロセス

                            オイル10F20

                            甘くするプロセスは、空気または酸素を使用します。 これらの過程に過剰な酸素が入ると、静電気の発生によりセトラー内で火災が発生する可能性があります。 硫化水素、二酸化硫黄、苛性アルカリ (水酸化ナトリウム)、使用済み苛性アルカリ、使用済み触媒 (Merox)、触媒粉塵、および甘味剤 (炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウム) への曝露の可能性があります。

                            アミン(酸性ガス処理)プラント

                            サワーガス (硫化水素と二酸化炭素を含む、接触分解や水素化処理などのプロセスからの燃料ガス) は、精製燃料として使用する前に処理する必要があります。 アミン プラントは、サワー ガスや炭化水素の流れから酸性汚染物質を除去します。 アミンプラントでは、二酸化炭素および/または硫化水素を含むガスおよび液体炭化水素ストリームがガス吸収塔または液体接触器に供給され、そこで酸性汚染物質が向流アミン溶液 (モノエタノールアミン (MEA)、ジエタノールアミン (DEA) またはメチルジエタノールアミン) によって吸収されます。 (MDEA)。 ストリッピングされたガスまたは液体は頭上で除去され、アミンは再生器に送られます。 再生器では、酸性成分は熱と再沸騰作用によってストリッピングされ、廃棄されますが、アミンはリサイクルされます。

                            腐食を最小限に抑えるために、適切な操作手順を確立し、再生器の底部とリボイラーの温度を制御する必要があります。 酸素は、アミンの酸化を防ぐためにシステムから遠ざける必要があります。 アミン化合物 (すなわち、MEA、DEA、MDEA)、硫化水素、および二酸化炭素への暴露の可能性があります。

                            加糖と乾燥

                            甘味料(メルカプタン除去)は、硫黄化合物(硫化水素、チオフェン、メルカプタン)を処理して色、臭い、酸化安定性を改善し、ガソリン中の二酸化炭素濃度を低減します。 一部のメルカプタンは、製品をメルカプタンと反応する水溶性化学物質(硫酸など)と接触させることによって除去されます。 苛性液体 (水酸化ナトリウム)、アミン化合物 (ジエタノールアミン)、または固定床触媒甘味料を使用して、メルカプタンをより好ましくないジスルフィドに変換することができます。

                            製品の乾燥 (水分除去) は、吸着剤の有無にかかわらず、吸水によって行われます。 一部のプロセスでは、モレキュラーシーブへの吸着によって乾燥と甘味が同時に生じます。

                            硫黄回収

                            硫黄回収は、酸性ガスおよび炭化水素の流れから硫化水素を除去します。 Clause プロセスは、熱反応と触媒反応を使用して硫化水素を元素硫黄に変換します。 制御された条件下で硫化水素を燃焼させた後、ノックアウト ポットが原料ガスの流れから水と炭化水素を除去し、触媒にさらして追加の硫黄を回収します。 燃焼および転換からの硫黄蒸気は、凝縮されて回収される。

                            テールガス処理

                            酸化と還元の両方が、ガスの組成と製油所の経済性に応じて、硫黄回収ユニットからの排ガスを処理するために使用されます。 酸化プロセスでは排ガスを燃焼させてすべての硫黄化合物を二酸化硫黄に変換し、還元プロセスでは硫黄化合物を硫化水素に変換します。

                            硫化水素スクラビ​​ング

                            硫化水素スクラビ​​ングは、触媒の被毒を防ぐために使用される主要な炭化水素原料処理プロセスです。 原料と汚染物質の性質に応じて、脱硫方法は、周囲温度活性炭吸収から、高温接触水素化とそれに続く酸化亜鉛処理までさまざまです。

                            飽和および未飽和ガスプラント

                            さまざまな製油所からの原料はガス処理プラントに送られ、そこでブタンとブテンは除去されてアルキル化原料として使用され、より重い成分はガソリン混合に送られ、プロパンは LPG 用に回収され、プロピレンは石油化学製品用に除去されます。

                            土ガスプラント アルキル化用のブタン、ガソリン混合用のペンタン、燃料用の LPG、石油化学製品用のエタンなど、精製ガスから成分を分離します。 XNUMX つの異なる飽和ガス プロセスがあります: 吸収分別または直接分別です。 吸収分別では、さまざまなユニットからの気体と液体が吸収器/脱エタン塔に供給され、ここで C2 より軽い留分は、希薄油吸収によって分離され、燃料ガスまたは石油化学原料として使用するために取り出されます。 残りのより重い画分はストリッピングされ、脱エタン装置に送られ、希薄な油は吸収装置/脱エタン装置に戻されます。 ハ3/C4 デブタン化装置でペンタンから分離され、スクラビングされて硫化水素が除去され、プロパンとブタンを分離するためにスプリッターに供給されます。 分別プラントでは、吸収段階が排除されます。 飽和ガス プロセスは、原料と製品の需要に依存します。

                            腐食は、前処理の結果として硫化水素、二酸化炭素、およびその他の化合物が存在することで発生します。 アンモニアを含むストリームは、処理前に乾燥させる必要があります。 防汚添加剤は、熱交換器を保護するために吸収油に使用されます。 腐食防止剤は、オーバーヘッド システムの腐食を制御するために使用されます。 硫化水素、二酸化炭素、水酸化ナトリウム、MEA、DEA、および MDEA への暴露は、前の処理から引き継がれる可能性があります。

                            未飽和ガスプラント 接触分解装置および遅延コーカーオーバーヘッドアキュムレーターまたは分留レシーバーからの湿ったガスストリームから軽質炭化水素を回収します。 典型的なプロセスでは、湿ったガスを圧縮し、アミンで処理して硫化水素を除去し、分留吸収器に入る前または後に、脱ブタン化ガソリンの同時流に混合します。 軽い留分はリボイラーで熱によって分離され、オフガスはスポンジ吸収器に送られ、底部は脱ブタン装置に送られます。 脱ブタン化炭化水素の一部はリサイクルされ、残りは分離のためにスプリッターに送られます。 オーバーヘッドガスは脱プロパン装置に送られ、アルキル化ユニットの原料として使用されます。 (図 25 を参照してください。)

                            図 25. Unsat ガス プラント プロセス

                            オイル10F21

                            腐食は、FCC 原料を扱う不飽和ガス プラント内の湿った硫化水素とシアン化物から発生する可能性があります。 供給原料が遅延コーカーまたは TCC からのものである場合、硫化水素による腐食およびアンモニウム化合物によるガス圧縮機の高圧セクションの堆積物が発生する可能性があります。 硫化水素や、MEA、DEA、MDEA などのアミン化合物に暴露する可能性があります。

                            ガソリン、留出燃料、潤滑油ベースストックの混合プロセス

                            ブレンディングとは、多くの異なる液体炭化水素フラクションを物理的に混合して、特定の望ましい特性を備えた最終製品を製造することです。 製品は、マニホールド システムを介してインラインでブレンドすることも、タンクや容器でバッチ ブレンドすることもできます。 ガソリン、留出物、ジェット燃料、および潤滑油ベースストックのインライン混合は、乱流が完全な混合を促進する主流に各成分を比例した量で注入することによって達成されます。

                              • ガソリンは、改質油、アルキレート、直留ガソリン、熱分解ガソリン、接触分解ガソリン、コーカーガソリン、ブタン、および適切な添加剤の混合物です。
                              • 燃料油とディーゼル燃料は留出油と循環油のブレンドであり、ジェット燃料は直留留出油またはナフサとブレンドされている場合があります。
                              • 潤滑油は、精製されたベースストックのブレンドです
                              • アスファルトは、用途に応じてさまざまな残材からブレンドされます。

                                     

                                    添加剤は、石油炭化水素に固有ではない特定の特性を提供するために、混合中または混合後にガソリンおよび自動車燃料に混合されることがよくあります。 これらの添加剤には、オクタン価向上剤、アンチノック剤、抗酸化剤、ガム抑制剤、泡抑制剤、防錆剤、キャブレター (カーボン) クリーナー、インジェクター洗浄用洗剤、ディーゼル消臭剤、着色染料、留出物帯電防止剤、ガソリン酸化剤などがあります。メタノール、エタノール、メチル ターシャリー ブチル エーテル、金属不活性化剤など。

                                    バッチおよびインライン混合操作では、製品の品質を維持するために厳密な管理が必要です。 こぼれたものは掃除し、漏れは修理して、滑ったり転んだりしないようにする必要があります。 ドラム缶や袋に入った添加物は、負担や露出を避けるために適切に取り扱う必要があります。 混合中に危険な添加物、化学薬品、ベンゼン、その他の物質に接触する可能性があり、暴露を最小限に抑えるために、適切な工学的管理、個人用保護具、および適切な衛生が必要です。

                                    補助精製所の運営

                                    製油所プロセスをサポートする補助操作には、プロセスの加熱と冷却を提供する操作が含まれます。 圧力解放を提供します。 大気放出を制御します。 廃水の収集と処理。 電力、蒸気、空気、プラントガスなどのユーティリティを提供します。 プロセス水を汲み上げ、貯蔵し、処理し、冷却します。

                                    廃水処理

                                    製油所の廃水には、凝縮蒸気、ストリッピング水、使用済み苛性溶液、冷却塔およびボイラーのブローダウン、洗浄水、アルカリおよび酸廃棄物の中和水、およびその他のプロセス関連水が含まれます。 廃水には通常、炭化水素、溶解物質、懸濁物質、フェノール、アンモニア、硫化物、その他の化合物が含まれています。 廃水処理は、処理水、流出水、下水を排出する前に使用されます。 これらの処理には許可が必要な場合や、リサイクルが必要な場合があります。

                                    炭化水素を含む廃水からの蒸気が処理プロセス中に発火源に達すると、火災が発生する可能性があります。 プロセスのサンプリング、検査、メンテナンス、およびターンアラウンド中に、さまざまな化学物質や廃棄物にさらされる可能性があります。

                                    前処理

                                    前処理とは、廃水から炭化水素と固形物を最初に分離することです。 API セパレーター、インターセプター プレート、沈降池を使用して、浮遊炭化水素、油性スラッジ、固形物を重力分離、スキミング、ろ過によって除去します。 酸性廃水は、アンモニア、石灰またはソーダ灰で中和されます。 アルカリ性廃水は、硫酸、塩酸、二酸化炭素が豊富な煙道ガス、または硫黄で処理されます。 一部の水中油エマルジョンは、油と水を分離するために最初に加熱されます。 重力分離は、水と混和しない油球の比重の違いに依存します。これにより、廃水の表面から遊離油をすくい取ることができます。

                                    酸水ストリッピング

                                    酸性水と呼ばれる硫化物を含む水は、接触分解および水素化処理プロセスで生成され、硫化水素を含むガスの存在下で蒸気が凝縮されるたびに生成されます。

                                    硫化物やアンモニアを含む廃水にはストリッピングが使用され、廃水からフェノールを除去するために溶媒抽出が使用されます。 再利用される廃水は、残っているフェノール、硝酸塩、およびアンモニアを除去するために、スプレーまたはエアストリッピングによって熱および/または酸化を除去するために冷却する必要がある場合があります。

                                    二次処理

                                    前処理の後、懸濁物質は沈降または空気浮遊によって除去されます。 低レベルの固形物を含む廃水は選別またはろ過され、分離を助けるために凝集剤が添加される場合があります。 吸着特性の高い材料を固定床フィルターで使用するか、廃水に添加してスラリーを形成し、沈殿または濾過によって除去します。 二次処理プロセスでは、活性汚泥、未曝気または曝気ラグーン、細流ろ過法、または嫌気性処理を使用して、可溶性有機物を生物学的に分解および酸化します。 廃水から油や化学物質を除去するために、追加の処理方法が使用されます。

                                    三次治療

                                    三次処理は、規制排出要件を満たすために特定の汚染物質を除去します。 これらの処理には、塩素処理、オゾン処理、イオン交換、逆浸透、活性炭吸着などが含まれます。 圧縮された酸素は、特定の化学物質を酸化するため、または酸素含有量の規制要件を満たすために、廃水の流れに拡散される場合があります。

                                    冷却塔

                                    冷却塔は、熱水と空気の間の蒸発と潜熱伝達によってプロセス水から熱を取り除きます。 タワーには向流と直交流の XNUMX 種類があります。

                                      • 向流冷却では、高温のプロセス水が最上部のプレナムにポンプで送られ、塔を通過します。 多数のスラットまたはスプレー ノズルがタワーの全長にわたって配置され、水の流れを分散させて冷却を助けます。 同時に、塔の底部から空気が入り、水に対して同時に空気の流れを作り出します。 誘導ドラフトタワーには、空気出口にファンがあります。 強制通風タワーには、吸気口にファンまたは送風機があります。
                                      • クロスフロー タワーは、構造全体の水流に対して直角に気流を導入します。

                                         

                                        再循環された冷却水は、不純物と溶解した炭化水素を除去するために処理する必要があります。 冷却水に不純物が含まれていると、配管や熱交換器が腐食して汚れたり、溶解した塩からのスケールが配管に付着したり、木製の冷却塔が微生物によって損傷を受ける可能性があります。

                                        冷却塔の水は、二酸化硫黄、硫化水素、二酸化炭素などのプロセス材料や副産物によって汚染され、結果として暴露される可能性があります。 廃水が冷却塔と一緒に処理される場合、水処理薬品または硫化水素にさらされる可能性があります。 水は空気で冷却された酸素で飽和しているため、腐食の可能性が高まります。 腐食防止の XNUMX つの手段は、パイプやその他の金属表面に保護膜を形成する材料を冷却水に添加することです。

                                        冷却水が炭化水素で汚染されていると、可燃性蒸気が排気中に蒸発する可能性があります。 発火源や落雷があると、火災が発生する可能性があります。 可燃構造の誘導通風冷却塔に比較的乾燥した領域がある場合、火災の危険性が存在します。 冷却塔のファンやウォーターポンプの電源が失われると、プロセス操作に重大な結果が生じる可能性があります。

                                        蒸気発生

                                        蒸気は、煙道ガスまたはその他の熱源からの熱を使用して、中央蒸気発生プラントおよびさまざまなプロセス ユニットでのヒーターおよびボイラー操作によって生成されます。 蒸気発生システムには以下が含まれます:

                                          • バーナーと燃焼空気システムを備えたヒーター(炉)
                                          • 炉から煙道ガスを除去するための通風または圧力システム、すすブロワー、および煙道ガスが逃げるのを防ぐために開口部を密閉する圧縮空気システム
                                          • ボイラー、最大の熱伝達を提供する炉を通して水/蒸気混合物を運ぶ多数のチューブで構成されています (これらのチューブは、ボイラーの上部にある蒸気分配ドラムと、ボイラーの下部にある集水ドラムの間を走っています)
                                          • 蒸気を収集し、蒸気分配システムに入る前に過熱器に向けるための蒸気ドラム。

                                                 

                                                蒸気発生で最も潜在的に危険な操作は、ヒーターの起動です。 ガスと空気の可燃性混合物は、着火中に XNUMX つまたは複数のバーナーで火炎が失われた結果、蓄積する可能性があります。 着火前のパージや、失火やバーナーの炎が失われた場合の緊急手順など、ユニットの種類ごとに特定の起動手順が必要です。 給水が少なくなり、ボイラーが乾燥すると、チューブが過熱して故障します。 余分な水は蒸気分配システムに運ばれ、タービンに損傷を与えます。 ボイラーには、スチーム ドラムから水を除去し、タービン ブレードや過熱器チューブへのスケールの蓄積を制限するために、連続的または断続的なブローダウン システムが必要です。 始動時および停止時に過熱器を過熱しないように注意する必要があります。 精製装置の停止または緊急事態により燃料ガスが失われた場合に備えて、代替燃料源を用意する必要があります。

                                                ヒーター燃料

                                                精製ガス、天然ガス、燃料油、および粉末炭を含む燃料の任意の XNUMX つまたは任意の組み合わせをヒーターで使用することができます。 製油所のオフガスは、プロセス ユニットから収集され、燃料ガス バランス ドラムで天然ガスと LPG と混合されます。 バランス ドラムは、一定のシステム圧力、かなり安定した BTU (エネルギー) 含有量の燃料、ガス蒸気中の懸濁液体の自動分離を提供し、凝縮液の大きなスラグが分配システムに持ち込まれるのを防ぎます。

                                                燃料油は通常、製油所の原油と直留および分解された残留物を他の製品と混合した混合物です。 燃料油システムは、必要な温度と圧力で燃料をプロセス ユニットのヒーターと蒸気発生器に供給します。 燃料油は汲み上げ温度まで加熱され、粗い吸引ストレーナを通して吸い込まれ、温度制御ヒーターに汲み上げられ、次に細かいメッシュのストレーナを通して燃焼されます。 プロセスユニットに設けられたノックアウトポットは、燃焼前に燃料ガスから液体を除去するために使用されます。

                                                プロセスユニットの発熱の一例では、煙道ガス中の一酸化炭素が燃焼して完全燃焼するので、一酸化炭素(CO)ボイラーが接触分解ユニットで熱を回収します。 他のプロセスでは、廃熱回収ユニットが煙道ガスからの熱を使用して蒸気を作ります。

                                                蒸気分配

                                                蒸気は通常、XNUMX つのユニットに結合されたヒーターとボイラーによって生成されます。 蒸気は、プロセス ユニットまたは発電機に必要な最高圧力でボイラーから出ます。 次に、プロセス ポンプと圧縮機を駆動するタービンで蒸気圧が低下します。 製油所の蒸気を蒸気タービン発電機の駆動にも使用して電力を生成する場合、プロセス蒸気に必要な圧力よりもはるかに高い圧力で蒸気を生成する必要があります。 蒸気分配システムは、輸送される蒸気の圧力に適したバルブ、継手、配管、および接続部で構成されています。 製油所で使用される蒸気のほとんどは、熱交換器で水に凝縮され、ボイラー給水として再利用されるか、廃水処理に排出されます。

                                                蒸気給水

                                                給水供給は、蒸気発生の重要な部分です。 蒸気発生システムから出る蒸気の数ポンドと同じ数の水が常に蒸気発生システムに入る必要があります。 蒸気発生に使用される水には、システムに損傷を与えたり操作に影響を与える可能性のあるミネラルや溶存不純物などの汚染物質があってはなりません。 スケールやスラッジを形成するシルト、下水、油などの浮遊物質は、凝集またはろ過されて水から除去されます。 溶存ガス、特にボイラーの腐食の原因となる二酸化炭素と酸素は、脱気と処理によって除去されます。 金属塩、カルシウム、炭酸塩などの溶解ミネラルは、スケール、腐食、タービン ブレードの堆積物の原因となりますが、これらを石灰またはソーダ灰で処理して水から沈殿させます。 未処理のボイラー給水は、その特性に応じて、浄化、沈殿、ろ過、イオン交換、脱気、および内部処理によって処理される場合があります。 再循環冷却水も処理して、炭化水素やその他の汚染物質を除去する必要があります。

                                                プロセスヒーター、熱交換器、クーラー

                                                プロセス ヒーターおよび熱交換器は、蒸留塔および精製プロセスの原料を反応温度に予熱します。 プロセス ユニットに供給される熱の大部分は、原油および改質器の予熱器ユニット、コーカー ヒーター、大型塔リボイラーに見られる燃焼ヒーターから得られ、これらは製油所または天然ガス、留出油および残油を燃料としています。 ヒーターは通常、特定のプロセス操作用に設計されており、ほとんどが円筒形の垂直またはボックス型の設計です。 熱交換器は、プロセスの他のセクションから移動した蒸気または高温の炭化水素を熱入力に使用します。

                                                一部のプロセスでは、空気交換器、水交換器、フィン ファン、ガス冷却器、液体冷却器、オーバーヘッド コンデンサーによって、または他のシステムに熱を伝達することによって、熱も除去されます。 基本的な機械式蒸気圧縮冷凍システムは、XNUMX つまたは複数のプロセス ユニットに対応するように設計されており、蒸発器、圧縮機、凝縮器、制御装置、および配管が含まれています。 一般的なクーラントは、水、アルコール/水の混合物、またはさまざまなグリコール溶液です。

                                                加熱炉で火をつけるときの爆発の可能性を減らすために、適切な通風または蒸気パージを提供する手段が必要です。 ユニットの種類ごとに、特定の起動および緊急手順が必要です。 フィンファンに火が入ると、過熱による故障の原因となります。 漏れにより熱交換器や冷却器から可燃物が漏れると、火災の原因となります。

                                                ヘッダーまたはフィッティング プラグを取り外す前に、ヒーター チューブからすべての圧力が除去されていることを確認するように注意する必要があります。 液体が充満している間に熱交換器の配管システムが遮断された場合に備えて、熱交換器の配管システムの圧力を解放することを考慮する必要があります。 制御が失敗すると、熱交換器の両側で温度と圧力の変動が発生する可能性があります。 熱交換チューブが故障し、プロセス圧力がヒーター圧力よりも高い場合、製品がヒーターに入り、下流に影響を与える可能性があります。 圧力が低い場合、ヒーターの流れがプロセス流体の流れに入る可能性があります。 液体冷却器またはガス冷却器で循環が失われると、製品温度の上昇が下流の操作に影響を与える可能性があり、圧力解放が必要になります。

                                                燃料、プロセス操作、ユニットの設計によっては、硫化水素、一酸化炭素、炭化水素、蒸気ボイラーの給水スラッジ、水処理薬品にさらされる可能性があります。 フェノール化合物を含む可能性のあるボイラーのブローダウンとの皮膚接触は避ける必要があります。 輻射熱、過熱蒸気、高温の炭化水素にさらされる可能性があります。

                                                圧力リリーフおよびフレアシステム

                                                プロセスに組み込まれた工学的管理には、換気、希釈、および不活性化による可燃性蒸気濃度の低減が含まれます。 加圧は、蒸気が入る可能性を減らすために、制御室を大気圧より高く維持するために使用されます。 圧力リリーフ システムは、圧力リリーフ デバイスおよびブローダウンによって放出される蒸気および液体を制御するために提供されます。 圧力リリーフは、動作圧力が所定のレベルに達したときに自動的に計画的にリリースされます。 ブローダウンとは、通常、プロセス ユニットの起動、炉のブローダウン、シャットダウン、および緊急事態によるブローダウンなど、材料の意図的な放出を指します。 蒸気減圧とは、緊急時に圧力容器から蒸気を迅速に除去することです。 これは、通常、リリーフバルブよりも高い圧力に設定されたラプチャーディスクを使用することで達成できます。

                                                安全リリーフバルブ

                                                安全リリーフ弁は、空気、蒸気、ガス、炭化水素の蒸気および液体の圧力を制御するために使用され、通常の動作圧力を超える圧力の上昇に比例して開きます。 安全弁は、主に大量の蒸気を放出するように設計されており、通常は全開になるまで開きます。 大量の排出が不要な液体リリーフバルブを開くために必要な過圧は、スプリング抵抗の増加によりバルブが持ち上げられるにつれて増加します。 通常のリリーフバルブの最大 XNUMX 倍の容量を持つパイロット操作の安全リリースバルブは、より密閉性が高く、大量の排出が必要な場合に使用されます。 不揮発性液体は通常、油/水分離および回収システムにポンプで送られ、揮発性液体は低圧で作動する装置に送られます。

                                                フレア

                                                典型的な閉じた圧力解放およびフレア システムには、排出物を収集するためのプロセス ユニットからのリリーフ バルブおよびライン、蒸気と液体を分離するためのノックアウト ドラム、フラッシュバック保護のためのシールおよび/またはパージ ガス、および次の場合に蒸気を燃焼させるフレアおよび点火システムが含まれます。大気への直接排出は認められません。 目に見える煙を減らすために、フレア先端に蒸気を注入することができます。

                                                蒸気処理システムに液体を排出してはなりません。 フレア ノックアウト ドラムとフレアは、緊急のブローダウンを処理するのに十分な大きさである必要があり、ドラムは過圧が発生した場合に逃がす必要があります。 次のような原因により、製油所プロセスで過剰圧力が発生する可能性がある場合は、圧力リリーフ バルブを提供します。

                                                  • 冷却水の損失により、凝縮器の圧力降下が大幅に増加し、プロセス ユニットの圧力が上昇する可能性があります。
                                                  • 水を含む沸点の低い液体を、高温で動作するプロセス容器に注入することによる急速な気化と圧力上昇
                                                  • プロセス蒸気の過熱、ヒーターの故障、または火災による蒸気の膨張とその結果の過圧
                                                  • 自動制御の故障、アウトレットの閉鎖、熱交換器の故障など。
                                                  • 内部爆発、化学反応、熱膨張、蓄積ガスなど
                                                  • 還流の損失、蒸留塔の圧力上昇を引き起こします。

                                                            還流の量は蒸留塔を出る蒸気の量に影響するため、体積の損失は凝縮器の圧力低下と蒸留塔の圧力上昇を引き起こします。

                                                            バルブが正常に機能するためにはメンテナンスが重要です。 一般的なバルブ操作の問題は次のとおりです。

                                                              • バルブの入口または出口の詰まり、または腐食により、設定された圧力で開くことができず、ディスク ホルダーとガイドの適切な動作が妨げられる
                                                              • シートや可動部品の汚れ、腐食、堆積物、またはガス流中の固形物がバルブディスクを切断することによる、ポップオープン後の再装着の失敗
                                                              • 動作圧力がバルブの設定値に近すぎるため、チャタリングや早期開放が発生します。

                                                                   

                                                                  ユーティリティ

                                                                  . 場所やコミュニティのリソースによっては、製油所は飲料水や処理水のために公共の水供給を利用する場合もあれば、独自の飲料水を汲み上げて処理する必要がある場合もあります。 処理には、脱塩からろ過、塩素処理、試験まで、幅広い要件が含まれる場合があります。

                                                                  下水. また、コミュニティまたは民間のオフサイト処理プラントの利用可能性に応じて、製油所は衛生廃棄物の許可、収集、処理、および排出を提供する必要がある場合があります。

                                                                  電力. 製油所は、蒸気タービンまたはガスエンジンによって駆動される発電機を使用して、外部ソースから電力を受け取るか、独自に生成します。 エリアは、火花が蒸気に点火するのを防止したり、電気機器内で爆発を封じ込めたりするのを防ぐために必要な電気的保護のタイプに関して分類されています。 通常、可燃性炭化水素蒸気または冷却塔の水スプレーの発生源から離れた、分類されていないエリアにある変電所には、変圧器、回路遮断器、および給電回路スイッチが含まれています。 変電所は、プロセス ユニット エリア内の配電所に電力を供給します。 配電所は、電気分類要件が満たされていれば、分類されたエリアに配置できます。 配電所では通常、油充填またはエアブレーク切断装置を備えた液体充填変圧器を使用します。

                                                                  感電死から保護するために、乾いた足場、「高電圧」警告標識、ガードなど、通常の電気安全対策を実施する必要があります。 従業員は製油所の電気安全作業手順に精通している必要があります。 高電圧電気機器の作業中に通電を防止するために、ロックアウト/タグアウトおよびその他の適切な安全作業手順を実施する必要があります。 取り扱いに特別な注意が必要な誘電性流体を含む変圧器やスイッチの周りで作業する場合、危険な露出が発生する可能性があります。 これらの主題については、本書の別の場所で詳しく説明します 百科事典.

                                                                  タービン、ガス、空気圧縮機の操作

                                                                  空気およびガス圧縮機

                                                                  製油所の排気換気および空気供給システムは、作業スペースまたは外気を汚染する可能性のあるガス、煙、粉塵および蒸気を捕捉または希釈するように設計されています。 捕捉された汚染物質は、可能であれば回収されるか、洗浄または燃焼後に廃棄システムに送られます。 空気供給システムには、コンプレッサー、クーラー、空気レシーバー、空気乾燥機、制御装置、分配配管が含まれます。 送風機は、特定のプロセスに空気を供給するためにも使用されます。 工場の空気は、空気駆動ツールの操作、触媒再生、プロセス ヒーター、蒸気空気のデコーキング、酸水の酸化、ガソリンの甘味、アスファルトの吹き込み、およびその他の用途に提供されます。 計装用空気は、空気圧機器および制御、エアモーター、およびパージ接続で使用するために提供されています。 窒素などのプラントガスは、容器の不活性化やその他の用途に使用されます。 往復圧縮機と遠心圧縮機の両方が、ガスと圧縮空気に使用されます。

                                                                  空気圧縮機は、吸引が可燃性蒸気または腐食性ガスを取り込まないように配置する必要があります。 ガス圧縮機で漏れが発生した場合、火災の可能性があります。 ノックアウト ドラムは、液体サージがガス コンプレッサに入るのを防ぐために必要です。 ガスが固形物で汚染されている場合は、ストレーナが必要です。 自動圧縮機制御の失敗は、プロセスに影響を与えます。 最大圧力が圧縮機またはプロセス機器の設計圧力を超える可能性がある場合は、圧力リリーフを提供する必要があります。 コンプレッサの露出した可動部品にはガードが必要です。 コンプレッサーの建物は適切に電気的に分類され、適切な換気のための準備が整っている必要があります。

                                                                  工場の空気が計器用空気のバックアップとして使用される場合、相互接続は計器用空気乾燥システムの上流に配置して、計器が湿気で汚染されるのを防ぐ必要があります。 停電やコンプレッサーの故障の際には、窒素の使用など、計器用空気供給の代替ソースが必要になる場合があります。 適切な保護手段を適用して、ガス、プラントの空気、および器具の空気が呼吸源または飲料水システムの加圧源として使用されないようにします。

                                                                  タービン

                                                                  タービンは通常、ガスまたは蒸気で駆動され、ポンプ、コンプレッサー、送風機、およびその他の製油所プロセス機器を駆動するために使用されます。 蒸気は高温高圧でタービンに入り、固定ブレードによって導かれながら、回転ブレード全体に広がり、回転ブレードを駆動します。

                                                                  真空下で動作する排気に使用される蒸気タービンは、保護のため、および真空が故障した場合に蒸気を維持するために、放出側に安全逃がし弁が必要です。 最大運転圧力が設計圧力を超える可能性がある場合、蒸気タービンにはリリーフ装置が必要です。 タービンに調速機と過速度制御装置を設置することを検討する必要があります。

                                                                  ポンプ、配管、バルブ

                                                                  遠心ポンプと容積式 (往復) ポンプは、製油所全体で炭化水素、プロセス水、消火用水、廃水を移動させるために使用されます。 ポンプは、電気モーター、蒸気タービン、または内燃エンジンによって駆動されます。

                                                                  プロセスおよびユーティリティ配管システムは、炭化水素、蒸気、水、およびその他の製品を施設全体に分配します。 それらは、サービスの種類、圧力、温度、および製品の性質に応じて、サイズと材料で構成されています。 配管には通気口、排水口、サンプル接続部があり、ブランクも用意されています。 ゲートバルブ、バイパスバルブ、グローブバルブとボールバルブ、プラグバルブ、ブロックバルブとブリードバルブ、チェックバルブなど、操作目的に応じてさまざまなタイプのバルブが使用されます。 これらのバルブは、手動または自動で操作できます。

                                                                  修理やその他の作業が必要なバルブや計器は、地上または操作プラットフォームからアクセスできる必要があります。 漏れや火災が発生した場合に、ポンプの吸引ラインでの製品の損失を制限するために、遠隔制御弁、消火弁、遮断弁を使用することができます。 操作ベントとドレンの接続には、ダブル ブロック バルブ、またはブロック バルブとプラグまたはブラインド フランジを設けて、放出に対する保護を行うことができます。 製品・サービスによっては、排出ラインからの逆流防止が必要な場合があります。 破裂を避けるために、パイプラインの拡張、移動、および温度変化に備えることができます。 流量を減らして、または流量をゼロにして運転するポンプは、過熱して破裂する可能性があります。 自動ポンプ制御の失敗は、プロセス圧力と温度の偏差を引き起こす可能性があります。 ポンプが過圧になる可能性がある場合は、排出配管の圧力を解放する必要があります。

                                                                  タンク保管

                                                                  常圧貯蔵タンクと圧力貯蔵タンクは、原油、中間炭化水素 (処理に使用されるもの)、最終製品 (液体と気体の両方) の貯蔵のために製油所全体で使用されます。 消防用水、プロセスおよび処理水、酸、空気および水素、添加剤およびその他の化学物質用のタンクも用意されています。 タンクのタイプ、構造、容量、および場所は、その用途と、貯蔵されている材料の性質、蒸気圧、引火点、流動点によって異なります。 製油所では多くの種類のタンクが使用されていますが、最も単純なものは、ディーゼル燃料、燃料油、潤滑油などの可燃性 (不揮発性) 液体を貯蔵するための地上のコーンルーフ タンクです。 ガソリンや原油などの可燃性 (揮発性) 液体を貯蔵するオープントップおよびカバー付き (内部) フローティングルーフ タンクは、蒸気が豊富な状態を維持するために、製品の上部とタンクの屋根の間のスペースを制限します。発火を防ぐ雰囲気。

                                                                  炭化水素貯蔵タンクが過充填されたり、液体や蒸気が漏れて着火源に到達するような漏れが発生したりすると、火災の可能性があります。 製油所は、過剰充填を制御するため、またはタンクの自動オーバーフロー制御および信号システムを提供するために、手動の計量および製品受領手順を確立する必要があります。 タンクには、固定式または半固定式の泡水防火システムが装備されている場合があります。 タンク内またはタンクの堤防または貯蔵エリアで火災が発生した場合にポンプで排出または閉鎖するために、遠隔制御弁、隔離弁、および消火弁をタンクに設けることができます。 タンク内の作業を管理するために、タンクの通気、洗浄、密閉空間への立ち入りプログラムが使用され、貯蔵タンク内およびその周辺の着火源を管理するために高温作業許可システムが使用されます。

                                                                  取り扱い、発送、輸送

                                                                  ガスと液体炭化水素をパイプライン、タンク車、タンクローリー、船舶、バージに積み込み、ターミナルや消費者に輸送することは、製油所の最終操作です。 製品特性、流通ニーズ、出荷要件、防火、環境保護、運用基準は、マリン ドック、積み込みラック、パイプライン マニホールドを設計する際に重要です。 運用手順を確立し、荷送人と荷受人が同意する必要があり、製品の移送中は通信が維持されます。 タンクローリーとレールタンク車は、上からでも下からでも積載できます。 液化石油ガス (LPG) の積み降ろしには、液体炭化水素の場合に加えて、特別な考慮が必要です。 必要に応じて、荷積みラックやマリンドックに蒸気回収システムを設置する必要があります。

                                                                  荷積みや荷降ろし、こぼれや漏れの清掃、または荷積み施設や蒸気回収システムの計測、検査、サンプリング、メンテナンス活動の実施時には、安全な作業慣行と適切な個人用保護具が必要になる場合があります。 タンクローリーやタンク車のコンパートメントの過充填などの緊急事態が発生した場合は、配送を停止または迂回する必要があります。

                                                                  製油所では、実験室で使用される少量の試験試薬から、アルカリ処理で使用される大量の硫酸やフッ化水素酸まで、さまざまな有害で有毒な化学物質が使用されています。 これらの化学物質は、適切に受け取り、保管し、取り扱う必要があります。 化学メーカーは、製油所が安全手順、工学的管理、個人保護要件、および化学物質を取り扱うための緊急対応手順を開発するために使用できる材料安全情報を提供します。

                                                                  荷積みおよび荷降ろし施設での危険の性質は、積み込まれる製品と、タンク車、タンクローリー、または船舶で以前に輸送された製品によって異なります。 ボンディングは、積載ラックとタンクローリーまたはタンク車の間の電荷を均等にします。 接地は、トラックや鉄道の積載施設での迷走電流の流れを防ぎます。 絶縁フランジは、マリンドックの配管接続に使用され、静電気の蓄積と放電を防ぎます。 ローディングラックやマリンベーパー回収ラインには火炎防止器を設置し、逆火を防ぎます。 スイッチの負荷が許可されている場合は、安全な手順を確立して従う必要があります。

                                                                  漏れや過充填が発生した場合に備えて、供給ヘッダーに自動または手動の遮断システムを上部および下部積載ラックおよびマリンドックに設置する必要があります。 ドックやトップローディングラックには、ハンドレールなどの落下防止保護が必要になる場合があります。 排水および回収システムは、雨水排水用の積み込みラック、ドック、およびこぼれや漏れに対処するために提供される場合があります。 LPG の積み込み施設では、タンク車やトラックに過負荷や過圧がかからないように注意が必要です。

                                                                  製油所支援活動・施設

                                                                  製油所の場所と利用可能なリソースに応じて、製油所プロセスをサポートするために、それぞれ固有の安全衛生要件を持つさまざまな施設、活動、およびプログラムが必要です。

                                                                  管理活動

                                                                  製油所の継続的な操業を保証するためには、製油会社の理念とコミュニティ サービスの利用可能性に応じて、さまざまな管理サポート活動が必要です。 製油所内外への油の移動を制御する機能は、製油所ならではのものです。 管理機能は次のように分類できます。 プロセスユニットの日々の運用が運用機能です。 別の機能は、原油の継続的な供給のための手配が行われたことを保証する責任があります。 その他の機能活動には、医療サービス (緊急および継続的なヘルスケアの両方)、食品サービス、エンジニアリング サービス、清掃サービス、および会計、購買、人間関係など、ほとんどの業界に共通する定期的な管理および管理機能が含まれます。 製油所のトレーニング機能は、監督者と従業員のスキルと技能のトレーニング (初期トレーニング、更新トレーニング、修復トレーニングを含む)、従業員と請負業者のオリエンテーション、および緊急対応と安全な作業慣行と手順のトレーニングを担当します。

                                                                  建設と保守

                                                                  製油所の継続的な安全運転は、定期保守と予防保守のためのプログラムと手順の確立と実施、および必要な場合の交換の保証にかかっています。 ターンアラウンド製油所全体またはプロセスユニット全体をシャットダウンして、設備全体と交換を一度に行うことは、プロセス産業に固有の一種の予防保全プログラムです。 プロセス安全管理プログラムの一部である、バルブやリリーフ装置の検査、修理、試験、認証などの機械的完全性活動は、製油所の継続的な安全操業にとって重要であり、また、プロセスの継続的な有効性のための保守作業命令と同様に重要です。製油所の「変更管理」プログラム。 作業許可プログラムは、隔離やロックアウト、限られたスペースへの立ち入りなど、暑い作業と安全な作業を管理します。 メンテナンスおよび計装ショップには、次のような目的があります。

                                                                    • 製油所のプロセス制御、機器、およびコンピューターをテスト、維持、および調整するための繊細で正確な作業
                                                                    • 溶接
                                                                    • 機器の修理とオーバーホール
                                                                    • 車両整備
                                                                    • 木工など。

                                                                             

                                                                            建設と保守の安全と健康は、次のプログラムの一部に依存しています。

                                                                            分離

                                                                            プロセスユニット内の機器の安全なメンテナンス、修理、および交換には、高温作業が行われているエリアに可燃性の液体または蒸気が入る可能性を排除するために、タンク、容器、およびラインの隔離が必要になることがよくあります。 隔離は、通常、容器に通じる、または容器からのすべての配管を切断して閉鎖することによって達成されます。 タンクまたは容器の近くの接続部でパイプを目隠しまたはブランクにする。 または、配管上の XNUMX 組のブロック バルブを閉じ、XNUMX つの閉じたバルブの間にブリーダー バルブを開きます。

                                                                            ロックアウト/タグアウト

                                                                            ロックアウトおよびタグアウト プログラムは、修理またはメンテナンス中に、電気、機械、油圧、または空気圧で作動する機器の不注意による起動を防ぎます。 すべての電動機器は、作業を開始する前に、回路ブレーカーまたはメイン スイッチをロックするか、タグを付けてテストし、動作しないことを確認する必要があります。 作業を開始する前に、機械式油圧および空圧機器の電源を切り、電源をロックするか、タグを付けておく必要があります。 作業中または隔離されているバルブ閉鎖ラインも、無許可の開放を防ぐためにロックアウトまたはタグ付けする必要があります。

                                                                            冶金

                                                                            冶金は、酸、腐食剤、酸水、ガス、および原油の処理で生成され、使用されるその他の化学物質による腐食にさらされるライン、容器、タンク、および反応器の継続的な強度と完全性を保証するために使用されます。 製油所全体で非破壊検査法が採用されており、故障が発生する前に過度の腐食と摩耗を検出します。 放射性試験装置、染料、および化学物質を扱っている、またはそれらにさらされている労働者への過度の曝露を防ぐために、適切な安全対策が必要です。

                                                                            倉庫

                                                                            倉庫は、製油所の継続的な運用に必要な部品、材料、および機器を保管するだけでなく、メンテナンス、処理、およびブレンドに使用されるパッケージ化された化学物質と添加剤も保管します。 倉庫はまた、ヘルメット、手袋、エプロン、目と顔の保護、呼吸保護、安全で不浸透性の履物、難燃性衣類、耐酸性衣類など、必要な個人用保護服と装備の供給を維持する場合があります。 可燃性および可燃性の液体と有害化学物質の適切な保管と分離は、こぼれ、火災、および互換性のない製品の混合を防ぐために必要です。

                                                                            研究所

                                                                            研究所は、最終製品の品質管理に必要なテストを実施するだけでなく、処理前に原油の値と一貫性を決定する責任があります。 実験室の職員は、有毒化学物質と可燃性液体の取り扱いと混合に固有の危険性を認識し、自分自身と他の人を保護するように訓練する必要があります。

                                                                            安全と環境および労働衛生

                                                                            その他の重要な製油所支援活動は、安全、防火および防火、環境保護、産業衛生です。 これらは、別個の機能として提供されるか、製油所の運用に統合される場合があります。 安全性、緊急時の準備と対応、および防火と保護活動は、多くの場合、製油所内の同じ機能の責任です。

                                                                            安全機能は、設計レビュー、建設前および建設レビュー、および始動前レビュー チームの一部として、プロセス安全管理プログラムに参加します。 安全部門は、多くの場合、請負業者の資格認定プロセスを支援し、請負業者の活動をレビューし、従業員と請負業者が関与するインシデントを調査します。 安全担当者は、限られたスペースへの立ち入りや高温作業などの許可が必要な活動を監督し、携帯用消火器、除染施設、安全シャワー、洗眼ステーション、固定検出装置とアラーム、および緊急事態の可用性と準備が整っていることを確認する責任を負う場合があります。有毒ガスが放出された場合に戦略的な場所に配置された自給式呼吸装置。

                                                                            安全プログラム. 製油所の安全機能は、通常、以下を含むがこれらに限定されない、さまざまな安全および事故防止プログラムの開発と管理に責任を負います。

                                                                              • 設計施工と始動前の安全性レビュー
                                                                              • 事故、インシデント、ヒヤリハットの調査と報告
                                                                              • 緊急時準備計画と対応プログラム
                                                                              • 請負業者安全プログラム
                                                                              • 安全な作業慣行と手順
                                                                              • ロックアウト/タグアウト
                                                                              • 限られた不活性空間への侵入
                                                                              • 足場
                                                                              • 電気的安全性、機器の接地および障害保護プログラム
                                                                              • 機械の警備
                                                                              • 安全標識と注意事項
                                                                              • ホットワーク、安全な作業、および入国許可システム。

                                                                                                     

                                                                                                    消防団. 製油所の消防隊と緊急対応要員は常勤の隊員である場合があります。 通常の職務に加えて、訓練を受け、対応するように割り当てられたオペレーターやメンテナンス担当者など、指定された製油所の従業員。 または両方の組み合わせ。 火災のほかに、旅団は伝統的に、酸やガスの放出、船舶やタンクからの救助、流出などの他の製油所事故に対応しています。 防火部門は、消防車、消防ポンプ、消防用給水管、消火栓、ホース、ノズルを含む、火災探知機と信号、および固定式および携帯式の防火システムと設備の検査とテストを担当する場合があります。

                                                                                                    製油所の消火は通常の消火とは異なります。消火するよりも、特定の火災を燃焼させ続けることが望ましい場合が多いからです。 さらに、炭化水素の液体、ガス、蒸気の各タイプには、火災を最適に制御するために完全に理解する必要がある独自の火災化学特性があります。 たとえば、最初に蒸気の放出を停止せずに炭化水素蒸気の火災を消火すると、再点火と爆発の可能性がある継続的な蒸気ガスの雲が作成されるだけです。 原油と重質残留物を含むタンク内の火災は、爆発やタンクの吹きこぼれの可能性を回避するために、特定の消火技術で処理する必要があります。

                                                                                                    炭化水素火災は、多くの場合、製品の流れを止めて火を消し、冷却水を適用して隣接する機器、タンク、容器を熱暴露から保護することで消火します。 多くの固定防火システムは、この特定の目的のために設計されています。 特にフッ化水素酸などの触媒が関係する場合、圧力下のプロセスユニットでの消火には特別な配慮と訓練が必要です。 乾燥粉末や泡水溶液などの特殊な消火用化学薬品を使用して、炭化水素火災を消火し、蒸気の放出を制御することができます。

                                                                                                    非常時対策. 製油所は、爆発、火災、放出、救助など、さまざまな潜在的な状況に対する緊急対応計画を策定し、実施する必要があります。 緊急時計画には、請負業者、政府および相互扶助を含む外部支援の利用、ならびに消火用泡、流出封じ込めおよび吸着材などの特別な物資および機器の利用を含める必要があります。

                                                                                                    ガスおよび蒸気試験

                                                                                                    製油所でのガス、粒子、蒸気のモニタリング、サンプリング、およびテストは、作業が安全に実行され、プロセスが有毒または危険な暴露、爆発、または火災なしで操作できることを保証するために実施されます。 大気試験は、酸素含有量、炭化水素蒸気およびガスを測定し、危険および毒性暴露レベルを決定するために、さまざまな機器および技術を使用して実施されます。 機器は、信頼できる正確な測定を保証するために、使用前に有資格者が適切に校正および調整する必要があります。 作業場所、潜在的な危険、および実行される作業の種類に応じて、作業開始前、または作業中に指定された間隔で、または作業中に継続的に、テスト、サンプリング、および監視が実施される場合があります。

                                                                                                    可燃性、不活性、有毒な雰囲気のサンプリングとテストのための製油所手順を確立するときは、適切な呼吸保護具を含む個人用保護具の使用を考慮する必要があります。 キャニスター型呼吸器は、酸素欠乏環境には適していないことに注意してください。 テスト要件は、機器が故障した場合に存在する危険の程度に依存する必要があります。

                                                                                                    以下の物質の試験は、携帯機器または固定機器を使用して実行できます。

                                                                                                    酸素. 可燃性ガスメーターは、テスト対象の大気の微量サンプルを燃焼させることによって機能します。 可燃性ガスの正確な測定値を得るには、最低 10%、最高 25% の酸素が大気中に存在する必要があります。 大気中に存在する酸素の量は、可燃性ガスメーターを使用する前または同時に、酸素メーターを使用して決定されます。 酸素のテストは、密閉された空間で作業する場合に不可欠です。呼吸用保護具を着用せずに立ち入るには (有毒物質への暴露がない場合)、約 21% の通常​​の呼吸空気酸素濃度が必要です。 酸素計は、不活性化された空間に存在する酸素の量を測定するためにも使用され、高温作業やその他の作業中に燃焼をサポートするのに十分な酸素が存在しないことを保証します.

                                                                                                    炭化水素蒸気およびガス. 「高温作業」とは、可燃性の蒸気やガスにさらされる可能性のある場所で、溶接、切断、研磨、ブラスト クリーニング、内燃機関の操作など、着火源を作り出す作業です。 高温作業を安全に行うために、可燃性ガス メーターと呼ばれる機器を使用して、大気中の炭化水素蒸気をテストします。 炭化水素の蒸気またはガスは、空気 (酸素) と特定の比率で混合され、点火された場合にのみ燃焼します。 空気中に十分な蒸気がない場合、混合気は「燃焼するには希薄すぎる」と言われ、蒸気が多すぎる (酸素が少なすぎる) 場合、混合気は「燃焼するには濃すぎる」と言われます。 限界比率は「可燃性の上下限」と呼ばれ、空気中の蒸気の体積のパーセンテージとして表されます。 各炭化水素分子または混合物は、通常、空気中の約 1 ~ 10% の蒸気の範囲で、さまざまな可燃限界を持っています。 たとえば、ガソリン蒸気の可燃下限は 1.4%、可燃上限は 7.6% です。

                                                                                                    有毒な雰囲気. 人々が働いている大気中に存在する可能性のある有毒ガス、蒸気、微粒子のレベルを測定するために、特別な機器が使用されています。 これらの測定値は、必要な保護のレベルとタイプを決定するために使用されます。これは、完全な換気と大気の置換から、その地域で働く人々による呼吸器および個人用保護具の使用までさまざまです。 製油所で見られる可能性のある有害で有毒な暴露の例には、アスベスト、ベンゼン、硫化水素、塩素、二酸化炭素、硫酸およびフッ化水素酸、アミン、フェノールなどが含まれます。

                                                                                                    安全衛生プログラム

                                                                                                    製油所の産業衛生の基礎は、有毒で有害な化学物質への施設の暴露、実験室の安全と衛生、人間工学、および医学的監視をカバーする管理および工学的制御プログラムです。

                                                                                                    規制機関や企業は、さまざまな有毒で有害な化学物質の暴露制限を確立しています。 労働衛生部門は、監視とサンプリングを実施して、危険で有毒な化学物質や物質への従業員の曝露を測定します。 産業衛生士は、工学的管理、予防的作業慣行、製品の代替、個人用保護服と機器、または保護または曝露の低減の代替手段を開発または推奨する場合があります。

                                                                                                    医療プログラム. 製油所は通常、従業員が最初に、およびその後に作業を行う能力を判断し、継続的な作業要件と暴露が従業員の健康または安全を危険にさらさないことを保証するために、配置前および定期的な健康診断を必要とします。

                                                                                                    個人保護. 個人保護プログラムは、騒音、アスベスト、断熱材、有害廃棄物、硫化水素、ベンゼン、および腐食剤、フッ化水素、硫酸などを含むプロセス化学物質などの典型的な製油所暴露をカバーする必要があります。 産業衛生は、陰圧、空気供給呼吸器、聴力、目、皮膚の保護など、さまざまな暴露に使用する適切な個人用保護具を指定する場合があります。

                                                                                                    製品の安全性. 製品安全意識には、職場で暴露される可能性のある化学物質や材料の危険性、および摂取、吸入、または皮膚接触による暴露が発生した場合に取るべき行動についての知識が含まれます。 従業員と消費者の両方に対する暴露の潜在的な影響を判断するために、原油、製油所の流れ、プロセス化学薬品、最終製品、提案された新製品の毒性研究が行われます。 データは、製品中の有害物質の暴露の許容限界または許容量に関する健康情報を作成するために使用されます。 この情報は通常、製品安全データ シート (MSDS) または類似の文書によって配布され、従業員は職場での材料の危険性について訓練または教育を受けています。

                                                                                                    環境保護

                                                                                                    環境保護は、規制順守の要件と、石油価格とコストの上昇に伴う保全の必要性から、製油所の運営において重要な考慮事項です。 石油精製所は、環境に有害な可能性のある広範囲の空気と水を排出します。 これらのいくつかは元の原油の汚染物質ですが、その他は精製プロセスと操作の結果です. 大気への排出には、硫化水素、二酸化硫黄、窒素酸化物、一酸化炭素が含まれます (表 2 を参照)。 廃水には通常、炭化水素、溶解物質、浮遊固形物、フェノール、アンモニア、硫化物、酸、アルカリ、およびその他の汚染物質が含まれています。 また、さまざまな可燃性および/または有毒な化学物質が偶発的にこぼれたり漏れたりするリスクもあります。

                                                                                                    液体と蒸気の放出を封じ込め、運用コストを削減するために確立された管理には、次のものが含まれます。

                                                                                                      • エネルギー資源の保護。 制御には、エネルギーを節約し、効率を高めるための蒸気漏れ制御と凝縮液回収プログラムが含まれます。
                                                                                                      • 水質汚染. 制御には、API 分離器とその後の処理施設での廃水処理、雨水の収集、保持と処理、流出防止封じ込めと制御プログラムが含まれます。
                                                                                                      • 大気汚染. 製油所は継続的に稼働しているため、特にバルブやパイプ接続部での漏れの検出は重要です。 制御には、大気中への炭化水素蒸気の排出と放出の削減、製油所のバルブとフィッティングの気密プログラム、フローティング ルーフ タンク シールと蒸気封じ込めプログラム、設備の積み降ろしおよびタンクと容器の通気のための蒸気回収が含まれます。
                                                                                                      • 土壌汚染。 油流出による土壌汚染と地下水汚染の防止は、堤防の使用と、指定の保護された封じ込めエリアへの排水の提供によって達成されます。 堤防エリア内の漏出による汚染は、不浸透性のプラスチックまたは粘土の堤防ライナーなどの二次封じ込め手段を使用することで防ぐことができます。
                                                                                                      • 流出対応. 製油所は、土地と水の両方での原油、化学薬品、最終製品の流出に対応するためのプログラムを開発し、実施する必要があります。 これらのプログラムは、緊急事態に対応するために、訓練を受けた従業員または外部の機関や請負業者に依存する場合があります。 準備計画には、オンサイトまたはオンコールのいずれかで、流出の清掃および復旧用の備品と機器の種類、必要な量、および入手可能性を含める必要があります。

                                                                                                       

                                                                                                              戻る

                                                                                                              土曜日、2月26 2011 19:59

                                                                                                              製薬業界


                                                                                                              定義

                                                                                                              これらの用語は、製薬業界で頻繁に使用されます。

                                                                                                              生物製剤 ヒトおよび動物を治療的に保護または治療するための細菌およびウイルスワクチン、抗原、抗毒素および類似製品、血清、血漿およびその他の血液誘導体である。

                                                                                                              バルク 剤形製品の製造、薬用動物飼料の加工、または処方薬の合成に使用される活性原薬です。

                                                                                                              診断薬 人間や動物の病気や障害の診断を支援します。 診断薬は、消化管を検査するための無機化学物質、循環器系および肝臓を可視化するための有機化学物質、および器官系の機能を測定するための放射性化合物であり得る。

                                                                                                              薬物 ヒトおよび動物において有効な薬理学的特性を持つ物質です。 医薬品は、必要な医薬品などの他の材料と混合されて、医薬品が製造されます。

                                                                                                              医療用医薬品 ヒトまたは動物の病気や障害を予防、診断、または治療するための生物学的および化学的薬剤です。 これらの製品は、医療、薬局、または獣医の専門家の処方箋または承認によって調剤されます。

                                                                                                              賦形剤 剤形製品を作成するために原薬と組み合わされる不活性成分です。 賦形剤は、ヒトまたは動物の吸収、溶解、代謝、および分布の速度に影響を与える可能性があります。

                                                                                                              一般用医薬品 小売店または薬局で販売されている医薬品で、処方箋や医療、薬局、または獣医の専門家の承認を必要としません。

                                                                                                              薬局 人間や動物の病気や障害を予防、診断、または治療するための薬を調剤および調剤する技術と科学です。

                                                                                                              薬物動態 人間または動物における薬物の吸収、分布、生体内変化、および排泄に関連する代謝プロセスの研究です。

                                                                                                              薬物力学 その化学構造、作用部位、およびヒトと動物における生化学的および生理学的結果に関連する薬物作用の研究です。


                                                                                                               

                                                                                                              製薬業界は、世界中の医療システムの重要な構成要素です。 それは、人間と動物の健康のための医薬品を発見、開発、製造、販売する多くの公的および私的な組織で構成されています (Gennaro 1990)。 製薬業界は、主に病気や障害を予防または治療する医薬品の科学的研究開発 (R&D) に基づいています。 原薬は、幅広い薬理学的活性と毒物学的特性を示します (Hardman、Gilman、および Limbird 1996; Reynolds 1989)。 現代の科学技術の進歩により、治療活性が改善され、副作用が軽減された革新的な医薬品の発見と開発が加速しています。 分子生物学者、医薬品化学者、薬剤師は、効力と特異性を高めることで薬の利点を改善しています。 これらの進歩は、製薬業界内の労働者の健康と安全を保護するための新しい懸念を生み出しています (Agius 1989; Naumann et al. 1996; Sargent and Kirk 1988; Teichman, Fallon and Brandt-Rauf 1988)。

                                                                                                              多くのダイナミックな科学的、社会的、経済的要因が製薬業界に影響を与えています。 一部の製薬会社は、国内市場と多国籍市場の両方で事業を展開しています。 したがって、彼らの活動は、医薬品の開発と承認、製造と品質管理、マーケティングと販売に関する法律、規制、および政策の対象となります (Spilker 1994)。 学術、政府、業界の科学者、開業医、薬剤師、そして一般の人々が製薬業界に影響を与えています。 病院、診療所、薬局、および個人開業の医療提供者(医師、歯科医、看護師、薬剤師、獣医など)は、薬を処方したり、調剤方法を推奨したりします。 医薬品に関する政府の規制と医療政策は、一般市民、擁護団体、および私的利益の影響を受けます。 これらの複雑な要因が相互作用して、医薬品の発見と開発、製造、マーケティング、販売に影響を与えています。

                                                                                                              製薬業界は、毒物学および臨床経験と併せて、科学的発見と開発によって大きく推進されています (図 1 を参照)。 広範囲の創薬と開発、製造と品質管理、マーケティングと販売に携わる大規模な組織と、特定の側面に焦点を当てた小規模な組織との間には大きな違いがあります。 ほとんどの多国籍製薬会社は、これらすべての活動に関与しています。 ただし、地域の市場要因に基づいて、1996 つの側面に特化する場合があります。 学術、公的および私的組織は、新薬を発見および開発するための科学的研究を行っています。 バイオテクノロジー産業は、革新的な製薬研究の主要な貢献者になりつつあります (Swarbick and Boylan XNUMX)。 多くの場合、研究機関と大規模な製薬会社との間で、新薬物質の可能性を探るための共同契約が形成されます。

                                                                                                              図 1. 製薬業界における医薬品開発

                                                                                                              PHC010F1

                                                                                                              多くの国では、知的財産権として知られる、独自の医薬品と製造プロセスに対する特定の法的保護があります。 法的保護が限定的または存在しない場合、一部の企業はジェネリック医薬品の製造と販売を専門としています (Medical Economics Co. 1995)。 製薬業界は、研究開発、規制当局の承認、製造、品質保証と管理、マーケティングと販売に関連する多額の費用のために、多額の設備投資を必要とします (Spilker 1994)。 多くの国では、市販薬の開発と承認に影響を与える広範な政府規制があります。 これらの国では、医薬品製造業務の完全性と医薬品の品質、安全性、および有効性を確保するために、適正製造基準に対する厳格な要件があります (Gennaro 1990)。

                                                                                                              国際貿易と国内貿易、および税と財政の政策と慣行は、製薬業界が国内でどのように運営されるかに影響を与えます (Swarbick and Boylan 1996)。 医薬品の必要性に関して、先進国と発展途上国の間には大きな違いがあります。 栄養失調や感染症が蔓延している発展途上国では、栄養補助食品、ビタミン、抗感染症薬が最も必要とされています。 老化や特定の病気に関連する疾患が主要な健康問題である先進国では、心臓血管、中枢神経系、胃腸、抗感染症、糖尿病、および化学療法の薬が最も需要があります。

                                                                                                              人間と動物の健康薬は、同様の研究開発活動と製造プロセスを共有しています。 しかし、それらは承認、配布、マーケティング、および販売のための独自の治療上の利点とメカニズムを持っています (Swarbick and Boylan 1996)。 獣医師は、農業用動物やコンパニオン アニマルの感染症や寄生生物を制御するために薬を投与します。 ワクチン、抗感染薬、抗寄生虫薬は、この目的のために一般的に使用されています。 栄養補助食品、抗生物質、およびホルモンは、家畜の成長と健康を促進するために、現代の農業で広く使用されています。 人間と動物の健康のための医薬品の研究開発は、感染性物質と病気を制御する必要性が同時にあるため、しばしば連携しています。

                                                                                                              危険な工業用化学物質および医薬品関連物質

                                                                                                              多くの異なる生物剤および化学剤が製薬業界で発見、開発、使用されています (Hardman, Gilman and Limbird 1996; Reynolds 1989)。 製薬、生化学、合成有機化学産業の製造プロセスの一部は類似しています。 ただし、製薬業界におけるより大きな多様性、小規模で特定のアプリケーションは独特です。 主な目的は薬理学的活性を持つ医薬品を製造することであるため、医薬品の研究開発および製造における多くの薬剤は作業者にとって危険です。 多くの研究開発、製造、および品質管理作業において、工業用化学物質および原薬から労働者を保護するために、適切な管理手段を実施する必要があります (ILO 1983; Naumann et al. 1996; Teichman, Fallon and Brandt-Rauf 1988)。

                                                                                                              製薬業界では、ワクチンの製造、発酵プロセス、血液ベースの製品の導出、バイオテクノロジーなど、多くの特殊な用途で生物学的因子 (細菌やウイルスなど) を使用しています。 生物学的薬剤は、その独特な薬学的用途のため、このプロファイルでは扱われていませんが、他の参考文献はすぐに入手できます (Swarbick and Boylan 1996)。 化学物質は、工業用化学物質と薬物関連物質に分類される場合があります (Gennaro 1990)。 これらは、原材料、中間体、または最終製品の場合があります。 工業用化学物質または原薬が実験室の研究開発、品質保証および管理アッセイ、エンジニアリングおよび保守に使用される場合、または副産物または廃棄物として生成される場合、特別な状況が発生します。

                                                                                                              工業薬品

                                                                                                              工業用化学薬品は、原薬の研究開発、原薬および最終医薬品の製造に使用されます。 有機および無機化学物質は原料であり、反応物、試薬、触媒、および溶媒として機能します。 工業薬品の使用は、特定の製造プロセスと操作によって決まります。 これらの材料の多くは、作業者にとって危険な場合があります。 産業用化学物質への労働者の暴露は危険な場合があるため、政府、技術および専門組織によって、限界値 (TLV) などの職業暴露限界が設定されています (ACGIH 1995)。

                                                                                                              薬物関連物質

                                                                                                              薬理学的に活性な物質は、天然物と合成医薬品に分類できます。 天然物は植物や動物に由来しますが、合成医薬品は微生物学的および化学的技術によって製造されます。 抗生物質、ステロイド、ペプチド ホルモン、ビタミン、酵素、プロスタグランジン、フェロモンは重要な天然物です。 分子生物学、生化学、薬理学、およびコンピューター技術における最近の科学的進歩により、科学研究はますます合成医薬品に焦点を当てています。 表 1 に主な医薬品を示します。

                                                                                                              表 1. 医薬品の主なカテゴリー

                                                                                                              中枢神経
                                                                                                               

                                                                                                              腎臓と
                                                                                                              心臓血管の
                                                                                                               

                                                                                                              胃腸
                                                                                                               

                                                                                                              抗感染薬
                                                                                                              &
                                                                                                              標的臓器

                                                                                                              免疫システム

                                                                                                              化学療法

                                                                                                              血と
                                                                                                              造血
                                                                                                              臓器

                                                                                                              内分泌系

                                                                                                              鎮痛薬
                                                                                                              -アセトアミノフェン
                                                                                                              -サリチル酸塩

                                                                                                              麻酔薬
                                                                                                              -一般およびローカル

                                                                                                              抗けいれん薬
                                                                                                              -バルビチュエート
                                                                                                              -ベンゾジアゼピン

                                                                                                              片頭痛
                                                                                                              準備
                                                                                                              -ベータアドレナリン
                                                                                                              ブロッキング剤
                                                                                                              -セロトニン受容体
                                                                                                              拮抗薬

                                                                                                              麻薬
                                                                                                              -アヘン剤

                                                                                                              精神療法
                                                                                                              ・抗不安薬
                                                                                                              -抗うつ薬

                                                                                                              鎮静剤と
                                                                                                              催眠術

                                                                                                              -バルビチュエート
                                                                                                              -ベンゾジアゼピン

                                                                                                              抗糖尿病薬
                                                                                                              -ビグアニド
                                                                                                              -グリコシダーゼ
                                                                                                              阻害剤
                                                                                                              -インスリン
                                                                                                              -スルホトリフォレス

                                                                                                              心臓保護剤
                                                                                                              -アドレナリン
                                                                                                              ブロッカー
                                                                                                              -覚せい剤
                                                                                                              -アンジオテンシン
                                                                                                              阻害剤
                                                                                                              -抗不整脈薬
                                                                                                              ・カルシウムチャンネル
                                                                                                              ブロッカー
                                                                                                              -利尿薬
                                                                                                              -血管拡張剤
                                                                                                              -血管抑制剤

                                                                                                              胃腸薬
                                                                                                              -制酸剤
                                                                                                              ・整腸剤
                                                                                                              -下痢止め
                                                                                                              -制吐薬
                                                                                                              -鎮痙薬
                                                                                                              -下剤
                                                                                                              -プロスタグランジン

                                                                                                              全身の
                                                                                                              抗感染薬

                                                                                                              -エイズ治療
                                                                                                              -アメーバ剤
                                                                                                              -駆虫薬
                                                                                                              -抗生物質
                                                                                                              -抗真菌剤
                                                                                                              -抗マラリア薬
                                                                                                              -スルホンアミド
                                                                                                              -セファロスポリン、
                                                                                                              ペニシリン、
                                                                                                              テトラサイクリンなど

                                                                                                              呼吸薬
                                                                                                              -鎮咳薬
                                                                                                              -気管支拡張薬
                                                                                                              -充血除去剤
                                                                                                              -去痰薬

                                                                                                              皮膚・粘膜剤
                                                                                                              -にきび
                                                                                                              準備
                                                                                                              - アレルギー
                                                                                                              -抗感染剤
                                                                                                              -やけどの準備
                                                                                                              -皮膚軟化剤

                                                                                                              尿路用薬剤
                                                                                                              -反屈折
                                                                                                              -鎮痙薬

                                                                                                              膣の準備
                                                                                                              -抗真菌剤

                                                                                                              鎮痛薬
                                                                                                              -非ステロイド
                                                                                                              抗炎症薬
                                                                                                              エージェント·(NSAIDs)

                                                                                                              生物学的な
                                                                                                              応答
                                                                                                              修飾子

                                                                                                              -アルファプロテイナーゼ
                                                                                                              阻害剤
                                                                                                              -抗毒素
                                                                                                              -免疫血清
                                                                                                              -トキソイド
                                                                                                              -ワクチン

                                                                                                              抗線維症療法

                                                                                                              免疫増強剤および免疫
                                                                                                              抑制剤


                                                                                                              多発性硬化症の管理

                                                                                                              抗腫瘍剤
                                                                                                              -補助療法
                                                                                                              ・アルキル化剤
                                                                                                              -抗生物質
                                                                                                              -代謝拮抗剤
                                                                                                              -ホルモン
                                                                                                              -免疫-
                                                                                                              変調器

                                                                                                              血液修飾剤
                                                                                                              -抗凝固剤
                                                                                                              -抗血小板
                                                                                                              エージェント
                                                                                                              -コロニー

                                                                                                              刺激する
                                                                                                              要因
                                                                                                              -造血学
                                                                                                              -止血剤
                                                                                                              -血漿分画

                                                                                                              血管拡張薬
                                                                                                              -大脳・
                                                                                                              血管拡張薬

                                                                                                              診断法
                                                                                                              -副腎皮質
                                                                                                              ステロイド
                                                                                                              -グルココルチコイド
                                                                                                              -ゴンドトロピン
                                                                                                              -視床下部
                                                                                                              機能不全
                                                                                                              -甲状腺機能
                                                                                                              test

                                                                                                              ホルモン
                                                                                                              -副腎皮質
                                                                                                              ステロイド阻害剤
                                                                                                              -アナボリック
                                                                                                              ステロイド
                                                                                                              -アンドロゲン -エストロゲン
                                                                                                              -ゴナドトロピン
                                                                                                              -成長ホルモン
                                                                                                              -プロゲステロン
                                                                                                              -ソマトスタチン

                                                                                                              プロスタグランジン

                                                                                                               

                                                                                                              活性原薬と不活性物質は医薬品の製造中に組み合わされ、医薬品の剤形 (錠剤、カプセル、液体、粉末、クリーム、軟膏など) が製造されます (Gennaro 1990)。 薬物は、その製造プロセスと治療効果によって分類される場合があります (EPA 1995)。 医薬品は、厳密に規定された手段 (経口、注射、皮膚など) および投与量によって医薬品として投与されますが、作業者は、空気中の粉塵や蒸気を不注意に吸い込んだり、汚染された食品や飲料を誤って飲み込んだりして、医薬品物質にさらされる可能性があります。 職業的暴露限度 (OEL) は、毒物学者および職業衛生士によって開発され、薬物への労働者の暴露を制限するためのガイダンスを提供します (Naumann et al. 1996; Sargent and Kirk 1988)。

                                                                                                              医薬品の必需品 (例えば、結合剤、増量剤、香味剤および増量剤、防腐剤および抗酸化剤) は、活性原薬と混合され、剤形製品に望ましい物理的および薬理学的特性を提供します (Gennaro 1990)。 多くの医薬品の必要性は、治療上の価値がないか、限られており、医薬品の開発および製造作業中の労働者にとって比較的危険ではありません。 これらの材料は、酸化防止剤と防腐剤、着色剤、香味料と希釈剤、乳化剤と懸濁剤、軟膏基剤、医薬品溶媒と賦形剤です。

                                                                                                              医薬品事業、関連する危険および職場管理措置

                                                                                                              医薬品製造業務は次のように分類できます。 バルク原薬の基本生産 & 剤形製品の医薬品製造。 図 2 に製造プロセスを示します。

                                                                                                              図 2. 製薬業界における製造プロセス

                                                                                                              PHC010F2

                                                                                                              バルク原薬の基本的な生産には、発酵、有機化学合成、および生物学的および 自然抽出 (セオドアとマッギン 1992)。 これらの製造作業は、個別のバッチ、連続、またはこれらのプロセスの組み合わせである場合があります。 抗生物質、ステロイド、ビタミンは発酵によって生産されますが、多くの新しい原薬は有機合成によって生産されます。 歴史的に、ほとんどの原薬は、植物、動物、菌類、その他の生物などの天然源に由来していました。 自然薬は薬理学的に多様であり、その複雑な化学的性質と有効性が限られているため、商業的に生産することは困難です。

                                                                                                              発酵は、選択された微生物と微生物学的技術を使用して化学製品を生産する生化学的プロセスです。 バッチ発酵プロセスには、次の XNUMX つの基本的な手順が含まれます。 接種材料 & 種子の準備、発酵, 製品回収 or 分離 (セオドアとマッギン 1992)。 発酵プロセスの概略図を図 3 に示します。接種材料の調製は、微生物株の胞子サンプルから開始します。 株は、一連の微生物学的技術を使用して選択的に培養、精製、および増殖され、目的の製品が生産されます。 微生物株の胞子は、暖かい状態で水と栄養素で活性化されます。 培養物からの細胞は、制御された環境条件下で一連の寒天プレート、試験管、およびフラスコを通して増殖し、高密度の懸濁液を作成します。

                                                                                                              図 3. 発酵プロセスの図

                                                                                                              PHC010F3

                                                                                                              細胞は 種子タンク さらなる成長のために。 シード タンクは、接種物の成長を最適化するように設計された小さな発酵容器です。 シードタンクからの細胞は、蒸気滅菌された製品に投入されます 発酵槽. 滅菌された栄養素と精製水が容器に加えられ、発酵が始まります。 好気性発酵中、発酵槽の内容物は、有孔パイプまたは スパージャー、最適な空気流量と温度を維持します。 生化学反応が完了した後、発酵ブロスをろ過して微生物を除去します。 菌糸. 濾液中または菌糸内に存在する可能性のある製剤は、溶媒抽出、沈殿、イオン交換、吸収などのさまざまなステップによって回収されます。

                                                                                                              製品の抽出に使用された溶媒 (表 2) は、一般に回収できます。 ただし、その溶解度とプロセス装置の設計に応じて、少量がプロセス廃水中に残ります。 沈殿は、水性培養液から製剤を分離する方法です。 製剤は培養液からろ過され、固体残渣から抽出されます。 銅と亜鉛は、このプロセスで一般的な沈殿剤です。 イオン交換または吸着は、樹脂や活性炭などの固体物質との化学反応によってブロスから生成物を除去します。 製剤は、蒸発によって回収できる溶媒によって固相から回収される。

                                                                                                              表 2. 製薬業界で使用される溶媒

                                                                                                              溶剤

                                                                                                              プロセス

                                                                                                              アセトン

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              アセトニトリル

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              アンモニア(水性)

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              n・酢酸アミル

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              アミルアルコール

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              アニリン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              ベンゼン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              2-ブタノン(MEK)

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              n・酢酸ブチル

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                               

                                                                                                              n・ブチルアルコール

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              クロロベンゼン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              クロロホルム

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              クロロメテン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              シクロヘキサン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              o-ジクロロベンゼン(1,2-ジクロロベンゼン)

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              1,2-ジクロロエタン

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              ジエチルアミン

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              ジエチルエーテル

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              N,N-ジメチルアセトアミド

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              ジメチルアミン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              N、N-ジメチルアニリン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              N、N-ジメチルホルムアミド

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              ジメチルスルホキシド

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              1,4-ジオキサン

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              エタノール

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              酢酸エチル

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              エチレングリコール

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              ホルムアルデヒド

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              ホルムアミド

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              フルフラール

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              n-ヘプタン

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              n-ヘキサン

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              イソブチルアルデヒド

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              イソプロパノール

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              酢酸イソプロピル

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              イソプロピルエーテル

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              メタノール

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              メチルアミン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              メチルセロソルブ

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                               

                                                                                                              塩化メチレン

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              ギ酸メチル

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              メチルイソブチルケトン(MIBK)

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              2-メチルピリジン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              石油ナフサ

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              フェノール

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              ポリエチレングリコール600

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              n-プロパノール

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              ピリジン

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              テトラヒドロフラン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              トルエン

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              トリクロロフルオロメタン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              トリエチルアミン

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                               

                                                                                                              キシレン

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              C = 化学合成、F = 発酵、B = 生物学的または自然抽出。

                                                                                                              出典: EPA 1995。

                                                                                                              労働者の健康と安全

                                                                                                              機械の部品や機器を動かすと、労働者の安全が脅かされる可能性があります。 高圧蒸気、温水、加熱された表面、および高温の作業環境。 腐食性および刺激性の化学物質; 材料や機器の手作業による重い取り扱い。 そして高い騒音レベル。 製品を回収または分離する際に、労働者が溶剤蒸気にさらされる可能性があります。 溶剤への労働者の暴露は、抽出および精製ステップ中のポンプ、バルブ、およびマニホールド ステーションの漏れによる、封じ込められていない濾過装置および漏出排出に起因する可能性があります。 微生物の分離と増殖は発酵に不可欠であるため、非病原性微生物を採用し、密閉されたプロセス機器を維持し、排出前に使用済みブロスを処理することにより、生物学的危険性が低減されます。

                                                                                                              一般に、発酵は主に水性化学に基づいており、種子の調製および発酵中にプロセスの封じ込めが必要なため、プロセスの安全性に関する懸念は、有機合成操作中ほど重要ではありません。 溶媒抽出中に火災や爆発の危険が生じる可能性があります。 ただし、溶媒の可燃性は、ろ過および回収の段階で水で希釈することによって低下します。 発酵操作に伴う大量の加圧蒸気と熱水によって、安全上の危険 (すなわち、熱傷ややけど) が引き起こされます。

                                                                                                              化学合成

                                                                                                              化学合成プロセスでは、バッチ操作で有機および無機化学物質を使用して、独自の物理的および薬理学的特性を持つ原薬を生成します。 通常、一連の化学反応は多目的反応器で行われ、生成物は抽出、結晶化、ろ過によって分離されます (Kroschwitz 1992)。 最終製品は通常、乾燥、粉砕、ブレンドされます。 有機合成プラント、プロセス機器、およびユーティリティは、製薬業界とファインケミカル業界で同等です。 有機合成プロセスの概略図を図 4 に示します。

                                                                                                              図 4. 有機合成プロセスの図

                                                                                                              PHC010F4

                                                                                                              製薬化学は、最終的な医薬品が合成されるまで、XNUMX つのステップからの生成物が次のステップの出発物質になるマルチステップ処理により、ますます複雑になっています。 最終製品の中間体であるバルク化学物質は、さまざまな技術的、財政的、および法的考慮事項のために、有機合成プラント間で移動される場合があります。 ほとんどの中間体と生成物は、一連のバッチ反応で生成されます。 キャンペーン 基本。 製造プロセスは、新しいプロセスの準備のために材料、設備、およびユーティリティが変更される前に、個別の期間実行されます。 製薬業界の多くの有機合成プラントは、最新の医薬品化学の多様性と複雑さのために、運用の柔軟性を最大限に高めるように設計されています。 これは、施設を建設し、ユーティリティ要件に加えて、新しい製造プロセス用に変更できるプロセス機器を設置することによって達成されます。

                                                                                                              多目的リアクター は、化学合成操作における主要な処理装置です (図 5 を参照)。 それらは、ステンレス、ガラス、または金属合金のライニングを備えた強化圧力容器です。 化学反応の性質と材料の物理的特性 (反応性、腐食性、可燃性など) によって、反応器の設計、機能、構造が決まります。 多目的リアクターには、冷却水、蒸気、または特別な熱伝達特性を持つ化学薬品で満たされた外部シェルと内部コイルがあります。 反応器シェルは、化学反応の要件に基づいて加熱または冷却されます。 多目的リアクターには、攪拌機、バッフル、およびそれらを他のプロセス容器、機器、バルク化学物質供給に接続する多くの入口と出口があります。 反応器内の化学プロセスを測定および制御するために、温度、圧力、および重量を感知する機器が設置されています。 反応器は、その工学的設計と機能、およびプロセス化学の要件に応じて、高圧または低真空で操作できます。

                                                                                                              図 5. 有機合成における化学反応器の図

                                                                                                              PHC010F5

                                                                                                              熱交換器 反応器に接続されて反応を加熱または冷却し、沸点以上に加熱されたときに溶媒蒸気を凝縮させ、凝縮した蒸気の還流またはリサイクルを作成します。 大気汚染防止装置 (スクラバーやインピンジャーなど) をプロセス容器の排気口に接続して、ガス、蒸気、粉塵の排出を削減できます (EPA 1993)。 揮発性溶剤および有毒化学物質は、熱交換器または空気制御装置によって反応中に制御されない限り、職場または大気に放出される可能性があります。 一部の溶媒 (表 2 を参照) および反応物は、その化学的および物理的特性により、凝縮、吸収、または空気制御装置 (塩化メチレンやクロロホルムなど) での吸着が困難です。

                                                                                                               

                                                                                                              バルク化学製品は、分離、精製、およびろ過操作によって回収または分離されます。 通常、これらの製品は 母酒、 溶媒混合物に溶解または懸濁した固体として。 母液は、ポンプ、加圧された不活性ガス、真空または重力によって、一時的または恒久的なパイプまたはホース内のプロセス容器または装置間で移送される場合があります。 材料の移送は、反応速度、臨界温度または圧力、処理装置の機能、および漏れやこぼれの可能性のために懸念されます。 プロセスで可燃性のガスや液体を使用または生成する場合は、静電気を最小限に抑えるための特別な予防措置が必要です。 水没による可燃性液体の充電 浸漬管 & 接地 & ボンディング 導電性材料と維持 不活性雰囲気 内部プロセス装置は、火災や爆発のリスクを軽減します (Crowl and Louvar 1990)。

                                                                                                              労働者の健康と安全

                                                                                                              多くの労働者の健康と安全上の危険は、合成操作によってもたらされます。 これらには、可動機械部品、加圧機器、およびパイプによる安全上の危険が含まれます。 材料や機器の手作業による重い取り扱い。 蒸気、高温の液体、加熱された表面、高温の職場環境。 密閉空間および危険なエネルギー源 (電気など)。 そして高い騒音レベル。

                                                                                                              急性および慢性の健康リスクは、合成操作中に労働者が危険な化学物質にさらされることによって生じる可能性があります。 急性の健康影響を与える化学物質は、目や皮膚に損傷を与えたり、身体組織を腐食または刺激したり、感作やアレルギー反応を引き起こしたり、 窒息剤、 窒息や酸欠の原因となります。 慢性的な健康への影響を与える化学物質は、がんを引き起こしたり、肝臓、腎臓、肺に損傷を与えたり、神経、内分泌、生殖、その他の器官系に影響を与えたりする可能性があります。 健康および安全上の危険は、適切な管理手段(例:プロセスの変更、工学的管理、管理慣行、個人用および呼吸用保護具)を実施することによって管理できます。

                                                                                                              有機合成反応は、非常に危険な物質、火災、爆発、またはプラント周辺のコミュニティに影響を与える制御されていない化学反応から、主要なプロセス安全上のリスクを引き起こす可能性があります。 プロセスの安全性は、有機合成において非常に複雑になる可能性があります。 化学反応のダイナミクス、非常に危険な物質の特性、機器とユーティリティの設計、操作とメンテナンス、操作スタッフと技術スタッフのトレーニング、および施設と地域社会の緊急時の準備と対応を調べることによって、いくつかの方法で対処します。 化学合成操作のリスクを軽減するためのプロセスハザード分析および管理活動に関する技術ガイダンスが利用可能です (Crowl and Louvar 1990; Kroschwitz 1992)。

                                                                                                              生物学的および自然抽出

                                                                                                              植物や動物などの大量の天然素材を処理して、薬理学的に活性な物質を抽出することができます (Gennaro 1990; Swarbick and Boylan 1996)。 プロセスの各ステップでは、最終的な医薬品が得られるまで、一連のバッチプロセスによって材料の量が削減されます。 通常、プロセスは、必要な数量の最終製品が得られるまで、数週間続くキャンペーンで実行されます。 溶剤を使用して不溶性の油脂を除去し、最終原薬を抽出します。 抽出液や老廃物のpH(酸性度)は、強酸や強塩基で中和することで調整できます。 金属化合物はしばしば沈殿剤として機能し、フェノール化合物は消毒剤として機能します。

                                                                                                              労働者の健康と安全

                                                                                                              一部の労働者は、特定の植物を扱うことでアレルギーや皮膚の炎症を起こすことがあります。 適切な予防措置を講じないと、動物は感染性生物に汚染される可能性があります。 労働者は、生物学的および自然抽出作業中に溶剤や腐食性化学物質にさらされる可能性があります。 可燃性液体の保管、取り扱い、処理、および回収によって、火災および爆発の危険性がもたらされます。 機械部品の移動; 高温の蒸気、水、表面、作業場; 騒音レベルが高いと、作業員の安全が脅かされます。

                                                                                                              プロセスの安全性の問題は、多くの場合、大量の植物または動物材料、および小規模な溶媒抽出作業によって軽減されます。 特定の化学物質やプロセス機器の封じ込めによっては、抽出および回収操作中に、火災や爆発の危険、および労働者が溶剤や腐食性または刺激性の化学物質にさらされる可能性があります。

                                                                                                              剤形の医薬品製造

                                                                                                              原薬は、人や動物に調剤または投与される前に剤形製品に変換されます。 活性原薬は、結合剤、増量剤、香料、増量剤、防腐剤、抗酸化剤などの医薬品に必要なものと混合されます。 これらの成分は、最終製剤として製造される前に、乾燥、粉砕、ブレンド、圧縮、および造粒して、所望の特性を達成することができます。 錠剤とカプセルは非常に一般的な経口剤形です。 別の一般的な形態は、注射または眼科用の無菌液体です。 図 6 は、医薬品の剤形製品を製造するための典型的な単位操作を示しています。

                                                                                                              図 6. 剤形製品の医薬品製造

                                                                                                              PHC010F6

                                                                                                              医薬品ブレンドは、最終医薬品として製剤化する前に、湿式造粒、直接圧縮、またはスラッギングによって圧縮して、所望の物理的特性を得ることができます。 の 湿式造粒、有効成分と賦形剤を水溶液または溶媒溶液で湿らせて、粒子サイズが拡大したコース顆粒を生成します。 顆粒を乾燥させ、潤滑剤(ステアリン酸マグネシウムなど)と混合し、 崩壊剤 または結合剤、次に圧縮して錠剤にします。 その間 直接圧縮、金型は測定された量の薬物ブレンドを保持し、パンチは錠剤を圧縮します。 湿式造粒に十分な安定性がない、または直接圧縮できない薬物はスラッギングされます。 スラッギング or 乾式造粒 比較的大きな錠剤をブレンドして圧縮し、粉砕して所望のメッシュ サイズにふるいにかけ、最終的な錠剤に再圧縮します。 ブレンドおよび造粒された材料は、カプセルの形で製造することもできます。 ハード ゼラチン カプセルは、カプセル充填機で乾燥、トリミング、充填、結合されます。

                                                                                                              液体は、体内への注射または眼への投与用の無菌溶液として製造される場合があります。 経口摂取用の液体、懸濁液、シロップ。 および皮膚に塗布するためのチンキ (Gennaro 1990)。 無菌液体の製造には、高度に制御された環境条件、封じ込められたプロセス機器、および精製された原料が必要であり、微生物および粒子による汚染を防ぎます (Cole 1990; Swarbick and Boylan 1996)。 施設のユーティリティ (換気、蒸気、水など)、プロセス機器、および作業場の表面は、汚染を防止および最小限に抑えるために、清掃および維持する必要があります。 高温高圧の水を使用して、注射用の溶液を製造する際に滅菌水供給からバクテリアやその他の汚染物質を破壊およびろ過します。 非経口 液体は、皮内、筋肉内、または静脈内投与によって体内に注入されます。 これらの液体は、バクテリア保持フィルターを使用して、高圧下で乾熱または湿熱によって滅菌されます。 経口または局所用の液体溶液は滅菌を必要としませんが、眼(眼)に投与する溶液は滅菌する必要があります。 経口液剤は、カビや細菌の増殖を抑制するために、活性原薬を溶媒または防腐剤と混合することによって調製されます。 液体懸濁液とエマルジョンは、それぞれコロイドミルとホモジナイザーによって生成されます。 クリームや軟膏は、金属やプラスチックのチューブに詰める前に、活性成分をペトロラタム、ヘビー グリース、または皮膚軟化剤とブレンドまたは配合することによって調製されます。

                                                                                                              労働者の健康と安全

                                                                                                              医薬品製造中の労働者の健康と安全のリスクは、機械部品 (露出したギア、ベルト、シャフトなど) や危険なエネルギー源 (電気、空気圧、熱など) を動かすことによって生じます。 材料および機器の手作業による取り扱い。 高圧蒸気、温水、および加熱された表面; 可燃性および腐食性の液体; そして高い騒音レベル。 空気中の粉塵への労働者の曝露は、分配、乾燥、製粉、混合作業中に発生する可能性があります。 医薬品への曝露は、活性原薬を高比率で含む混合物を取り扱う場合や加工する場合に特に懸念されます。 湿式造粒、配合、およびコーティング作業は、労働者が溶剤蒸気にさらされる可能性が高くなります。

                                                                                                              プロセスの安全性の問題は、主に剤形の医薬品製造中の火災または爆発のリスクに関連しています。 これらの操作の多く (造粒、混合、配合、乾燥など) では可燃性液体が使用され、可燃性または爆発性の雰囲気が生じる可能性があります。 一部の医薬品粉塵は爆発性が高いため、処理前に物理的特性を調べる必要があります。 流動床の乾燥、ミリング、およびスラッギングは、爆発の可能性がある物質を含む場合に特に懸念されます。 技術的対策と安全な作業慣行により、爆発性の粉塵と可燃性液体のリスクが軽減されます (例: 蒸気と防塵の電気機器とユーティリティ、機器の接地と接続、圧力解放と不活性雰囲気を備えた密閉容器)。

                                                                                                              管理対策

                                                                                                              火災および爆発の防止と保護; 有害物質、機械の危険性、および高い騒音レベルのプロセス封じ込め。 希釈および局所排気換気 (LEV); 呼吸用保護具(例えば、防塵および有機蒸気マスク、場合によっては電動空気清浄呼吸器または空気供給マスクおよびスーツ)および個人用保護具(PPE)の使用。 職場の危険性と安全な作業慣行に関する労働者の訓練は、以下に説明するさまざまな医薬品製造作業のすべてに適用できる職場管理手段です。 特定の問題には、医薬品の開発および製造中に可能な限り危険性の低い材料を代用することが含まれます。 また、材料の移動、封印されていないまたはオープンな処理およびサンプリング活動を最小限に抑えることで、労働者の曝露の可能性が減少します。

                                                                                                              施設、ユーティリティ、およびプロセス機器のエンジニアリング設計と機能により、環境汚染を防ぎ、労働者が有害物質にさらされるのを減らすことができます。 最新の医薬品製造施設とプロセス機器は、汚染を防止し、危険の封じ込めを改善することにより、環境、健康、および安全上のリスクを軽減しています。 労働者の健康と安全、および品質管理の目的は、製薬施設とプロセス機器の隔離、封じ込め、および清潔さを改善することによって達成されます。 労働者が有害物質や医薬品にさらされるのを防ぐことは、労働者が誤って原材料や最終製品を汚染するのを防ぐという同時の必要性と非常に互換性があります。 安全な作業手順と優れた製造慣行は、補完的な活動です。

                                                                                                              施設設計とプロセス工学の問題

                                                                                                              製薬施設とプロセス機器の工学的設計と機能は、労働者の健康と安全に影響を与えます。 建設資材、プロセス機器、ハウスキーピングの慣行は、職場の清潔さに大きく影響します。 希釈およびLEVシステムは、製造作業中の一時的な蒸気と粉塵の排出を制御します。 可燃性の液体や蒸気が存在する場合は、火災や爆発の防止および保護対策 (蒸気や防塵の電気機器やユーティリティ、消火システム、火災や煙の感知器、緊急警報など) が必要です。 医薬品製造施設内で液体を移動させるために、貯蔵および取り扱いシステム (貯蔵容器、携帯用容器、ポンプ、配管など) が設置されます。 危険な固形物は、密閉された機器と容器、個別のバルク コンテナー (IBC)、および密閉されたドラムとバッグで取り扱い、処理することができます。 施設、プロセス機器、および危険物の隔離または封じ込めは、労働者の健康と安全を促進します。 可動機械部品にバリアガードを取り付けることにより、機械的危険を制御します。

                                                                                                              プロセス機器とユーティリティは、手動または自動手段で制御できます。 手動プラントでは、 化学オペレーター 計器を読み取り、プロセス装置の近くにあるプロセス装置とユーティリティを制御します。 自動化プラントでは、プロセス機器、ユーティリティ、および制御装置が分散システムによって制御され、制御室などの遠隔地から操作することができます。 資材の投入や移送、製品の搬出や梱包、メンテナンスや非日常的な状況の発生時には、多くの場合、手動操作が使用されます。 書面による指示を準備する必要があります。 標準作業手順 だけでなく、労働者の健康と安全上の危険と管理手段。

                                                                                                              職場管理の検証

                                                                                                              労働者を健康と安全の危険から保護し、環境汚染を最小限に抑えるために、職場の管理手段が定期的に評価されます。 製薬業界では、製品の品質を保証するために、多くの製造プロセスと機器が検証されています (Cole 1990; Gennaro 1990; Swarbick and Boylan 1996)。 職場の管理手段が効果的で信頼できるものであることを保証するために、同様の検証手法を職場の管理手段に実装することができます。 定期的に、プロセスの指示と安全な作業慣行が改訂されます。 予防保全活動は、プロセスおよびエンジニアリング機器がいつ故障する可能性があるかを特定し、それによって問題を防ぎます。 トレーニングと監督により、環境、健康、安全上の危険性について労働者に通知し、教育し、安全な作業慣行と呼吸器と個人用保護具の使用を強化します。 検査プログラムは、安全な職場条件と作業慣行が維持されているかどうかを調べます。 これには、人工呼吸器の検査と、それらが適切に選択され、着用され、労働者によって維持されていることを確認することが含まれます。 監査プログラムは、環境、健康、および安全上の危険を特定、評価、および制御するための管理システムをレビューします。

                                                                                                              製薬部門のオペレーション

                                                                                                              計量と分注

                                                                                                              固体と液体の計量と分注は、製薬業界全体で非常に一般的な作業です (Gennaro 1990)。 通常、労働者は固形物を手ですくい、液体を注ぐかポンピングすることで材料を分配します。 計量と調剤は、多くの場合、化学薬品の大量生産時に倉庫で、または医薬品の剤形製造時に薬局で行われます。 計量および調剤中のこぼれ、漏れ、漏出の可能性があるため、作業員を保護するために適切な職場管理手段が必要です。 計量と分注は、希釈換気が良好な、仕切られた作業エリアで実行する必要があります。 材料を計量して分配するエリアの作業面は、適切に清掃できるように滑らかで密閉されている必要があります。 バックドラフトまたはサイドドラフト フードを備えた LEV は、粉塵の多い固体または揮発性液体を計量および分配する際に空気汚染物質の放出を防ぎます (Cole 1990)。 毒性の高い物質の計量と分配には、層流換気フードや隔離装置 (グローブ ボックスやグローブ バッグなど) などの追加の管理手段が必要になる場合があります (Naumann et al. 1996)。

                                                                                                              固体および液体の充放電

                                                                                                              固形物と液体は、医薬品製造作業の容器やプロセス機器に頻繁に投入されたり排出されたりします (Gennaro 1990)。 材料の投入と排出は、多くの場合、作業者によって手動で行われます。 しかしながら、他の方法が採用される(例えば、重力、機械または空気圧移送システム)。 封じ込められたプロセス機器、移送システム、および工学的制御により、非常に危険な物質の充電および排出中の作業員の曝露が防止されます。 密閉されたコンテナと真空、圧力、およびポンプシステムからの重力充電により、充電および放電操作中の漏出を排除します。 フランジ付きインレットを備えた LEV は、オープン トランスファー ポイントで放出される一時的な粉塵や蒸気を捕捉します。

                                                                                                              液体分離

                                                                                                              液体は、その物理的特性 (密度、溶解度、混和性など) に基づいて分離されます (Kroschwitz 1992)。 液体の分離は、一般に、バルク化学製品の製造および医薬品製造作業中に実行されます。 危険な液体は密閉された容器と配管システムで移送、処理、分離して、従業員が液体のこぼれや空気中の蒸気にさらされるのを減らす必要があります。 洗眼器と安全シャワーは、危険な液体が移動、処理、または分離される作業の近くに配置する必要があります。 可燃性液体を使用する場合は、流出防止対策と火災および爆発の防止と保護が必要です。

                                                                                                              液体の移送

                                                                                                              液体は、医薬品の製造作業中に貯蔵容器、容器、およびプロセス機器の間で移動されることがよくあります。 理想的には、施設と製造プロセスは、有害物質を移動する必要性を最小限に抑えるように設計されているため、流出や労働者の曝露の可能性が減少します。 液体は、プロセス容器と機器の間で移送される場合があります。 マニホールド連数、多くのパイプ フランジが密集している領域 (Kroschwitz 1992)。 これにより、配管システム間で一時的な接続を行うことができます。 マニホールドステーションでは、こぼれ、漏れ、および蒸気の放出が発生する可能性があります。 したがって、環境汚染や作業場への放出を防ぐために、適切なガスケットとホースとパイプの密閉が必要です。 密閉されたタンクまたはサンプを備えた排水システムは、こぼれた液体を回収して回収できるようにします。 大量の液体を移送する場合は、密封された容器と容器、および配管システムが非常に望ましいものです。 不活性ガスを使用して移送ラインやプロセス装置を加圧する場合は、揮発性有機化合物 (VOC) や有害な大気汚染物質の放出が増加する可能性があるため、特別な予防措置を講じる必要があります。 排気ガスと蒸気の再循環または凝縮により、大気汚染が減少します。

                                                                                                              ろ過

                                                                                                              固体と液体は、ろ過操作中に分離されます。 フィルターには、液体と蒸気のさまざまな封じ込めと制御を備えたさまざまな設計と機能があります (Kroschwitz 1992; Perry 1984)。 有害物質にオープン フィルターを使用すると、積み降ろし作業中に作業員が液体、湿った固体、蒸気、エアロゾルにさらされる可能性があります。 クローズド プロセス装置を使用して、非常に危険な物質をろ過し、蒸気の放出を減らし、作業員の暴露を防ぐことができます (図 7 を参照)。 ろ過は、こぼれを制御し、適切な希釈と LEV を備えたエリアで実行する必要があります。 揮発性溶剤の蒸気は、密閉されたプロセス機器のベントから排出され、空気排出装置 (凝縮器、スクラバー、吸着器など) によって制御されます。

                                                                                                              図 7. 線香花火フィルター

                                                                                                              PHC010F8

                                                                                                              調合

                                                                                                              溶液、懸濁液、シロップ、軟膏、およびペーストを製造するために、固体と液体が混合操作で混合されます。 非常に危険な物質を調合する場合は、密閉されたプロセス機器と移送システムが推奨されます (Kroschwitz 1992; Perry 1984)。 中和剤、洗浄剤、殺生物剤である緩衝剤、洗剤、殺菌剤は、労働者にとって危険な場合があります。 洗眼と安全シャワーは、作業員が腐食性または刺激性の物質に誤って接触した場合の怪我を減らします。 調合エリアの表面は濡れているため、作業者は機器やユーティリティの電気的危険から保護する必要があります。 混合および洗浄作業中は、蒸気および熱水によって熱的危険がもたらされます。 熱くなった表面に断熱材を設置し、滑りにくい乾燥した床を維持することで、火傷や転倒による労働者の負傷を防ぎます。

                                                                                                              図 8. 高蒸気造粒機

                                                                                                              図欠落

                                                                                                              造粒

                                                                                                              乾燥固形物と湿潤固形物を造粒して物性を変化させます。 造粒機には、さまざまな設計と機能があり、機械的危険や空気中の粉塵や蒸気の封じ込めと制御が異なります (Perry 1984; Swarbick and Boylan 1996)。 密閉された造粒機は、空気制御装置に通気することができ、職場や大気への溶媒蒸気または粉塵の排出を削減します (図 8 を参照)。 造粒機の積み降ろしの際に、材料の取り扱いに関する懸念が生じます。 機械設備 (高架台、リフト テーブル、パレット ジャッキなど) は、労働者が重い手作業を行うのを支援します。 労働者が誤って溶剤や刺激性の粉塵に触れた場合は、洗眼と安全シャワーが必要です。

                                                                                                              図 9. ロータリー真空乾燥機

                                                                                                              図欠落

                                                                                                              乾燥

                                                                                                              水または溶媒で湿った固体は、多くの医薬品製造工程で乾燥されます。 乾燥機にはさまざまな設計と機能があり、蒸気と粉塵の封じ込めと制御が異なります (図 9 を参照)。 可燃性溶媒蒸気および爆発性の空中浮遊粉塵は、可燃性または爆発性の雰囲気を作り出す可能性があります。 防爆ベントは、封じ込め式乾燥機では特に重要です。 希釈と LEV は、湿ったケーキを取り扱う際の溶剤蒸気や、乾燥製品を降ろす際の空気中の粉塵への労働者の暴露を制御することに加えて、火災や爆発のリスクを低減します。 乾燥機のトレイ、ビン、またはコンテナを積み降ろしするときは、重い材料の取り扱いが必要になる場合があります (図 10 を参照)。 機械設備 (ドラムジャッキ、リフト、作業台など) は、これらの手作業を支援します。 作業者が誤って溶剤や粉塵に触れた場合に備えて、洗眼器と安全シャワーを近くに配置する必要があります。

                                                                                                              図 10. 真空棚乾燥機

                                                                                                              図欠落

                                                                                                              フライス加工

                                                                                                              乾燥固体は粉砕されて粒子特性が変化し、さらさらした粉末が生成されます。 工場は、機械的危険と空気中の粉塵のさまざまな封じ込めと制御を備えたさまざまな設計と機能を備えています (Kroschwitz 1992; Perry 1984)。 材料を粉砕する前に、その物理的特性と危険性を確認またはテストする必要があります。 防爆および防爆対策には、防塵電気機器およびユーティリティの設置、静電火花を排除するための接地および接合機器および付属品の設置、密閉された工場への安全逃がし弁の設置、および壁への爆風逃がしパネルの構築が含まれます。 これらの措置は、一部の原薬および賦形剤の爆発性、粉塵レベルの高さ、および製粉作業に伴うエネルギーのために必要になる場合があります。

                                                                                                              混合

                                                                                                              乾燥固体をブレンドして均一な混合物を生成します。 ブレンダーは、さまざまな設計と機能を備えており、機械的危険と空気中の粉塵の封じ込めと制御が異なります (Kroschwitz 1992; Perry 1984)。 作業者は、混合機器の積み降ろし時に原薬、賦形剤、および混合物にさらされる可能性があります。 フランジ付きインレットを備えた LEV は、混合中の粉塵の飛散を低減します。 ブレンダーから固体を投入および排出するときは、重い材料の取り扱いが必要になる場合があります。 機械設備 (作業台、ホイスト、ドラムおよびパレット ジャッキなど) により、重量物の取り扱いによる物理的な負荷が軽減されます。

                                                                                                              圧縮

                                                                                                              乾燥した固体は、圧縮または圧縮されて圧縮され、粒子の特性が変化します。 圧縮装置には、さまざまな設計と機能があり、機械的危険と空気中の粉塵の封じ込めと制御が異なります (Gennaro 1990; Swarbick and Boylan 1996)。 圧縮装置は、保護が不十分な場合、重大な機械的危険を引き起こす可能性があります。 高い騒音レベルは、圧縮およびスラッギング操作によっても発生する可能性があります。 衝撃源を囲い、振動する機器を隔離し、労働者を回転させ、聴覚保護具(イヤーマフやプラグなど)を使用することで、騒音曝露の影響を軽減します。

                                                                                                              図 11. 製品回収用のロード ホッパーとスパイラル ダスト ピックアップを備えた打錠機

                                                                                                              図欠落

                                                                                                              固形製剤の製造

                                                                                                              錠剤とカプセルは、最も一般的な経口剤形です。 圧縮または成形された錠剤には、原薬と賦形剤の混合物が含まれています。 これらの錠剤は、コーティングされていなくても、溶媒混合物または水溶液でコーティングされていてもよい。 カプセルはソフトまたはハード ゼラチン シェルです。 錠剤プレス (図 11 を参照)、錠剤コーティング装置、およびカプセル充填機は、さまざまな設計と機能を備えており、機械的危険と空気中の粉塵の封じ込めと制御が異なります (Cole 1990)。 作業者は、錠剤をスプレーコーティングする際に溶剤蒸気にさらされる可能性があります。 最新の錠剤コーティング装置は高度に封じ込められています。 ただし、LEV を古いオープン コーティング パンに取り付けて、揮発性の溶剤蒸気を制御することができます。 プロセスからの VOC を制御するために、錠剤コーティング装置を空気排出装置に排気することができます (図 12 を参照)。 可能な限り、回収された溶媒をプロセスで再利用するか、錠剤コーティング用の溶媒混合物の代わりに水性混合物を使用する必要があります。 最新の打錠機とカプセル充填機はインターロック パネルで囲まれているため、動作中の動きの速い部品、高い騒音レベル、粉塵の放出による危険が軽減されます。 聴覚保護具は、錠剤やカプセルの操作中に労働者が騒音にさらされるのを減らすことができます。

                                                                                                              図 12. 錠剤コーティング機

                                                                                                              図欠落

                                                                                                              無菌製造

                                                                                                              無菌製品は、モジュラー設計 (図 13 を参照)、清潔な作業場と機器の表面、および高効率微粒子空気 (HEPA) フィルター付き換気システムを備えた医薬品製造工場で製造されます (Cole 1990; Gennaro 1990)。 無菌液体製造における汚染を制御する原則と実践は、マイクロエレクトロニクス業界のものと似ています。 作業員は、無菌製造作業中に製品が汚染されるのを防ぐために防護服を着用します。 汚染を制御するための滅菌製薬技術には、製品の凍結乾燥、液体殺菌剤と滅菌ガスの使用、層流換気の設置、差圧によるモジュールの隔離、製造および充填装置の収容が含まれます。

                                                                                                              図 13. 無菌液体製造施設の図

                                                                                                              PHC010F7

                                                                                                              化学的危険性は、有毒な殺菌剤 (ホルムアルデヒドやグルタルアルデヒドなど) や滅菌ガス (エチレンオキシドなど) によってもたらされます。 可能な限り、危険性の低い薬剤を選択する必要があります (例: アルコール、アンモニウム化合物)。 原料と器具の滅菌は、高圧蒸気または有毒ガス (すなわち、希釈エチレンオキシドガス混合物) によって行うことができる (Swarbick and Boylan 1996)。 滅菌容器は、リモート機器および制御システム、非再循環空気、LEV を備えた別のエリアに配置して、有毒ガスの排出を除去することができます。 労働者は、標準的な操作指示、安全な作業慣行、および適切な緊急対応について訓練を受ける必要があります。 ガス滅菌チャンバーは、真空下で完全に排気し、空気でパージして、滅菌された商品を取り出す前に職場での漏れを最小限に抑える必要があります。 滅菌チャンバーからのガス放出は、空気制御装置 (例えば、炭素吸着または触媒コンバーター) に排出され、大気への放出を減らすことができます。 労働衛生モニタリングは、化学殺菌剤と滅菌ガスへの労働者の曝露を測定し、管理手段の妥当性を評価するのに役立ちます。 安全上の問題には、高圧の蒸気と熱水、機械部品の洗浄、充填、キャッピング、および包装機器の移動、高い騒音レベル、反復的な手作業が含まれます。

                                                                                                              清掃および保守活動

                                                                                                              機器、ユーティリティ、および作業場の清掃、修理、および保守の際に、非日常的な作業が発生する場合があります。 非日常的な作業中に特有の危険が生じる可能性がありますが、健康と安全に関する懸念が繰り返されます。 職場や機器の表面は、危険な物質や薬物によって汚染されている可能性があり、保護されていない作業者がサービスやメンテナンス作業を行う前に、それらをきれいにする必要があります。 クリーニングは、液体を洗浄または拭き取り、ほこりを掃きまたは掃除機で吸い取ることによって実行されます。 空気中の粉塵に作業者がさらされる可能性が高くなるため、圧縮空気で固形物を乾燥させたり吹き飛ばしたりすることはお勧めできません。 湿式モップ掛けと掃除機をかけることで、清掃作業中に労働者が粉塵にさらされることを減らします。 有害物質や高効能薬を掃除する場合は、HEPA フィルター付きの掃除機が必要になる場合があります。 爆発性粉塵用の真空システムでは、防爆機器と導電性材料が必要になる場合があります。 洗眼剤、安全シャワー、および PPE は、労働者が腐食性および刺激性の洗剤や洗浄液に偶発的に接触することによる影響を軽減します。

                                                                                                              危険な機械、電気、空気圧、または熱エネルギーは、機器およびユーティリティの整備、修理、または保守の前に、放出または制御する必要がある場合があります。 契約労働者は、安全上の注意事項に関する十分な訓練を受けていない製薬工場で、特別な製造またはエンジニアリング作業を行う場合があります。 契約労働者が安全規則に違反したり、火災、爆発、その他の重大な健康上および安全上の危険を引き起こす作業を行ったりしないように、契約労働者を注意深く監督することが重要です。 大量の医薬品および剤形の製造施設で非常に危険な物質(毒性、反応性、可燃性または爆発性など)およびプロセス(発熱または高圧など)を扱う場合は、特別な請負業者の安全プログラムが必要です。

                                                                                                              梱包

                                                                                                              医薬品の包装作業は、一連の統合された機械と反復的な手作業で行われます (Gennaro 1990; Swarbick and Boylan 1996)。 完成した剤形製品は、多くの異なるタイプの容器 (例えば、プラスチックまたはガラスのボトル、フォイル ブリスター パック、パウチまたは小袋、チューブ、および滅菌バイアル) に包装することができます。 機械装置は、完成品の充填、キャップ、ラベル、カートン、および出荷用コンテナへの梱包を行います。 労働者が包装機器に近接しているため、可動機械部品、アクセス可能な制御スイッチ、非常停止ケーブルのバリア ガード、および機械の危険性と安全な作業慣行に関する従業員のトレーニングが必要です。 機器の囲い込みと隔離により、梱包エリアの音と振動のレベルが低下します。 聴覚保護具(イヤーマフやプラグなど)を使用すると、労働者が騒音にさらされることが減ります。 優れた工業デザインは、姿勢の悪さ、資材の取り扱い、反復作業の多い作業による人間工学的な危険に対処することで、従業員の生産性、快適性、安全性を高めます。

                                                                                                              研究室の運営

                                                                                                              製薬業界における検査業務は多岐にわたります。 それらは、使用される特定の薬剤、操作、機器、および作業慣行に応じて、生物学的、化学的、および物理的な危険をもたらす可能性があります。 科学研究と製品およびプロセス開発を行うラボと、品質保証および管理活動を評価するラボとの間には大きな違いがあります (Swarbick and Boylan 1996)。 研究室の労働者は、原薬の発見、バルク化学製品および剤形製品の製造プロセスの開発、または原材料、中間体、および最終製品の分析のために科学的研究を実施する場合があります。 ラボの活動は個別に評価する必要がありますが、優れたラボ プラクティスは多くの状況に適用されます (National Research Council 1981)。 明確に定義された責任、トレーニングと情報、安全な作業慣行と管理手段、および緊急時対応計画は、環境、健康、および安全上の危険を効果的に管理するための重要な手段です。

                                                                                                              可燃性物質や有毒物質の健康と安全への危険は、ラボの在庫を最小限に抑え、別々のキャビネットに保管することで軽減されます。 大気汚染物質を放出する可能性のある実験室での分析や操作は、作業員を保護するために換気された排気ドラフト内で実行できます。 生物学的安全フードは、下向きおよび内向きの層流を提供し、微生物の放出を防ぎます (Gennaro 1990; Swarbick and Boylan 1996)。 労働者のトレーニングと情報では、実験室での作業の危険性、安全な作業慣行、および火災や流出に対する適切な緊急対応について説明しています。 飲食物は実験室エリアで消費されるべきではありません。 ラボの安全性は、非常に危険な操作の承認と管理をスーパーバイザーに要求することで強化されます。 優れた実験室慣行では、生物学的および化学的廃棄物を分離、処理、および廃棄します。 物理的な危険 (放射線や電磁エネルギー源など) は、多くの場合、特定の規制に従って認定および運用されています。

                                                                                                              一般的な健康と安全上の危険

                                                                                                              人間工学とマテリアルハンドリング

                                                                                                              製薬業界で出荷、保管、処理、処理、梱包される材料は、大量の原材料から医薬品を含む小さなパッケージまでさまざまです。 大量の化学製品を生産するための原材料は、バルク コンテナ (例: タンクローリー、鉄道車両)、金属製および繊維製のドラム缶、強化紙およびビニール袋で出荷されます。 医薬品製造では、操作の規模が縮小されるため、原材料の使用量が少なくなります。 マテリアル ハンドリング デバイス (フォーク リフト トラック、パレット リフト、バキューム ホイスト、ドラム ジャッキなど) は、倉庫および生産作業中のマテリアル ハンドリングを支援します。 機械装置が利用できない場合、重労働は材料や機器を移動する際に人間工学的なリスクを生み出す可能性があります。 優れた産業工学と施設管理の慣行は、機器と職場の設計と機能を改善し、コンテナのサイズと重量を減らすことにより、マテリアルハンドリングによる傷害を減らします (Cole 1990)。 工学的管理手段(ツール、材料、設備の人間工学的設計など)および管理慣行(従業員の交代、従業員のトレーニングの提供など)により、非常に反復的な生産および包装作業中の累積的な外傷のリスクが軽減されます。

                                                                                                              機械の保護と危険なエネルギーの制御

                                                                                                              医薬品の製造および包装機器で保護されていない可動機械部品は、機械的危険を引き起こします。 開いた機器の露出した「圧壊点」は、作業者に重傷を負わせる可能性があります。 機械的危険性は、多数のさまざまな設計の機器、混雑した職場環境、作業員と機器間の頻繁な相互作用によって悪化します。 インターロック ガード、制御スイッチ、非常停止装置、およびオペレータ トレーニングは、機械的危険を低減するための重要な手段です。 抜け毛、長袖の衣服、宝石、その他の物体が機器に挟まれる可能性があります。 定期的な検査と修理活動により、生産および梱包作業中の機械的危険を特定して管理します。 アクティブな機器やユーティリティで作業する前に、危険な電気、空気圧、および熱エネルギーを放出または制御する必要があります。 ロックアウト/タグアウト手順を実施することにより、労働者は危険なエネルギー源から保護されます。

                                                                                                              騒音暴露

                                                                                                              製造設備やユーティリティ (圧縮空気、真空源、換気システムなど) によって、高い騒音レベルが発生する場合があります。 製薬作業場モジュールは密閉設計であるため、製造および包装作業中は作業者が機械の近くに配置されることがよくあります。 労働者は、生産設備や包装設備を観察して操作するため、騒音への暴露が増加します。 エンジニアリング手法は、騒音源を修正、囲い込み、減衰させることによって騒音レベルを低減します。 従業員のローテーションと聴覚保護具 (イヤーマフやプラグなど) の使用により、従業員が高い騒音レベルにさらされることを減らします。 包括的な聴覚保護プログラムは、騒音源を特定し、職場の騒音レベルを下げ、騒音曝露の危険性と聴覚保護装置の適切な使用について労働者を訓練します。 騒音モニタリングと医療監視 (すなわち、聴力検査) では、労働者が騒音にさらされ、その結果生じる聴力損失が評価されます。 これは、ノイズの問題を特定し、是正措置の妥当性を評価するのに役立ちます。

                                                                                                              溶剤蒸気および強力な化合物への曝露

                                                                                                              労働者が有毒な溶媒蒸気や空気中の粉塵として強力な薬物にさらされると、特別な懸念が生じる可能性があります。 労働者は、さまざまな製造作業中に溶剤蒸気や強力な化合物にさらされる可能性があり、労働者を確実に保護するために特定、評価、および管理する必要があります。 技術的管理は、その固有の有効性と信頼性のために、これらの暴露を管理するための好ましい手段です (Cole 1990; Naumann et al. 1996)。 密閉されたプロセス機器とマテリアル ハンドリング システムは作業者の曝露を防ぎ、LEV と PPE はこれらの対策を補完します。 毒性の高い溶媒 (ベンゼン、塩素化炭化水素、ケトンなど) および強力な化合物を制御するには、施設とプロセスの封じ込めを強化する必要があります。 毒性の高い溶剤や強力な化合物を取り扱う際には、陽圧呼吸器(例、電動空気清浄機や供給空気)と PPE が必要です。 高レベルの溶媒蒸気 (配合、造粒、錠剤コーティングなど) や粉塵 (乾燥、製粉、混合など) が発生する操作では、特別な懸念が生じます。 更衣室とシャワー室、除染の実践、および良好な衛生慣行 (例えば、洗浄とシャワー) は、職場の内外での労働者の暴露の影響を防止または最小限に抑えるために必要です。

                                                                                                              プロセスの安全管理

                                                                                                              プロセス安全プログラムは、複雑な化学、有害物質、および大量の化学物質製造における操作のために、製薬業界で実施されています (Crowl and Louvar 1990)。 目的の原薬を生成するために、多段階の有機合成反応で非常に危険な物質やプロセスが使用される場合があります。 これらの化学反応の熱力学と動力学は、非常に有毒で反応性の高い物質、催涙剤、可燃性または爆発性の化合物を含む可能性があるため、評価する必要があります。

                                                                                                              プロセス安全管理には、材料と反応の物理的危険性試験の実施、プロセス化学と工学的慣行をレビューするための危険分析研究の実施、プロセス機器とユーティリティの予防保守と機械的完全性の調査、作業員のトレーニングの実施、操作指示と緊急対応手順の作成が含まれます。 . プロセスの安全性のための特別なエンジニアリング機能には、適切な定格圧力の容器の選択、隔離および抑制システムの設置、キャッチ タンクによる圧力解放通気の提供が含まれます。 特殊な有機化学物質として大量の医薬品を製造する場合、プロセス安全管理の慣行は製薬産業と化学産業で類似しています (Crowl and Louvar 1990; Kroschwitz 1992)。

                                                                                                              環境問題

                                                                                                              以下で説明するように、さまざまな医薬品製造プロセスにはそれぞれ独自の環境問題があります。

                                                                                                              発酵は、菌糸体と使用済みフィルターケーキを含む大量の固形廃棄物を生成します (EPA 1995; Theodore and McGuinn 1992)。 フィルター ケーキには、菌糸体、フィルター メディア、少量の栄養素、中間体、残留物が含まれています。 これらの固形廃棄物は通常無害ですが、発酵プロセスの特定の化学的性質に応じて、溶媒や少量の残留化学物質が含まれる場合があります。 発酵バッチが、発酵プロセスで微生物を攻撃するウイルスファージに感染すると、環境問題が発生する可能性があります。 ファージ感染はまれですが、大量の廃液を生成することにより、重大な環境問題を引き起こします。

                                                                                                              使用済み発酵ブロスには、糖、デンプン、タンパク質、窒素、リン酸塩、その他の栄養素が含まれており、生化学的酸素要求量 (BOD)、化学的酸素要求量 (COD)、総浮遊物質 (TSS) が高く、pH 値は 4 ~ 8 です。発酵ブロスは、処理システムの安定した運用を促進するために排水を均等化した後、微生物廃水システムによって処理されます。 蒸気と少量の工業用化学薬品 (フェノール、洗剤、消毒剤など) によって、発酵中の装置と製品の無菌性が維持されます。 大量の湿った空気が発酵槽から排出され、大気中に排出される前に二酸化炭素と臭気を処理することができます。

                                                                                                              有機合成

                                                                                                              化学合成からの廃棄物は、さまざまな有害物質、反応、および単位操作のために複雑です (Kroschwitz 1992; Theodore and McGuinn 1992)。 有機合成プロセスでは、酸、塩基、水溶液または溶媒液、シアン化物、および液体またはスラリーの形の金属廃棄物が生成される場合があります。 固形廃棄物には、無機塩、有機副産物、金属錯体を含むフィルターケーキが含まれる場合があります。 有機合成における廃溶媒は、通常、蒸留・抽出により回収されます。 これにより、溶媒を他のプロセスで再利用することができ、廃棄する液体有害廃棄物の量を減らすことができます。 蒸留残渣(まだボトムス) 廃棄する前に処理する必要があります。 典型的な処理システムには、溶媒を除去するための蒸気ストリッピングと、それに続く他の有機物質の微生物学的処理が含まれます。 有機合成操作中の揮発性有機物および有害物質の排出は、大気汚染防止装置 (コンデンサー、スクラバー、ベンチュリ インピンジャーなど) によって制御する必要があります。

                                                                                                              合成操作からの廃水には、水溶液、洗浄水、ポンプ、スクラバー、および冷却システムからの排出物、漏れやこぼれが含まれている可能性があります (EPA 1995)。 この廃水には、さまざまな化学組成、毒性、および生分解性を持つ多くの有機および無機物質が含まれている可能性があります。 微量の原材料、溶媒、および副生成物が、抽出および機器の洗浄による結晶化および洗浄層からの水性母液に存在する可能性があります。 これらの廃水は、BOD、COD、TSS が高く、酸性またはアルカリ性がさまざまで、pH 値は 1 ~ 11 の範囲です。

                                                                                                              生物学的および自然抽出

                                                                                                              使用済みの原材料と溶剤、洗浄水、流出物が、固形廃棄物と液体廃棄物の主な発生源です (Theodore and McGuinn 1992)。 有機および無機化学物質は、これらの廃棄物の流れに残留物として存在する可能性があります。 通常、排水は BOD、COD、TSS が低く、pH 値は 6 ~ 8 の比較的中性です。

                                                                                                              剤形の医薬品製造

                                                                                                              剤形製品の医薬品製造では、洗浄および滅菌中に、漏れやこぼれ、および拒否された製品から、固体および液体の廃棄物が生成されます (Theodore and McGuinn 1992)。 乾燥、製粉、混合作業では、大気中および飛散性の粉塵が排出されます。 これらの排出物は制御され、剤形製品の製造に再利用されます。 ただし、他の残留物が存在する場合、品質管理の慣行によりこれが防止される場合があります。 湿式造粒、配合、および錠剤コーティング中に溶媒が使用されると、VOC および有害な大気汚染物質がプロセス排出または逃散排出として大気または作業場に放出される可能性があります。 廃水には、無機塩、糖、シロップ、微量の原薬が含まれている場合があります。 これらの廃水は通常、BOD、COD、TSS が低く、pH 値は中性です。 人や動物用の駆虫薬や抗感染薬の中には、水生生物に対して有毒な場合があり、液体廃棄物の特別な処理が必要になる場合があります。

                                                                                                              環境汚染防止

                                                                                                              廃棄物の最小化と汚染防止

                                                                                                              優れたエンジニアリングおよび管理慣行は、大量の化学物質生産および医薬品製造業務の環境への影響を最小限に抑えます。 汚染防止には、プロセスと設備の変更、材料のリサイクルと回収、および適切な清掃と運用慣行の維持が必要です (Theodore and McGuinn 1992)。 これらの活動は、環境問題の管理だけでなく、労働者の健康と安全を強化します。

                                                                                                              プロセスの変更

                                                                                                              プロセスを変更して、有害性の低い材料や永続的な材料を使用するか、製造工程を変更して、大気への排出、液体排出物、固形廃棄物を削減することで、製品を再配合することができます。 廃棄物の量と毒性を削減することは、製造プロセスの効率を改善し、廃棄物処理のコストと影響を削減するため、賢明です。 政府の医薬品承認規則は、製薬メーカーが危険な物質、製造プロセス、設備、および施設を変更する能力を制限する可能性があります (Spilker 1994)。 医薬品メーカーは、有害物質の選択と製造プロセスの設計が早い段階で環境、健康、安全に与える影響を予測する必要があります。 医薬品開発および規制当局の承認の後期段階で、時間と費用を大幅に失うことなく変更を加えることがますます困難になっています。

                                                                                                              危険性の少ない溶媒を使用した製造プロセスを開発することが非常に望ましいです。 酢酸エチル、アルコール、アセトンは、ベンゼン、クロロホルム、トリクロロエチレンなどの毒性の高い溶媒よりも適しています。 可能な限り、物理的特性、生態毒性、または環境への残留性のために避けるべき物質もあります (重金属、塩化メチレンなど) (Crowl and Louvar 1990)。 化学薬品の大量生産におけるろ過時に溶媒を水性洗浄液に置き換えると、液体廃棄物と蒸気の排出が削減されます。 また、錠剤のコーティング中に溶媒ベースの溶液を水性に置き換えることで、環境、健康、安全に関する懸念が軽減されます。 汚染防止は、プロセス機器の改善と自動化、定期的な校正、サービス、予防保守の実施によって促進されます。 有機合成反応を最適化すると、製品の収率が向上し、多くの場合、廃棄物の発生が減少します。 不適切または非効率的な温度、圧力、および材料制御システムは、非効率的な化学反応を引き起こし、追加の気体、液体、および固体廃棄物を生み出します。

                                                                                                              以下は、バルク医薬品生産におけるプロセス変更の例です (Theodore and McGuinn 1992):

                                                                                                              • 有害物質の使用量を最小限に抑え、可能な限り廃棄物を管理、回収、リサイクルできる物質を選択します。
                                                                                                              • 原材料(溶剤など)、中間体、廃棄物、およびユーティリティ材料(冷却水、伝熱液、潤滑剤、蒸気凝縮液など)をリサイクルするためのシステムを開発し、設置する。
                                                                                                              • 反応物、溶媒、触媒を調べて、化学反応の効率を最適化します。
                                                                                                              • 処理装置の設計と機能を変更して、汚染と廃棄物を最小限に抑えます。
                                                                                                              • プロセスを改善して、製品の歩留まりと望ましい特性を最大化し、追加の処理 (再結晶化、乾燥、粉砕など) を排除します。
                                                                                                              • 移し替え、洗浄、および追加の工程段階での汚染や廃棄物を減らすために、多目的設備 (反応器、フィルター、乾燥機など) の使用を検討してください。
                                                                                                              • 適切な機器、自動制御システム、およびコンピューター プログラムを使用して、プロセスの効率を最大化し、汚染と廃棄物を削減します。

                                                                                                               

                                                                                                              資源回収・リサイクル

                                                                                                              資源回収は、廃棄物を使用し、処理中に不要な不純物を目的の材料から分離することによって材料を再生します。 発酵による固形廃棄物(菌糸体など)は、栄養補助食品として、または土壌改良剤や肥料として動物飼料に添加することができます。 無機塩は、有機合成操作中に生成される化学液から回収される場合があります。 使用済みの溶媒は、分離と蒸留によってリサイクルされることがよくあります。 大気放出制御装置 (例: 凝縮器、圧縮および冷却装置) は、揮発性有機化合物の大気への放出を大幅に削減します (EPA 1993)。 これらのデバイスは、凝縮によって溶媒蒸気を捕捉し、溶媒を原材料として、または容器や機器の洗浄に再利用することを可能にします。 スクラバーは、酸、腐食性および可溶性のガスおよび蒸気を中和または吸収し、廃液を廃棄物処理システムに排出します。

                                                                                                              リサイクルされた溶媒は、反応と抽出、およびクリーニング操作を実行するための媒体として再利用できます。 異なる種類の溶剤を混合すると、リサイクルの能力が低下するため、混合しないでください。 一部の溶媒は、処理中に分離する必要があります (たとえば、塩素化および非塩素化、脂肪族および芳香族、水性および可燃性溶媒)。 溶解および懸濁した固体は、溶媒を回収する前に溶媒から抽出または分離されます。 実験室での分析により、廃溶剤とリサイクル原料の組成と特性が特定されます。 固体、液体、気体の廃棄物について、多くの新しい廃棄物防止および管理技術が開発されています。

                                                                                                              一般的なハウスキーピングと操作方法

                                                                                                              文書化された操作手順、材料の取り扱い指示、および廃棄物管理の実践により、廃棄物の発生が減少し、廃棄物の処理が改善されます (Theodore and McGuinn 1992)。 適切な運用とハウスキーピングの実践により、廃棄物の生成、取り扱い、および処理に関する特定の責任が特定されます。 運用スタッフのトレーニングと監督により、効率的な製造および廃棄物管理運用を改善および維持する能力が向上します。 労働者は、廃棄物管理慣行の危険性と、緊急の流出、漏出、漏出に対応する適切な手段について訓練を受ける必要があります。 労働者のトレーニングでは、資材の取り扱い、廃棄物の洗浄または中和、および呼吸用保護具と PPE の着用に対処する必要があります。 流出および漏れ検出装置は、生産設備とユーティリティを定期的に監視し、一時的な排出と漏れを特定して制御することにより、汚染を防ぎます。 これらの活動は、汚染を引き起こす機器の洗浄、校正、交換、および修理を行うための予防保守の実践と首尾よく統合される可能性があります。

                                                                                                              通常の操作手順だけでなく、起動、停止、緊急時の手順を説明する書面による指示により、汚染を防止し、労働者の健康と安全に対するリスクを軽減します。 資材の在庫管理を徹底することで、原材料の過剰購入や廃棄物の発生を抑えます。 コンピュータ システムは、プラントの運用、保守作業、資材在庫の効果的な管理を支援します。 自動計量、監視、および警報システムを設置して、資材および機器 (貯蔵タンク、プロセス機器、廃棄物処理システムなど) の管理を改善することができます。 最新の計器および制御システムは、多くの場合、運用の生産性を向上させ、汚染や健康および安全上の危険を軽減します。 包括的な公害防止プログラムは、施設で発生するすべての廃棄物を調査し、それらを排除、削減、または処理するためのオプションを調査します。 環境監査では、汚染防止および廃棄物管理プログラムの長所と短所を調べ、そのパフォーマンスを最適化しようとします。

                                                                                                               

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