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兒童類

77。 化學加工

77. 化學加工 (8)

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77。 化學加工

章節編輯:Jeanne Mager Stellman 和 Michael McCann


目錄

表格和數字

化學工業
L·德波爾

制定過程安全管理計劃
理查德·克勞斯

主要單元操作和流程:概述
悉尼立頓

化學加工操作示例

氯和鹼生產
氯研究所,股份有限公司。

油漆和塗料製造
邁克爾·麥肯(Michael McCann) 

塑料工業
PK 法和 TJ 布里頓

生物科技產業
Susan B. Lee 和 Linda B. Wolfe

煙火工業
J.克勒格

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1. 選定國家的化學工業就業
2. 一些一般選址因素
3. 工廠選址安全考慮
4. 設施通常在整個工廠佈局中分開
5. 工藝單元佈局的一般注意事項
6. 限制庫存的步驟
7. 儲罐分離和位置注意事項
8. 化工過程中的泵
9. 設備中的潛在爆炸源
10. 塑料分解揮發物
11. 具有工業重要性的微生物
12. 用於製造煙火的原料

人物

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78. 石油和天然氣

78. 石油和天然氣 (1)

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78. 石油和天然氣

章節編輯:Richard S. Kraus


目錄

石油精煉過程
理查德·克勞斯

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1. 精煉加工的歷史總結
2. 原油煉製主要產品
3. 石油精煉過程概述

人物

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79.製藥業

79.製藥業(2)

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79.製藥業

章節編輯:Keith D. Tait


目錄

表格和數字

製藥業
基思·D·泰特

     案例研究:合成雌激素對製藥工人的影響:美國的例子
     丹尼斯·D·扎布斯特

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1. 藥劑主要分類
2. 製藥工業中使用的溶劑

人物

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PHC010F1PHC010F2PHC010F3PHC010F4PHC010F5PHC010F6PHC010F8      PHC010F7   PHC040F1PHC040F2

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80. 橡膠工業

80. 橡膠工業 (12)

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80. 橡膠工業

章節編輯:Louis S. Beliczky 和 ​​John Fajen


目錄

表格和數字

概況
Louis S. Beliczky 和 ​​John Fajen

橡膠樹栽培
艾倫埃希特

輪胎製造
詹姆斯·弗雷德里克

非輪胎工業產品
雷·C·伍德科克

     案例研究:鹽浴硫化
     貝絲·多諾萬·雷

1,3-丁二烯
羅納德·L·梅爾尼克

工程控制
雷·C·伍德科克

安全指引
詹姆斯·R·湯希爾

流行病學研究
羅伯特·哈里斯

橡膠接觸性皮炎和乳膠過敏
James S. Taylor 和 Yung Hian Leow

人體工程學
威廉·馬拉斯

環境和公共衛生問題
托馬斯羅達默

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1. 一些重要的橡膠聚合物
2. 1993年全球橡膠消費量

人物

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盧布020F1盧布020F2盧布40F17盧布40F18盧布040F1盧布40F16盧布040F3盧布040F7盧布090F6盧布090F3盧布090F1盧布090F2盧布090F5盧布090F4


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星期六,二月26 2011:17 09

化學工業

改編自第 3 版職業健康與安全百科全書。

化學工業的業務是改變天然材料的化學結構,以便為其他行業或日常生活提供有價值的產品。 化學品是從這些原材料(主要是礦物、金屬和碳氫化合物)中經過一系列加工步驟生產出來的。 通常需要進一步處理,例如混合和混合,以將它們轉化為最終產品(例如,油漆、粘合劑、藥物和化妝品)。 因此,化學工業涵蓋的領域比通常所說的“化學品”要廣泛得多,因為它還包括人造纖維、樹脂、肥皂、油漆、攝影膠卷等產品。

化學品分為兩大類: 有機無機的. 有機化學品的基本結構是碳原子,結合氫和其他元素。 石油和天然氣是當今世界有機化學生產的 90% 的來源,在很大程度上取代了煤炭以及植物和動物物質這些早期的原材料。 無機化學品主要來自礦物資源。 例如,硫磺是直接開採或從礦石中提取的,氯氣是從食鹽中提取的。

化學工業的產品可大致分為三組,對應於製造的主要步驟: 基礎化學品 (有機和無機)通常是大規模生產的,通常會轉化為其他化學品; 中間體 源自基礎化學品。 大多數中間體需要在化學工業中進行進一步加工,但有些中間體,例如溶劑,可以原樣使用; 化工成品 是通過進一步的化學加工製成的。 其中一些(藥物、化妝品、肥皂)被直接消費; 其他材料,如纖維、塑料、染料和顏料,還要進一步加工。

化學工業的主要部門如下:

  1. 基本無機物:酸、鹼和鹽,主要用於工業和工業氣體的其他地方,例如氧氣、氮氣和乙炔
  2. 基本有機物:塑料、樹脂、合成橡膠和合成纖維的原料; 溶劑和洗滌劑原料; 染料和顏料
  3. 肥料和農藥(包括除草劑、殺菌劑和殺蟲劑)
  4. 塑料、樹脂、合成橡膠、纖維素和合成纖維
  5. 藥品(藥物和藥品)
  6. 油漆、清漆和漆
  7. 肥皂、洗滌劑、清潔劑、香水、化妝品和其他洗浴用品
  8. 雜項化學品,例如拋光劑、炸藥、粘合劑、油墨、照相膠片和化學品

 

在聯合國用於將經濟活動分為十個主要類的國際標準工業分類所有經濟活動 (ISIC) 系統中,化學工業被歸類為第 35 類,這是第 3 大類:製造業的九個子類之一。 大類 35 進一步細分為工業化學品 (351)、其他化學品 (352)、煉油廠 (353)、雜煤和石油產品,例如瀝青 (354)、橡膠產品,包括輪胎 (355) 和塑料加工 (356) .

在報告化學工業統計數據時,每個國家通常使用自己的分類系統,這可能會產生誤導。 因此,各國之間化學工業總績效的比較不能基於國家來源。 然而,經濟合作與發展組織 (OECD) 和聯合國等國際機構通常會在 ISIC 基礎上提供數據,但會延遲大約兩年。

貿易統計數據是根據不同於 ISIC 系統的標準國際貿易分類 (SITC) 在國際上發布的。 各個國家的貿易統計數據幾乎總是參考 SITC 第 5 部分,該部分涵蓋 ISIC 系統中報告的化學品總量的約 90%。

半個世紀以來,化工業的發展速度遠超整個工業。 儘管在 1990 世紀 1990 年代初期世界化學工業出現了經濟蕭條,但在 1 世紀 1992 年代中期化學產量有所增加。 化學品生產增長最大的地區是東南亞。 圖 95 顯示了選定國家 XNUMX-XNUMX 年化學品產量的百分比變化。

圖 1. 選定國家的化學品生產變化,1992-95

CMP010F1

許多化學工業是高度資本密集型的​​,並且也強烈依賴於研究和開發(例如,製藥)。 這兩個因素的綜合結果是,與一般製造業相比,該行業僱用的非熟練體力工人數量異常少。 在 1970 年之前的快速增長時期,該行業的總就業人數略有上升,但此後提高生產率的動力導致大多數發達國家化學工業的就業人數下降。 表 1 顯示了 1995 年美國和幾個歐洲國家的化學工業就業人數。

表 1. 選定國家的化學工業就業情況(1995 年)

國家

僱用

美國

1,045,000

德國

538,000

法國

248,000

英國

236,000

意大利

191,000

波蘭

140,000

西班牙

122,000

資料來源:化學與工程新聞 1996。

 

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星期六,二月26 2011:17 45

氯和鹼生產

氯研究所,股份有限公司。

鹽水的電解產生氯氣和苛性鹼。 氯化鈉 (NaCl) 是主要使用的鹽; 它產生燒鹼(NaOH)。 但是,使用氯化鉀 (KCl) 會產生苛性鉀 (KOH)。

2 氯化鈉 + 2 H2氧→氯2↑+ 2 氫氧化鈉 + H2

鹽 + 水 → 氯氣(氣體)+ 鹼 + 氫氣(氣體)

目前,隔膜電池工藝最常用於氯的商業生產,其次是汞電池工藝,然後是膜電池工藝。 由於經濟、環境和產品質量問題,製造商現在更喜歡將膜電池工藝用於新的生產設施。

隔膜電池工藝

隔膜電池(見圖 1)將飽和鹽水送入一個隔間,該隔間內裝有塗有釕鹽和其他金屬鹽的鈦陽極。 塑料電池頭收集在該陽極產生的熱濕氯氣。 壓縮機抽吸然後將氯氣吸入收集集管以進行進一步處理,包括冷卻、乾燥和壓縮。 水和未反應的鹽水通過多孔隔膜分離器滲入陰極室,在陰極室中水在鋼陰極上發生反應,生成氫氧化鈉(苛性鈉)和氫氣。 隔膜將陽極產生的氯氣與陰極產生的氫氧化鈉和氫氣隔離開來。 如果這些產品結合在一起,就會產生次氯酸鈉(漂白劑)或氯酸鈉。 氯酸鈉的商業生產商使用沒有隔板的電池。 最常見的隔膜是石棉和碳氟聚合物的複合材料。 現代隔膜電池工廠不存在歷史上與使用石棉隔膜相關的健康或環境問題。 一些工廠確實使用無石棉隔膜,這些隔膜現在可以買到。 隔膜電池工藝產生含有未反應鹽的稀氫氧化鈉溶液。 額外的蒸發過程濃縮了苛性鹼並去除了大部分鹽分,從而製成具有商業品質的苛性鹼。

圖 1. 氯鹼電池工藝的類型

CMP030F1

汞電池工藝

汞電池實際上由兩個電化學電池組成。 第一個電池在陽極的反應是:

2氯 - → C12 + 2 電子 -

氯化物 → 氯 + 電子

第一個電池在陰極的反應是:

Na+ + 汞 + 電子 - → 鈉·汞

鈉離子 + 汞 + 電子 → 鈉汞齊

鹽水在帶有橡膠襯裡的傾斜鋼槽中流動(見圖 4),陰極汞在鹽水下方流動。 塗層鈦陽極懸浮在鹽水中,用於生產氯氣,氯氣從電解池中流出,進入收集和處理系統。 鈉在電池中被電解並離開第一個電池與汞混合。 這種汞合金流入稱為分解器的第二個電化學電池。 分解器是一個以石墨為陰極、汞齊為陽極的電池。

在分解器中的反應是:

2鈉•汞+ 2氫2O → 2 氫氧化鈉 + 2 汞 + H2

汞電池工藝直接從電池中生產商用 (50%) NaOH。

膜細胞過程

隔膜電池中的電化學反應與隔膜電池中的相同。 使用陽離子交換膜代替多孔隔膜(見圖 1)。 該膜可防止氯離子遷移到陰極電解液中,從而直接從電池中產生基本上無鹽的 30% 至 35% 的苛性鹼。 無需除鹽使得將苛性鹼蒸發至商業 50% 強度變得更簡單,並且需要更少的投資和能源。 由於腐蝕性更強,昂貴的鎳被用作膜電池中的陰極。

安全和健康危害

在常溫下,乾燥的氯氣,無論是液態還是氣態,都不會腐蝕鋼材。 濕氯氣具有很強的腐蝕性,因為它會形成鹽酸和次氯酸。 應注意保持氯氣和氯氣設備的干燥。 管道、閥門和容器在不使用時應關閉或蓋上蓋子,以防止大氣中的水分進入。 如果在氯氣洩漏處使用水,由此產生的腐蝕性條件會使洩漏變得更糟​​。

液氯的體積隨溫度升高而增加。 應採取預防措施以避免管道、容器、容器或其他裝有液氯的設備發生靜水壓破裂。

氫氣是通過電解鹽水溶液生產的所有氯氣的副產品。 在已知的濃度範圍內,氯氣和氫氣的混合物是易燃的並具有潛在爆炸性。 氯氣和氫氣的反應可由直射陽光、其他紫外線源、靜電或劇烈撞擊引發。

氯氣生產過程中會產生少量三氯化氮,這是一種不穩定且極易爆炸的化合物。 當含有三氯化氮的液氯蒸發時,三氯化氮在剩餘的液氯中可能達到危險濃度。

氯有時會與空氣壓縮機、閥門、泵和油隔膜儀器等來源的油和油脂以及維護工作中的木材和破布等多種有機材料發生反應,有時會發生爆炸。

一旦有任何氯氣釋放跡象,必須立即採取措施糾正這種情況。 如果不及時糾正,氯氣洩漏總是會變得更糟。 當發生氯氣洩漏時,配備呼吸器和其他適當的個人防護設備 (PPE) 的經過授權和培訓的人員應進行調查並採取適當的措施。 在沒有適當的 PPE 和後備人員的情況下,人員不得進入氯濃度超過立即危及生命和健康 (IDLH) 濃度 (10 ppm) 的大氣中。 無關人員應遠離,危險區域應隔離。 可能受氯釋放影響的人員應在情況允許時疏散或就地避難。

區域氯監測器和風向指示器可以提供及時的信息(例如,逃生路線),以幫助確定人員是否需要疏散或就地避難。

使用疏散時,可能暴露的人員應移至洩漏處的上風點。 因為氯氣比空氣重,所以高海拔是可取的。 為在最短時間內逃生,已在污染區的人員應側風移動。

在建築物內選擇就地避難時,可以通過關閉所有門窗和其他開口,關閉空調和進氣系統來實現避難。 人員應移動到離釋放點最遠的建築物一側。

必須注意不要在沒有逃生路線的情況下安置人員。 風向的變化可能會使安全位置變得危險。 可能會出現新的洩漏,或者現有洩漏可能會變大。

如果發生火災或即將發生火災,應盡可能將氯容器和設備移離火源。 如果無法移動未洩漏的容器或設備,應用水保持冷卻。 水不應直接用於氯氣洩漏處。 氯和水反應形成酸,洩漏很快就會變得更糟。 但是,如果涉及多個容器並且其中一些容器正在洩漏,則可能需要謹慎使用噴水以幫助防止未洩漏容器的超壓。

每當容器暴露在火焰中時,應使用冷卻水,直到火熄滅且容器冷卻。 接觸火的容器應隔離,並應盡快聯繫供應商。

氫氧化鈉溶液具有腐蝕性,尤其是濃縮時。 面臨溢出和洩漏風險的工人應佩戴手套、面罩和護目鏡以及其他防護服。

致謝:RG Smerko 博士因提供氯研究所的資源而受到認可。

 

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星期六,二月26 2011:17 23

制定過程安全管理計劃

只要有使用溫度和壓力來改變分子結構或從化學品中創造新產品的過程,就存在著火、爆炸或釋放易燃或有毒液體、蒸氣、氣體或工藝化學品的可能性。 控制這些不良事件需要一門特殊的科學,稱為 過程安全管理。 條款 過程安全過程安全管理 最常用於描述保護員工、公眾和環境免受涉及易燃液體和高度危險材料的不良重大事件的後果。 根據美國化學製造商協會 (CMA) 的定義,“過程安全是指控制由將原材料轉化為成品的過程中的誤操作或故障引起的危害,這些過程可能導致有害物質的非計劃釋放”(CMA 1985)。


工業和勞動過程安全參與

過程安全技術在化學加工工業中發揮了重要作用,因此處理易燃和可燃液體和氣體可以在沒有不良後果的情況下進行。 例如,在 1980 世紀 XNUMX 年代,石油和天然氣行業認識到,如果沒有過程安全管理,僅靠過程安全技術是無法防止災難性事故發生的。 考慮到這一點,一些行業協會,例如美國的化學過程安全中心 (CCPS)、美國石油協會 (API) 和化學製造商協會 (CMA),啟動了開發計劃並提供過程安全管理指南供其成員使用。 正如 CCPS 所述,“過程安全從純技術問題演變為需要管理方法的問題對於持續改進過程安全至關重要”。

CCPS 成立於 1985 年,旨在促進儲存、處理、加工和使用危險化學品和材料的過程安全管理技術的改進。 1988 年,化學品製造商協會 (CMA) 啟動了 Responsible Care® 計劃,概述了每個成員公司在管理化學品時對環境、健康和安全責任的承諾。

1990 年,API 發起了一項名為“STEP-今日環境夥伴關係戰略”的全行業計劃,旨在改善石油和天然氣行業的環境、健康和安全績效。 STEP 計劃的七個戰略要素之一涉及石油運營和過程安全。 以下文件是一些因 STEP 計劃而開發的材料的示例,該計​​劃為石油和天然氣行業提供指導,以幫助防止發生易燃液體和蒸汽或危險工藝材料的災難性洩漏或將災難性洩漏的後果降至最低:

  • 過程危害管理(RP 750)

RP 750 涵蓋設計、施工、啟動、操作、檢查、維護和設施改造中碳氫化合物工藝危害的管理。 它特別適用於使用、生產、加工或儲存數量超過一定危險量(如其中定義)的易燃液體和有毒加工化學品的煉油廠、石化廠和主要加工設施。

  • 與加工廠建築物位置相關的危害管理(RP 752)

RP 752 由 API 和 CMA 共同開發,旨在幫助識別需要關注的加工廠建築物,了解與其在加工廠內的位置相關的潛在危險,並管理火災、爆炸和有毒物質釋放的風險。

  • 管理實踐、自我評估過程和資源材料 (RP 9000)

RP 9000 提供資源材料和自我評估方法來衡量實施過程安全管理要素的進展情況。

已開發材料和程序以提供涵蓋化學過程安全管理的指導的其他組織的示例包括但不限於以下內容:

  • 組織資源顧問 (ORC) 報告,具有災難性潛力的物質的過程危害管理
  • 全國煉油協會 (NPRA),BEST(建立環境管理工具)計劃
  • 國際勞工組織 (ILO),《預防重大事故危害實務守則》
  • 國際商會 (ICC),可持續發展憲章.cmp01ce.doc

過程設計和技術、過程變化、材料和材料變化、操作和維護實踐和程序、培訓、應急準備和其他影響過程的因素都必須在系統的危害識別和評估中考慮,以確定他們是否有可能在工作場所和周圍社區導致災難。

1980世紀XNUMX年代初以來,石油和化工行業發生了多起涉及高危物料的重大特大事故,造成大量人員傷亡和重大財產損失。 這些事件推動了世界各地的政府機構、勞工組織和行業協會制定和實施旨在通過應用過程安全原則消除或減輕這些不良事件的規範、法規、程序和安全工作實踐管理。 它們在 自然災害和技術災害 本章和其他地方 百科全書.

為了回應公眾對化學品潛在危害的關注,世界各地的政府和監管機構發起了一些計劃,要求製造商和用戶識別工作場所的有害物質,並告知員工和消費者其製造、使用、儲存和生產過程中存在的危害。處理。 這些計劃涵蓋應急準備和響應、危險識別、產品知識、危險化學品控制和有毒物質釋放報告,還包括碳氫化合物加工。

過程安全管理要求

過程安全管理是整個化學加工設施安全計劃的一個組成部分。 有效的過程安全管理計劃需要高層管理人員、設施管理人員、主管、員工、承包商和承包商員工的領導、支持和參與。

制定過程安全管理計劃時要考慮的組成部分包括:

  • 運營、系統和組織相互依存的連續性
  • 信息管理. 過程安全管理計劃依賴於提供良好記錄和文檔的可用性和訪問權限。
  • 過程質量、偏差和異常以及替代方法的控制
  • 管理和監督的可及性和溝通. 由於過程安全管理是設施內所有安全工作的基礎,因此管理、監督和員工的責任和問責制應明確界定、傳達和理解,以使該計劃發揮作用。
  • 目的和目標、合規性審計和績效衡量。 在實施之前,重要的是為過程安全管理計劃的每個要素建立長期和短期目標。

 

過程安全管理計劃的要素

所有化學設施過程安全管理計劃都涵蓋相同的基本要求,儘管計劃要素的數量可能因所使用的標準而異。 無論使用哪個政府、公司或協會的原始文件作為指南,每個化學過程安全管理計劃都應包含一些基本要求:

  • 過程安全信息
  • 員工參與
  • 過程危害分析
  • 變革管理
  • 運營流程
  • 安全工作實踐和許可證
  • 員工信息和培訓
  • 承包商人員
  • 啟動前安全審查
  • 設計品質保證
  • 維護和機械完整性
  • 應急響應
  • 定期安全審計
  • 過程事件調查
  • 標準和法規
  • 商業機密。

 

過程安全信息

流程工業使用流程安全信息來定義關鍵流程、材料和設備。 過程安全信息包括在進行過程危害分析之前所有可用的關於過程技術、過程設備、原材料和產品以及化學危害的書面信息。 其他關鍵過程安全信息是與資本項目審查和設計基準標準相關的文件。

化學資料 不僅包括過程中化學品(如碳氫化合物和高度危險材料)的化學和物理特性、反應性和腐蝕性數據以及熱穩定性和化學穩定性,還包括不慎混合不同不相容材料的危險影響。 化學信息還包括進行有毒和易燃釋放的環境危害評估以及允許的接觸限值可能需要的信息。

工藝技術信息 包括方塊流程圖和/或簡單的工藝流程圖,以及每個特定工藝的化學描述,以及溫度、壓力、流量、成分的安全上限和下限,以及工藝設計材料和能量平衡(如有)。 還確定了過程和材料偏差的後果,包括它們對員工安全和健康的影響。 每當流程或材料發生變化時,信息都會根據工廠的變更管理系統進行更新和重新評估。

工藝設備和機械設計​​信息 包括涵蓋所採用的設計規範以及設備是否符合公認的工程實踐的文檔。 確定是否對根據不再通用的規範、標準和慣例設計和建造的現有設備進行維護、操作、檢查和測試,以確保持續安全運行。 有關建築材料、管道和儀表圖、洩壓系統設計、電氣分類、通風設計和安全系統的信息會在發生變化時進行更新和重新評估。

員工參與

過程安全管理計劃應包括員工參與過程安全分析和計劃其他要素的開發和實施。 通常向在該區域工作的所有員工和承包商員工提供過程安全信息、事件調查報告和過程危害分析的訪問權限。 大多數工業化國家都要求對工人進行系統的指導,以了解他們可能接觸到的所有化學品的識別、性質和安全處理。

工藝危害分析

工藝安全信息編制完成後,針對工藝的複雜程度,進行全面系統的多學科工藝危害分析,以識別、評估和控制工藝的危害。 進行過程危害分析的人員應具備相關化學、工程和過程操作方面的知識和經驗。 每個分析小組通常包括至少一名完全熟悉所分析過程的人員和一名勝任所用危害分析方法的人員。

用於確定設施內從何處開始進行過程危害分析的優先順序基於以下標準:

  • 工藝危害的範圍和性質
  • 可能受影響的工人人數
  • 過程的操作和事件歷史
  • 進程的年齡。

 

化學工業中使用了多種進行過程安全分析的方法。

“如果?” 方法 提出一系列問題來審查潛在的危險場景和可能的後果,最常用於檢查對流程、材料、設備或設施的擬議修改或變更。

“清單”法 類似於“如果……怎麼辦?” 方法,除了使用以前開發的檢查表,該檢查表特定於操作、材料、過程和設備。 在完成初始構造或進行重大周轉或添加過程單元後進行啟動前審查時,此方法很有用。 “如果……怎麼辦?”的組合在分析結構、材料、設備和工藝相同的單元時,通常使用“清單”方法。

危險和可操作性 (HAZOP) 研究方法 常用於化工和石油工業。 它涉及一個由經驗豐富的領導者指導的多學科團隊。 該團隊使用特定的指導詞,例如“不”、“增加”、“減少”和“反向”,系統地應用這些詞來識別偏離所分析的過程、設備和操作的設計意圖的後果。

故障樹/事件樹分析 是類似的,正式的演繹技術,用於估計事件發生的定量可能性。 故障樹分析從定義的事件向後工作,以識別和顯示事件中涉及的操作錯誤和/或設備故障的組合。 事件樹分析是故障樹分析的逆過程,它從特定事件或事件序列向前推進,以查明可能導致危險的事件,從而計算事件序列發生的可能性。

失效模式及影響分析方法 將每個過程系統或設備單元及其故障模式、每個潛在故障對系統或單元的影響以及每個故障對系統完整性的嚴重程度製成表格。 然後按重要性對故障模式進行排序,以確定最有可能導致嚴重事故的故障模式。

無論使用哪種方法,所有化學過程危害分析都考慮以下因素:

  • 過程位置、選址和過程的危害
  • 識別任何具有潛在災難性後果的先前事件或未遂事件
  • 適用於危害的工程和行政控制
  • 控制的相互關係和適當應用檢測方法以提供早期預警
  • 人為因素、設施選址和控制失效的後果
  • 在潛在故障區域內對工人的安全和健康影響的後果。

 

變革管理

化學工藝設施應制定和實施計劃,以便在發生變化時修訂工藝安全信息、程序和實踐。 此類計劃包括管理授權系統和影響每個過程的材料、化學品、技術、設備、程序、人員和設施變更的書面文件。

例如,化學工業中變革計劃的管理包括以下領域:

  • 碳氫化合物加工技術的變化
  • 設施、設備或材料(例如催化劑或添加劑)的變化
  • 人事變動及組織和人事變動的管理
  • 臨時變更、差異和永久變更
  • 提高過程安全知識,包括:
    • 擬議變更的技術基礎
    • 變化對安全、健康和環境的影響
    • 修改操作程序和安全工作實踐
    • 其他過程所需的修改
    • 變更所需時間
    • 擬議變更的授權要求
    • 更新與過程信息、操作程序和安全實踐相關的文檔
    • 由於變化而需要的培訓或教育
  • 細微變化的管理(任何不是實物替代的東西)
  • 非常規變更。

 

變更系統的管理包括通知參與過程和維護的員工以及承包商人員,他們的任務將受到任何變更的影響,並在啟動前根據需要提供更新的操作程序、過程安全信息、安全工作實踐和培訓過程的一部分或過程的受影響部分。

運營流程

化學加工設施必須制定並向工人提供操作說明和詳細程序。 應定期審查操作說明的完整性和準確性(並在發生變化時進行更新或修改)並涵蓋工藝裝置的操作限制,包括以下三個方面:

  1. 偏差的後果
  2. 避免或糾正偏差的步驟
  3. 與操作限制相關的安全系統的功能。

 

參與該過程的工人可以獲得涵蓋以下領域的操作說明:

  • 初始啟動(周轉、緊急情況和臨時操作後的啟動)
  • 正常啟動(正常和臨時操作以及正常關機)
  • 緊急操作和緊急關閉
  • 需要緊急關閉的條件以及將關閉責任分配給合格的操作員
  • 非常規工作
  • 操作員-過程和操作員-設備接口
  • 行政控制與自動控制。

 

安全的工作習慣

化學加工設施應實施動火作業和安全工作許可證和工作指令計劃,以控制在加工區內或加工區附近進行的工作。 主管、員工和承包商人員必須熟悉各種許可證計劃的要求,包括許可證簽發和到期以及適當的安全、材料處理和防火和預防措施。

典型化學設施許可證計劃中包含的工作類型包括:

  • 熱加工(焊接、帶壓攻絲、內燃機等)
  • 電氣、機械、氣動能量和壓力的上鎖/掛牌
  • 密閉空間進入和使用惰性氣體
  • 通風、打開和清潔工藝容器、儲罐、設備和管線
  • 控制非指定人員進入過程區域。

 

化學設施應制定和實施安全工作規範,以控制工藝操作過程中的潛在危害,涵蓋以下關注領域:

  • 過程中使用的材料、催化劑和化學品的特性和危害
  • 工程、行政和個人保護控制,以防止暴露
  • 身體接觸或接觸危險化學品時應採取的措施
  • 原材料、催化劑的質量控制和危險化學品的庫存控制
  • 安全和保護系統(聯鎖、抑制、檢測等)功能
  • 工作場所的特殊或獨特的危險。

 

員工信息和培訓

化學加工設施應使用正式的過程安全培訓計劃來培訓和教育現任、重新分配和新的主管和工人。 為化學過程操作和維護主管和工人提供的培訓應涵蓋以下領域:

  • 流程員工所需的技能、知識和資格
  • 選擇和開發過程相關的培訓計劃
  • 衡量和記錄員工的績效和效率
  • 工藝操作和維護程序的設計
  • 過程操作和過程危害概述
  • 材料和備件在其使用過程中的可用性和適用性
  • 過程啟動、操作、關閉和應急程序
  • 與工藝、催化劑和材料相關的安全和健康危害
  • 設施和加工區域的安全工作實踐和程序。

 

承包商人員

承包商通常受僱於化學加工設施。 設施必須制定程序,以確保執行維護、修理、周轉、重大翻新或專業工作的承包商人員充分了解該地區的危險、材料、流程、操作和安全程序以及設備。 定期對績效進行評估,以確保承包商人員經過培訓、合格、遵守所有安全規則和程序,並了解和了解以下內容:

  • 與其工作相關的潛在火災、爆炸和有毒物質釋放危害
  • 工廠安全程序和承包商安全工作實踐
  • 應急計劃和承包商人員行動
  • 對承包商人員進入、退出和出現在過程區域的控制。

 

啟動前安全審查

啟動前過程安全審查是在化工廠啟動新過程設施之前,在設施中引入新的危險材料或化學品之前,在重大轉變之後以及設施進行重大過程修改的情況下進行的。

啟動前安全審查確保已完成以下內容:

  • 建築、材料和設備按照設計標准進行驗證
  • 過程系統和硬件,包括計算機控制邏輯,已經過檢查、測試和認證
  • 警報器和儀器經過檢查、測試和認證
  • 對洩壓和安全裝置以及信號系統進行檢查、測試和認證
  • 消防和預防系統經過檢查、測試和認證
  • 安全、防火和應急響應程序已製定、審查、到位並且是適當和充分的
  • 啟動程序已到位並已採取適當的措施
  • 已進行過程危害分析,處理、實施或解決所有建議,並記錄行動
  • 完成所有必需的初始和/或複習操作員和維護人員培訓,包括應急響應、過程危害和健康危害
  • 所有操作程序(正常和異常)、操作手冊、設備程序和維護程序均已完成並到位
  • 已滿足對新流程的變更要求和對現有流程的修改的管理。

 

設計質量保證

當採用新工藝或對現有工藝進行重大更改時,通常會在施工前和施工期間(啟動前審查之前)進行一系列工藝安全設計審查。 在計劃和規範作為“最終設計圖紙”發布之前進行的設計控制審查涵蓋以下領域:

  • 地塊規劃、選址、間距、電氣分類和排水
  • 危害分析和過程化學設計
  • 項目管理要求和資格
  • 工藝設備和機械設備的設計和完整性
  • 管道和儀表圖紙
  • 可靠性工程、警報器、聯鎖裝置、減壓裝置和安全裝置
  • 結構材料和相容性。

 

另一項審查通常在施工開始前進行,涵蓋以下內容:

  • 拆除和挖掘程序
  • 原材料控制
  • 設施和現場施工人員和設備的控制
  • 製造、施工和安裝程序及檢查。

 

在建造或改造過程中通常會進行一次或多次審查,以確保以下方面符合設計規範和設施要求:

  • 按規定提供和使用的建築材料
  • 正確的裝配和焊接技術、檢查、驗證和認證
  • 施工期間考慮的化學和職業健康危害
  • 在施工和設施許可期間考慮了物理、機械和操作安全隱患,並遵循了安全實踐
  • 臨時保護和應急響應系統已提供並正在運行。

 

維護和機械完整性

工藝設施有計劃來保持工藝相關設備的持續完整性,包括定期檢查、測試、性能維護、糾正措施和質量保證。 這些計劃旨在確保設備和材料的機械完整性得到審查和認證,並在啟動前糾正缺陷,或為適當的安全措施做好準備。

機械完整性計劃涵蓋以下設備和系統:

  • 壓力容器和儲罐
  • 緊急停機和消防系統
  • 過程安全措施,例如洩壓和排氣系統和設備、控制、聯鎖裝置、傳感器和警報
  • 泵和管道系統(包括閥門等部件)
  • 質量保證、建築材料和可靠性工程
  • 維護和預防性維護計劃。

 

機械完整性計劃還包括維護材料、備件和設備的檢查和測試,以確保正確安裝和適用於所涉及的過程應用。 檢查和測試的驗收標準和頻率應符合製造商的建議、良好的工程實踐、法規要求、行業實踐、設施政策或以前的經驗。

應急響應

制定應急準備和響應計劃以涵蓋整個過程設施,並提供危險識別和潛在過程危險的評估。 這些計劃包括就緊急通知、響應和疏散程序對員工和承包商員工進行培訓和教育。

典型的過程設施應急準備計劃符合適用的公司和法規要求,包括以下內容:

  • 獨特的員工和/或社區警報或通知系統
  • 內部報告火災、洩漏、洩漏和緊急情況的首選方法
  • 向適當的政府機構報告流程相關事件的要求
  • 緊急停機、疏散、人員清點程序、緊急逃生程序、車輛和設備拆除和路線分配
  • 應急響應和救援程序、職責和能力,包括員工、公共安全、承包商和互助組織
  • 處理少量洩漏或危險化學品釋放的程序
  • 提供和維護應急電源和公用設施的程序
  • 業務延續計劃、人員和設備來源
  • 文件和記錄保存、現場安全、清理、打撈和恢復。

 

定期安全審核

許多過程設施使用自我評估過程安全管理審計來衡量設施性能並確保符合內部和外部(法規、公司和行業)過程安全要求。 進行自我評估審核的兩個基本原則是:收集涵蓋特定設施過程安全管理要求的所有相關文件,並通過跟進其在一個或多個選定過程中的應用來確定計劃的實施和有效性。 制定了審計結果和建議的報告,設施管理部門保留了記錄如何糾正或減輕缺陷的文件,如果沒有,說明未採取糾正措施的原因。

碳氫化合物加工設施的合規審計計劃涵蓋以下領域:

  • 在審計之前確定目標、時間表和驗證結果的方法
  • 確定用於進行審計的方法(或格式),並製定適當的清單或審計報告表
  • 準備證明符合政府、行業和公司的要求
  • 分配知識淵博的審計團隊(內部和/或外部專業知識)
  • 迅速回應所有調查結果和建議,並記錄所採取的行動
  • 至少保存一份最新的合規審計報告存檔。

 

通常會制定設施和工藝單元特定檢查表,以供在進行過程安全審核時使用,其中涵蓋以下項目:

  • 定位和過程安全管理計劃概述
  • 初步巡視煉油廠或天然氣處理設施
  • 工藝設施文件審查
  • “先前事件”和未遂事故(在加工設施或特定單元中)
  • 確定和審查選定的要審核的過程單元
  • 工藝單元構造(初始和後續修改)
  • 工藝單元化學危害(原料、催化劑、工藝化學品等)
  • 處理單元操作
  • 過程單元控制、洩壓和安全系統
  • 過程單元維護、修理、測試和檢查
  • 工藝單元相關培訓和員工參與
  • 變更計劃、實施和有效性的流程設施管理
  • 處理消防和緊急情況通知和響應程序。

 

由於審計的目標和範圍可能不同,合規審計團隊應至少包括一名熟悉被審計流程的人員、一名具有適用監管和標準專業知識的人員以及其他具備執行審計所需技能和資格的人員。 由於缺乏設施人員或專業知識,或者由於監管要求,管理層可能決定在審計團隊中包括一名或多名外部專家。

過程事件調查

流程設施已製定計劃來徹底調查和分析與流程相關的事件和未遂事故,及時處理和解決調查結果和建議,並與工作與事件調查結果相關的工人和承包商一起審查結果。 一個團隊盡快對事件(或未遂事故)進行徹底調查,該團隊包括至少一名熟悉相關過程操作的人員和其他具有適當知識和經驗的人員。

標準和法規

加工設施受制於兩種截然不同的標準和法規。

  1. 適用於工藝設施和員工的設計、操作和保護的外部規範、標準和法規通常包括政府法規和協會以及行業標準和慣例。
  2. 公司或設施制定或採用的內部政策、指南和程序,以補充外部要求並涵蓋獨特或獨特的流程,並根據設施的變更管理系統定期審查並在必要時進行更改。

 

商業機密

過程設施管理人員應向以下人員提供過程信息,而不考慮可能的商業秘密或保密協議:

  • 負責收集和編制過程安全信息
  • 進行過程危害分析和合規性審計
  • 制定維護、操作和安全工作程序
  • 參與事件(未遂事故)調查
  • 負責應急計劃和響應。

 

設施通常要求獲得過程信息的人員簽訂不披露信息的協議。

 

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星期六,二月26 2011:17 49

油漆和塗料製造

改編自 NIOSH 1984。

油漆和塗料包括油漆、清漆、生漆、著色劑、印刷油墨等。 傳統塗料由顏料顆粒分散在載體中組成,載體由成膜劑或粘合劑(通常是油或樹脂)和稀釋劑(通常是揮發性溶劑)組成。 此外,還可以有各種各樣的填料和其他添加劑。 清漆是油和天然樹脂在有機溶劑中的溶液。 也可以使用合成樹脂。 漆是一種塗層,其中薄膜完全通過溶劑的蒸發而乾燥或硬化。

傳統塗料的固體含量低於 70%,其餘大部分為溶劑。 限制可排放到大氣中的溶劑量的空氣污染法規導致開發出各種有機溶劑含量低或不含有機溶劑的替代塗料。 其中包括:水性乳膠漆; 兩部分催化塗料(例如,環氧樹脂和聚氨酯系統); 高固含量塗料(超過 70% 的固含量),包括主要由顏料和增塑劑組成的塑料溶膠塗料; 輻射固化塗料; 和粉末塗料。

根據美國國家職業安全與健康研究所 (NIOSH 1984) 的數據,大約 60% 的塗料製造商僱用的工人少於 20 人,只有約 3% 的工人超過 250 人。 這些統計數據有望代表全球塗料製造商。 這表明小商店占主導地位,其中大多數不具備內部健康和安全專業知識。

製造過程

一般來說,油漆和其他塗料的製造是使用批處理過程的一系列單元操作。 很少或沒有化學反應; 操作大多是機械的。 製造包括原材料的組裝、混合、分散、稀釋和調整、容器的灌裝和倉儲。

塗料

用於製造油漆的原材料有液體、固體、粉末、糊狀物和漿狀物。 這些是手動稱重和預混合的。 團聚的顏料顆粒必須減小到原始顏料尺寸,並且顆粒必須用粘合劑潤濕以確保分散在液體基質中。 這種稱為研磨的分散過程是通過多種類型的設備完成的,包括高速軸-葉輪分散機、麵團攪拌機、球磨機、砂磨機、三輥磨機、攪拌機等。 初始運行可能需要長達 48 小時,然後將樹脂添加到糊狀物中,然後在較短的時間內重複研磨過程。 然後分散的材料通過重力轉移到排放罐中,可以在其中添加其他材料,例如著色化合物。 對於水性塗料,通常在這個階段添加粘合劑。 然後用樹脂或溶劑稀釋糊狀物,過濾,然後通過重力再次轉移到罐裝區域。 填充可以手動或機械完成。

在分散過程之後,可能需要在引入新批次之前清潔罐和研磨機。 這可能涉及手動和電動工具,以及鹼性清潔劑和溶劑。

漆的生產通常在罐或混合器等封閉設備中進行,以盡量減少溶劑的蒸發,這會導致乾漆膜沉積在加工設備上。 否則,漆的生產與油漆生產的方式相同。

清漆

含油清漆的製造包括對油和樹脂進行蒸煮,使它們更相容,開發高分子量分子或聚合物,並增加在溶劑中的溶解度。 較舊的工廠可能會使用便攜式開放式水壺進行加熱。 將樹脂和油或樹脂單獨加入釜中,然後加熱至約 316ºC。 天然樹脂必須在添加油之前加熱。 將材料倒在水壺的頂部。 在烹飪過程中,水壺上覆蓋著耐火排氣罩。 烹飪後,將水壺移到房間,通常通過噴水快速冷卻,然後加入稀釋劑和乾燥劑。

現代工廠使用容量為 500 至 8,000 加侖的大型封閉反應器。 這些反應器類似於化學加工工業中使用的反應器。 它們配有攪拌器、觀察鏡、填充和排空反應器、冷凝器、溫度測量裝置、熱源等的管線。

在舊工廠和現代工廠中,稀釋的樹脂在包裝前都經過過濾作為最後一步。 這通常是在樹脂還熱的時候完成的,通常使用壓濾機。

粉末塗料

粉末塗料是無溶劑體系,基於樹脂和其他添加劑顆粒在加熱物體表面的熔化和融合。 粉末塗料可以是熱固性或熱塑性的,包括諸如環氧樹脂、聚乙烯、聚酯、聚氯乙烯和丙烯酸樹脂之類的樹脂。

最常見的製造方法包括粉末成分的干混和擠出熔融混合(見圖 1)。 乾燥的樹脂或粘合劑、顏料、填料和添加劑被稱重並轉移到預混合器中。 該過程類似於橡膠製造中的干混操作。 混合後,將材料放入擠出機中加熱直至熔化。 熔融材料被擠出到冷卻傳送帶上,然後轉移到粗粒機。 粒狀材料通過細磨機,然後篩分以達到所需的粒度。 然後包裝粉末塗料。

圖 1. 擠出熔融混合法製造粉末塗料的流程圖

CMP040F3

危害及其預防

一般來說,與油漆和塗料製造相關的主要危害涉及材料處理; 有毒、易燃或易爆物質; 和物理因素,如電擊、噪音、熱和冷。

人工搬運裝有原材料和成品的箱子、桶、容器等是因不當起吊、滑倒、跌落、掉落容器等造成傷害的主要來源。 預防措施包括工程/人體工程學控制,例如物料搬運輔助工具(滾筒、千斤頂和平台)和機械設備(輸送機、起重機和叉車)、防滑地板、個人防護裝備 (PPE),例如安全鞋和適當的培訓在手動起重和其他材料處理技術中。

化學危害包括接觸有毒粉塵,例如鉻酸鉛顏料,這可能發生在稱重、混合器和研磨機料斗的填充、未封閉設備的操作、粉末塗料容器的填充、設備清潔和容器溢出過程中。 粉末塗料的製造會導致大量粉塵暴露。 預防措施包括用糊狀物或漿液代替粉末; 局部排氣通風 (LEV),用於打開粉末袋(見圖 2)和加工設備、設備外殼、洩漏清理程序和必要時的呼吸保護。

圖 2. 袋塵控制系統

CMP040F4

油漆和塗料製造中使用了多種揮發性溶劑,包括脂肪烴和芳香烴、醇類、酮類等。 最易揮發的溶劑通常存在於漆和清漆中。 在溶劑型塗料製造過程中稀釋過程中可能會暴露於溶劑蒸汽中; 在清漆製造過程中給反應容器(尤其是舊的釜類型)裝料時; 在灌裝所有溶劑型塗料期間; 以及在使用溶劑手動清潔工藝設備期間。 清漆反應器和漆混合器等設備的外殼通常涉及較低的溶劑暴露,洩漏的情況除外。 預防措施包括工藝設備的外殼、稀釋和罐裝操作的 LEV 以及呼吸保護和清潔容器的密閉空間程序。

其他健康危害包括吸入和/或皮膚接觸用於製造聚氨酯油漆和塗料的異氰酸酯; 與用於製造輻射固化塗料的丙烯酸酯、其他單體和光引髮劑; 丙烯醛和清漆烹飪產生的其他氣體排放物; 以及粉末塗料中的固化劑和其他添加劑。 預防措施包括外殼、LEV、手套和其他個人防護服和設備、危險材料培訓和良好工作規範。

易燃溶劑、可燃粉末(尤其是用於漆器生產的硝化纖維)和油類,如果被火花或高溫點燃,都有著火或爆炸的危險。 點火源可能包括有故障的電氣設備、吸煙、摩擦、明火、靜電等。 浸油的抹布可能是自燃源。 預防措施包括在轉移易燃液體時將容器連接和接地,將包含可燃粉塵的球磨機等設備接地,通風以將蒸氣濃度保持在爆炸下限以下,在不使用時蓋住容器,移除火源,使用防火花易燃或可燃材料周圍的有色金屬工具和良好的內務管理規範。

噪音危害可能與使用球磨機、高速分散機、用於過濾的振動篩等有關。 預防措施包括隔振器和其他工程控制、更換噪音設備、良好的設備維護、隔離噪聲源以及存在過度噪聲的聽力保護計劃。

其他危險包括機器防護不足,這是機器周圍常見的傷害源。 如果沒有適當的設備維護和維修上鎖/掛牌程序,則電氣危險是一個特殊的問題。 灼熱的清漆烹飪容器和飛濺的材料以及用於包裝和標籤的熱熔膠可能會導致灼傷。

 

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星期六,二月26 2011:17 38

主要單元操作和流程:概述

本文介紹了有關化學加工行業的基本工藝設備、存儲、工廠佈局和操作注意事項的信息,包括廣泛適用於整個化學工業的主要項目和概念。 然而,化學加工所需的許多設備都是高度專業化的,不能廣泛推廣。 有關毒性和有害物質以及過程安全的更多詳細信息,請參見本文檔的其他部分 百科全書。

化學加工行業的佈局有兩個基本類別:工廠佈局,包括所有工藝單元、公用設施、存儲區、裝卸區、建築物、商店和倉庫,以及單元或工藝佈局,僅包括設備佈置具體過程,也稱為過程塊。

工廠佈局

選址

整個工廠的定位或選址基於許多一般因素,如表 1 (CCPS 1993) 所示。 這些因素因地點、政府和經濟政策而有很大差異。 在這些不同的因素中,安全考慮是一個極其重要的問題,在某些地方,它們可能是決定工廠選址的主要因素。


表 1. 一些一般選址因素

  • 場地周圍的人口密度
  • 自然災害發生(地震、洪水等)
  • 盛行風和氣象數據
  • 電力、蒸汽和水的可用性
  • 安全考慮
  • 空氣、水和廢物法規及其複雜性
  • 原材料和市場的可及性
  • 交通運輸
  • 選址許可證和獲得它們的複雜性
  • 產業發展中的交互需求
  • 勞動力可用性和成本
  • 投資優惠

 

選址工廠安全的一個重要方面是在具有危險過程的工廠與附近的工廠、住宅、學校、醫院、高速公路、水道和飛機走廊之間定義一個緩衝區。 表 2 列出了一些總體安全注意事項。緩衝區很重要,因為距離往往會減少或減輕各種事故的潛在暴露。 可以定義通過大氣相互作用將有毒濃度降低到可接受水平所需的距離,以及有毒物質從意外釋放中擴散的距離。 此外,緩衝區造成的有毒物質釋放和公眾接觸之間的時間差可用於通過預先計劃的應急響應方案向民眾發出警告。 由於工廠有各種類型的含有毒物質的設施,應對潛在危險系統進行擴散分析,以確保工廠周邊的每個區域都有足夠的緩衝區。

 


表 2. 工廠選址安全注意事項

  • 緩衝區
  • 附近其他危險設施的位置
  • 有毒有害物品清單
  • 消防供水是否充足
  • 應急設備通道
  • 鄰近行業和社區的應急響應支持的可用性
  • 極端天氣和盛行風
  • 公路、水路、鐵路和飛機走廊的位置
  • 緊急情況下的環境和廢物處理限制
  • 排水和坡度
  • 保養與檢查

 

火災是加工廠和設施中的潛在危險。 大火可能是熱輻射的來源,也可以通過距離來減輕。 在緊急情況或啟動/關閉操作期間,升高的耀斑也可能是熱輻射源。 火炬是一種在高處或特殊地面位置自動燃燒廢氣或緊急釋放蒸汽的裝置。 這些應該遠離工廠周邊(為了社區保護),火炬基地的一個區域應該禁止工人使用。 如果操作不當,液體夾帶到火炬中會導致液滴燃燒。 除火災外,設備內還可能發生爆炸或產生衝擊波的蒸汽雲。 雖然距離會在一定程度上降低緩衝區上方的爆炸強度,但爆炸仍會對附近社區產生影響。

還應考慮擬議地點附近的現有設施可能發生意外洩漏或火災的可能性。 應對潛在事件進行建模和評估,以確定對擬議工廠佈局的可能影響。 應評估對外部事件的緊急響應,並與其他工廠和受影響社區協調響應。

其他考慮因素

陶氏化學公司根據最大可能財產損失 (MPPD) 和業務中斷風險 (B1) 的可接受水平開發了另一種工廠佈局方法 (Dow Chemical Company 1994a)。 這些考慮因素對於新工廠和現有工廠都很重要。 陶氏火災和爆炸指數在新工廠佈局或向現有工廠添加設備時很有用。 如果發現根據指數計算出的風險不可接受,則應增加間隔距離。 或者,佈局更改也可以降低潛在風險。

總體佈局

在整個工廠佈局中,盛行風是一個重要的考慮因素。 點火源應位於潛在洩漏源的上風處。 明火加熱器、鍋爐、焚化爐和火炬屬於這一類 (CCPS 1993)。 另一個建議是將儲罐安裝在工藝裝置和公用設施的下風處 (CCPS 1993)。 環境法規已導致儲罐洩漏顯著減少(Lipton 和 Lynch 1994)。

工藝單元、設備和不同工廠功能的各種出版物中概述了最小間隔距離(CCPS 1993;Dow Chemical Company 1994a;IRI 1991)。 表 3 顯示了通常在整個工廠佈局中建議距離間隔的一般設施。應仔細定義實際距離建議。 雖然表 3 中未顯示明火加熱器和工藝爐,但它們是重要的項目,建議的距離間隔必須包含在單元工藝佈局中。


表 3. 工廠總體佈局中通常分開的設施

  • 處理單元
  • 罐區
  • 裝卸設施
  • 喇叭褲
  • 電力、鍋爐和焚化爐
  • 冷卻塔
  • 變電站、大型電氣開關場
  • 中央控制室
  • 倉庫
  • 分析實驗室
  • 傳入的公用事業計量和阻塞系統
  • 消防水帶、固定式水砲、蓄水池和應急消防泵
  • 垃圾處理區
  • 維修建築物和區域
  • 行政樓

 

此外,道路對於緊急和維護車輛或設備通道是必需的,並且需要在工藝單元之間和整個工廠的各個部分仔細放置。 應為高架管架和其他高架設備留出可接受的間隙,並在十字路口和所有設施的入口處留出橫向間隙。

佈局要求可以基於推薦的最小間隔距離(CCPS 1993;NFPA 1990;IRI 1991;Mecklenburgh 1985)或通過危害分析確定(Dow Chemical Company 1994a)。

工藝單元佈局

表 3 顯示了整個工廠分離佈局摘要。 處理單元包含在總體佈局中顯示的特定塊中。 化學過程通常在過程和實施圖 (P&ID) 中詳細顯示。 工藝佈局需要考慮特定設備間隔距離以外的因素,其中一些因素如表 4 所示。


表 4. 工藝單元佈局的一般注意事項

  • 未來擴展和單元可訪問性的區域定義
  • 維修設備可達性,便於經常維護
  • 個別設備維修的空間要求(例如,拉動熱交換器管束所需的區域或控制閥的可及性)
  • 具有爆炸可能性的高壓設備或反應器的屏障
  • 裝卸固體填充反應器或塔的機械和空間要求
  • 粉塵爆炸的洩放空間
  • 將經常打開或維護的設備與高溫管道、容器等分開。
  • 特殊建築物或構築物以及必要的間隙(例如,帶有內部橋式起重機或外部起重機的壓縮機房)

 

任何特定工藝單元中的設備組合都會有很大差異,具體取決於工藝。 單元內的流和材料的毒性和危險特性也有很大差異。 儘管存在這些差異,但已為許多設備項目制定了最小距離標準(CCPS 1993;NFPA 1990;IRI 1991;Mecklenburgh 1985)。 計算過程設備的潛在洩漏和有毒暴露也會影響間隔距離的程序是可用的(Dow Chemical Company 1994b)。 此外,當洩漏估計已經計算時,可以應用分散分析。

設備與間隔距離

矩陣技術可用於計算分離設備所需的空間(CCPS 1993;IRI 1991)。 基於特定加工條件和設備危險評估的計算可能導致與標準矩陣指南不同的分隔距離。

可以通過細化各個類別和添加設備來開發矩陣的廣泛列表。 例如,壓縮機可以分為幾種類型,例如處理惰性氣體、空氣和有害氣體的壓縮機。 發動機驅動壓縮機的間隔距離可能不同於電機或蒸汽驅動機器。 儲存液化氣體的儲存設施的間隔距離應根據氣體是否惰性來分析。

應仔細定義過程電池限制。 它們是工藝單元的邊界線或繪圖限制(該名稱源於早期在加工過程中使用的烤箱電池組)。 其他單位、道路、公用設施、管道、徑流溝等根據電池限制繪製。 雖然單元設備位置不延伸到電池限制,但應定義設備與電池限制的分隔距離。

控制室或控制室

過去,每個過程單元都設計有一個控制室,提供過程的操作控制。 隨著電子儀器和計算機控制處理的出現,單獨的控制室已被中央控制室所取代,中央控制室在許多操作中控制多個過程單元。 由於過程優化和人員效率的提高,集中控制室在經濟上是有利的。 獨立的過程單元仍然存在,在一些專門的單元中,已被集中控制室取代的舊控制室仍可用於本地過程監控和緊急控制。 雖然控制室的功能和位置通常由過程經濟性決定,但控制室或控制室的設計對於維持緊急控制和工人保護非常重要。 中央和本地控制室的一些注意事項包括:

  • 控制室加壓,防止有毒有害蒸氣進入
  • 抗爆破控制室設計
  • 建立一個風險最小的位置(基於間隔距離和氣體洩漏的可能性)
  • 淨化所有入口空氣並安裝入口煙囪位置,以最大限度地減少有毒或有害蒸氣的攝入
  • 密封控制室的所有下水道出口
  • 安裝滅火系統。

 

減少庫存

工藝和工廠佈局的一個重要考慮因素是包括設備在內的整個庫存中有毒和有害物質的數量。 隨著材料體積的增加,洩漏的後果會更加嚴重。 因此,應盡可能減少庫存。 改進的工藝可以減少設備的數量和尺寸,從而減少庫存、降低風險,同時還可以減少投資並提高運營效率。

表 6 顯示了一些潛在的庫存減少考慮因素。如果將安裝新的加工設施,則應通過考慮表 5 中顯示的一些目標來優化加工。


表 5. 限制庫存的步驟

  • 通過改進過程控制、操作和及時庫存控制減少儲罐庫存減少
  • 通過流程整合消除或最小化現場儲罐庫存
  • 使用反應變量分析和開發來減少反應器體積
  • 用連續反應器代替間歇式反應器,這也減少了下游滯留
  • 通過減少底部體積和使用更先進的塔盤或填料的塔盤滯留來降低蒸餾塔滯留
  • 用熱虹吸再沸器代替釜再沸器
  • 最大限度地減少塔頂鼓和塔底緩衝鼓的體積
  • 改進管道佈局和尺寸以最大限度地減少滯留
  • 在產生有毒物質的地方,最大限度地減少有毒部分的滯留

儲存設施

化學加工廠的儲存設施可以存放液體和固體進料、中間化學品、副產品和加工產品。 儲存在許多設施中的產品用作其他過程的中間體或前體。 稀釋劑、溶劑或其他工藝材料也可能需要儲存。 所有這些材料通常都儲存在地上儲罐 (AST) 中。 一些地方仍在使用地下儲罐,但由於通道問題和容量有限,使用通常受到限制。 此外,當洩漏污染地下水時,此類地下儲罐 (UST) 的潛在洩漏會帶來環境問題。 一般的地球污染會導致潛在的大氣暴露和更高蒸氣壓的材料洩漏。 在地面修復工作中,洩漏的材料可能是一個潛在的暴露問題。 UST洩漏導致許多國家的環境法規越來越嚴格,例如對雙壁罐和地下監測的要求。

典型的地上儲罐如圖 1 所示。立式 AST 是錐形或圓頂罐、有蓋或無蓋浮頂的浮頂罐或外部浮頂罐 (EFRT)。 改裝或封閉式屋頂儲罐是 EFRT,其蓋子安裝在通常為測地線型圓頂的儲罐上。 由於 EFRT 隨著時間的推移不會保持完美的圓形形狀,因此密封浮頂很困難,因此需要在儲罐上安裝覆蓋物。 測地圓頂設計消除了錐形屋頂儲罐 (FRT) 所需的屋頂桁架。 測地圓頂比錐形屋頂更經濟,此外,圓頂減少了材料對環境的損失。

圖 1. 典型的地上儲罐

CMP020F1

通常,儲罐僅限於液體蒸汽壓力不超過 77 kPa 的液體儲存。 如果壓力超過此值,則使用橢球體或球體,因為兩者都是為壓力操作而設計的。 球體可能非常大,但不會安裝在壓力可能超過機械設計定義的某些限制的地方。 對於大多數更高蒸汽壓力的存儲應用,球體通常是存儲容器,並配備減壓閥以防止過壓。 球體出現的一個安全問題是翻滾,它會產生過多的蒸汽並導致安全閥排放或更極端的情況,例如球體壁破裂 (CCPS 1993)。 一般來說,液體內容物會分層,如果將溫暖的(密度較小的)材料裝入球體底部,溫暖的材料會上升到表面,而較冷的、密度較高的表面材料會滾到底部。 溫暖的表面材料蒸發,壓力升高,這可能導致安全閥排放或球體過壓。

坦克佈局

儲罐佈局需要仔細規劃。 有關於儲罐間隔距離和其他注意事項的建議(CCPS 1988;1993)。 在許多地點,法規並未指定間隔距離,但最小距離 (OSHA 1994) 可能是適用於間隔距離和地點的各種決定的結果。 表 6 列出了其中一些考慮因素。此外,儲罐服務是加壓、冷藏和常壓儲罐的儲罐分離的一個因素(CCPS 1993)。


表 6. 儲罐分隔和位置注意事項

  • 基於殼與殼距離的分隔可基於參考,並以計算相鄰儲罐發生火災時的熱輻射距離為準。
  • 儲罐應與工藝裝置分開。
  • 儲罐位置最好位於其他區域的下風處,這樣可以最大限度地減少儲罐釋放大量蒸汽時的點火問題。
  • 儲罐應有堤壩,這在大多數地區也是法律要求的。
  • 儲罐可以分組使用普通堤壩和消防設備。
  • 堤壩應具有緊急情況下的隔離能力。

 

堤壩是必需的,並且名義上的體積尺寸可以容納水箱的內容物。 如果一個堤壩內有多個水箱,最小體積堤壩容量等於最大水箱的容量 (OSHA 1994)。 堤牆可以用土、鋼、混凝土或實心磚石建造。 但是,土堤應該是不透水的,頂部平坦,最小寬度為 0.61 m。 此外,堤防區內的土壤也應有一層防滲層,以防止任何化學​​品或油類滲入土壤。

油箱洩漏

多年來一直存在的一個問題是罐底腐蝕導致的罐洩漏。 通常,儲罐在儲罐底部有水層,這會導致腐蝕,並且由於與大地接觸可能會發生電解腐蝕。 因此,各個地區都制定了監管要求,以控製罐底洩漏以及水中污染物對地下土壤和水的污染。 已經開發了多種設計程序來控制和監測洩漏(Hagen 和 Rials 1994)。 此外,還安裝了雙層底。 在某些裝置中,已安裝陰極保護以進一步控制金屬劣化(Barletta、Bayle 和 Kennelley 1995)。

抽水

定期從水箱底部手動排放水會導致暴露。 通過開放式手動排水的目視觀察確定界面可能會導致工人接觸。 可以安裝帶有接口傳感器和控制閥的封閉式排放裝置,從而最大限度地減少潛在的工人接觸(Lipton 和 Lynch 1994)。 市場上有多種傳感器可用於此服務。

滿罐

儲罐經常裝滿,造成潛在的安全和工人暴露危險。 這可以通過控制入口截止閥或進料泵的冗餘或雙級儀器來防止 (Bahner 1996)。 多年來,溢流管一直安裝在化學品儲罐上,但它們終止於排水口上方一小段距離,以便可以目視觀察溢流排放。 此外,排水口的尺寸必須大於最大填充率,以確保適當的排水。 然而,這樣的系統是潛在的暴露源。 這可以通過將溢流管直接連接到排水管並在管中使用流量指示器來顯示溢流來消除。 雖然這會令人滿意地發揮作用,但這會導致排水系統超載,並產生非常大的污染物體積和潛在的健康和安全問題。

儲罐檢查和清洗

定期將儲罐從服務中移除以進行檢查和/或清潔。 必須仔細控制這些程序,以防止工人接觸並最大程度地減少潛在的安全隱患。 排水後,儲罐經常用水沖洗以去除工藝液體痕跡。 從歷史上看,必要時會手動或機械清潔水箱。 當水箱排空時,它們充滿了可能有毒且可能在可燃範圍內的蒸汽。 水沖洗可能不會顯著影響蒸汽毒性,但它可以減少潛在的燃燒問題。 對於浮頂,浮頂下方的材料可以被沖洗和排放,但一些儲罐的集水槽中可能仍有材料。 這種底部材料必須手動移除,並且可能存在潛在的暴露問題。 工作人員可能需要穿戴個人防護裝備 (PPE)。

通常情況下,封閉儲罐和浮頂下方的任何體積都會用空氣吹掃,直到達到指定的氧氣濃度水平,然後才允許進入。 但是,應連續獲得濃度測量值,以確保毒性濃度水平令人滿意且不會改變。

蒸汽排放和排放控制

對於固定頂或改裝的浮頂儲罐 (CFRT),在許多地方可能不接受向大氣排放。 壓力真空 (PV) 排氣口(如圖 2 所示,這些罐被移除,蒸汽通過封閉管道流向控制裝置,污染物在控制裝置中被破壞或回收。對於這兩個罐,惰性吹掃(例如氮氣)可以被注入以消除晝夜真空效應並為回收裝置保持正壓。在 CFRT 罐中,氮氣消除了晝夜效應並減少了通過 PV 通風口排放到大氣中的任何蒸汽。但是,並沒有消除蒸汽排放。有大量控制裝置和技術可用,包括燃燒、吸收器、冷凝器和吸收(Moretti 和 Mukhopadhyay 1993 年;Carroll 和 Ruddy 1993 年;Basta 1994 年;Pennington 1996 年;Siegall 1996 年)。控制系統的選擇是最終排放目標的函數以及運營和投資成本。

在浮頂罐中,無論是外部還是內部,密封件和輔助配件控制都有效地減少了蒸汽損失。

安全隱患

易燃性是儲罐中的一個主要問題,需要消防系統來幫助控制和防止火區擴大。 提供消防水系統和安裝建議(CCPS 1993;Dow Chemical Company 1994a;NFPA 1990)。 在某些情況下,水可以直接噴灑在火上,這對於冷卻相鄰的儲罐或設備以防止過熱至關重要。 此外,泡沫是一種有效的滅火劑,可以在儲罐上安裝永久性泡沫設備。 應與製造商一起審查移動消防設備上泡沫設備的安裝。 現在可以使用環境可接受且毒性低的泡沫,它們在快速滅火方面的效果可與其他泡沫相媲美。

加工設備

由於流程眾多、專業化的工藝要求和產品的變化,化學品加工需要各種各樣的工藝設備。 因此,無法審查當今使用的所有化學設備; 本節將重點介紹在處理序列中應用更廣泛的設備。

電抗器

化學工業中有大量的反應器類型。 反應器選擇的基礎是許多變量的函數,首先要對反應是分批反應還是連續反應進行分類。 通常,隨著反應經驗的增加和一些改進(例如改進的催化劑)變得可用,間歇反應會轉變為連續操作。 連續反應處理通常更有效並且產生更一致的產品,這在滿足產品質量目標方面是可取的。 但是,仍然存在大量的批量操作。

反應

在所有反應中,必須將反應分類為放熱或吸熱(產生熱量或需要熱量),以便定義控制反應所需的加熱或冷卻要求。 此外,必須建立失控反應標準,以安裝可防止反應失控的儀器傳感器和控制裝置。 在反應堆全面運行之前,必須調查和製定應急程序,以確保失控反​​應得到安全控制。 各種潛在解決方案中的一些是自動啟動的緊急控制設備,注入停止反應的化學物質以及可以容納和容納反應堆內容物的通風設施。 安全閥和排氣操作非常重要,需要始終維護良好且功能正常的設備。 因此,經常安裝多個互鎖安全閥,以確保對一個閥的維護不會降低所需的洩壓能力。

如果安全閥或通風口因故障而排放,幾乎在所有情況下都必須控制排放流出物,以盡量減少潛在的安全和健康危害。 因此,應仔細分析通過管道控制緊急排放的方法以及反應堆排放的最終處置。 一般而言,應將液體和蒸汽分離,將蒸汽送至火炬或回收,並在可能的情況下回收液體。 去除固體可能需要一些研究。

批量

在涉及放熱反應的反應器中,一個重要的考慮因素是用於保持溫度的冷卻介質在壁或內部管道上結垢。 污垢材料的去除變化很大,去除方法是污垢材料特性的函數。 可以使用溶劑、高壓噴嘴流或在某些情況下手動去除污染的材料。 在所有這些程序中,必須仔細控制安全和暴露。 材料進出反應器的運動不得允許空氣進入,這可能會導致易燃蒸氣混合物。 應使用惰性氣體(例如氮氣)打破真空。 船舶進入檢查或工作可歸類為進入密閉空間,應遵守該程序的規則。 應了解蒸氣和皮膚毒性,技術人員必須了解健康危害。

連續

流通式反應器可以充滿液體或蒸汽和液體。 一些反應在反應器中產生漿液。 此外,還有含有固體催化劑的反應器。 反應流體可以是液體、蒸氣或蒸氣和液體的組合。 促進反應而不參與反應的固體催化劑通常包含在網格中,稱為固定床。 固定床反應器可以有單床或多床,可以有放熱或吸熱反應,大多數反應需要通過每個床的恆溫(等溫)。 這經常需要在床之間的不同位置注入進料流或稀釋劑以控制溫度。 對於這些反應系統,通過床的溫度指示和傳感器位置對於防止反應失控和產品產量或質量變化極為重要。

固定床一般會失去活性,必須再生或更換。 對於再生,床上的沉積物可以被燒掉,溶解在溶劑中,或者在某些情況下,通過將惰性流體中的化學物質注入床中來再生,從而恢復催化劑活性。 根據催化劑的不同,可以應用這些技術之一。 在床燃燒的地方,反應器被清空並清除所有工藝流體,然後充滿惰性氣體(通常是氮氣),惰性氣體被加熱和再循環,將床升高到指定的溫度水平。 此時,向惰性流中添加極少量的氧氣以啟動火焰前鋒,該火焰前鋒逐漸穿過床層並控制溫度升高。 過量的氧量對催化劑具有有害影響。

固定床催化劑去除

固定床催化劑的去除必須小心控制。 反應器中的工藝流體被排出,然後剩餘的流體用沖洗流體置換或用蒸汽吹掃,直到所有工藝流體都被移除。 在打開容器或在惰性覆蓋層下從容器中排出催化劑之前,可以用惰性氣體或空氣吹掃容器之前,最終吹掃可能需要其他技術。 如果在此過程中使用水,則水會通過封閉管道排入工藝下水道。 一些催化劑對空氣或氧氣敏感,會自燃或有毒。 這些需要特殊程序以在填充或排空容器期間消除空氣。 必須仔細定義個人防護和處理程序,以最大程度地減少潛在暴露並保護人員。

用過的催化劑處理可能需要進一步處理,然後才能送到催化劑製造商進行回收或進入環境可接受的處理程序。

其他催化劑系統

流過鬆散固體催化劑床的氣體使床膨脹並形成類似於液體的懸浮液,稱為流化床。 這種類型的反應用於各種過程。 廢催化劑作為氣固側流被去除以進行再生,然後通過封閉系統返回到工藝中。 在其他反應中,催化劑活性可能非常高,雖然催化劑在產物中排出,但濃度極低,不會造成問題。 如果不希望產品蒸氣中的催化劑固體濃度過高,則必須在純化前去除殘留的固體。 然而,固體的痕跡將保留下來。 這些在其中一個副產品流中被移除以進行處置,而副產品流又必須被澄清。

在通過燃燒再生廢催化劑的情況下,流化床系統需要大量的固體回收設施以滿足環境限制。 回收可能包括旋風分離器、電除塵器、袋式過濾器)和/或洗滌器的各種組合。 在固定床上發生燃燒的地方,基本問題是溫度控制。

由於流化床催化劑通常在呼吸範圍內,因此在固體處理過程中必須小心謹慎,以確保使用新鮮或回收的催化劑保護工人。

在某些情況下,可以使用真空從固定床上去除各種成分。 在這些情況下,蒸汽驅動的真空噴射器通常是真空發生器。 這會產生經常含有有毒物質的蒸汽排放物,儘管在射流中的濃度非常低。 但是,如果直接排放到大氣中,應仔細檢查蒸汽射流的排放以確定污染物的數量、毒性和潛在的擴散。 如果這不能令人滿意,則噴射排放可能需要在所有蒸汽都受到控制的集水坑中進行冷凝,並將水輸送到封閉的下水道系統。 旋轉真空泵將執行此服務。 往復式真空泵的排放物可能不允許直接排放到大氣中,但在某些情況下可以排放到火炬管線、焚化爐或過程加熱器中。

安全指引

在所有反應器中,壓力增加是一個主要問題,因為不得超過容器壓力額定值。 這些壓力增加可能是過程控制不佳、故障或反應失控的結果。 因此,需要洩壓系統通過防止反應器過壓來保持容器完整性。 洩壓閥排放必須仔細設計,以在所有條件下保持足夠的洩壓,包括洩壓閥維護。 可能需要多個閥門。 如果洩壓閥設計為排放到大氣中,則排放點應高於附近所有建築物,並應進行擴散分析以確保對工人和附近社區提供充分保護。

如果爆破片安裝有安全閥,排放口也應封閉,最終排放位置應如上所述指定。 由於圓盤破裂不會復位,沒有安全閥的圓盤可能會釋放大部分反應器內容物,空氣可能會在釋放結束時進入反應器。 這需要仔細分析,以確保不會產生易燃情況,並且不會發生非常不良的反應。 此外,磁盤的排放可能會釋放液體,通風系統必須設計為容納所有液體和排放的蒸汽,如上所述。 大氣緊急釋放裝置在安裝前必須獲得監管機構的批准。

安裝在反應器中的混合攪拌器是密封的。 洩漏可能是危險的,如果發生洩漏,則必須修復密封,這需要關閉反應堆。 反應器內容物可能需要特殊處理或預防措施,緊急停堆程序應包括反應終止和反應器內容物的處置。 必須仔細審查每個步驟的易燃性和暴露控制,包括反應器混合物的最終處置。 由於停工可能代價高昂並且涉及生產損失,因此引入了磁力驅動混合器和更新的密封系統以減少維護和反應器停工。

進入所有反應堆都需要遵守安全的密閉空間進入程序。

分餾塔或蒸餾塔

蒸餾是通過利用沸點差異的方法分離化學物質的過程。 化工廠和煉油廠中熟悉的塔是蒸餾塔。

各種形式的蒸餾是絕大多數化學過程中的一個處理步驟。 分餾或蒸餾可以在純化、分離、汽提、共沸和萃取工藝步驟中找到。 這些應用現在包括反應蒸餾,其中反應發生在蒸餾塔的單獨部分。

蒸餾是用塔中的一系列塔盤進行的,也可以在裝滿填料的塔中進行。 填料具有特殊的配置,可輕鬆讓蒸汽和液體通過,但為蒸汽-液體接觸和有效分餾提供足夠的表面積。

手術

熱量通常供應給帶有再沸器的塔,儘管特定物流的熱含量可能足以消除再沸器。 利用再沸器的熱量,在塔盤上發生多步汽液分離,較輕的材料通過塔上升。 來自頂部托盤的蒸汽在塔頂冷凝器中完全或部分冷凝。 冷凝液收集在餾出物回收罐中,其中一部分液體被回收到塔中,另一部分被抽出並送到特定位置。 未冷凝的蒸氣可在別處回收或送至可以是燃燒器或回收系統的控制裝置。

壓力

塔通常在高於大氣壓力的壓力下運行。 然而,塔經常在真空下運行,以最大限度地降低可能影響產品質量的液體溫度,或者在塔材料由於可能難以達到的溫度水平而成為機械和經濟問題的情況下。 此外,高溫可能會影響流體。 在重質石油餾分中,非常高的塔底溫度經常會導致焦化問題。

真空通常通過噴射器或真空泵獲得。 在工藝裝置中,真空負載包括一些輕質蒸氣材料、塔進料流中可能存在的惰性物質和洩漏的空氣。 通常,真空系統安裝在冷凝器之後,以減少真空系統中的有機負荷。 真空系統的大小是根據估計的蒸汽負荷確定的,噴射器處理更大的蒸汽負荷。 在某些系統中,真空機可以直接連接到冷凝器出口。 典型的噴射器系統操作是噴射器和直接氣壓式冷凝器的組合,其中噴射器蒸汽與冷卻水直接接觸。 氣壓式冷​​凝器耗水量非常大,蒸汽-水混合物會導致高出水溫度,這往往會蒸發大氣氣壓槽中的任何有機化合物痕跡,從而可能增加工作場所的暴露。 此外,廢水系統中增加了大量的污水負荷。

在改進的真空系統中,隨著蒸汽消耗量的顯著減少,實現了大幅減水。 由於真空泵不能處理大的蒸汽負荷,因此在第一級使用蒸汽噴射器與表面冷凝器相結合以減少真空泵負荷。 此外,還安裝了一個用於地面操作的污水池。 更簡單的系統減少了廢水負荷並保持封閉系統,從而消除了潛在的蒸汽暴露。

安全指引

必須保護所有塔和鼓免受可能因故障、火災 (Mowrer 1995) 或公用設施故障導致的超壓。 危害審查是必要的,並且在某些國家/地區是法律要求的。 適用於流程和工廠運營的通用流程安全管理方法可提高安全性、最大限度地減少損失並保護工人健康(Auger 1995;Murphy 1994;Sutton 1995)。 排放到大氣或封閉系統的洩壓閥 (PRV) 提供保護。 PRV 通常安裝在塔頂以釋放大量蒸汽負荷,儘管有些安裝將 PRV 定位在塔的其他位置。 PRV 也可以位於餾出物塔頂回收罐上,只要在 PRV 和塔頂之間不放置閥門即可。 如果截止閥安裝在通往冷凝器的工藝管線中,則 PRV 必須安裝在塔上。

在解除蒸餾塔超壓時,在某些緊急情況下,PRV 排放量可能會非常大。 封閉系統排放排氣管線中的非常高的負載可能是系統中的最大負載。 由於 PRV 放電可能是突然的並且整個釋放時間可能非常短(少於 15 分鐘),因此必須仔細分析這種極大的蒸汽負荷(Bewanger 和 Krecter 1995 年;Boicourt 1995 年)。 由於這種短而大的峰值負荷很難在吸收器、吸附器、熔爐等控制裝置中處理,因此在大多數情況下,首選的控制裝置是用於蒸汽破壞的火炬。 通常,多個 PRV 連接到火炬管路集管,火炬管路集管又連接到單個火炬。 然而,必須仔細設計火炬和整個系統,以涵蓋大量潛在的突發事件 (Boicourt 1995)。

健康危害

對於直接釋放到大氣中,應對釋放閥排放的蒸汽進行詳細的擴散分析,以確保工人不會暴露在空氣中,並且社區濃度完全在允許濃度指南範圍內。 在控制擴散時,可能必須提高大氣安全閥排放管線,以防止附近結構上濃度過高。 可能需要一個非常高的火炬狀煙囪來控制擴散。

另一個值得關注的領域是在停機期間進入塔進行維護或機械更換。 這需要進入密閉空間並使工人暴露於相關的危險中。 打開前的沖洗和吹掃方法必須小心進行,以通過將任何有毒濃度降低到推薦水平以下來確保將接觸降至最低。 在開始沖洗和吹掃操作之前,必須降低塔內壓力,並且所有與塔的管道連接都必須封閉(即,必須在塔法蘭和連接管法蘭之間放置扁平金屬盤)。 應仔細管理此步驟,以確保將暴露降至最低。 在不同的過程中,清除塔中有毒液體的方法各不相同。 通常,塔內流體會被毒性極低的流體所取代。 然後將驅替液排出並泵送到選定位置。 剩餘的液膜和液滴可以通過頂部法蘭排放到大氣中,該頂部法蘭具有特殊的隔離盲板,在盲板和塔法蘭之間有一個開口。 蒸完後,隨著塔冷卻,空氣通過特殊的盲孔進入塔內。 塔底部和塔頂部的檢修孔打開,允許空氣吹過塔。 當塔內濃度達到預定值時,即可進入塔內。

換熱器

化學過程工業中有各種各樣的熱交換器。 熱交換器是用於將熱量傳入或傳出工藝流的機械裝置。 它們是根據工藝條件和換熱器設計來選擇的。 圖 2 顯示了一些常見的換熱器類型。為過程服務選擇最佳換熱器有些複雜,需要進行詳細調查 (Woods 1995)。 在許多情況下,由於壓力、溫度、固體濃度、粘度、流量和其他因素,某些類型並不適用。 此外,單個熱交換器的設計可能會有很大差異; 有幾種類型的浮頭管式和板式換熱器可供使用(Green、Maloney 和 Perry 1984)。 浮頭通常選擇在溫度可能導致管過度膨脹的情況下,否則無法在固定管板換熱器中保持完整性。 在圖 2 中的簡化浮頭換熱器中,浮頭完全包含在換熱器內,與殼蓋沒有任何連接。 在其他浮頭設計中,浮動管板周圍可能有填料(Green、Maloney 和 Perry 1984)。

圖 2. 典型的熱交換器

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洩漏

浮動管板上的填料與大氣接觸,可能是洩漏和潛在暴露的來源。 其他換熱器也可能有潛在的洩漏源,應仔細檢查。 由於其傳熱特性,板框式換熱器通常安裝在化學工業中。 這些板具有各種波紋和配置。 板由墊圈隔開,以防止流混合併提供外部密封。 然而,密封件將溫度應用限制在 180 ºC 左右,儘管改進密封件可能會克服這一限制。 由於有許多板,因此必須適當地壓縮板以確保它們之間的適當密封。 因此,必須小心進行機械安裝,以防止洩漏和潛在危險。 由於有大量海豹,仔細監測海豹對於最大程度地減少潛在暴露非常重要。

風冷式換熱器在經濟上很有吸引力,並且已經安裝在大量的過程應用中和過程單元內的不同位置。 為了節省空間,這些換熱器通常安裝在管道上並經常堆疊。 由於管材料的選擇很重要,因此在化學工業中使用了多種材料。 這些管子連接到管板上。 這需要使用兼容的材料。 通過管裂縫或管板洩漏是一個問題,因為風扇會使洩漏的蒸汽循環,擴散可能導致潛在的暴露。 空氣稀釋可顯著降低潛在的接觸危險。 然而,風扇在某些天氣條件下經常關閉,在這些情況下泄漏濃度會增加,從而增加潛在的暴露。 此外,如果不修復洩漏的管子,裂縫可能會惡化。 對於不易蒸發的有毒液體,可能會發生滴落並導致潛在的皮膚接觸。

殼管式熱交換器可能會通過各種法蘭中的任何一個產生洩漏(Green、Maloney 和 Perry 1984)。 由於管殼式換熱器的表面積從小到非常大不等,因此外法蘭的直徑通常比典型的管法蘭大得多。 對於這些大型法蘭,墊圈不僅必須承受工藝條件,而且還必須在螺栓載荷變化的情況下提供密封。 使用了各種墊圈設計。 很難在所有法蘭螺栓上保持恆定的螺栓載荷應力,這會導致許多換熱器發生洩漏。 法蘭洩漏可以通過法蘭密封環來控制(Lipton 和 Lynch 1994)。

任何可用的換熱器類型都可能發生管道洩漏,板式換熱器和其他一些專用換熱器除外。 然而,後面這些交換器還有其他潛在問題。 當管道洩漏到冷卻水系統中時,冷卻水將污染物排放到冷卻塔中,這可能成為工人和附近社區的接觸源。 因此,應對冷卻水進行監測。

由於強制通風冷卻塔中的風扇,冷卻塔蒸汽的擴散可能很普遍。 此外,自然對流塔將蒸汽排放到大氣中,然後擴散。 然而,擴散會根據天氣條件和排放高度而有很大差異。 較少揮發性有毒物質留在冷卻水和冷卻塔排污流中,它們應該具有足夠的處理能力來破壞污染物。 冷卻塔和塔盆必須定期清潔,污染物會增加水盆和塔填料中的潛在危害。 大部分這項工作都需要個人保護。

換熱器清潔

冷卻水服務中管道的一個問題是由於腐蝕、生物有機體和固體沉積導致材料在管道中堆積。 如上所述,管子也可能通過裂縫洩漏,或者洩漏可能發生在管子在管板上捲成條紋的地方。 當出現任何這些情況時,需要對換熱器進行維修,並且必須從換熱器中移除工藝流體。 這需要一個完全封閉的操作,這是滿足環境、安全和健康暴露目標所必需的。

通常,過程流體被排放到接收器,剩餘的材料用溶劑或惰性材料從交換器中沖洗出來。 後一種材料也通過排放或用氮氣加壓被送到受污染材料的接收器。 如果換熱器中有有毒物質,則應對換熱器進行任何有毒物質痕蹟的監測。 如果測試結果不令人滿意,可以對換熱器進行蒸汽處理以蒸發並去除所有材料痕跡。 但是,蒸汽排放口應連接到封閉系統,以防止蒸汽逸出到大氣中。 雖然封閉式排氣口可能不是絕對必要的,但有時換熱器中可能會有更多的污染物,因此需要始終關閉蒸汽排放口以控制潛在的危險。 汽蒸之後,通向大氣的通風口允許空氣進入。 此通用程序適用於換熱器一側或含有有毒物質的一側。

然後用於清潔管子或殼程的化學品應在封閉系統中循環。 通常情況下,清洗液從油罐車系統中循環,系統中受污染的溶液排到卡車上進行處理。

高跟鞋

最重要的過程功能之一是液體的移動,在化學工業中,所有類型的液體材料都使用各種各樣的泵來移動。 屏蔽泵和磁力泵是無密封離心泵。 磁力泵驅動器可安裝在其他類型的泵上以防止洩漏。 表 7 列出了化學過程工業中使用的泵類型。


表 7. 化工過程中的泵

  • 離心式
  • 往復式(柱塞)
  • 聽裝
  • 渦輪
  • 跑步裝備
  • 光圈
  • 軸流式
  • 擰緊
  • 動腔
  • 葉片

封口

從健康和安全的角度來看,密封和維修離心泵是主要問題。 構成普遍軸封系統的機械密封可能會洩漏,有時甚至會爆裂。 然而,自 1970 世紀 XNUMX 年代以來,密封技術取得了重大進步,顯著減少了洩漏並延長了泵的使用壽命。 其中一些改進包括波紋管密封、集裝式密封、改進的端面設計、更好的端面材料以及改進泵變量監控。 此外,對密封技術的持續研究應該會帶來進一步的技術改進。

在工藝流體有劇毒的地方,經常安裝無洩漏或無密封罐裝泵或磁力泵。 運營服務期或平均維護間隔時間 (MTBM) 已顯著改善,通常在三到五年之間變化。 在這些泵中,過程流體是轉子軸承的潤滑液。 內部流體的蒸發會對軸承產生不利影響,並且通常需要更換軸承。 通過確保軸承系統中的內部壓力始終大於工作溫度下的液體蒸汽壓力,可以維持泵中的液體條件。 修理無密封泵時,完全排空揮發性相對較低的材料很重要,應與供應商仔細審查。

在典型的離心流程泵中,填料基本上已被機械密封取代。 這些密封件通常分為單機械密封或雙機械密封,後一術語涵蓋串聯或雙機械密封。 還有其他雙密封組合,但它們沒有被廣泛使用。 通常,在密封件之間安裝帶有液體緩衝液的串聯或雙機械密封件以減少密封件洩漏。 美國石油協會 (API 1994) 發布了適用於離心泵和旋轉泵的泵機械密封標準,涵蓋單機械密封和雙機械密封規格和安裝。 現在可以使用機械密封應用指南來幫助評估密封類型 (STLE 1994)。

為防止密封件失效導致過度洩漏或爆裂,在密封件後安裝了壓蓋板。 它可能含有壓蓋沖洗液,可將洩漏物轉移到封閉的排水系統中 (API 1994)。 由於壓蓋系統不是一個完整的密封件,因此可以使用節氣門襯套等輔助密封系統。它們安裝在壓蓋中,以控製過度洩漏到大氣或密封爆裂(Lipton 和 Lynch 1994)。 這些密封件不是為連續運行而設計的; 激活後,它們將在故障前運行長達兩週,從而為運行切換泵或進行過程調整提供時間。

可以使用更新的機械密封系統,從根本上將排放量減少到零水平。 這是一個帶有氣體緩衝系統的雙機械密封系統,該系統取代了標準雙機械密封系統中的液體緩衝器(Fone 1995;Netzel 1996;Adams、Dingman 和 Parker 1995)。 在液體緩衝系統中,密封面由一層極薄的緩衝液潤滑膜隔開,該潤滑膜還可以冷卻密封面。 儘管稍微分開,但存在一定量的面接觸,這會導緻密封件磨損和密封面發熱。 氣體密封被稱為非接觸式密封,因為帶有彎曲凹痕的密封面將氣體泵送通過密封面並形成完全分隔密封面的氣體層或壩。 這種不接觸導緻密封壽命非常長,並且還減少了密封摩擦損失,從而顯著降低了功耗。 由於密封件泵送氣體,因此進入過程和大氣的流量非常小。

健康危害

泵的一個主要問題是排水和沖洗,以便為泵進行維護或維修做準備。 排放和清除包括過程流體和緩衝流體。 程序應要求將所有流體排放到封閉的連接排放系統中。 在泵的填料函中,喉管襯套將葉輪與填料函隔開,襯套起到堰的作用,將一些液體保持在填料函中。 套管中的滲水孔或填料函中的排放口將允許通過排放和沖洗完全去除工藝液體。 對於緩衝流體,應該有一種方法可以從雙密封區域排出所有流體。 維護需要拆除密封件,如果密封容積沒有完全排空和沖洗,則密封件是維修過程中的潛在暴露源。

灰塵和粉末

由於可能發生火災或爆炸,在固體加工設備中處理粉塵和粉末是一個問題。 由於爆炸產生的壓力將壓力和火波的組合發送到工作區域,設備內的爆炸可能會穿透牆壁或外殼。 工人可能處於危險之中,並且相鄰的設備可能會受到嚴重影響並產生劇烈影響。 當存在具有足夠能量的點火源時,懸浮在空氣中或含氧氣體中以及密閉空間中的粉塵或粉末容易爆炸。 一些典型的爆炸性設備環境如表 8 所示。

表 8. 設備中的潛在爆炸源

輸送設備

儲存應用

氣動管道

垃圾桶

機械輸送機

料斗

 

旋轉閥

加工設備

過濾除塵器

磨床

流化床乾燥機

球磨機

傳輸線乾燥器

粉末混合

篩選

旋風分離器

 

爆炸產生熱量和快速氣體膨脹(壓力增加),通常會導致爆燃,這是一種火焰前鋒,在這些條件下移動速度很快,但速度低於聲速。 當火焰前鋒速度大於聲速或處於超音速時,這種情況稱為爆轟,它比爆燃更具破壞性。 爆炸和火焰前鋒擴展發生在幾毫秒內,並且沒有為標準過程響應提供足夠的時間。 因此,必須定義粉末的潛在火災和爆炸特性,以確定各種加工步驟中可能存在的潛在危險(CCPS 1993 年;Ebadat 1994 年;Bartknecht 1989 年;Cesana 和 Siwek 1995 年)。 然後,此信息可以為安裝控件和防止爆炸提供基礎。

爆炸危險量化

由於爆炸一般發生在封閉的設備中,所以各種試驗都是在專門設計的實驗室設備中進行的。 雖然粉末可能看起來相似,但不應使用已公佈的結果,因為粉末的微小差異可能具有非常不同的爆炸特性。

對粉末進行的各種測試可以確定爆炸危險,測試系列應包括以下內容。

分類測試確定粉塵雲是否可以引發和傳播火焰(Ebadat 1994)。 具有這些特性的粉末被認為是 A 類粉末。 那些不會點燃的粉末被稱為 B 類。然後需要對 A 類粉末進行一系列進一步的測試,以評估它們的爆炸和危險可能性。

最小點火能量測試定義了點燃粉末云所需的最小火花能量 (Bartknecht 1989)。

在爆炸強度和分析中,A 組粉末隨後作為球體中的粉塵雲進行測試,在球體中根據最小點火能量在測試爆炸期間測量壓力。 最大爆炸壓力與每單位時間的壓力變化率一起定義。 根據此信息,確定以巴米每秒為單位的爆炸特定特徵值 (Kst) 並定義爆炸等級(Bartknecht 1989;Garzia 和 Senecal 1996):

Kst(bar·m/s) 粉塵爆炸等級 相對強度

1-200 St 1 稍弱

201-300 街 2 強

300+ St 3 很強

大量粉末已經過測試,其中大部分屬於 St 1 類(Bartknecht 1989;Garzia 和 Senecal 1996)。

在評估非混濁粉末時,對粉末進行測試以確定安全操作程序和條件。

防爆試驗

在無法安裝防爆系統的情況下,防爆測試會很有幫助。 它們提供了一些關於理想操作條件的信息(Ebadat 1994)。

最低氧氣測試定義了灰塵不會點燃的氧氣水平(Fone 1995)。 如果氣體可接受,過程中的惰性氣體將防止著火。

確定最低粉塵濃度是為了確定不會發生點燃的操作水平。

靜電危害測試

許多爆炸是靜電點火的結果,各種測試表明存在潛在危險。 一些測試包括最小點火能量、粉末電荷特性和體積電阻率。 根據測試結果,可以採取某些措施來防止爆炸。 步驟包括增加濕度、修改建築材料、適當接地、控制設備設計的某些方面和防止火花(Bartknecht 1989 年;Cesana 和 Siwek 1995 年)。

防爆

基本上有兩種方法可以控制爆炸或鋒面從一個位置傳播到另一個位置或將爆炸控制在一件設備內。 這兩種方法是化學抑製劑和隔離閥(Bartknecht 1989;Cesana 和 Siwek 1995;Garzia 和 Senecal 1996)。 根據爆炸強度測試的爆炸壓力數據,可使用快速響應傳感器觸發化學抑製劑和/或快速關閉隔離屏障閥。 抑製劑是市售的,但抑製劑噴射器的設計非常重要。

防爆孔

在可能發生潛在爆炸的設備中,經常安裝在特定壓力下破裂的防爆閥。 這些必須仔細設計,並且必須定義設備的排氣路徑,以防止工人出現在該路徑區域。 此外,應分析爆炸路徑中對設備的衝擊,以確保設備安全。 可能需要屏障。

上貨和下貨

產品、中間產品和副產品被裝入油罐車和軌道車。 (在某些情況下,根據設施位置和碼頭要求,使用油輪和駁船。)裝卸設施的位置很重要。 雖然裝載和卸載的材料通常是液體和氣體,但固體也會根據移動的固體類型、潛在爆炸危險和轉移難度在首選位置進行裝載和卸載。

打開艙口

在通過頂部開口艙口裝載油罐車或軌道車時,一個非常重要的考慮因素是在裝滿容器時盡量減少飛濺。 如果填充管位於容器底部的上方,填充會導致飛濺和產生蒸汽或混合液體-蒸汽的產生。 通過將填充管出口定位在遠低於液面的位置,可以最大限度地減少飛濺和蒸汽的產生。 填充管通常在容器底部上方延伸穿過容器最小距離。 由於液體填充也會置換蒸汽,因此有毒蒸汽可能對健康造成潛在危害,並且還會帶來安全隱患。 因此,應收集蒸氣。 填充臂是市售的,具有深填充管並延伸通過關閉艙口開口的特殊蓋子(Lipton 和 Lynch 1994)。 此外,蒸汽收集管在特殊艙口蓋下方延伸一小段距離。 在臂的上游端,蒸汽出口連接到回收裝置(例如,吸收器或冷凝器),或者蒸汽可以作為蒸汽平衡傳輸返回到儲罐(Lipton 和 Lynch 1994)。

在油罐車敞開式艙口系統中,臂升起以允許排放到罐車中,臂中的一些液體可以在臂撤回時用氮氣加壓,但此操作期間的填充管應保留在艙口內開幕。 當加註臂離開艙口時,應在出口上方放置一個桶以接住加註臂上的水滴。

軌道車

許多軌道車都有封閉的艙口,艙口帶有非常靠近容器底部的深填充腿和一個單獨的蒸汽收集出口。 通過延伸到封閉艙口的臂,以類似於打開艙口臂方法的方式裝載液體和收集蒸汽。 在軌道車裝載系統中,關閉臂入口處的閥門後,將氮氣注入臂的容器側,在軌道車上的填充閥關閉之前將留在臂中的液體吹入軌道車(Lipton 和 Lynch 1994) .

油罐車

許多油罐車從底部裝滿,以盡量減少蒸汽的產生(Lipton 和 Lynch 1994)。 填充線可以是特殊的軟管或可操縱的臂。 乾式接頭安裝在軟管或臂端以及油罐車底部連接處。 當油罐車加滿油並自動切斷管路時,臂或軟管在乾式接頭處斷開,接頭分離時接頭自動關閉。 較新的聯軸器設計為幾乎零洩漏斷開。

在底部裝載中,蒸汽通過頂部蒸汽通風口收集,蒸汽通過終止於容器底部附近的外部管線傳導(Lipton 和 Lynch 1994)。 這允許工人接觸蒸汽耦合連接。 必須收集壓力略高於大氣壓的收集蒸汽並將其送至回收裝置(Lipton 和 Lynch 1994)。 這些設備是根據初始成本、有效性、維護和可操作性來選擇的。 通常,回收系統優於火炬,後者會破壞回收的蒸汽。

加載控制l

在油罐車中,液位傳感器永久安裝在卡車車身內,以指示何時達到填充液位並向遠程控制截止閥發出信號以停止流向卡車。 (利普頓和林奇 1994)。 油罐車中可能有多個傳感器作為備用,以確保油罐車不會裝得太滿。 過度填充會導致嚴重的安全和健康暴露問題。

專門用於化學服務的軌道車可能在車廂內部安裝了液位傳感器。 對於非專用車廂,流量累加器控制發送到軌道車廂的液體量,並在預定設置下自動關閉遠程控制截止閥(Lipton 和 Lynch 1994)。 應對兩種容器類型進行調查,以確定液體在灌裝前是否殘留在容器中。 許多軌道車都有可用於此服務的手動液位指示器。 但是,如果通過打開一個通向大氣的小水平尺排氣孔來顯示液位,由於某些裝載的化學品具有毒性,因此只能在適當控制和批准的條件下執行此程序。

卸載

如果化學品的蒸氣壓非常高,而軌道車或油罐車的壓力相對較高,則化學品會在其自身的蒸氣壓下卸載。 如果蒸氣壓下降到會干擾卸載程序的水平,可以注入氮氣以保持令人滿意的壓力。 來自同一化學品罐的蒸汽也可以被壓縮和注入以提高壓力。

對於蒸氣壓相對較低的有毒化學品,例如苯,液體在氮氣壓力下卸載,這消除了泵送並簡化了系統(Lipton 和 Lynch 1994)。 用於此服務的油罐車和軌道車的設計壓力能夠處理遇到的壓力和變化。 然而,卸載容器後較低的壓力會一直保持到油罐車或軌道車重新裝滿為止; 壓力在加載過程中重建。 如果在加載過程中沒有達到足夠的壓力,可以添加氮氣。

裝卸操作中的問題之一是排空和清洗裝卸設施中的管線和設備。 封閉的排水管和特別低點的排水管對於氮氣吹掃是必要的,以去除所有痕蹟的有毒化學物質。 這些材料可以收集在一個桶中並返回到接收或回收設施(Lipton 和 Lynch 1994)。

 

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星期六,二月26 2011:17 53

塑料工業

改編自第 3 版職業健康與安全百科全書

塑料行業分為兩個主要部門,其相互關係如圖 1 所示。第一個部門包括原材料供應商,他們使用自己生產的中間體製造聚合物和模塑料。 就投資資本而言,這通常是兩個部門中最大的。 第二個部門由加工商組成,他們使用擠壓和注塑成型等各種工藝將原材料轉化為可銷售的物品。 其他行業包括向加工商提供設備的機械製造商和行業內使用的特殊添加劑供應商。

圖 1. 塑料加工中的生產順序

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聚合物製造

塑料材料大致分為兩個不同的類別:熱塑性材料,可以通過加熱反复軟化;熱固性材料,在加熱和成型時發生化學變化,此後不能通過加熱重新成型。 可以製造出數百種具有廣泛不同特性的聚合物,但只有 20 種聚合物佔世界總產量的 90% 左右。 熱塑性塑料是最大的一類,其產量的增長速度高於熱固性塑料。 就生產量而言,最重要的熱塑性塑料是高密度和低密度聚乙烯和聚丙烯(聚烯烴)、聚氯乙烯 (PVC) 和聚苯乙烯。

重要的熱固性樹脂是酚醛樹脂和脲醛樹脂,均以樹脂和模塑粉末的形式存在。 環氧樹脂、不飽和聚酯和聚氨酯也很重要。 少量的“工程塑料”,例如聚縮醛、聚酰胺和聚碳酸酯,在關鍵應用中具有很高的使用價值。

塑料工業在第二次世界大戰後的顯著擴張,很大程度上得益於其基本原材料範圍的擴大; 原材料的可用性和價格對任何快速發展的行業都至關重要。 傳統原材料無法以可接受的成本提供足夠數量的化學中間體,以促進大噸位塑料材料的經濟商業生產,而石化工業的發展使增長成為可能。 石油作為一種原材料,隨處可得,易於運輸和處理,而且在 1970 世紀 XNUMX 年代的石油危機之前一直相對便宜。 因此,在全世界範圍內,塑料工業主要依賴於使用從石油裂解和天然氣中獲得的中間體。 生物質和煤炭等非常規原料尚未對塑料行業的供應產生重大影響。

圖 2 中的流程圖說明了原油和天然氣原料的多功能性,可作為重要的熱固性和熱塑性塑料材料的起點。 在原油蒸餾的第一個過程之後,石腦油原料被裂化或重整以提供有用的中間體。 因此,裂解過程產生的乙烯可直接用於生產聚乙烯或用於提供單體氯乙烯(PVC 的基礎)的其他過程。 在裂化過程中也會產生丙烯,通過異丙苯途徑或異丙醇途徑用於製造聚甲基丙烯酸甲酯所需的丙酮; 它還用於製造聚酯和聚醚樹脂的環氧丙烷,並可直接聚合成聚丙烯。 丁烯可用於製造增塑劑,1,3,​​XNUMX-丁二烯可直接用於合成橡膠製造。 苯、甲苯和二甲苯等芳烴現在廣泛由石油蒸餾操作的衍生物生產,而不是從煤焦化過程中獲得; 如流程圖所示,這些是製造重要塑料原料和增塑劑等輔助產品的中間體。 芳烴也是合成纖維工業所需的許多聚合物的起點,其中一些在本文的其他地方進行了討論 百科全書。

圖 2. 將原材料生產成塑料

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許多差異很大的工藝有助於最終生產完全或部分由塑料製成的成品。 有些過程是純化學過程,有些過程涉及純機械混合過程,而其他過程——尤其是靠近圖表低端的過程——涉及大量使用專用機械。 有些機器類似於橡膠、玻璃、造紙和紡織工業中使用的機器; 其餘部分專門針對塑料行業。

塑料加工

塑料加工業將散裝聚合物材料轉化為成品。

原料

塑料工業的加工部門以下列形式接收用於生產的原材料:

  • 完全複合的聚合物材料,以球粒、顆粒或粉末的形式,直接送入機器進行加工
  • 未混合的聚合物,以顆粒或粉末的形式存在,必須與添加劑混合才能用於機械加工
  • 經工業進一步加工的聚合物板材、棒材、管材和箔材
  • 可以是懸浮液或乳液形式的完全聚合物質(通常稱為膠乳)或可以聚合的液體或固體,或處於反應性原料和最終聚合物之間的中間狀態的物質。 其中一些是液體,一些是部分聚合物質在酸度 (pH) 受控的水中或有機溶劑中的真實溶液。

 

複利

從聚合物製造化合物需要將聚合物與添加劑混合。 儘管為此目的使用了多種機械,但在處理粉末時,最常見的是球磨機或高速螺旋槳式混合機,而在混合塑料塊時,則使用諸如開輥式或班伯里式混合機之類的捏合機, 或擠出機本身通常被使用。

工業所需的助劑種類繁多,化學種類繁多。 在大約 20 個類中,最重要的是:

  • 增塑劑——通常是低揮發性的酯類
  • 抗氧化劑——防止加工過程中熱分解的有機化學品
  • 穩定劑——防止熱分解和輻射能降解的無機和有機化學品
  • 潤滑劑
  • 填料——賦予特殊性能或使組合物便宜的廉價物質
  • 著色劑——無機或有機物質給化合物著色
  • 發泡劑——釋放氣體以產生塑料泡沫的氣體或化學品。

 

轉換過程

所有的轉化過程都依賴於高分子材料的“塑性”現象,分為兩種類型。 首先,聚合物通過加熱進入塑性狀態,在這種狀態下,它會受到機械收縮,從而形成一種在固結和冷卻時保持不變的形狀。 其次,其中可聚合材料 - 可以部分聚合 - 通過熱或催化劑的作用或通過兩者在機械約束下一起作用而完全聚合,導致其在完全聚合和冷時保持的形式. 塑料技術的發展是為了利用這些特性,以最少的人力和最大的物理特性一致性來生產產品。 通常使用以下過程。

壓縮成型

這包括在壓機中的模具中加熱顆粒或粉末形式的塑料材料。 當材料變成“塑料”時,壓力迫使它符合模具的形狀。 如果塑料是加熱硬化的類型,則在短時間加熱後通過打開壓機取出成型製品。 如果塑料在加熱時不硬化,則在打開壓力機之前必須進行冷卻。 通過模壓成型製成的製品包括瓶蓋、罐蓋、電插頭和插座、馬桶座圈、托盤和精美商品。 壓縮成型也用於製造板材,用於在真空成型工藝中進行後續成型,或通過焊接或通過對現有金屬罐進行襯裡來構建罐和大型容器。

傳遞模塑

這是壓縮成型的改進。 熱固性材料在腔體中被加熱,然後被柱塞壓入模具中,模具與加熱腔體物理分離並獨立加熱。 當最終製品必須帶有精密金屬嵌件(如小型電氣開關設備)時,或者在非常厚的物體中,無法通過正常壓縮成型完成化學反應時,最好使用正常壓縮成型。

注塑成型

在此過程中,塑料顆粒或粉末在與模具分開的圓筒(稱為桶)中加熱。 材料被加熱直到變成流體,同時通過螺旋螺桿輸送通過機筒,然後被迫進入模具,在那裡冷卻並硬化。 然後用機械方式打開模具並取出成型的物品(見圖 3)。 這個過程是塑料工業中最重要的過程之一。 它得到了廣泛的發展,已經能夠以非常低的成本製造相當複雜的物品。

圖 3. 操作員從注塑機上取下聚丙烯碗。

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儘管傳遞模塑和注塑成型在原則上是相同的,但所使用的機器卻大不相同。 傳遞模塑通常僅限於熱固性材料,注射模塑僅限於熱塑性塑料。

擠壓

在此過程中,機器會軟化塑料並迫使其通過模具,使其在冷卻時保持形狀。 擠壓產品是管材或棒材,其橫截面幾乎可以是任何形狀(見圖 4)。 用於工業或家用的管子以這種方式生產,但其他物品可以通過輔助工藝製造。 例如,小袋可以通過切割管子並在兩端密封來製成,而袋子可以通過切割和密封一端的薄壁軟管製成。

擠壓過程有兩種主要類型。 其中一個是生產平板。 該片材可以通過其他工藝(例如真空成型)轉化為有用的商品。

圖 4. 塑料擠出:帶狀物被切碎製成用於注塑機的顆粒。

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第二種是擠壓管成型的過程,當它仍然很熱時,由於管內保持的空氣壓力而大大膨脹。 這導致管子的直徑可能有幾英尺,壁很薄。 在分切時,該管產生薄膜,該薄膜廣泛用於包裝行業的包裝。 或者,可以將管子折疊成雙層片材,通過切割和密封可以用來製作簡單的袋子。 圖 5 提供了在擠壓過程中進行適當局部通風的示例。

圖 5. 帶局部排氣罩和擠出機頭水浴的塑料擠出

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雷·伍德科克

壓光

在這個過程中,塑料被送入兩個或多個加熱輥並通過兩個這樣的輥之間的輥隙並隨後冷卻而被壓成片材。 比薄膜厚的片材就是這樣製成的。 如此製成的片材用於工業和家庭應用,並用作製造服裝和玩具等充氣產品的原材料(見圖 6)。

圖 6. 用於捕獲壓延工藝中熱軋機熱排放物的遮篷

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雷·伍德科克

吹塑成型

這個過程可以看作是擠壓和熱成型過程的結合。 管子被向下擠壓到打開的模具中; 當它到達底部時,模具圍繞它關閉,管子在氣壓的作用下膨脹。 因此,塑料被壓到模具的側面,頂部和底部被密封。 冷卻時,製品從模具中取出。 這個過程製造空心製品,其中瓶子是最重要的。

通過使用拉伸吹塑技術,可以顯著提高某些吹塑塑料製品的壓縮強度和衝擊強度。 這是通過生產預製件實現的,該預製件隨後通過氣壓膨脹並雙軸拉伸。 這導致用於碳酸飲料的 PVC 瓶的爆破壓力強度有所提高。

滾塑成型

該工藝用於通過加熱和冷卻空心模型來生產模塑製品,空心模型通過旋轉使重力能夠將細碎的粉末或液體分佈在該模型的內表面上。 用這種方法生產的物品包括足球、玩偶和其他類似物品。

電影選角

除了擠出過程之外,還可以通過將熱聚合物擠出到高度拋光的金屬鼓上來形成薄膜,或者可以將聚合物溶液噴灑到移動的皮帶上。

某些塑料的一個重要應用是紙張的塗層。 在這種情況下,在塑料粘附到紙上的條件下,將熔融塑料薄膜擠出到紙上。 板可以用同樣的方法塗。 如此塗層的紙和紙板廣泛用於包裝,這種類型的紙板用於製盒。

熱成型

在這個標題下,將許多過程歸為一組,在這些過程中,通常在烘箱中加熱一片塑料材料(通常是熱塑性材料),然後在周邊夾緊後通過壓力將其壓成預先設計的形狀,壓力可能來自機械操作的柱塞或壓縮空氣或蒸汽。 對於非常大的物品,“橡膠”熱板在成型機上用鉗子粗暴處理。 如此製造的產品包括外部燈具、廣告和定向路標、浴缸和其他盥洗用品以及隱形眼鏡。

真空成型

這個總標題下有許多工藝,所有這些都是熱成型的各個方面,但它們都有一個共同點,即塑料片在腔體上方的機器中加熱,圍繞腔體的邊緣被夾緊,並且當它變得柔韌時,它會被吸力壓入空腔,在那裡它會變成某種特定的形狀並冷卻。 在隨後的操作中,物品從片材上被裁剪下來。 這些工藝生產各種類型的非常便宜的薄壁容器,以及展示和廣告商品、托盤和類似物品,以及用於包裝精美蛋糕、軟水果和切肉等商品的減震材料。

覆膜

在所有各種層壓工藝中,兩種或多種片材形式的材料被壓縮以提供具有特殊性能的加固片材或面板。 一種極端是用酚醛樹脂和氨基樹脂製成的裝飾性層壓板,另一種是用於包裝的複合薄膜,例如其結構中含有纖維素、聚乙烯和金屬箔。

樹脂工藝流程

這些包括膠合板製造、家具製造以及用聚酯或環氧樹脂浸漬的玻璃纖維建造大型和精緻的物品,例如車身和船體。 在所有這些過程中,液態樹脂在熱或催化劑的作用下凝固,從而將離散的顆粒或纖維或機械強度較弱的薄膜或片材粘合在一起,從而形成堅固的剛性結構面板。 這些樹脂可以通過手糊技術(例如刷塗和浸漬)或通過噴塗來應用。

紀念品和塑料首飾等小物件也可以通過鑄造製作,將液態樹脂和催化劑混合在一起,然後倒入模具中。

整理工序

此標題下包括許多行業共有的許多過程,例如油漆和粘合劑的使用。 但是,有許多用於塑料焊接的特定技術。 這些包括使用溶劑,例如氯化碳氫化合物、甲乙酮 (MEK) 和甲苯,這些溶劑用於將硬塑料板粘合在一起,用於一般製造、廣告展示架和類似工作。 射頻 (RF) 輻射利用機械壓力和電磁輻射的組合,頻率通常在 10 到 100 mHz 的範圍內。 這種方法通常用於在製造錢包、公文包和兒童推椅(見隨附的盒子)時將柔性塑料材料焊接在一起。 超聲波能量也與機械壓力結合用於類似範圍的工作。

 


射頻電介質加熱器和密封器

射頻 (RF) 加熱器和密封器在許多行業中用於加熱、熔化或固化介電材料,例如塑料、橡膠和膠水,它們是電絕緣體和熱絕緣體,難以使用常規方法加熱。 射頻加熱器通常用於密封聚氯乙烯(例如,雨衣、座套和包裝材料等塑料製品的製造); 木工用膠水的固化; 紡織品、紙張、皮革和塑料的壓花和乾燥; 許多含有塑料樹脂的材料的固化。

RF 加熱器使用頻率範圍為 10 至 100MHz 的 RF 輻射產生熱量,輸出功率從低於 1kW 到大約 100kW。 待加熱的材料在壓力下放置在兩個電極之間,射頻功率的施加時間從幾秒到大約一分鐘不等,具體取決於用途。 射頻加熱器會在周圍環境中產生高雜散射頻電場和磁場,尤其是在電極未屏蔽的情況下。

人體吸收射頻能量會導致局部和全身發熱,從而對健康產生不利影響。 體溫可升高 1°C 或更多,這會導致心率和心輸出量增加等心血管影響。 局部影響包括眼睛白內障、男性生殖系統精子數量減少和發育中胎兒的致畸作用。

間接危害包括因直接接觸加熱器的金屬部件而引起的射頻灼傷,這些部件疼痛、根深蒂固且癒合緩慢; 手麻木; 和神經系統影響,包括腕管綜合症和周圍神經系統影響。

Controls

可用於減少射頻加熱器危害的兩種基本控制類型是工作實踐和屏蔽。 屏蔽當然是首選,但適當的維護程序和其他工作實踐也可以減少暴露。 限制操作員暴露的時間量,一種管理控制,也被使用。

正確的維護或維修程序很重要,因為未能正確重新安裝屏蔽、聯鎖裝置、機櫃面板和緊固件會導致射頻洩漏過多。 此外,加熱器的電源應斷開並上鎖或掛牌以保護維護人員。

通過使操作員的手和上半身盡可能遠離 RF 加熱器,可以降低操作員的暴露水平。 一些自動加熱器的操作員控制面板通過使用穿梭托盤、轉台或傳送帶為加熱器供電,與加熱器電極保持一定距離。

通過測量 RF 水平,可以減少操作人員和非操作人員的暴露。 由於 RF 水平隨著與加熱器的距離增加而降低,因此可以在每個加熱器周圍識別出“RF 危險區域”。 當 RF 加熱器運行時,可以提醒工人不要進入這些危險區域。 在可能的情況下,應使用絕緣物理屏障使人們保持安全距離。

理想情況下,RF 加熱器應在 RF 施加器周圍有一個箱形屏蔽罩,以包含 RF 輻射。 屏蔽層和所有接頭都應具有高導電性,以防止將在牆壁中流動的內部電流。 護罩中的開口應盡可能少,並且應盡可能小以便操作。 開口應遠離操作員。 通過在機櫃內使用單獨的導體來傳導高電流,可以最大限度地減少屏蔽層中的電流。 加熱器應妥善接地,地線與電源線在同一管道內。 加熱器應具有適當的聯鎖裝置,以防止暴露於高壓和高射頻輻射。

製造商將這種屏蔽結合到 RF 加熱器的新設計中要容易得多。 改造難度更大。 箱式外殼可能是有效的。 正確的接地通常也可以有效地減少射頻輻射。 之後必須仔細進行 RF 測量,以確保 RF 輻射實際上已經減少。 如果操作員也在那個房間裡,將加熱器封閉在金屬屏風房間中的做法實際上會增加暴露,儘管它確實會減少房間外的暴露。

資料來源:ICNIRP 出版中。


 

危害及其預防

聚合物製造

聚合物行業的特殊危害與石化行業的危害密切相關,並且在很大程度上取決於所使用的物質。 個別原材料的健康危害見本手冊其他部分 百科全書。 火災和爆炸的危險是一種重要的一般危險。 由於所用主要原材料的性質,許多聚合物/樹脂工藝存在火災和爆炸風險。 如果不採取充分的保護措施,有時在反應過程中(通常在部分封閉的建築物內)存在易燃氣體或液體在高於其閃點的溫度下逸出的風險。 如果涉及的壓力非常高,則應採取措施以充分排放到大氣中。 由於出乎意料的快速放熱反應可能會導致壓力過度增加,並且某些添加劑的處理和某些催化劑的製備可能會增加爆炸或火災的風險。 該行業已經解決了這些問題,特別是在酚醛樹脂的製造方面,已經制定了有關工廠設計工程和安全操作程序的詳細指導說明。

塑料加工

塑料加工業由於使用機械而存在傷害危險,由於塑料及其粉末的可燃性而存在火災危險,並且由於該行業使用的許多化學品而存在健康危害。

受傷

受傷的主要領域是塑料工業的塑料加工部門。 大多數塑料轉化過程幾乎完全依賴於機械的使用。 因此,主要的危險是那些與使用此類機器相關的危險,不僅在正常操作期間,而且在機器的清潔、設置和維護期間。

壓縮、轉移、注射和吹塑機都具有鎖緊力為每平方厘米許多噸的壓板。 應安裝足夠的防護裝置以防止截肢或擠壓傷。 這通常是通過封閉危險部件並將任何可移動防護裝置與機器控制聯鎖來實現的。 聯鎖防護裝置不應允許在防護裝置打開的情況下在防護區域內進行危險運動,並且如果在機器運行期間打開防護裝置,則應使危險部件停止或逆轉危險運動。

如果機器存在嚴重的受傷風險,例如成型機的壓板,並且經常進入危險區域,則需要更高的聯鎖標準。 這可以通過防護裝置上的第二個獨立聯鎖裝置來實現,以在防護裝置打開時中斷電源並防止危險運動。

對於涉及塑料板材的工藝,常見的機械危險是輥子之間或輥子與正在加工的板材之間的運行中的陷阱。 這些發生在擠壓廠和壓延機的張力輥和牽引裝置上。 可以通過使用位於適當位置的跳閘裝置來實現保護,該裝置會立即使滾輪停止或反轉危險運動。

許多塑料加工機器在高溫下運行,如果身體的某些部位接觸到熱金屬或塑料,可能會被嚴重灼傷。 在可行的情況下,當溫度超過 50 ºC 時,應對此類部件進行保護。 此外,注塑機和擠出機上發生的堵塞可能會猛烈地自行釋放。 嘗試解開凍結的塑料塞時,應遵循安全工作制度,其中應包括使用合適的手套和麵部保護裝置。

大多數現代機器功能現在由程序化的電子控製或計算機系統控制,這些系統也可以控制機械起飛裝置或與機器人相連。 在新機器上,操作員不太需要接近危險區域,因此機器的安全性應相應提高。 然而,安裝人員和工程師更需要處理這些部件。 因此,在進行此類工作之前,必須制定適當的上鎖/掛牌程序,尤其是在機器安全裝置無法實現全面保護的情況下。 此外,應設計和設計足夠的備用或應急系統,以處理程序控制因任何原因(例如,在電源丟失期間)失敗的情況。

重要的是,在車間內正確佈置機器,並為每台機器提供清晰的工作空間。 這有助於保持高標準的清潔和整潔。 機器本身也應妥善維護,並應定期檢查安全裝置。

良好的內務管理是必不可少的,應特別注意保持地板清潔。 如果不進行常規清潔,地板會被機油或溢出的塑料顆粒嚴重污染。 還應考慮並提供工作方法,包括進入地板以上區域的安全方法。

原材料和成品的存放也應留出足夠的空間; 應明確指定這些區域。

塑料是良好的電絕緣體,正因為如此,靜電會在片材或薄膜運行的機器上積聚。 這些電荷的電勢可能高到足以導致嚴重事故或成為火源。 應使用靜電消除器來減少這些電荷,並將金屬部件正確接地或接地。

越來越多的廢塑料材料正在使用造粒機進行再加工,並與新原料混合。 造粒機應完全封閉,以防止任何可能通過排料口和進料口接觸轉子。 大型機器進料口的設計應能防止全身進入。 轉子高速運轉,在它們靜止之前不應取下蓋子。 在裝有聯鎖防護裝置的地方,它們應防止與刀片接觸,直到它們完全停止。

火災和爆炸危險

塑料是可燃材料,但並非所有聚合物都支持燃燒。 在細粉形式下,許多可以在空氣中形成爆炸濃度。 如果存在這種風險,則應控製粉末,最好在封閉系統中進行控制,並在低壓(約 0.05 巴)下使用足夠的洩壓板將其排放到安全位置。 一絲不苟的清潔對於防止工作室內的積聚至關重要,這些積聚可能會在空氣中傳播並引起二次爆炸。

在不大大高於正常加工溫度的溫度下,聚合物可能會發生熱降解和熱解。 在這些情況下,擠出機機筒中可能會產生足夠的壓力,例如,以噴出熔融塑料和任何固體塑料塞,從而導致初始堵塞。

易燃液體通常用於該行業,例如用作油漆、粘合劑、清潔劑和溶劑焊接。 玻璃纖維(聚酯)樹脂也會釋放出易燃的苯乙烯蒸氣。 此類液體的庫存應減少到最低限度,並在不使用時存放在安全的地方。 儲存區應包括露天安全場所或防火商店。

用於製造玻璃鋼 (GRP) 樹脂的過氧化物應與易燃液體和其他可燃材料分開存放,並且不要暴露在極端溫度下,因為它們在加熱時會爆炸。

健康危害

塑料加工存在許多潛在的健康危害。 原料塑料很少單獨使用,應針對各種配方中使用的添加劑採取適當的預防措施。 使用的添加劑包括 PVC 中的鉛皂和某些有機染料和鎘染料。

通常來自“反應性化學物質”的液體和粉末有很大的皮炎風險,例如用於生產 GRP 產品的酚醛樹脂(交聯前)、聚氨酯和不飽和聚酯樹脂。 應穿戴合適的防護服。

在熱加工過程中,聚合物的熱降解可能會產生煙霧。 工程控制可以最大限度地減少問題。 然而,必須特別注意避免在不利條件下吸入熱解產物,例如擠出機機筒的吹掃。 可能需要良好的 LEV 條件。 例如,在 PVC 和聚四氟乙烯 (PTFE) 過熱後,操作員已被鹽酸氣體克服並遭受“聚合物煙霧熱”等問題。 隨附的盒子詳細介紹了塑料的一些化學分解產物。


 

表 1. 塑料分解揮發物(參考成分)*

*經許可轉自 BIA 1997。

在許多工業領域,塑料都會受到熱應力的影響。 溫度範圍從塑料加工中相對較低的值(例如 150 至 250 ºC)到極端情況,例如焊接塗漆金屬板或塑料塗層管道)。 在這種情況下經常出現的問題是揮發性熱解產物的毒性濃度是否出現在工作區域。

要回答這個問題,首先需要確定釋放的物質,然後再測量濃度。 雖然第二步原則上是可行的,但通常不可能在現場確定相關的熱解產物。 因此,Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) 多年來一直在研究這個問題,並在許多實驗室測試過程中確定了塑料的揮發性分解產物。 各種塑料的測試結果已經公佈(Lichtenstein 和 Quellmalz 1984、1986a、1986b、1986c)。

以下是迄今為止的結果的簡要總結。 本表旨在為所有在相關工作區域面臨有害物質濃度測量任務的人員提供幫助。針對各種塑料列出的分解產物可作為“參考成分”。 然而,應該記住,熱解可能會產生高度複雜的物質混合物,它們的組成取決於許多因素。

因此,在涉及作為參考成分列出的熱解產物(全部在實驗室實驗中確定)的情況下,該表並不聲稱是完整的。 不能排除存在其他具有潛在健康風險的物質。 完全記錄所有發生的物質幾乎是不可能的。

塑料

縮寫

揮發性物質

聚甲醛

POM

甲醛

環氧樹脂基於
雙酚A.

 

苯酚

氯丁橡膠

CR

氯丁二烯(2-chlorobuta-1,3-diene),
氯化氫

聚苯乙烯

PS

苯乙烯

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-
共聚物

ABS

苯乙烯、1,3-丁二烯、丙烯腈

苯乙烯-丙烯腈共聚物

SAN的

丙烯腈、苯乙烯

聚碳酸酯

PC

苯酚

聚氯乙烯

PVC

氯化氫、增塑劑
(通常是鄰苯二甲酸酯,例如
作為鄰苯二甲酸二辛酯,鄰苯二甲酸二丁酯)

聚酰胺6

功放 6

ε-己內酰胺

聚酰胺66

功放 66

環戊酮,
己二胺

聚乙烯

高密度聚乙烯、低密度聚乙烯

不飽和脂肪烴,
脂肪醛

聚四氟乙烯

PTFE

全氟不飽和
碳氫化合物(例如,四氟乙烯,
六氟丙烯、八氟丁烯)

聚甲基丙烯酸甲酯

PMMA

甲基丙烯酸甲酯

聚氨酯

PUR

根據類型,差異很大
分解產物
(例如,氟氯化碳1 作為發泡劑,
乙醚和乙二醇醚,
二異氰酸酯、氰化氫、
2 芳香胺,氯化
磷酸酯作為火焰
保護劑)

聚丙烯

PP

不飽和和飽和脂肪族
碳氫化合物

聚對苯二甲酸丁二醇酯
(聚酯纖維)

PBTP

1,3-丁二烯、苯

聚丙烯腈

PAN

丙烯腈、氰化氫2

醋酸纖維素

CA

醋酸

諾伯特·利希滕斯坦

1 停止使用。
2 使用所用的分析技術 (GC/MS) 無法檢測到,但從文獻中得知。

 


 

還存在吸入某些熱固性樹脂的有毒蒸氣的危險。 吸入與聚氨酯樹脂一起使用的異氰酸酯會導致化學性肺炎和嚴重哮喘,一旦過敏,應將人員轉移到其他工作崗位。 甲醛樹脂也存在類似的問題。 在這兩個例子中,高標準的 LEV 是必要的。 在 GRP 製品的製造過程中,會釋放出大量的苯乙烯蒸氣,因此必須在工作室內通風良好的條件下進行這項工作。

還有一些行業普遍存在的某些危害。 這些包括使用溶劑進行稀釋或用於前面提到的目的。 氯化碳氫化合物通常用於清潔和粘合,如果沒有足夠的排氣通風,人們很可能會中毒。

應在嚴格控制的條件下通過焚燒處理塑料垃圾; 例如,聚四氟乙烯和聚氨酯應該位於菸霧排放到安全位置的區域。

在使用製粒機期間通常會產生非常高的噪音水平,這很可能導致操作員和附近工作人員的聽力受損。 通過將本設備與其他工作區域分開,可以限制這種危險。 最好從源頭上降低噪音水平。 這是通過在造粒機上塗上隔音材料並在進料口安裝擋板成功實現的。 作為超聲波能量的正常伴奏,超聲波焊接機產生的可聽聲音也可能對聽力造成危害。 可以設計合適的外殼以降低接收到的噪音水平,並且可以互鎖以防止機械危險。 作為最低標準,在高噪音區域工作的人員應佩戴適當的聽力保護裝置,並且應有適當的聽力保護計劃,包括聽力測試和培訓。

燒傷也是一種危險。 一些用於塑料生產和加工的添加劑和催化劑在與空氣和水接觸時具有很強的反應性,很容易引起化學灼傷。 無論在哪里處理或運輸熔融的熱塑性塑料,都存在熱材料飛濺和隨之而來的燒傷和燙傷的危險。 這些燒傷的嚴重程度可能會因熱熱塑性塑料(如熱蠟)粘附在皮膚上而加重。

有機過氧化物具有刺激性,如果濺入眼睛可能會導致失明。 應佩戴合適的護目鏡。

 

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星期六,二月26 2011:18 16

生物科技產業

演變與概況

生物技術可以定義為生物系統在技術和工業過程中的應用。 它包括傳統生物和基因工程生物。 傳統生物技術是各種生物通過經典雜交、交配或雜交創造新生物的結果,這些新生物幾個世紀以來一直用於生產麵包、啤酒、奶酪、大豆、清酒、維生素、雜交植物和抗生素。 最近,各種生物體也被用於處理廢水、人類污水和工業有毒廢物。

現代生物技術將化學和生物科學(分子和細胞生物學、遺傳學、免疫學)的原理與技術學科(工程學、計算機科學)相結合,以生產商品和服務以及進行環境管理。 現代生物技術利用限制酶將遺傳信息 DNA 從一種生物體剪切並粘貼到活細胞外的另一種生物體。 然後將復合 DNA 重新引入宿主細胞以確定是否表達了所需的性狀。 由此產生的細胞稱為工程克隆、重組或基因操縱生物體 (GMO)。 “現代”生物技術產業誕生於 1961 年至 1965 年,伴隨著遺傳密碼的破解,自 1972 年首次成功的 DNA 克隆實驗以來,該產業發展迅猛。

自 1970 世紀 1974 年代初以來,科學家們就認識到基因工程是一項極其強大且有前途的技術,但也存在潛在的嚴重風險需要考慮。 早在 1974 年,科學家們就呼籲在全球範圍內暫停特定類型的實驗,以評估風險並製定適當的指導方針來避免生物和生態危害(重組 DNA 分子委員會,國家研究委員會,美國國家科學院 1976 年). 表達的一些擔憂涉及潛在的“可能引發不可逆轉過程的載體逃逸,其產生的問題可能比自然界自發發生的大量基因重組引起的問題大很多倍”。 有人擔心“帶有移植基因的微生物可能對人類或其他生命形式有害。 如果改變後的宿主細胞具有競爭優勢,可以促進其在生態系統中的某些生態位中生存,則可能會造成危害”(NIH XNUMX)。 眾所周知,實驗室工作人員將是“煤礦中的金絲雀”,應該採取一些措施來保護工作人員和環境免受未知和潛在的嚴重危害。

1975 年 1976 月在加利福尼亞州 Asilomar 召開了一次國際會議。其報告包含了第一份基於生物和物理遏制策略的共識指南,用於控制新技術設想的潛在危害。 某些實驗被認為會造成如此嚴重的潛在危險,以至於會議建議當時不要進行這些實驗(NIH XNUMX)。 以下工作最初被禁止:

  • 處理來自致病生物和致癌基因的 DNA
  • 形成包含毒素基因的重組體
  • 可能擴大植物病原體宿主範圍的工作
  • 將抗藥性基因引入生物體中,這些生物體不知道它們是自然獲得的,而且治療會受到影響
  • 故意釋放到環境中(Freifelder 1978)。

 

在美國,第一個國家衛生研究院指南 (NIHG) 於 1976 年出版,取代了 Asilomar 指南。 這些 NIHG 允許根據與宿主細胞、將基因轉運到細胞和基因插入物的載體系統相關的風險,按危險類別對實驗進行評級,從而允許或限制基於風險評估的實驗的進行,從而繼續進行研究。 NIHG 的基本前提——提供工人保護,進而提供社區安全——今天仍然存在(NIH 1996)。 NIHG 定期更新,並已發展成為美國廣泛接受的生物技術實踐標準。 接受聯邦資助的機構以及許多地方城市或城鎮條例都要求合規。 NIHG 為世界其他國家的法規提供了一個基礎,包括瑞士 (SCBS 1995) 和日本 (National Institute of Health 1996)。

自 1976 年以來,NIHG 已經擴大到包括對新技術的遏制和批准考慮,包括大規模生產設施和植物、動物和人類體細胞基因治療提案。 一些最初被禁止的實驗現在在 NIH 的特別批准或特定的遏制措施下被允許。

1986 年,美國科學技術政策辦公室 (OSTP) 發布了生物技術監管協調框架。 它解決了現有法規是否足以評估新技術衍生產品以及研究審查過程是否足以保護公眾和環境等基本政策問題。 美國監管和研究機構(環境保護署 (EPA)、食品和藥物管理局 (FDA)、職業安全與健康管理局 (OSHA)、美國國立衛生研究院、美國農業部 (USDA) 和國家科學基金會 (NSF))同意監管產品,而不是流程,並且不需要新的、特殊的法規來保護工人、公眾或環境。 該政策旨在以綜合協調的方式實施監管計劃,最大限度地減少重疊,並且在可能的範圍內,產品批准的責任將由一個機構承擔。 這些機構將通過採用一致的定義和使用具有可比科學嚴謹性的科學審查(風險評估)來協調工作(OSHA 1984;OSTP 1986)。

NIHG 和協調框架提供了適當程度的客觀科學討論和公眾參與,這導緻美國生物技術發展成為一個價值數十億美元的產業。 1970 年之前,涉及現代生物技術各個方面的公司不到 100 家。 到 1977 年,又有 125 家公司加入了這個行列; 到 1983 年,另外 381 家公司使私人資本投資水平超過 1 億美元。 到 1994 年,該行業已發展到 1,230 多家公司(馬薩諸塞州生物技術委員會社區關係委員會 1993 年),市值超過 6 億美元。

1980年美國生物技術公司的就業人數約為700人; 1994 年大約有 1,300 家公司僱用了超過 100,000 名工人(馬薩諸塞州生物技術委員會社區關係委員會,1993 年)。 此外,還有一個完整的支持行業,提供確保研究和生產完整性所必需的供應品(化學品、培養基成分、細胞系)、設備、儀器和服務(細胞庫、驗證、校準)。

全世界對科學及其產品的安全性存在高度關注和懷疑。 歐洲共同體理事會(歐洲共同體議會 1987 年)制定了保護工人免受與接觸生物製品相關的風險的指令(歐洲共同體理事會 1990a)並對實驗和商業活動(包括故意釋放)進行環境控制。 “發布”包括使用轉基因生物的營銷產品(歐洲共同體委員會 1990b;Van Houten 和 Flemming 1993)。 世界衛生組織 (WHO)、國際標準組織 (ISO)、歐洲共同體委員會、糧食及農業組織 (FAO) 和微生物菌株數據網絡等國際和多邊組織製定了有關生物技術產品的標準和指南 ( OSTP 1986)。

現代生物技術產業可分為四大行業,每個行業都有實驗室、現場和/或臨床研究與開發 (R&D) 支持商品和服務的實際生產。

  • 生物醫學-製藥、生物製劑和醫療器械產品
  • 農產品、轉基因魚和動物、抗病蟲害植物
  • 轉基因工業產品,如檸檬酸、丁醇、丙酮、乙醇和洗滌劑酶(見表 1)
  • 環境-廢水處理,工業廢物淨化。

 

表 1. 具有工業重要性的微生物

姓名

宿主生物

用途

醋酸桿菌

好氧菌

發酵水果

黑曲霉

無性真菌

降解有機物
安全用於檸檬酸和酶的生產

米曲霉

無性真菌

用於生產味噌、醬油和清酒

地衣芽孢桿菌

細菌

工業化學品和酶

枯草芽孢桿菌

細菌

亞洲供人類消費的化學品、酶、單細胞蛋白質來源

中國倉鼠卵巢細胞 (CHO)*

哺乳動物細胞培養

生物製藥製造

丙酮丁醇梭菌

細菌

丁醇、丙酮生產

大腸桿菌 K-12*

菌株

用於發酵、藥物和生物製品生產的克隆

羅克福爾青黴

無性真菌

藍奶酪生產

釀酒酵母*

酵母

用於啤酒生產的克隆

葡萄酵母*

酵母

用於酒精飲料和工業酒精生產的克隆

* 對現代生物技術很重要。

 

生物科技工作者

生物技術始於研究實驗室,是一門多學科科學。 分子和細胞生物學家、免疫學家、遺傳學家、蛋白質和肽化學家、生物化學家和生化工程師最直接地暴露於重組 DNA (rDNA) 技術的真實和潛在危害。 其他可能較少直接接觸 rDNA 生物危害的工作人員包括服務和支持人員,如通風和製冷技術人員、校準服務提供商和客房清潔人員。 在最近對該行業的健康和安全從業者進行的一項調查中發現,在典型的商業生物技術公司中,直接和間接接觸的工人約佔總勞動力的 30% 至 40%(Lee 和 Ryan 1996)。 生物技術研究不限於“產業”; 它也在學術、醫療和政府機構中進行。

生物技術實驗室工作人員接觸到各種各樣的危險和有毒化學品、重組和非重組或“野生型”生物危害、人類血源性病原體和人畜共患疾病以及標記實驗中使用的放射性物質。 此外,由於計算機和手動微量移液器的廣泛使用,肌肉骨骼疾病和重複性勞損越來越被廣泛認為是對研究人員的潛在危害。

生物技術製造商也會接觸危險化學品,但不會像在研究環境中看到的那樣。 根據產品和工藝的不同,在製造過程中可能會接觸到放射性核素。 即使在最低的生物危害水平上,生物技術製造過程也是封閉系統,除非發生事故,否則接觸重組培養物的可能性很小。 在生物醫學生產設施中,當前良好生產規範的應用補充了生物安全指南,以保護工廠車間的工人。 在涉及無害重組生物體的大規模生產質量管理規範 (GLSP) 操作中,製造工人面臨的主要危害包括外傷性肌肉骨骼損傷(例如背部拉傷和疼痛)、蒸汽管路熱灼傷以及酸和腐蝕劑(磷酸)引起的化學灼傷,氫氧化鈉和氫氧化鉀)在該過程中使用。

包括臨床實驗室技術人員在內的衛生保健工作者在藥物管理和護理參與這些實驗程序的患者期間會接觸到基因治療載體、排泄物和實驗室標本。 管家也可能被暴露。 工人和環境保護是向 NIH 申請人類基因治療實驗時必須考慮的兩個強制性實驗點(NIH 1996)。

農業工人在使用殺蟲劑、種植、收穫和加工過程中可能會嚴重接觸重組產品、植物或動物。 除了接觸轉基因動植物的潛在生物危害風險外,還存在涉及農用設備和畜牧業的傳統物理危害。 工程控制、個人防護裝備、培訓和醫療監督的使用與預期風險相適應(Legaspi 和 Zenz 1994;Pratt 和 May 1994)。 PPE 包括連身衣、呼吸器、實用手套、護目鏡或頭罩,對於轉基因植物或土壤生物的應用、生長和收穫期間的工人安全很重要。

過程和危害

在生物醫學領域的生物技術過程中,以特定方式修飾以產生所需產品的細胞或生物體在單一培養生物反應器中培養。 在哺乳動物細胞培養中,蛋白質產物從細胞分泌到周圍的營養培養基中,可以使用多種化學分離方法(大小或親和層析、電泳)來捕獲和純化產物。 在哪裡 大腸埃希氏菌 宿主生物體用於發酵,所需產物在細胞膜內產生,細胞必須物理破裂才能收穫產物。 內毒素暴露是該過程的潛在危害。 通常將抗生素添加到生產培養基中以提高所需產品的產量或維持對其他不穩定的遺傳生產元件(質粒)的選擇壓力。 可能對這些材料過敏。 一般來說,這些是氣溶膠暴露風險。

氣溶膠的洩漏和釋放是預料之中的,潛在的暴露是通過多種方式控制的。 必須滲透到反應器容器中以提供養分和氧氣,以排出二氧化碳 (CO2) 以及用於監視和控制系統。 每次滲透都必須密封或過濾(0.2 微米)以防止培養物受到污染。 廢氣過濾還可以保護工作區域的工人和環境免受培養或發酵過程中產生的氣溶膠的影響。 根據系統的潛在生物危害,經過驗證的液體流出物生物滅活(通常通過加熱、蒸汽或化學方法)是標準做法。 生物技術製造中的其他潛在危害與其他行業類似:噪音、機械防護、蒸汽/熱灼傷、接觸腐蝕劑等。

酶和工業發酵在本章的其他地方有介紹 百科全書 涉及與基因工程生產系統類似的過程、危害和控制。

傳統農業依賴於利用相關植物物種的傳統雜交的品系開發。 基因工程植物的巨大優勢在於世代間隔時間和獲得所需性狀所需的雜交次數大大減少。 此外,目前不受歡迎的對化學殺蟲劑和化肥(造成徑流污染)的依賴有利於一項可能使這些應用變得不必要的技術。

植物生物技術涉及選擇基因柔韌和/或經濟上重要的植物物種進行修飾。 由於植物細胞具有堅韌的纖維素細胞壁,因此用於將 DNA 轉移到植物細胞中的方法不同於生物醫學領域中用於細菌和哺乳動物細胞系的方法。 有兩種主要方法用於將外源工程 DNA 引入植物細胞(Watrud、Metz 和 Fishoff 1996):

  • 粒子槍將 DNA 射入目標細胞
  • 解除武裝的,非致瘤性的 根癌農桿菌 病毒將基因盒引入細胞的遺傳物質中。

 

野生型 根癌農桿菌 是一種天然植物病原體,可在受損植物中引起冠癭瘤。 這些解除武裝的工程化載體菌株不會導致植物腫瘤形成。

通過任一方法轉化後,植物細胞被稀釋、鋪板並在選擇性組織培養基上在植物生長室或培養箱中生長相對較長的時間(與細菌生長速率相比)。 從處理過的組織中再生的植物被移植到封閉生長室中的土壤中以進一步生長。 在達到適當的年齡後,將檢查它們是否表達了所需的性狀,然後在溫室中種植。 需要幾代溫室實驗來評估感興趣性狀的遺傳穩定性,並生成所需的種子庫以供進一步研究。 環境影響數據也在這一階段的工作中收集,並連同提案一起提交給監管機構,以獲得野外試放批准。

控制:美國的例子

NIHG (NIH 1996) 描述了一種系統的方法來防止工人接觸重組生物體和環境釋放重組生物體。 每個機構(例如,大學、醫院或商業實驗室)都有責任按照 NIHG 的規定安全地進行 rDNA 研究。 這是通過一個管理系統來實現的,該系統定義了責任並需要知識淵博的科學家和生物安全官員進行全面的風險評估、實施暴露控制、醫療監測計劃和應急計劃。 機構生物安全委員會 (IBC) 提供機構內實驗審查和批准的機制。 在某些情況下,需要 NIH 重組諮詢委員會 (RAC) 本身的批准。

控製程度取決於風險的嚴重程度,並根據生物安全等級 (BL) 指定 1-4 進行描述; BL1 限制最少,BL4 限制最多。 為研究、大規模(大於 10 升培養物)研發、大規模生產以及大小規模的動植物實驗提供了遏制指南。

NIHG (NIH 1996) 的附錄 G 描述了實驗室規模的物理遏制。 BL1 適用於使用對實驗室人員或環境沒有已知危害或潛在危害最小的藥劑。 實驗室與建築物中的一般交通模式沒有分開。 工作在開放的工作台上進行。 不需要或使用特殊的收容裝置。 實驗室人員接受過實驗室程序方面的培訓,並由接受過微生物學或相關科學一般培訓的科學家監督。

BL2 適用於涉及對人員和環境具有中度潛在危害的藥劑的工作。 進行工作時進入實驗室是受限的,工作人員接受過處理病原體的專門培訓並由合格的科學家指導,而產生氣溶膠的工作是在生物安全櫃或其他防護設備中進行的。 這項工作可能需要適當的醫療監督或疫苗接種,並由 IBC 確定。

BL3 適用於使用可能因吸入接觸而導致嚴重或潛在致命疾病的本土或外來藥劑的工作。 工人接受過專門培訓,並由在處理這些危險物質方面經驗豐富的合格科學家監督。 所有程序都在需要特殊工程和 PPE 的收容條件下完成。

BL4 保留給最危險和最奇異的藥劑,這些藥劑對個人和社區構成威脅生命的疾病的高風險。 世界上只有少數幾個BL4實驗室。

附錄 K 闡述了體積大於 10 升(大規模)的研究或生產活動的物理密封。 與小規模指南一樣,存在從最低到最高危險潛力的遏制要求等級:GLSP 到 BL3-Large-Scale (BL3-LS)。

NIHG 附錄 P 涵蓋了工作台水平、生長室和溫室規模的植物。 正如引言所述:“植物遏制的主要目的是避免無意傳播含有重組 DNA 的植物基因組,包括核或細胞器遺傳物質或與植物相關的重組 DNA 衍生生物體的釋放。 一般來說,這些生物體不會對人類健康或高等動物構成威脅,除非為此目的進行了故意改造。 但是,嚴重的病原體可能會無意中從溫室傳播到當地農作物,或者可能會無意中在新的生態系統中引入和建立生物體”(NIH 1996)。 在美國,EPA 和 USDA 的動植物衛生檢驗局 (APHIS) 共同負責風險評估和審查在批准田間放行試驗之前生成的數據(EPA 1996;Foudin 和 Gay 1995)。 諸如昆蟲和動物物種在水、空氣和土壤中的持久性和傳播、該地區其他類似作物的存在、環境穩定性(霜凍或熱敏感性)以及與本地物種的競爭等問題通常首先在溫室中進行評估(Liberman 等人,1996 年)。

設施和實踐的工廠防護等級也從 BL1 到 BL4。 典型的 BL1 實驗涉及自我克隆。 BL2 可能涉及將性狀從病原體轉移到宿主植物。 BL3 可能涉及毒素表達或對環境有害的物質。 通過 PPE 和工程控制(例如帶有定向氣流和高效微粒空氣過濾器 (HEPA) 的溫室和頂棚)以防止花粉釋放,在各個級別實現了對工人的保護。 根據風險,可以通過生物控制來保護環境和社區免受潛在危險因素的侵害。 例如溫度敏感特性、藥物敏感性特性或自然界中不存在的營養需求。

隨著科學知識的增加和技術的進步,預計 NIHG 將需要審查和修訂。 在過去的 20 年裡,RAC 召開會議審議和批准變更提案。 例如,NIHG 不再全面禁止故意釋放轉基因生物; 在適當的情況下並經過適當的風險評估後,允許進行農產品田間試驗和人類基因治療實驗。 NIHG 的一項非常重要的修訂是創建了 GLSP 遏制類別。 它放寬了對“來自宿主生物的非致病性、非產毒重組菌株的遏制要求,這些重組菌株具有長期安全大規模使用的歷史,或者俱有允許在大規模環境中實現最佳生長但存活率有限的環境限制對環境沒有不利影響”(NIH 1991)。 這種機制使技術得以進步,同時仍考慮安全需求。

控制:歐洲共同體的例子

1990 年 1990 月,歐洲共同體 (EC) 頒布了兩項關於封閉使用和故意釋放轉基因生物的指令。 這兩項指令都要求成員國確保採取所有適當措施以避免對人類健康或環境產生不利影響,特別是讓用戶提前評估所有相關風險。 在德國,遺傳技術法案於 1996 年通過,部分是為了響應 EC 指令,也是為了響應法律授權建設試運行重組胰島素生產設施的需要(Reutsch 和 Broderick 4)。 在瑞士,法規基於美國 NIHG、EC 理事會指令和德國基因技術法。 瑞士要求每年向政府註冊和更新實驗。 總的來說,歐洲的 rDNA 標準比美國更嚴格,這促使許多歐洲製藥公司將 rDNA 研究從本國轉移出去。 然而,瑞士法規允許 NIHG (SCBS 1995) 不允許的大規模安全級別 XNUMX 類別。

生物技術產品

一些通過重組 DNA 生物技術成功製造的生物和醫藥產品包括: 人胰島素; 人類生長激素; 肝炎疫苗; α-干擾素; β-干擾素; γ-干擾素; 粒細胞集落刺激因子; 組織纖溶酶原激活劑; 粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子; IL2; 促紅細胞生成素; Crymax,一種用於控制蔬菜毛蟲的殺蟲劑產品; 堅果和葡萄作物; Flavr Savr (TM) 番茄; 乳糜原,一種製作奶酪的酶; ATIII(抗凝血酶 III),源自轉基因山羊奶,用於預防手術中的血栓; BST 和 PST(牛和豬生長激素)用於提高牛奶和肉類產量。

健康問題和疾病模式

在工業規模的生物技術中,接觸微生物或其產品有五種主要的健康危害:

  • 感染
  • 內毒素反應
  • 對微生物過敏
  • 對產品的過敏反應
  • 對產品的毒性反應。

 

感染是不可能的,因為在大多數工業過程中使用非病原體。 然而,有可能被認為是無害的微生物,例如 假單胞菌曲霉 物種可能會導致免疫功能低下的個體感染(Bennett 1990)。 暴露於濃度大於約 300 ng/m3 的內毒素(所有革蘭氏陰性菌細胞壁脂多醣層的成分)會導致短暫的流感樣症狀(Balzer 1994)。 包括傳統農業和生物技術在內的許多行業的工人都經歷過內毒素暴露的影響。 對微生物或產品的過敏反應也發生在許多行業。 職業性哮喘已在生物技術行業被診斷為廣泛的微生物和產品,包括 黑曲霉, 青黴 屬和蛋白酶; 一些公司注意到超過 12% 的員工有這種情況。 毒性反應可能與生物體和產品一樣多種多樣。 已證明接觸抗生素會導致腸道微生物菌群發生變化。 已知真菌在某些生長條件下能夠產生毒素和致癌物 (Bennett 1990)。

為解決暴露的工人將首先對新技術產生任何潛在不利健康影響的擔憂,rDNA 工人的醫學監測從一開始就成為 NIHG 的一部分。 機構生物安全委員會在與職業健康醫師協商後,負責逐個項目地確定適合的醫療監督。 根據特定病原體的身份、生物危害的性質、潛在的接觸途徑和疫苗的可用性,醫學監測計劃的組成部分可能包括安置前體檢、定期隨訪檢查、特定疫苗、特定過敏和疾病評估、暴露前血清和流行病學調查。

Bennett (1990) 認為轉基因微生物不太可能比原始生物造成更多的感染或過敏風險,但新產品或 rDNA 可能會帶來額外的風險。 最近的一份報告指出,巴西堅果過敏原在轉基因大豆中的表達可能會對工人和消費者造成意想不到的健康影響(Nordlee 等人,1996 年)。 其他新的危害可能是使用含有未知或未檢測到的致癌基因或可能對人類有害的病毒的動物細胞系。

重要的是要注意早期對產生具有遺傳危險的突變物種或超級毒素的恐懼並沒有成為現實。 WHO 發現生物技術不會帶來與其他加工業不同的風險(Miller 1983),並且根據 Liberman、Ducatman 和 Fink(1990)的說法,“目前的共識是 rDNA 的潛在風險最初被誇大了,而且與這項研究相關的危害類似於與所使用的有機體、載體、DNA、溶劑和物理儀器相關的危害”。 他們的結論是,工程生物必然會帶來危害; 但是,可以定義遏制以盡量減少接觸。

很難確定特定於生物技術行業的職業暴露。 “生物技術”不是具有區分標準行業分類 (SIC) 代碼的獨立行業; 相反,它被視為在許多工業應用中使用的一個過程或一組工具。 因此,當報告事故和暴露時,涉及生物技術工人的案例數據被包括在東道行業部門(例如農業、製藥業或醫療保健)中發生的所有其他數據中。 此外,眾所周知,實驗室事件和事故的報告不足。

很少有專門由基因改變的 DNA 引起的疾病的報導; 但是,它們並不為人所知。 當一名工人遭受被重組牛痘載體污染的針頭刺傷時,至少有一個記錄在案的局部感染和血清轉化(Openshaw 等人,1991 年)。

政策問題

1980 世紀 1982 年代,第一批生物技術產品出現在美國和歐洲。 基因工程胰島素於 1991 年獲准使用,針對豬疾病“腹瀉”的基因工程疫苗也是如此(Sattelle XNUMX)。 重組牛生長激素 (BST) 已被證明可以增加牛奶產量和肉牛的體重。 人們對公眾健康和產品安全以及現有法規是否足以解決生物技術產品可以銷售的所有不同領域的這些問題表示關注。 NIHG 在研發階段為工人和環境提供保護。 產品安全性和有效性不是 NIHG 的責任。 在美國,通過協調框架,生物技術產品的潛在風險由最合適的機構(FDA、EPA 或 USDA)進行評估。

關於基因工程和生物技術產品安全性的爭論仍在繼續(Thomas 和 Myers 1993),尤其是在農業應用和人類消費食品方面。 一些地區的消費者希望產品貼上標籤,以識別哪些是傳統雜交品種,哪些來自生物技術。 某些乳製品製造商拒絕使用接受 BST 的奶牛的牛奶。 它在一些國家(例如瑞士)被禁止。 FDA 認為產品是安全的,但也存在公眾可能無法接受的經濟和社會問題。 BST 確實可能會給小型農場帶來競爭劣勢,其中大部分是家庭經營的。 與可能沒有替代基因工程治療的醫療應用不同,當傳統食物可用且豐富時,公眾更喜歡傳統雜交而不是重組食物。 然而,惡劣的環境和當前世界範圍內的糧食短缺可能會改變這種態度。

該技術在人類健康和遺傳性疾病方面的較新應用重新引起了人們的關注,並產生了新的倫理和社會問題。 始於 1980 年代初的人類基因組計劃將製作人類遺傳物質的物理和遺傳圖譜。 該圖譜將為研究人員提供信息,以比較“健康或正常”和“患病”的基因表達,從而更好地理解、預測和指出基本遺傳缺陷的治療方法。 人類基因組技術已經為亨廷頓舞蹈症、囊性纖維化以及乳腺癌和結腸癌開發了新的診斷測試。 人類體細胞基因療法有望糾正或改善遺傳性疾病的治療。 通過對遺傳物質進行限制性片段多態性作圖的 DNA“指紋”被用作強姦、綁架和殺人案件的法醫證據。 它可以用來證明(或者,從技術上講,反駁)親子關係。 它還可以用於更具爭議性的領域,例如評估患癌症和心髒病的可能性,以用於保險範圍和預防性治療,或作為戰爭罪法庭的證據,以及作為軍隊中的基因“狗牌”。

儘管技術上可行,但出於嚴肅的社會和倫理考慮,美國尚未考慮批准人類生殖細胞系實驗(可代代相傳)。 然而,美國計劃舉行公開聽證會,重新討論人類種系療法和與疾病無關的理想性狀增強。

最後,除了安全、社會和倫理問題之外,關於基因和 DNA 所有權以及使用或濫用責任的法律理論仍在不斷發展。

需要跟踪各種試劑的環境釋放的長期影響。 新的生物遏制和宿主範圍問題將出現在實驗室環境中仔細和適當控制的工作中,但所有環境可能性都是未知的。 可能不存在足夠的科學專業知識和/或監管機構的發展中國家可能會發現自己不願意或不能對其特定環境進行風險評估。 這可能會導致不必要的限製或輕率的“門戶開放”政策,這兩者都可能損害國家的長期利益(Ho 1996)。

此外,在將工程農業藥劑引入不存在霜凍或其他自然遏制壓力的新環境時,謹慎也很重要。 土著種群或遺傳信息的自然交換者是否會在野外與重組劑交配,從而導致工程特徵的轉移? 這些特性對其他代理人是否有害? 對治療管理者有何影響? 免疫反應會限制傳播嗎? 工程化的活性劑是否能夠跨越物種障礙? 他們在沙漠、高山、平原、城市的環境中堅持嗎?

概要

自 1970 世紀 XNUMX 年代初以來,美國的現代生物技術是在一致的指導方針和地方法規下發展起來的。 仔細檢查表明重組生物沒有表現出意想不到的、無法控制的特徵。 這是一項有用的技術,沒有它,許多基於天然治療性蛋白質的醫學改進就不可能實現。 在許多發達國家,生物技術是一股主要的經濟力量,整個產業都圍繞著生物技術革命發展起來。

生物技術工作者的醫療問題與特定宿主、載體和 DNA 風險以及所執行的物理操作有關。 到目前為止,可以通過工程、工作實踐、疫苗和針對風險的生物控制控制措施預防工人疾病,具體情況根據具體情況進行評估。 並且行政結構已經到位,可以為每個新的實驗方案進行前瞻性風險評估。 這種安全跟踪記錄是否繼續進入活材料環境釋放領域是一個持續評估潛在環境風險的問題——持久性、傳播、天然交換劑、宿主細胞的特徵、所用轉移劑的宿主範圍特異性、轉移劑的性質插入基因等。 考慮到所有可能受影響的環境和物種,這一點很重要,可以最大限度地減少自然界經常出現的意外情況。

 

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星期六,二月26 2011:18 19

煙火工業

改編自第 3 版“職業健康與安全百科全書”。

煙火工業可定義為製造煙火製品(煙花)用於娛樂、技術和軍事用途的信號和照明、用作殺蟲劑和用於各種其他目的。 這些物品包含由粉末或糊狀組合物製成的煙火物質,根據需要進行成型、壓實或壓縮。 當它們被點燃時,它們所包含的能量被釋放以產生特定的效果,例如照明、爆炸、口哨聲、尖叫聲、煙霧形成、陰燃、推進、點火、引爆、射擊和解體。 最重要的煙火物質仍然是黑火藥(火藥,由木炭、硫磺和硝酸鉀組成),鬆散地用於引爆,壓實用於推進或射擊,或用木炭緩衝作為底漆。

流程

用於製造煙火的原材料必須非常純淨,不含所有機械雜質,並且(最重要的)不含酸性成分。 這也適用於紙張、紙板和膠水等輔助材料。 表 1 列出了煙火製造中常用的原材料。

表 1. 製造煙火的原材料

產品

原料

炸藥

硝化棉(棉膠棉)、雷酸銀、黑火藥
(硝酸鉀、硫磺和木炭)。

可燃材料

類胡蘿蔔素、糊精、沒食子酸、阿拉伯樹膠、木材、木炭、
松香、乳糖、聚氯乙烯 (PVC)、蟲膠、甲基纖維素、
硫化銻、鋁、鎂、矽、鋅、
磷、硫。

氧化性物質

氯酸鉀、氯酸鋇、高氯酸鉀、鋇
硝酸鹽、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鍶、鋇
過氧化物、二氧化鉛、氧化鉻。

火焰著色材料

碳酸鋇(綠色)、冰晶石(黃色)、銅、銨
硫酸鹽(藍色)、草酸鈉(黃色)、碳酸銅(藍色)、
醋酸亞砷酸銅(藍色)、碳酸鍶(紅色)、鍶
草酸鹽(紅色)。 染料用於產生彩色煙霧,
和氯化銨產生白煙。

惰性材料

三硬脂酸甘油酯、石蠟、矽藻土、石灰、粉筆。

 

原料經過乾燥、研磨和篩選後,在一個特殊的建築中進行稱重和混合。 以前它們總是用手混合,但在現代工廠中經常使用機械混合器。 混合後的物質應存放在專門的倉庫中,以免在工作室內堆積。 僅應將實際加工操作所需的數量從這些建築物中帶入工作室。

煙火製品的外殼可以是紙、硬紙板、合成材料或金屬。 包裝方法各不相同。 例如,對於爆炸,將組合物鬆散地倒入外殼中並密封,而對於推進、照明、尖叫或口哨聲,將其鬆散地倒入外殼中,然後壓實或壓縮並密封。

以前的壓實或壓縮是通過用木槌敲打木製“放下”工具來完成的,但這種方法在現代設施中很少採用; 取而代之的是液壓機或旋轉菱形壓力機。 在許多情況下,液壓機能夠同時壓縮組合物。

照明物質通常在潮濕時成型,形成星星,然後將其乾燥並放入火箭、炸彈等的外殼中。 通過濕法工藝製成的物質必須充分乾燥,否則它們可能會自燃。

由於很多煙火物質在壓縮時難以點燃,有關的煙火製品均設有中間或引火成分以確保點燃; 案件隨後被密封。 該物品通過快速火柴、引信、刮板或有時通過雷管從外部點燃。

危害性

煙火中最重要的危險顯然是火災和爆炸。 由於涉及的機器數量很少,因此機械危險不太重要; 它們與其他行業的類似。

大多數煙火物質的敏感性使得它們在鬆散狀態下很容易被打擊、摩擦、火花和熱量點燃。 它們存在火災和爆炸風險,被視為爆炸物。 許多煙火物質具有普通炸藥的爆炸效果,工人的衣服或身體很容易被火焰片燒傷。

在處理煙火中使用的有毒物質(例如,鉛和鋇化合物以及醋酸亞砷酸銅)期間,在稱重和混合時吸入粉塵可能會危害健康。

安全衛生措施

只應僱用可靠的人來製造煙火物質。 不得僱用 18 歲以下的年輕人。 對工人進行適當的指導和監督是必要的。

在進行任何製造過程之前,重要的是要確定煙火物質對摩擦、衝擊和熱的敏感性,以及它們的爆炸作用。 製造過程的性質和工作間以及儲存和乾燥建築物中的允許數量將取決於這些特性。

煙火物質和製品的製造應採取以下基本預防措施:

  • 企業非危險部分的建築物(辦公室、車間、飲食區等)應遠離危險區域。
  • 危險區域的不同製造過程應有單獨的製造、加工和儲存建築物,這些建築物應遠離
  • 加工廠房應分隔成獨立的車間。
  • 應限制混合、加工、儲存和乾燥建築物中煙火物質的數量。
  • 應限制不同工作室的工人人數。

 

建議採用以下距離:

  • 危險區域的建築物與非危險區域的建築物之間,至少 30 m
  • 各種加工建築物之間,15 m
  • 混合、乾燥和儲存建築物與其他建築物之間,20 至 40 m,具體取決於施工和受影響的工人數量
  • 不同的混合、乾燥和儲存建築物之間,15至20 m。

 

在有利的情況下,如果工作場所之間建有防護牆,工作場所之間的距離可能會縮短。

應為以下目的提供單獨的建築物:儲存和準備原材料、混合、儲存組合物、加工(包裝、壓實或壓縮)、乾燥、整理(塗膠、塗漆、包裝、石蠟等)、乾燥和儲存原料成品,儲存黑火藥。

下列原料應隔離存放:氯酸鹽和高氯酸鹽、高氯酸銨; 硝酸鹽、過氧化物和其他氧化物質; 輕金屬; 可燃物質; 易燃液體; 赤磷; 硝化纖維。 硝化纖維素必須保持濕潤。 金屬粉末必須防潮、防脂肪油和油脂。 氧化劑應與其他物料分開存放。

建築設計

對於混合,防爆型建築物(三層抗性牆、抗性屋頂和一層由塑料布製成的防爆牆)是最合適的。 建議在防爆牆前設置防護牆。 含氯酸鹽物質的混合室不應用於含金屬或硫化銻的物質。

對於乾燥,具有防爆區的建築物和覆蓋有泥土並設有防爆牆的建築物已證明是令人滿意的。 他們應該被堤壩包圍。 在乾燥室中,建議將室溫控制在 50 ºC。

在加工建築物中,應有單獨的房間用於: 灌裝; 壓縮或壓縮; 切斷、“扼殺”和結案; 塗漆成型和壓縮的煙火物質; 點燃煙火物質; 儲存煙火物質和中間產品; 包裝; 和儲存包裝物質。 一排帶有防爆區的建築物被發現是最好的。 中間壁的強度應適合所處理物質的性質和數量。

以下是使用或存在潛在爆炸性材料的建築物的基本規則:

  • 建築物應為單層,無地下室。
  • 屋頂表面應提供足夠的保護以防止火勢蔓延。
  • 房間的牆壁必須光滑且可清洗。
  • 地板應具有水平、光滑的表面,沒有縫隙。 它們應該由軟材料製成,例如木石、不含沙子的瀝青和合成材料。 不應使用普通木地板。 危險房間的地板應具有導電性,在其中工作的人員應穿導電底鞋。
  • 所有建築物的門窗必須向外打開。 工作時間不應鎖門。
  • 不允許使用明火取暖建築物。 對於危險建築物的供暖,只能使用熱水、低壓蒸汽或防塵電氣系統。 散熱器的各個面都應光滑且易於清潔:不應使用帶有翅片管的散熱器。 建議加熱表面和管道的溫度為 115 ºC。
  • 工作台和架子應採用耐火材料或硬木製成。
  • 工作間、儲藏室和烘乾室及其設備應定期用濕擦法清潔。
  • 工作場所、入口和逃生通道的規劃必須確保房間可以快速疏散。
  • 在可行的情況下,工作場所應由防護牆隔開。
  • 必要的庫存應安全存放。
  • 所有建築物都應配備避雷裝置。
  • 必須禁止在場所內吸煙、明火以及攜帶火柴和打火機。

 

可租用的設備

機械壓力機應該有防護屏或防護牆,這樣如果發生火災,工人不會受到威脅,火勢也不會蔓延到鄰近的工作場所。 如果處理大量材料,壓力機應在隔離的房間內並從外面操作。 任何人都不應留在新聞發布室。

滅火器具應配備足夠數量、明顯標記並定期檢查。 它們應該適合現有材料的性質。 D 類滅火器應該用於燃燒金屬粉末,而不是水、泡沫、乾粉或二氧化碳。 建議使用淋浴、羊毛毯和阻燃毯來撲滅燃燒的衣物。

接觸煙火物質或容易受到火焰危害的人應穿著適當的防火和耐熱防護服。 衣物應每天在指定地點除塵,以去除任何污染物。

企業應採取措施,在發生事故時提供急救。

材料

對性質不同的危險廢物,應當分別收集。 廢物容器必須每天清空。 在銷毀之前,收集的廢物應保存在距離任何建築物至少 15 m 的受保護地點。 有缺陷的產品和中間產品通常應作為廢物處理。 只有在不會產生任何風險的情況下,才應對它們進行再處理。

加工對健康有害的材料時,應避免直接接觸。 應有效安全地排出有害氣體、蒸汽和粉塵。 如果排氣系統不充分,則必須佩戴呼吸防護設備。 應提供合適的防護服。

 

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星期六,二月26 2011:18 59

石油精煉過程

概況

石油精煉始於將原油蒸餾或分餾成單獨的烴類。 所得產品與被加工原油的特性直接相關。 這些蒸餾產物中的大部分通過裂化、重整和其他轉化過程改變它們的物理和分子結構,進一步轉化為更有用的產品。 這些產品隨後經過各種處理和分離過程,例如萃取、加氫處理和脫硫,以生產成品。 最簡單的煉油廠通常僅限於常壓和減壓蒸餾,而綜合煉油廠則包括分餾、轉化、處理以及與潤滑油、重質燃料和瀝青製造的混合; 它們還可能包括石化加工。

第一家煉油廠於 1861 年開業,通過簡單的常壓蒸餾生產煤油。 其副產品包括焦油和石腦油。 人們很快發現,可以通過在真空下蒸餾石油來生產高質量的潤滑油。 然而,在接下來的 30 年裡,煤油是消費者最想要的產品。 改變這種情況的兩個最重要的事件是:

    • 電燈的發明,減少了對煤油的需求
    • 內燃機的發明創造了對柴油和汽油(石腦油)的需求。

     

    隨著大規模生產的到來和第一次世界大戰,汽油動力汽車的數量急劇增加,對汽油的需求也相應增長。 然而,原油通過常減壓蒸餾只能得到一定量的汽油。 第一個熱裂解工藝於 1913 年開發。熱裂解使重質燃料經受壓力和高溫,以物理方式將其大分子分解成較小的分子,從而產生額外的汽油和餾分燃料。 1930 世紀 XNUMX 年代後期開發了一種複雜的熱裂化形式,即減粘裂化,以生產更受歡迎和更有價值的產品。

    隨著高壓縮汽油發動機的開發,需要具有更好抗爆特性的高辛烷值汽油。 在 1930 世紀 1940 年代中後期,催化裂化和聚合工藝的引入通過提供更高的汽油產量和更高的辛烷值滿足了這一需求。 烷基化是另一種催化工藝,開發於 XNUMX 年代初期,目的是生產更多的高辛烷值航空汽油和石化原料,以及炸藥和合成橡膠的起始原料。 隨後,開發了催化異構化以將烴類轉化為產生增加量的烷基化原料。

    第二次世界大戰後,引入了各種改進汽油質量和產量的重整工藝,並生產出更高質量的產品。 其中一些涉及使用催化劑和/或氫來改變分子和去除硫。 整個 1960 年代開發了改進的催化劑和加氫裂化和重整等工藝方法,以提高汽油產量並改善抗爆特性。 這些催化過程還產生了具有雙鍵的分子(烯烴),構成了現代石化工業的基礎。

    現代煉油廠使用的不同工藝的數量和類型主要取決於原油原料的性質和成品要求。 工藝還受到經濟因素的影響,包括原油成本、產品價值、公用事業和運輸的可用性。 各種工藝的引入時間順序見表1。

    表 1. 精煉加工歷史概要

    每年

    進程名

    工藝目的

    加工副產品

    1862

    常壓蒸餾

    生產煤油

    石腦油、焦油等

    1870

    真空蒸餾

    潤滑油(原裝)
    裂化原料(1930 年代)

    瀝青,殘渣
    焦化原料

    1913

    熱裂

    增加汽油

    殘餘燃料

    1916

    增甜

    減少硫和氣味

    1930

    熱重整

    提高辛烷值

    剩餘的

    1932

    氫化

    除硫

    1932

    焦化

    生產汽油基礎油

    可樂

    1933

    溶劑萃取

    提高潤滑油粘度指數

    芳烴

    1935

    溶劑脫蠟

    提高傾點

    1935

    催化聚合

    提高汽油收率和辛烷值

    石化原料

    1937

    催化裂化

    高辛烷值汽油

    石化原料

    1939

    減粘裂化

    降低粘度

    增加餾出物、焦油

    1940

    烷基化

    提高汽油辛烷值和收率

    高辛烷值航空汽油

    1940

    異構化

    生產烷基化原料

    石腦油

    1942

    流化催化裂化

    提高汽油產量和辛烷值

    石化原料

    1950

    脫瀝青

    增加裂解原料

    瀝青

    1952

    催化重整

    轉化劣質石腦油

    芳烴

    1954

    加氫脫硫

    除硫

    1956

    抑製劑甜化

    去除硫醇

    二硫化物

    1957

    催化異構化

    轉化為高辛烷值的分子

    烷基化原料

    1960

    加氫裂化

    提質降硫

    烷基化原料

    1974

    催化脫蠟

    提高傾點

    1975

    殘餘加氫裂化

    提高殘渣的汽油產量

    重殘留

     

    基本精煉工藝和操作

    石油精煉過程和操作可分為以下基本領域:分離、轉化、處理、配製和混合、輔助精煉操作和精煉非過程操作。 有關簡化流程圖,請參見圖 1。

    圖 1. 煉油工藝流程圖

    油10F28

    分割. 原油在常壓和減壓蒸餾塔中通過分餾物理分離成具有不同沸點範圍的碳氫化合物分子組,稱為“餾分”或“餾分”。

    轉化. 用於改變碳氫化合物分子大小和/或結構的轉化過程包括:

      • 通過加氫裂化、熱裂化和催化裂化、焦化和減粘裂化進行分解(分離)
      • 通過烷基化和聚合統一(結合)
      • 異構化和催化重整的改變(重排)
      • 治療。

             

            自煉油開始以來,已使用各種處理方法去除非碳氫化合物、雜質和其他對成品性能產生不利影響或降低轉化過程效率的成分。 處理涉及化學反應和物理分離,例如溶解、吸收或沉澱,使用多種過程和組合過程。 處理方法包括去除或分離芳烴和環烷烴,以及去除雜質和不需要的污染物。 甜味化合物和酸用於在加工前對原油進行脫硫,以及在加工過程中和加工後處理產品。 其他處理方法包括粗脫鹽、化學脫硫、酸處理、粘土接觸、加氫脫硫、溶劑精製、鹼洗、加氫處理、乾燥、溶劑萃取和溶劑脫蠟。

            配製和混合 是混合和組合碳氫化合物餾分、添加劑和其他成分以生產具有特定所需性能特性的成品的過程。

            輔助精煉作業. 支持碳氫化合物加工所需的其他煉油廠操作包括輕餾分回收; 酸水剝離; 固體廢物、廢水和工藝用水的處理和冷卻; 制氫; 硫磺回收; 酸和尾氣處理。 其他工藝功能包括提供催化劑、試劑、蒸汽、空氣、氮氣、氧氣、氫氣和燃料氣體。

            煉油廠非加工設施. 所有煉油廠都有大量支持碳氫化合物工藝操作的設施、功能、設備和系統。 典型的支持業務是供熱和發電; 產品移動; 儲罐; 運費和手續費; 照明彈和救援系統; 熔爐和加熱器; 警報器和傳感器; 取樣、測試和檢驗。 非過程設施和系統包括消防、水和保護系統、噪聲和污染控制、實驗室、控制室、倉庫、維護和管理設施。

            原油煉製主要產品

            石油精煉不斷發展,以響應不斷變化的消費者對更好和不同產品的需求。 最初的工藝要求是生產煤油,作為比鯨油更便宜、更好的照明燃料來源。 內燃機的發展導致了苯、汽油和柴油燃料的生產。 飛機的發展創造了對高辛烷值航空汽油和噴氣燃料的需求,這是原始煉油產品煤油的複雜形式。 當今的煉油廠生產各種產品,包括許多用作裂化工藝和潤滑油製造以及石化行業原料的產品。 這些產品可大致分為燃料、石化原料、溶劑、加工油、潤滑劑和特殊產品,如蠟、瀝青和焦炭。 (見表 2。)

            表 2. 原油煉製主要產品

            碳氫化合物氣體

            用途

            液化氣體

            烹飪和工業氣體
            汽車燃料氣
            照明氣體

            化肥

            溶劑和丙酮
            增塑劑
            塑料和紡織品用樹脂和纖維
            油漆和清漆

            化工原料

            橡膠製品

            碳黑

            印刷油墨
            橡膠行業

            輕餾分

            輕石腦油

            烯烴
            溶劑和稀釋劑
            萃取溶劑
            化工原料

            中間石腦油

            航空和車用汽油
            乾洗溶劑

            重石腦油

            軍用噴氣燃料
            噴氣燃料和煤油
            拖拉機燃料

            柴油染料

            裂解庫存
            取暖油和柴油
            冶金燃料
            吸收油——苯和汽油回收

            重餾分油

            技術油

            紡織油
            藥用油和化妝品
            白油—食品行業

            潤滑油

            變壓器油和主軸油
            機油和機油
            機油和壓縮機油
            渦輪機油和液壓油
            變速箱油
            設備和電纜絕緣油
            車軸油、齒輪油和蒸汽機油
            金屬處理油、切削油和研磨油
            淬火和防銹油
            導熱油
            潤滑脂和化合物
            印刷油墨油

            石蠟

            橡膠行業
            藥品和化妝品
            食品和造紙行業
            蠟燭和火柴

            殘留物

            凡士林

            凡士林
            化妝品
            防銹劑和潤滑劑
            電纜塗層化合物

            殘餘燃油

            6號鍋爐及工藝燃料油

            瀝青

            鋪設瀝青
            屋頂材料
            瀝青潤滑劑
            絕緣和基礎保護
            防水紙製品

            煉油副產品

            可樂

            電極和燃料

            磺酸鹽

            乳化劑

            硫酸

            化肥

            化學製品

            油氣重整

             

            許多化學品用於碳氫化合物加工,或由碳氫化合物加工形成。 以下是與精煉有關的具體內容的簡要說明:

            二氧化硫

            燃燒高硫含量燃料產生的煙氣通常含有高濃度的二氧化硫,通常通過水洗去除。

            焦散

            將苛性鹼添加到脫鹽水中以中和酸並減少腐蝕。 苛性鹼也被添加到脫鹽原油中,以減少塔頂餾出物中腐蝕性氯化物的量。 它們用於煉油廠處理過程,以去除烴流中的污染物。

            氮氧化物和一氧化碳

            煙氣中含有高達 200 ppm 的一氧化氮,它會與氧氣緩慢反應形成二氧化氮。 水洗不能去除一氧化氮,二氧化氮可溶於水生成亞硝酸和硝酸。 煙道氣通常只含有少量的一氧化碳,除非燃燒異常。

            硫化氫

            硫化氫天然存在於大多數原油中,也是在加工過程中由不穩定的硫化合物分解形成的。 硫化氫是一種劇毒、無色、易燃氣體,比空氣重,易溶於水。 它有一種臭雞蛋味,在濃度遠低於其極低接觸限值時即可辨別。 不能依靠這種氣味來提供足夠的警告,因為感官在暴露後幾乎會立即脫敏。 需要特殊的探測器來提醒工人注意硫化氫的存在,並且在氣體存在時應使用適當的呼吸保護裝置。 接觸低水平的硫化氫會引起刺激、頭暈和頭痛,而接觸超過規定限度的水平會導致神經系統抑制並最終導致死亡。

            酸水

            酸性水是含有硫化氫、氨、酚類、碳氫化合物和低分子量硫化合物的工藝用水。 酸性水是通過在蒸餾、再生催化劑或在加氫處理和加氫精製過程中蒸汽汽提硫化氫而產生的。 向吸收硫化氫和氨的過程中加水也會產生酸性水。

            硫酸和氫氟酸

            硫酸和氫氟酸用作烷基化過程中的催化劑。 硫酸也用於一些處理過程。

            固體催化劑

            在精煉過程中使用多種形式和形狀的多種不同固體催化劑,從丸粒到顆粒珠再到粉塵,由各種材料製成並具有各種組成。 擠出顆粒催化劑用於移動床和固定床裝置,而流化床工藝使用精細的球形顆粒催化劑。 用於脫硫工藝的催化劑用鈷、鎳或鉬浸漬。 裂化裝置使用酸功能催化劑,例如天然粘土、矽鋁和合成沸石。 浸漬有鉑或其他貴金屬的酸功能催化劑用於異構化和重整。 使用過的催化劑需要特殊處理和保護免受暴露,因為它們可能含有金屬、芳香油、致癌的多環芳烴化合物或其他有害物質,並且還可能自燃。

            燃料類

            主要燃料產品是液化石油氣、汽油、煤油、噴氣燃料、柴油和取暖油以及渣油。

            液化石油氣 (LPG),它由鏈烷烴和烯烴(如丙烷和丁烷)的混合物組成,被生產用作燃料,並在壓力下作為液體儲存和處理。 LPG 的沸點範圍從大約 –74 °C 到
            38℃,無色,蒸氣比空氣重,極易燃。 從職業健康和安全的角度來看,液化石油氣的重要品質是蒸氣壓和污染物控制。

            汽油. 最重要的煉油產品是車用汽油,它是相對低沸點的烴類餾分的混合物,包括重整油、烷基化物、脂肪族石腦油(輕質直餾石腦油)、芳香族石腦油(熱裂化和催化裂化石腦油)和添加劑。 汽油混合原料的沸點範圍從環境溫度到約 204 °C,閃點低於 –40 °C。 汽油的關鍵品質是辛烷值(抗爆震)、揮發性(啟動和氣鎖)和蒸氣壓(環境控制)。 添加劑用於提高汽油性能並防止氧化和生鏽。 航空汽油是一種高辛烷值產品,經過特殊調配,可在高海拔地區發揮出色性能。

            四乙基鉛 (TEL) 和四甲基鉛 (TML) 是提高辛烷值和抗爆性能的汽油添加劑。 為了減少汽車尾氣排放中的鉛,除航空汽油外,這些添加劑已不再普遍使用。

            用乙基叔丁基醚(ETBE)、甲基叔丁基醚(MTBE)、叔戊基甲基醚(TAME)等含氧化合物代替TEL和TML,提高無鉛汽油的抗爆性能,減少一氧化碳排放。

            噴氣燃料和煤油. 煤油是鏈烷烴和環烷烴的混合物,芳烴含量通常低於 20%。 它的閃點高於 38 °C,沸程為 160 °C 至 288 °C,用於照明、取暖、溶劑和摻入柴油。 噴氣燃料是一種中間餾分煤油產品,其關鍵質量是凝固點、閃點和煙點。 商用噴氣燃料的沸程約為 191 °C 至 274 °C,軍用噴氣燃料的沸程為 55 °C 至 288 °C。

            蒸餾燃料. 柴油燃料和家用取暖油是石蠟、環烷烴和芳烴的淺色混合物,可能含有適量的烯烴。 餾出物燃料的閃點高於 60 °C,沸點範圍約為 163 °C 至 371 °C,並且通常經過加氫脫硫以提高穩定性。 餾分燃料是可燃的,加熱時會散發出蒸汽,與空氣形成可燃混合物。 餾分油所需的理想品質包括受控的閃點和傾點、清潔燃燒、儲罐中無沉積物形成以及適當的柴油燃料十六烷值以實現良好的啟動和燃燒。

            殘餘燃料. 許多船舶以及商業和工業設施使用渣油或渣油和餾出燃料的組合來提供動力、供熱和加工。 殘餘燃料是大碳氫化合物分子的深色、高粘度液體混合物,閃點高於 121 °C,沸點很高。 渣油的關鍵規格是粘度和低硫含量(用於環境控制)。

            健康和安全注意事項

            液化石油氣和汽油的主要安全隱患是火災。 低沸點產品的高揮發性和高可燃性使蒸汽很容易蒸發到空氣中,形成易燃混合物,很容易被點燃。 這是一種公認的危險,需要特定的儲存、控制和處理預防措施以及安全措施,以確保控制蒸汽和火源的釋放,以免發生火災。 應小心處理煤油和柴油等不易揮發的燃料,以防止溢出和可能的著火,因為它們的蒸氣在與易燃範圍內的空氣混合時也是可燃的。 在含有燃料蒸氣的環境中工作時,空氣中高揮發性、易燃產品蒸氣的濃度通常限制在不超過可燃下限 (LFL) 的 10%,而揮發性較低、可燃產品蒸氣的濃度不超過 20 % LFL,取決於適用的公司和政府法規,以降低著火的風險。

            儘管出於安全目的,空氣混合物中的汽油蒸氣含量通常保持在 LFL 的 10% 以下,但出於健康原因,該濃度大大高於要觀察的暴露限值。 吸入空氣中的少量汽油蒸氣(遠低於可燃下限)會引起刺激、頭痛和頭暈,而吸入更大濃度的汽油會導致意識喪失並最終導致死亡。 長期健康影響也是可能的。 例如,汽油中含有苯,這是一種已知的致癌物質,允許的接觸限度僅為百萬分之幾。 因此,即使在低於 10% LFL 的汽油蒸氣環境中工作,也需要採取適當的工業衛生預防措施,例如呼吸保護或局部排氣通風。

            過去,許多汽油含有四乙基或四甲基烷基鉛抗爆添加劑,這些添加劑有毒,通過皮膚接觸或吸入會造成嚴重的鉛吸收危害。 在使用過程中任何時候含有含鉛汽油的儲罐或容器都必須進行通風、徹底清潔、使用特殊的“空氣中鉛”測試設備進行測試並證明無鉛,以確保工人可以在不使用自檢裝置的情況下進入。包含或提供呼吸空氣設備,即使氧氣水平正常並且油箱現在包含無鉛汽油或其他產品。

            氣態石油餾分和更易揮發的燃料產品具有輕微的麻醉作用,通常與分子量成反比。 低沸點液體燃料,如汽油和煤油,如果吸入會產生嚴重的化學性肺炎,不應通過嘴吸入或誤食。 氣體和蒸汽也可能以足夠高的濃度存在,以將(空氣中的)氧氣置換到低於正常呼吸水平的水平。 將蒸氣濃度保持在暴露限值以下,並將氧氣水平保持在正常呼吸範圍內,通常通過吹掃或通風來實現。

            裂解餾出物含有少量致癌多環芳烴 (PAH); 因此,應限制接觸。 接觸汽油、煤油和蒸餾燃料也可能導致皮炎,因為它們會使皮膚脫脂。 通過使用個人防護裝備、隔離霜或減少接觸和良好的衛生習慣來實現預防,例如用溫水和肥皂洗手,而不是用汽油、煤油或溶劑洗手。 有些人對用於給汽油和其他餾出物產品著色的染料具有皮膚敏感性。

            殘留燃料油中含有微量金屬,並可能夾帶劇毒的硫化氫。 沸點高於 370 °C 的高裂化原料的殘餘燃料含有致癌的多環芳烴。 應避免在沒有適當的個人保護的情況下反復接觸殘留燃料,尤其是在打開儲罐和容器時,因為可能會釋放出硫化氫氣體。

            石化原料

            許多源自原油精煉的產品,例如乙烯、丙烯和丁二烯,都是來自煉油廠裂解過程的烯烴,旨在用於石化行業,作為生產塑料、氨、合成橡膠、乙二醇和乙二醇的原料很快。

            石油溶劑

            生產各種純化合物,包括苯、甲苯、二甲苯、己烷和庚烷,其沸點和碳氫化合物組成受到嚴密控制,可用作溶劑。 溶劑可根據其組成分為芳香族或非芳香族。 它們用作油漆稀釋劑、乾洗液、脫脂劑、工業和農藥溶劑等,通常取決於它們的閃點,閃點從遠低於 –18 °C 到高於 60 °C 不等。

            與溶劑相關的危害與燃料的危害相似,因為較低閃點的溶劑是易燃的,而且它們的蒸氣在與易燃範圍內的空氣混合時是可燃的。 芳香族溶劑通常比非芳香族溶劑具有更大的毒性。

            工藝油

            加工油包括高沸程、直餾常壓或減壓餾出物流以及通過催化或熱裂化產生的那些。 這些複雜的混合物包含具有超過 15 個碳原子的大鍊烷烴、環烷烴和芳烴分子,被用作裂化或潤滑劑製造的原料。 加工油具有相當高的粘度,沸點範圍為 260 °C 至 538 °C,閃點高於 121 °C。

            加工油會刺激皮膚,並含有高濃度的多環芳烴以及硫、氮和氧化合物。 應避免吸入蒸氣和煙霧,並應通過個人防護和良好的衛生習慣來控制皮膚接觸。

            潤滑劑和潤滑脂

            潤滑油基礎油是通過特殊的精煉工藝生產的,以滿足特定的消費者要求。 潤滑基礎油是淺色至中色、低揮發性、中等至高粘度的石蠟油、環烷油和芳香油的混合物,沸點範圍為 371 °C 至 538 °C。 將反乳化劑、抗氧化劑和粘度改進劑等添加劑混合到潤滑油基礎油中,以提供機油、渦輪機油和液壓油、工業潤滑脂、潤滑油、齒輪油和切削油所需的特性。 潤滑油基礎油最關鍵的品質是高粘度指數,在不同溫度下粘度變化較小。 該特性可能存在於原油原料中或通過使用粘度指數改進劑添加劑獲得。 添加清潔劑以保持在油的使用過程中形成的任何污泥懸浮。

            潤滑脂是潤滑油和金屬皂的混合物,添加了石棉、石墨、鉬、矽酮和滑石粉等特殊用途材料以提供絕緣或潤滑性。 切削油和金屬加工油是含有特殊添加劑(如氯、硫和脂肪酸添加劑)的潤滑油,這些添加劑在加熱時會發生反應,為切削工具提供潤滑和保護。 水溶性切削油中添加了乳化劑和防菌劑。

            儘管潤滑油本身無刺激性且毒性很小,但添加劑可能會帶來危害。 用戶應查閱供應商材料安全數據信息以確定特定添加劑、潤滑劑、切削油和潤滑脂的危害。 潤滑劑的主要危害是皮炎,通常可以通過使用個人防護設備以及適當的衛生習慣來控制。 偶爾,工人可能會對切削油或潤滑劑產生敏感性,這將需要重新分配到不能發生接觸的工作。 人們擔心暴露於環烷基切削油和輕錠油霧中會致癌,這可以通過替代、工程控製或個人防護來控制。 接觸油脂的危害與潤滑油的危害相似,此外還增加了油脂材料或添加劑帶來的任何危害。 這些危害中的大多數都在本文的其他地方進行了討論 百科全書.

            特殊產品

            用於保護食品; 在塗料中; 作為其他產品的成分,如化妝品和鞋油以及蠟燭。

            是石油精煉的結果。 它可以作為加熱的熔融液體儲存在密閉罐中,也可以作為固體儲存在容器中或室外。

            可樂 幾乎是純碳,根據焦化過程產生的物理特性,具有從電極到木炭塊的多種用途。

            瀝青,主要用於鋪路和屋頂材料,對大多數化學品和天氣條件應該是惰性的。

            蠟和瀝青在環境溫度下是固體,儲存、處理和運輸時需要更高的溫度,因此有灼傷的危險。 石油蠟經過高度精煉,通常不會產生任何危害。 皮膚接觸蠟會導致毛孔堵塞,這可以通過適當的衛生習慣來控制。 可以通過使用適當的工程控製或呼吸保護裝置來控制在打開瀝青和熔融硫磺罐時接觸硫化氫。 硫在高溫下也很容易點燃。 瀝青在其他地方討論 百科全書.

            石油精煉過程

            碳氫化合物精煉是利用化學品、催化劑、熱量和壓力將原油中天然存在的基本類型的碳氫化合物分子分離和組合成相似分子組。 精煉過程還將基本分子的結構和鍵合模式重新排列成不同的、更理想的碳氫化合物分子和化合物。 碳氫化合物的類型(鏈烷烴、環烷烴或芳烴)而不是具體的化合物,是精煉過程中最重要的因素。

            在整個煉油廠中,操作程序、安全工作實踐以及適當的個人防護服和設備的使用,包括經批准的呼吸保護,都需要用於火災、化學、微粒、熱和噪音暴露以及過程操作、取樣、檢查、周轉和維修活動。 由於大多數煉油廠過程是連續的,並且過程流包含在封閉的容器和管道中,因此暴露的可能性有限。 然而,存在著火的可能性,因為即使煉油廠操作是封閉的過程,如果發生碳氫化合物液體、蒸汽或氣體的洩漏或釋放,整個過程單元中的加熱器、熔爐和熱交換器都是火源。

            原油預處理

            脫鹽

            原油中常含有水、無機鹽、懸浮物和水溶性痕量金屬。 精煉過程的第一步是通過脫鹽(脫水)去除這些污染物,以減少設備的腐蝕、堵塞和結垢,並防止加工裝置中的催化劑中毒。 化學脫鹽、靜電分離和過濾是三種典型的原油脫鹽方法。 在化學脫鹽中,將水和化學表面活性劑(破乳劑)添加到原油中,加熱使鹽分和其他雜質溶解到水中或附著在水中,然後保存在罐中,在那裡它們沉澱下來。 電脫鹽應用高壓靜電荷,以便將懸浮的水珠集中在沉澱池的底部。 只有當原油中有大量懸浮物時才加入表面活性劑。 第三種不太常見的工藝涉及使用矽藻土作為過濾介質過濾加熱的原油。

            在化學和靜電脫鹽中,原油原料被加熱到 66 °C 和 177 °C 之間,以降低粘度和表面張力,以便於混合和分離水。 溫度受原油原料的蒸氣壓限制。 兩種脫鹽方法都是連續的。 可以添加苛性鹼或酸以調節水洗的 pH 值,並添加氨以減少腐蝕。 廢水與污染物一起從沉澱池底部排放到廢水處理設施。 脫鹽後的原油從沉降罐頂部連續抽出,送至常壓原油蒸餾(分餾)塔。 (見圖 2。)

            圖 2. 脫鹽(預處理)工藝

            油010F1

            脫鹽不充分會導致所有煉油廠工藝裝置中的加熱器管和熱交換器結垢,限制產品流動和熱傳遞,並導致由於壓力和溫度升高而導致故障。 脫鹽裝置超壓會導致故障。

            由於原油中存在硫化氫、氯化氫、環烷(有機)酸和其他污染物而發生的腐蝕也會導致設備故障。 當中和鹽(氯化銨和硫化銨)被冷凝水潤濕時會發生腐蝕。 由於脫鹽是一個封閉的過程,因此除非發生洩漏或釋放,否則接觸原油或工藝化學品的可能性很小。 加熱器洩漏可能會引起火災,從而釋放出原油的低沸點成分。

            脫鹽過程中可能會接觸到氨水、乾化學破乳劑、腐蝕劑和/或酸。 在對含硫原油進行脫鹽時使用升高的操作溫度的情況下,將存在硫化氫。 根據使用的原油原料和處理化學品,廢水將含有不同數量的氯化物、硫化物、碳酸氫鹽、氨、碳氫化合物、苯酚和懸浮固體。 如果在過濾中使用矽藻土,則應盡量減少或控制接觸,因為矽藻土可能含有粒徑非常細的二氧化矽,使其成為潛在的呼吸道危害。

            原油分離工藝

            石油精煉的第一步是在常減壓塔中對原油進行分餾。 加熱的原油被物理分離成各種餾分或直餾餾分,根據特定的沸點範圍進行區分,並按揮發性遞減的順序分類為氣體、輕質餾分油、中間餾分油、瓦斯油和渣油。 分餾之所以起作用,是因為從蒸餾塔底部到頂部的溫度梯度導致高沸點組分首先冷凝,而低沸點餾分在冷凝前在塔中升高。 在塔內,上升的蒸汽和下降的液體(回流)在它們具有彼此平衡的成分的水平處混合。 特殊托盤位於這些水平(或階段),可去除在每個水平冷凝的一小部分液體。 在典型的兩級原油裝置中,生產輕質餾分和餾出物的常壓塔緊接著是處理常壓殘餘物的真空塔。 蒸餾後,只有少數碳氫化合物適合作為成品使用,無需進一步加工。

            常壓蒸餾

            在常壓蒸餾塔中,使用回收的過程熱預熱脫鹽的原油原料。 然後它流向直接燃燒的原油進料加熱器,在略高於大氣壓的壓力和 343 °C 至 371 °C 的溫度下將其送入剛好在底部上方的垂直蒸餾塔,以避免在較高溫度下發生不希望的熱裂解. 較輕(沸點較低)的餾分擴散到塔的上部,並被連續抽出並引導至其他單元進行進一步加工、處理、混合和分配。

            具有最低沸點的餾分,例如燃氣和輕質石腦油,通過架空管線作為蒸汽從塔頂排出。 石腦油或直餾汽油作為塔頂流從塔的上部取出。 這些產品用作石化和重整原料、汽油調合原料、溶劑和液化石油氣。

            中間沸程餾分,包括瓦斯油、重石腦油和餾出物,作為側流從塔的中部排出。 這些被送到精加工操作,用作煤油、柴油燃料、燃料油、噴氣燃料、催化裂化器原料和混合原料。 這些液體餾分中的一些被汽提掉它們的輕餾分,這些輕餾分作為向下流動的回流流返回到塔中。

            冷凝或留在塔底的較重、沸點較高的餾分(稱為渣油、底部或頂部原油)用於燃料油、瀝青製造或裂化原料,或被引導至加熱器並進入減壓蒸餾塔進一步分餾。 (見圖 3 和圖 4。)

            圖 3. 常壓蒸餾過程

            油010F4

            圖 4 常壓蒸餾過程示意圖

            油10F24

            真空蒸餾

            當在較高溫度下從常壓塔中蒸餾渣油或拔頂原油時,真空蒸餾塔提供防止熱裂解所需的減壓。 一些真空塔的內部設計與常壓塔不同,採用散裝填料和除霧墊代替塔盤。 也可以使用更大直徑的塔來保持較低的速度。 一個典型的第一階段真空塔可以生產瓦斯油、潤滑油基礎油和用於丙烷脫瀝青的重渣油。 在較低真空下運行的第二階段塔從常壓塔中蒸餾出未用於潤滑油原料加工的剩餘渣油,以及從第一真空塔中未用於脫瀝青的剩餘渣油。

            真空塔通常用於將催化裂化器原料與剩餘渣油分離。 真空塔底物也可以送往焦化器,用作潤滑劑或瀝青原料,或脫硫並摻入低硫燃料油中。 (見圖 5 和圖 6。)

            圖 5. 減壓蒸餾過程

            油010F5

            圖 6. 真空蒸餾過程示意圖

            油10F25

            蒸餾柱

            在煉油廠內,還有許多其他較小的蒸餾塔,稱為塔,旨在分離特定和獨特的產品,它們的工作原理與常壓塔相同。 例如,脫丙烷塔是一種小型塔,旨在將丙烷與異丁烷和較重的組分分離。 另一個較大的塔用於分離乙苯和二甲苯。 稱為汽提塔的小型“鼓泡”塔使用蒸汽從較重的產品流中去除痕量的輕質產品(汽油)。

            控制溫度、壓力和回流必須保持在操作參數範圍內,以防止蒸餾塔內發生熱裂解。 提供洩壓系統是因為如果自動控制裝置發生故障,可能會發生壓力、溫度或液位的偏移。 監控操作以防止原油進入重整裝置。 粗原料可能含有大量的懸浮水,這些水在啟動過程中分離,並與因蒸汽吹掃而殘留在塔中的水一起沉澱在塔底。 這種水可能會加熱到沸點,並在與設備中的油接觸時產生瞬間汽化爆炸。

            預熱交換器、預熱爐和底部交換器、常壓塔和真空爐、真空塔和塔頂容易受到鹽酸(HCl)、硫化氫(H2S)、水、硫化合物和有機酸。 在處理含硫原油時,金屬溫度超過 232 °C 的常壓塔和減壓塔以及爐管中都會發生嚴重腐蝕。 濕H2S還會使鋼材產生裂紋。 在加工高氮原油時,在有水存在的情況下冷卻到低溫時會腐蝕鋼材的氮氧化物會在熔爐的煙道氣中形成。

            化學品用於控制蒸餾裝置中產生的鹽酸引起的腐蝕。 可以在初始冷凝之前將氨注入塔頂流,和/或可以將鹼性溶液小心地註入熱原油進料中。 如果沒有註入足夠的洗滌水,就會形成氯化銨沉積物,從而導致嚴重腐蝕。

            常壓和減壓蒸餾是密閉過程,接觸極少。 加工含硫(高硫)原油時,可能會在預熱交換器和熔爐、塔閃蒸區和塔頂系統、真空爐和塔以及底部交換器中接觸到硫化氫。 原油和蒸餾產品都含有高沸點芳香族化合物,包括致癌的多環芳烴。 短期接觸高濃度石腦油蒸氣會導致頭痛、噁心和頭暈,長期接觸會導致意識喪失。 苯存在於芳香石腦油中,必須限制接觸。 脫己烷塔頂可能含有大量正己烷,這會影響神經系統。 氯化氫可能存在於預熱交換器、塔頂區域和塔頂餾出物中。 廢水可能含有高濃度的水溶性硫化物和其他水溶性化合物,例如氨、氯化物、苯酚和硫醇,具體取決於原油原料和處理化學品。

            原油轉化過程

            轉化過程,如裂化、合併和重排,改變烴分子的大小和結構,以便將餾分轉化為更理想的產品。 (見表 3。)

            表 3. 石油精煉過程概述

            進程名

            行動

            方法

            意義

            原料

            產品

            分餾過程

            常壓蒸餾

            分割

            分離分數

            脫鹽原油

            天然氣、瓦斯油、餾出物、殘餘物

            真空蒸餾

            分割

            分開不開裂

            大氣塔殘留

            瓦斯油、潤滑油原料、殘油

            轉換過程——分解

            催化裂化

            改造

            催化

            升級汽油

            瓦斯油、焦炭餾分

            汽油、石化原料

            焦化

            聚合

            轉換真空殘差

            渣油、重油、焦油

            石腦油、輕油、焦炭

            加氫裂化

            氫化

            催化

            轉化為更輕的碳氫化合物

            瓦斯油、裂化油、渣油

            更輕、更高質量的產品

            氫蒸汽重整

            分解

            熱/催化

            制氫

            脫硫氣,O2 ,蒸汽

            氫氣、一氧化碳、一氧化碳2

            蒸汽裂解

            分解

            裂解大分子

            常壓塔重質燃料/餾出物

            裂化石腦油、焦炭、殘渣

            減粘裂化

            分解

            降低粘度

            大氣塔殘留

            餾分油,汽車

            轉換過程——統一

            烷基化

            結合

            催化

            聯合烯烴和異鏈烷烴

            塔式異丁烷/裂解烯烴

            異辛烷(烷基化物)

            油脂調配

            結合

            結合肥皂和油

            潤滑油、貓酸、烷基金屬

            潤滑脂

            聚合

            聚合

            催化

            聯合兩個或多個烯烴

            裂解烯烴

            高辛烷值石腦油、石化庫存

            轉換過程——改變/重新排列

            催化重整

            改造/
            脫氫

            催化

            升級低辛烷值石腦油

            焦化/加氫裂化石腦油

            高辛烷值重整油/芳烴

            異構化

            重排

            催化

            將直鏈轉換為分支

            丁烷、正烷、己烷

            異丁烷/戊烷/己烷

            處理流程

            胺處理

            治療

            吸收

            去除酸性污染物

            含 CO 的酸性氣體、碳氫化合物2 和H.2S

            無酸氣體和液態碳氫化合物

            脫鹽(前處理)

            脫水

            吸收

            去除污染物

            原油

            脫鹽原油

            乾燥和甜化

            治療

            吸收/熱

            刪除 H2O和硫化合物

            液態烴、液化石油氣、烷基化原料

            甜幹烴

            糠醛提取

            溶劑萃取

            吸收

            升級中間餾分油和潤滑油

            循環油和潤滑油原料

            優質柴油和潤滑油

            加氫脫硫

            治療

            催化

            去除硫磺、污染物

            高硫渣油/瓦斯油

            脫硫烯烴

            加氫處理

            氫化

            催化

            去除雜質/飽和碳氫化合物

            殘渣、裂解碳氫化合物

            餅乾飼料,餾分,潤滑油

            酚萃取

            溶劑萃取

            吸收/熱

            改善潤滑油粘度指數、顏色

            潤滑油基礎油

            優質潤滑油

            溶劑脫瀝青

            治療

            吸收

            去除瀝青

            真空塔殘渣、cropane

            重潤滑油,csphalt

            溶劑脫蠟

            治療

            冷卻/過濾

            從潤滑油庫存中去除蠟

            真空塔潤滑油

            脫蠟潤滑油基礎油

            溶劑萃取

            溶劑萃取

            吸收/
            沉澱

            分離不飽和芳烴

            瓦斯油、ceformate、cistillate

            高辛烷值汽油

            增甜

            治療

            催化

            刪除 H2S、轉化硫醇

            未經處理的餾出物/汽油

            優質餾分油/汽油

             

            許多通常不存在於原油中但對精煉過程很重要的碳氫化合物分子是由於轉化而產生的。 烯烴(烯烴、二烯烴和炔烴)是具有至少一個雙鍵的不飽和鏈狀或​​環狀烴分子。 它們通常是通過熱裂解和催化裂化形成的,很少天然存在於未加工的原油中。

            烯烴類 是直鏈分子,分子式為CnHn 鏈中至少含有一個雙鍵(不飽和)鍵。 最簡單的烯烴分子是單烯烴乙烯,有兩個碳原子,通過雙鍵連接,還有四個氫原子。 二烯烴(含有兩個雙鍵),例如 1,2-丁二烯和 1,3-丁二烯,以及炔烴(含有一個三鍵),例如乙炔,出現在 C5 和較輕的裂解部分。 烯烴比鏈烷烴或環烷烴更具反應性,並且容易與氫、氯和溴等其他元素結合。

            裂解過程

            蒸餾後,隨後的精煉過程用於改變餾分的分子結構以產生更理想的產品。 其中一個過程是將較重、沸點較高的石油餾分裂化、分解(或裂解)成更有價值的產品,例如氣態碳氫化合物、汽油調合原料、瓦斯油和燃料油。 在此過程中,一些分子結合(聚合)形成更大的分子。 裂化的基本類型是熱裂化、催化裂化和加氫裂化。

            熱裂解工藝

            1913 年開發的熱裂解工藝在大桶中的壓力下加熱餾出物燃料和重油,直到它們裂解(分裂)成具有更好抗爆特性的較小分子。 這種產生大量固體、不需要的焦炭的早期方法已經發展成為現代熱裂解工藝,包括減粘裂化、蒸汽裂化和焦化。

            減粘裂化

            減粘裂化是一種溫和的熱裂化形式,可降低蠟質殘渣的傾點並顯著降低原料的粘度,而不會影響其沸點範圍。 來自常壓蒸餾塔的殘餘物在常壓下在加熱器中溫和裂解。 然後用冷瓦斯油淬火以控製過度裂化,並在蒸餾塔中閃蒸。 積聚在分餾塔底部的熱裂解殘渣焦油在汽提塔中進行真空閃蒸,餾出液循環使用。 (見圖 7。)

            圖 7. 減粘裂化過程

            油010F6

            蒸汽裂解

            蒸汽裂解通過在略高於大氣壓的壓力和非常高的溫度下熱裂解大烴分子原料來生產烯烴。 蒸汽裂解的殘餘物被混合到重質燃料中。 蒸汽裂解產生的石腦油通常含有苯,苯在加氫處理之前被提取。

            焦化

            焦化是一種嚴格的熱裂解形式,用於獲得直餾汽油(焦化石腦油)和用作催化裂化原料的各種中間餾分。 這個過程完全減少了碳氫化合物分子中的氫,殘留物是一種幾乎純碳的形式,稱為 可樂。 兩種最常見的焦化工藝是延遲焦化和連續(接觸或流體)焦化,根據反應機理、時間、溫度和原油原料,這兩種焦化產生三種類型的焦炭——海綿狀焦、蜂窩狀焦和針狀焦。 (見圖 8。)

            圖 8. 焦化過程

            油010F7

              • 延遲焦化。 在延遲焦化中,原料首先被裝入分餾塔以分離較輕的碳氫化合物,然後與重質循環油混合。 重質原料被送入焦化爐並在低壓下加熱至高溫,以防止在加熱器管中過早焦化,產生部分汽化和溫和裂化。 液體/蒸汽混合物從加熱器泵送到一個或多個焦化鼓,熱材料在低壓下保持約 24 小時(延遲),直到裂解成更輕的產品。 在一個鼓中的焦炭達到預定水平後,流動被轉移到另一個鼓以保持連續操作。 來自汽包的蒸汽返回到分餾塔以分離出氣體、石腦油和瓦斯油,並通過熔爐回收較重的碳氫化合物。 對整個汽包進行蒸汽汽提以剝離未裂化的碳氫化合物,通過注水冷卻並通過從汽包底部升起的螺旋鑽進行機械除焦,或者通過使用從旋轉切割機噴射的高壓水壓裂焦炭床進行水力除焦。
              • 連續焦化。 連續(接觸或流體)焦化是一種移動床工藝,與延遲焦化相比,它在較低的壓力和較高的溫度下運行。 在連續焦化中,熱裂解是通過使用從熱回收焦炭顆粒傳遞到徑向混合器中的原料的熱量而發生的,稱為 反應堆. 氣體和蒸氣從反應器中取出,驟冷以停止進一步反應並分餾。 反應後的焦炭進入調壓鼓並被提升至進料器和分級器,較大的焦炭顆粒在此處被去除。 剩餘的焦炭落入反應器預熱器,與原料一起循環使用。 該過程是自動的,因為焦炭和原料連續流動,焦化發生在反應器和緩衝罐中。

                 

                健康和安全注意事項

                在焦化中,溫度控制應保持在一個較近的範圍內,因為高溫會產生太硬而無法從汽包中切出的焦炭。 相反,太低的溫度將導致高瀝青含量的漿液。 如果焦化溫度失控,可能會發生放熱反應。

                在處理含硫原油的熱裂解過程中,金屬溫度在 232 °C 和 482 °C 之間時會發生腐蝕。 似乎焦炭在 482 °C 以上的溫度下會在金屬上形成保護層。 然而,當溫度沒有適當地控制在 482 °C 以上時,就會發生硫化氫腐蝕。 塔下部、高溫換熱器、爐膛和均熱鼓均受到腐蝕。 持續的熱變化會導致焦炭鼓殼膨脹和破裂。

                水或蒸汽注入用於防止焦炭在延遲焦化爐管中積聚。 水必須從焦化器中完全排出,以免在用熱焦重新裝填時引起爆炸。 在緊急情況下,需要從焦炭塔頂部的工作平台撤離的替代方法。

                處理熱焦、蒸汽管道洩漏時的蒸汽或打開焦化器時可能排出的熱水、熱焦或熱漿可能會導致燙傷。 存在暴露於含有苯、硫化氫和一氧化碳氣體的芳香石腦油以及與焦化操作相關的微量致癌多環芳烴的可能性。 廢酸水可能呈強鹼性,含有油、硫化物、氨和苯酚。 當焦炭作為漿液移動時,由於濕碳會吸附氧氣,因此在儲存筒倉等密閉空間內可能會發生氧氣耗盡。

                催化裂化過程

                催化裂化將復雜的碳氫化合物分解成更簡單的分子,以提高更輕、更理想的產品的質量和數量,並減少殘留物的數量。 重烴在高溫和低壓下暴露於促進化學反應的催化劑。 該過程重新排列分子結構,將重碳氫化合物原料轉化為煤油、汽油、液化石油氣、取暖油和石化原料等較輕的餾分(見圖 9 和圖 10)。 催化劑的選擇取決於最大可能的反應性和最好的耐磨性的結合。 煉油廠裂化裝置中使用的催化劑通常是固體材料(沸石、氫矽酸鋁、處理過的膨潤土、漂白土、鋁土礦和二氧化矽-氧化鋁),它們呈粉末、珠粒、球粒或稱為擠出物的成型材料。

                圖 9. 催化裂化過程

                油010F8

                圖 10. 催化裂化過程示意圖

                油10F27

                所有催化裂化過程都具有三個基本功能:

                  • 反應——原料與催化劑反應並裂解成不同的碳氫化合物。
                  • 再生——通過燒掉焦炭使催化劑重新活化。
                  • 分餾——裂解的烴流被分離成各種產品。

                       

                      催化裂化過程非常靈活,可以調整操作參數以滿足不斷變化的產品需求。 催化裂化過程的三種基本類型是:

                        • 流化催化裂化 (FCC)
                        • 移動床催化裂化
                        • 熱催化裂化 (TCC)。

                             

                            流化催化裂化

                            流化床催化裂化裝置有一個催化劑部分(提升管、反應器和再生器)和一個分餾部分,兩者作為一個集成處理單元一起運行。 FCC 使用細粉狀催化劑,懸浮在油蒸氣或氣體中,充當流體。 裂化發生在進料管(提升管)中,催化劑和碳氫化合物的混合物在該進料管中流過反應器。

                            FCC 工藝在進入通往反應器的提升管時將預熱的碳氫化合物進料與熱的再生催化劑混合。 進料在提升管內與循環油結合,被蒸發並被熱催化劑升高到反應器溫度。 當混合物在反應器中向上移動時,進料在低壓下裂化。 這種裂化一直持續到油蒸氣在反應器旋風分離器中與催化劑分離。 生成的產品流進入一個塔,在那裡它被分離成餾分,一些重油作為循環油直接返回提升管。

                            使用過的催化劑再生以去除過程中收集在催化劑上的焦炭。 廢催化劑流經催化劑汽提器進入再生器,在那裡它與預熱空氣混合,燒掉大部分焦炭沉積物。 添加新鮮的催化劑並去除磨損的催化劑以優化裂化過程。

                            移動床催化裂化

                            移動床催化裂化類似於流化催化裂化; 然而,催化劑是顆粒狀的,而不是細粉狀的。 顆粒通過輸送機或氣動提升管連續移動到裝置頂部的儲料斗,然後通過重力向下流過反應器到再生器。 再生器和料斗通過蒸汽密封與反應器隔離。 裂解產物分離成循環氣、油、澄清油、餾分油、石腦油和濕氣。

                            Thermofor 催化裂化

                            在熱催化裂化中,預熱的原料靠重力流過催化反應器床層。 蒸氣與催化劑分離並送至分餾塔。 廢催化劑經再生、冷卻、回收利用,再生煙氣送至一氧化碳鍋爐進行熱回收。

                            健康和安全注意事項

                            應定期對原料、產品和循環流進行取樣和測試,以確保裂解過程按預期進行,並且沒有污染物進入過程流。 原料中的腐蝕性物質或沉積物會污染氣體壓縮機。 加工含硫原油時,可能會在溫度低於
                            482℃。 腐蝕發生在同時存在液相和氣相的地方以及受局部冷卻影響的區域,例如噴嘴和平台支撐。 在處理高氮原料時,暴露於氨和氰化物可能會使 FCC 塔頂系統中的碳鋼設備腐蝕、開裂或氫氣起泡,這可以通過水洗或腐蝕抑製劑來最小化。 水洗可用於保護主塔中的塔頂冷凝器免受氫硫化銨的污染。

                            應檢查關鍵設備,包括泵、壓縮機、熔爐和熱交換器。 檢查應包括檢查是否存在因腐蝕或其他故障(例如膨脹機上的催化劑堆積、原料殘留物在塔頂進料管線中結焦以及其他異常運行條件)造成的洩漏。

                            催化劑中的液態碳氫化合物或進入加熱的燃燒空氣流會引起放熱反應。 在某些過程中,必須小心以確保在再裝填或處置期間不存在爆炸濃度的催化劑粉塵。 卸載焦化催化劑時,存在硫化鐵起火的可能性。 硫化鐵暴露在空氣中會自燃,因此需要用水潤濕以防止其成為蒸氣的點火源。 結焦的催化劑可以在從反應器中傾倒之前冷卻到 49 °C 以下,或者首先傾倒到用惰性氮氣吹掃過的容器中,然後在進一步處理之前冷卻。

                            在過程採樣期間或發生洩漏或釋放時,可能會接觸到極熱的碳氫化合物液體或蒸氣。 此外,接觸致癌的多環芳烴、含苯的芳烴石腦油、酸性氣體(來自催化裂化和加氫處理等過程的燃料氣體,其中含有硫化氫和二氧化碳)、硫化氫和/或一氧化碳氣體可能會在釋放過程中發生產品或蒸氣。 在使用鎳催化劑的裂解過程中可能會無意中形成高毒性的羰基鎳,從而可能導致危險暴露。

                            催化劑再生涉及汽提和除焦,這會導致可能暴露於流體廢物流中,這些廢物流可能含有不同數量的酸性水、碳氫化合物、苯酚、氨、硫化氫、硫醇和其他物質,具體取決於原料、原油和工藝。 在處理用過的催化劑、為催化劑充電或發生洩漏或釋放時,需要安全工作規範和使用適當的個人防護設備 (PPE)。

                            加氫裂化工藝

                            加氫裂化是結合催化裂化和加氫的兩步過程,其中餾出物餾分在氫氣和特殊催化劑存在下裂化,以生產更理想的產品。 加氫裂化優於催化裂化,因為高硫原料無需預先脫硫即可進行處理。 在此過程中,重芳烴原料在非常高的壓力和相當高的溫度下轉化為較輕的產品。 當原料中鏈烷烴含量高時,氫氣可防止 PAH 的形成,減少焦油的形成並防止焦炭在催化劑上積聚。 加氫裂化會產生相對大量的異丁烷作為烷基化原料,也會引起傾點控制和煙點控制的異構化,這兩者在高質量噴氣燃料中都很重要。

                            在第一階段,原料與回收的氫氣混合,加熱並送至初級反應器,大量原料在初級反應器中轉化為中間餾分油。 硫和氮化合物在初級反應器中被催化劑轉化為硫化氫和氨。 殘餘物被加熱並送到高壓分離器,在那裡富氫氣體被去除並回收。 剩餘的碳氫化合物被汽提或純化以去除硫化氫、氨和輕質氣體,這些氣體被收集在蓄能器中,汽油與酸氣在蓄能器中分離。

                            從一級反應器中汽提出來的液態烴與氫氣混合併送往二級反應器,在那裡裂解成高質量的汽油、噴氣燃料和餾分油調合原料。 這些產品通過一系列高壓和低壓分離器去除氣體,這些氣體被回收利用。 液態碳氫化合物經過穩定、分離和汽提,來自加氫裂化裝置的輕石腦油產品用於混合汽油,而較重的石腦油則被回收或送往催化重整裝置。 (見圖 11。)

                            圖 11. 加氫裂化過程

                            油010F9

                            健康和安全注意事項

                            由於此過程中的壓力非常高,安全洩壓裝置的檢查和測試非常重要。 需要適當的過程控制來防止反應器床堵塞。 由於操作溫度和氫氣的存在,原料中的硫化氫含量必須嚴格保持在最低水平,以減少嚴重腐蝕的可能性。 還必須考慮冷凝區域濕二氧化碳的腐蝕。 在處理高氮原料時,氨和硫化氫會形成氫硫化銨,在低於水露點的溫度下會造成嚴重腐蝕。 硫氫化銨也存在於酸性水汽提中。 由於加氫裂化裝置在非常高的壓力和溫度下運行,因此控制碳氫化合物洩漏和氫氣釋放對於防止火災非常重要。

                            因為這是一個封閉的過程,所以在正常操作條件下暴露是最小的。 由於高壓洩漏,可能會接觸到含苯的脂肪族石腦油、致癌的多環芳烴、碳氫化合物氣體和蒸汽排放物、富氫氣體和硫化氫氣體。 催化劑再生和轉換過程中可能會釋放出大量一氧化碳。 催化劑蒸汽汽提和再生會產生含有酸性水和氨的廢物流。 處理用過的催化劑時,需要安全的工作規範和適當的個人防護設備。 在某些過程中,需要注意確保在充電過程中不會形成爆炸濃度的催化粉塵。 卸載焦化催化劑需要採取特殊的預防措施,以防止硫化鐵引起的火災。 結焦的催化劑應在傾倒前冷卻至 49 °C 以下,或放置在氮氣惰性容器中直至冷卻。

                            合併進程

                            兩個結合過程, 聚合烷基化, 用於連接小的缺氫分子,稱為 烯烴, 從熱裂化和催化裂化中回收,以製造更理想的汽油調合原料。

                            聚合

                            聚合是將兩個或多個不飽和有機分子(烯烴)結合形成一個單一的、更重的分子的過程,該分子具有與原始分子相同比例的相同元素。 它將氣態烯烴(例如通過熱裂解和流化裂化裝置轉化的乙烯、丙烯和丁烯)轉化為更重、更複雜、辛烷值更高的分子,包括石腦油和石化原料。 烯烴原料經過預處理以去除硫化合物和其他不需要的物質,然後通過磷催化劑,通常是固體催化劑或液體磷酸,在此處發生放熱聚合反應。 這需要使用冷卻水並將冷原料注入反應器以控制不同壓力下的溫度。 液體中的酸通過鹼洗去除,液體被分餾,酸催化劑被回收。 將蒸汽分餾以除去丁烷併中和以除去痕量酸。 (見圖 12。)

                            圖 12. 聚合過程

                            油10F10

                            如果水接觸磷酸,例如在停機時的水洗過程中,將發生嚴重腐蝕,導致設備故障。 腐蝕也可能發生在管道歧管、再沸器、交換器和其他酸可能沉澱的地方。 有可能暴露於鹼洗液(氫氧化鈉)、過程中使用的磷酸或在周轉期間被洗掉的磷酸,以及催化劑粉塵。 如果發生冷卻水損失,則存在不受控制的放熱反應的可能性。

                            烷基化

                            烷基化將催化裂化產生的烯烴分子與異鏈烷烴分子結合,以增加汽油混合物的體積和辛烷值。 在高活性催化劑(通常是硫酸或氫氟酸(或氯化鋁))存在下,烯烴會與異鏈烷烴反應生成長支鍊鍊烷烴分子,稱為 烷基化物 (異辛烷),具有卓越的抗爆性能。 然後分離和分餾烷基化物。 硫酸的 10°C 至 16°C、氫氟酸 (HF) 的 27°C 至 0°C 和氯化鋁的 0°C 等相對較低的反應溫度由製冷控制和維持。 (見圖 13。)

                            圖 13. 烷基化過程

                            油10F11

                            硫酸烷基化。 在級聯式硫酸烷基化裝置中,丙烯、丁烯、戊烯和新鮮異丁烷等原料進入反應器,與硫酸催化劑接觸。 反應器被分成多個區域,烯烴通過分配器進料到每個區域,硫酸和異丁烷從一個區域流過擋板到另一個區域。 通過蒸發異丁烷除去反應熱。 異丁烷氣體從反應器頂部排出、冷卻和再循環,其中一部分被引導至脫丙烷塔。 反應器中的殘留物沉降,硫酸從容器底部排出並再循環。 苛性鹼和/或水洗滌器用於從工藝流中去除少量酸,然後進入脫異丁烷塔。 回收脫丁烷塔頂出的異丁烷,剩餘的碳氫化合物在再運行塔中分離和/或送去混合。

                            氫氟酸烷基化。 有兩種類型的氫氟酸烷基化工藝:Phillips 和 UOP。 在菲利普斯工藝中,烯烴和異丁烷原料被乾燥並送入組合反應器/沉降器單元。 來自沉降區的碳氫化合物被送入主分餾塔。 主分餾塔的開銷進入脫丙烷塔。 含有微量氫氟酸 (HF) 的丙烷進入 HF 汽提器,然後進行催化脫氟、處理並送往儲存處。 異丁烷從主分餾塔中取出並循環到反應器/沉降器,而來自主分餾塔底部的烷基化物被送到分流器。

                            UOP 工藝使用兩個帶有獨立沉降器的反應器。 將一半乾燥的原料與循環和補充異丁烷一起裝入第一個反應器,然後裝入其沉降器,在那裡酸被循環利用,碳氫化合物裝入第二個反應器。 另一半原料進入第二個反應器,沉降酸被回收,碳氫化合物進入主分餾塔。 後續處理與菲利普斯類似,主分餾塔的塔頂餾出物進入脫丙烷塔,異丁烷被回收,烷基化物被送到分離塔。

                            健康和安全注意事項

                            硫酸和氫氟酸屬於危險化學品,酸的運輸和卸載過程中必須小心謹慎。 需要將硫酸濃度保持在 85% 至 95% 以實現良好運行並最大程度地減少腐蝕。 為防止氫氟酸腐蝕,工藝裝置內的酸濃度必須保持在 65% 以上,水分保持在 4% 以下。 硫酸裝置中的一些腐蝕和結垢是由於硫酸酯的分解或添加苛性鹼進行中和而發生的。 這些酯可以通過新鮮酸處理和熱水洗滌來去除。

                            維持工藝溫度所需的冷卻水流失可能會導致失常。 換熱器冷卻水和蒸汽側的壓力應保持低於酸服務側的最小壓力,以防止水污染。 通風口可以通向蘇打灰洗滌器,以在釋放前中和氟化氫氣體或氫氟酸蒸氣。 可以為工藝單元密封提供路緣、排水和隔離,以便在排放到下水道系統之前可以中和流出物。

                            氫氟酸裝置在檢修和進入之前應徹底排幹並進行化學清潔,以去除所有氟化鐵和氫氟酸的痕跡。 停工後,在使用過水的地方,應在引入氫氟酸之前徹底乾燥設備。 涉及氫氟酸或含有氫氟酸的碳氫化合物的洩漏、溢出或釋放是極其危險的。 必須採取預防措施,以確保與酸接觸過的設備和材料在離開工藝區或煉油廠之前得到小心處理和徹底清潔。 通常提供浸入式洗滌桶,用於中和與氫氟酸接觸的設備。

                            如果發生洩漏、溢出或釋放,則可能會導致嚴重的危險和有毒物質暴露。 直接接觸硫酸或氫氟酸會導致嚴重的皮膚和眼睛損傷,吸入酸霧或含酸的碳氫化合物蒸氣會對呼吸系統造成嚴重刺激和損害。 應採取特殊的預防性應急準備措施,並提供適合潛在危險和可能受影響區域的保護措施。 在正常操作過程中可能接觸氫氟酸和硫酸的情況下,需要安全的工作實踐和適當的皮膚和呼吸個人防護設備,例如讀數儀表、檢查和過程採樣,以及在應急響應、維護和周轉活動期間。 應制定程序以確保在硫酸或氫氟酸活動中穿戴的防護設備和服裝,包括化學防護服、頭套和鞋套、手套、面部和眼睛防護以及呼吸防護設備,在重新發布之前得到徹底清潔和淨化。

                            重新安排流程

                            催化重整異構化 是重新排列碳氫化合物分子以生產具有不同特性的產品的過程。 裂解後,一些汽油流雖然具有正確的分子大小,但需要進一步加工以提高其性能,因為它們在某些品質(例如辛烷值或硫含量)方面存在缺陷。 氫(蒸汽)重整產生額外的氫用於加氫過程。

                            催化重整

                            催化重整過程將低辛烷值重石腦油轉化為石化原料的芳烴和高辛烷值汽油組分,稱為 改革, 通過分子重排或脫氫。 根據原料和催化劑的不同,重整油中含有非常高濃度的甲苯、苯、二甲苯和其他可用於汽油調合和石化加工的芳烴。 氫氣是一種重要的副產品,從重整油中分離出來,用於回收和用於其他工藝。 所得產物取決於反應器溫度和壓力、使用的催化劑和氫氣再循環率。 一些催化重整裝置在低壓下運行,而另一些則在高壓下運行。 一些催化重整系統連續再生催化劑,一些設施在周轉期間再生所有反應器,而其他設施一次關閉一個反應器以進行催化劑再生。

                            在催化重整中,石腦油原料用氫氣進行預處理,以去除可能使催化劑中毒的污染物,例如氯、硫和氮化合物。 產品在塔中閃蒸和分餾,去除剩餘的污染物和氣體。 脫硫後的石腦油原料被送往催化重整器,在那裡被加熱成蒸汽,並通過帶有雙金屬或金屬催化劑固定床的反應器,其中含有少量鉑、鉬、錸或其他貴金屬。 發生的兩個主要反應是通過從原料分子中去除氫來生產高辛烷值芳烴,以及將正鏈烷烴轉化為支鍊或異鏈烷烴。

                            在平台化中,另一種催化重整工藝,未加氫脫硫的原料與循環氣體混合,並首先通過較便宜的催化劑。 任何殘留的雜質都會轉化為硫化氫和氨,並在氣流通過鉑催化劑之前被去除。 富氫蒸氣被再循環以抑制可能使催化劑中毒的反應。 反應器輸出物被分離成液體重整物,後者被送到汽提塔,氣體則被壓縮和回收。 (見圖 14。)

                            圖 14. 催化重整過程

                            油10F12

                            需要操作程序來控制啟動期間的熱點。 裝載床時必須小心不要破壞或壓碎催化劑,因為細小的細粉會堵塞重整篩。 再生或更換催化劑時需要採取防塵措施。 催化劑再生過程中可能會排放少量一氧化碳和硫化氫。

                            如果由於氯化銨和鐵鹽的形成而在重整器中發生穩定劑污染,則應考慮水洗。 氯化銨可能會在預處理換熱器中形成並導致腐蝕和結垢。 來自氯化合物氫化的氯化氫可形成酸或氯化銨鹽。 如果發生洩漏或釋放,則可能會接觸脂肪族和芳香族石腦油、富氫工藝氣體、硫化氫和苯。

                            異構化

                            異構化轉化 n-丁烷, n-戊烷和 n-己烷轉化為各自的異鏈烷烴。 輕質直餾石腦油的一些正常直鏈石蠟組分的辛烷值較低。 這些可以通過重新排列原子之間的鍵而轉化為高辛烷值的支鏈異構體,而不改變原子的數量或種類。 異構化類似於催化重整,因為碳氫化合物分子被重新排列,但與催化重整不同的是,異構化只是將正鏈烷烴轉化為異鏈烷烴。 異構化使用與催化重整不同的催化劑。

                            兩種不同的異構化過程是丁烷 (C4) 和戊烷/己烷。 (C5/C6).

                            丁烷(C4) 異構化產生用於烷基化的原料。 低溫工藝使用高活性氯化鋁或氯化氫催化劑,無需明火加熱器,異構化 n-丁烷。 將經過處理和預熱的原料添加到循環流中,與 HCl 混合併通過反應器(見圖 15)。

                            圖 15. C4 異構化

                            油10F22

                            戊烷/己烷異構化用於通過轉化來提高辛烷值 n-戊烷和 n-己烷。 在典型的戊烷/己烷異構化過程中,乾燥和脫硫的原料與少量有機氯化物和循環氫氣混合,並加熱到反應器溫度。 然後它通過第一個反應器中的負載金屬催化劑,苯和烯烴在該反應器中被氫化。 進料接下來進入異構化反應器,在那裡鏈烷烴被催化異構化為異鏈烷烴,冷卻並傳遞到分離器。 分離器氣體和氫氣以及補充氫氣被回收。 液體用鹼性物質中和並送至汽提塔,在那裡回收和循環使用氯化氫。 (見圖 16。)

                            圖 16. 異構化過程

                            油10F13

                            如果原料沒有完全乾燥和脫硫,則可能會形成酸,從而導致催化劑中毒和金屬腐蝕。 不得讓水或蒸汽進入存在氯化氫的區域。 需要採取預防措施以防止 HCl 進入下水道和排水溝。 存在暴露於異戊烷和脂肪族石腦油蒸氣和液體、富氫工藝氣體、鹽酸和氯化氫以及使用固體催化劑時粉塵的可能性。

                            制氫(蒸汽重整)

                            加氫脫硫、加氫、加氫裂化和石化過程需要高純度氫氣(95% 至 99%)。 如果煉油廠生產的副產品氫氣不足以滿足煉油廠的總需求,則需要製造額外的氫氣。

                            在氫蒸汽重整中,脫硫氣體與過熱蒸汽混合,並在含有鎳基催化劑的管中進行重整。 由蒸汽、氫氣、一氧化碳和二氧化碳組成的重整氣體被冷卻並通過轉化器,一氧化碳在轉化器中與蒸汽反應形成氫氣和二氧化碳。 二氧化碳用胺溶液洗滌,並在溶液通過加熱重新活化時排放到大氣中。 產物流中殘留的任何一氧化碳都轉化為甲烷。 (見圖 17。)

                            圖 17. 蒸汽重整過程

                            油10F14

                            如果氫氣中的污染物可能導致閥門故障,則必須進行檢查和測試。 為防止預熱器腐蝕,必須控制來自鹼洗滌器的殘留物,並防止來自原料或蒸汽系統的氯化物進入重整器管並污染催化劑。 暴露可能是由於工藝材料(例如腐蝕劑和胺化合物)以及過量的氫氣、一氧化碳和二氧化碳對冷凝物造成的污染。 如果發生洩漏,可能會被熱氣和過熱蒸汽灼傷。

                            雜項煉油工藝

                            潤滑油基礎油和蠟工藝

                            潤滑油和蠟是從常壓和減壓蒸餾的各種餾分中提煉出來的。 隨著真空蒸餾的發明,人們發現蠟質渣油比當時使用的任何動物脂肪都具有更好的潤滑性,這是現代碳氫化合物潤滑劑精煉技術的開端,其主要目的是去除不需要的產品,例如瀝青、磺化芳烴以及石蠟和異石蠟,以生產高質量的潤滑油。 這是通過一系列過程完成的,包括脫瀝青、溶劑萃取和分離以及處理過程,如脫蠟和加氫精製。 (見圖18)

                            圖 18. 潤滑油和蠟的製造過程

                            油10F15

                            在萃取加工中,來自真空裝置的還原原油經過丙烷脫瀝青處理,並與直餾潤滑油原料混合、預熱和溶劑萃取,以生產稱為萃餘液的原料。 在使用苯酚作為溶劑的典型提取過程中,原料在處理部分與苯酚在低於 204 °C 的溫度下混合。 然後從殘液中分離出苯酚並回收。 然後可以對萃餘液進行另一個萃取過程,該過程使用糠醛將芳族化合物與非芳族烴分離,產生具有改善的粘度指數以及氧化和熱穩定性的淺色萃餘液。

                            脫蠟殘液也可進行進一步加工以提高基礎油料的質量。 粘土吸附劑用於從潤滑油基礎油中去除深色、不穩定的分子。 另一種工藝,即潤滑油加氫精製,將熱脫蠟殘液和氫氣通過催化劑,稍微改變分子結構,從而產生顏色較淺且特性得到改善的油。 然後將處理過的潤滑油基礎油與添加劑混合和/或化合,以滿足機油、工業潤滑油和金屬加工油所需的物理和化學特性。

                            從原油中提取的兩種不同類型的蠟是從餾出油原料中生產的石蠟和從殘油原料中生產的微晶蠟。 來自萃取裝置的萃餘液含有相當數量的蠟,可以通過溶劑萃取和結晶除去。 殘液與溶劑混合,例如丙烷、甲基乙基酮 (MEK) 和甲苯混合物或甲基異丁基酮 (MIBK),並在熱交換器中預冷。 結晶溫度是通過冷卻器和過濾器進料罐中丙烷的蒸發達到的。 蠟通過過濾器不斷去除,冷溶劑洗滌以回收保留的油。 通過閃蒸和汽提從脫蠟的萃餘液中回收溶劑,並循環使用。

                            蠟用熱溶劑加熱、冷卻、過濾並進行最後清洗以去除所有油跡。 在使用蠟之前,可以對其進行水處理以改善其氣味並消除所有芳香劑痕跡,因此蠟可用於食品加工。 脫蠟殘液含有少量鏈烷烴、環烷烴和一些芳烴,可進一步加工用作潤滑油基礎油料。

                            控制處理器溫度對於防止苯酚腐蝕很重要。 蠟會堵塞下水道或排油系統並干擾廢水處理。 存在暴露於工藝溶劑(例如苯酚、丙烷、甲基乙基酮和甲苯混合物或甲基異丁基酮)的可能性。 吸入碳氫化合物氣體和蒸氣、含苯的芳香石腦油、硫化氫和富氫工藝氣體是一種危險。

                            瀝青加工

                            在初級蒸餾操作之後,瀝青是殘留物的一部分,需要進一步加工以賦予其最終用途所需的特性。 用於屋頂材料的瀝青是通過吹氣生產的。 殘留物在管道中被加熱到幾乎達到其閃點,並被送入鼓風塔,在那裡註入熱空氣一段預定的時間。 瀝青脫氫形成硫化氫,氧化產生二氧化硫。 蒸汽用於覆蓋塔頂以夾帶污染物,並通過洗滌器冷凝碳氫化合物。

                            減壓蒸餾一般用於生產道路焦油瀝青。 將殘餘物加熱並裝入柱中,柱中施加真空以防止開裂。

                            來自各種瀝青工藝的冷凝蒸汽將含有痕量的碳氫化合物。 真空的任何破壞都可能導致大氣進入並隨後引發火災。 在瀝青生產中,通過提高減壓塔底部的溫度來提高效率,可以通過熱裂解產生甲烷。 這會在瀝青儲罐中產生易燃範圍內的蒸汽,但無法通過閃蒸測試檢測到。 吹氣會產生一些多環芳烴(即 PAH)。 空氣吹製瀝青工藝產生的冷凝蒸汽也可能含有各種污染物。

                            碳氫化合物脫硫和處理工藝

                            許多產品,例如來自減粘裂化、焦化或熱裂解的熱石腦油,以及來自原油蒸餾的高硫石腦油和餾出物,都需要進行處理才能用於汽油和燃料油混合物。 包括煤油和其他餾出物在內的蒸餾產品可能含有微量芳烴,環烷烴和潤滑油基礎油可能含有蠟。 通過溶劑萃取和溶劑脫蠟等精煉工藝,這些不需要的物質在中間精煉階段或剛好在將產品送往混合和儲存之前被去除。 包括中間餾分油、汽油、煤油、噴氣燃料和酸性氣體在內的多種中間產品和成品需要乾燥和脫硫。

                            處理要么在精煉過程的中間階段進行,要么就在將成品送去混合和儲存之前進行。 處理可去除油中的污染物,例如含有硫、氮和氧的有機化合物、溶解的金屬、無機鹽和溶解在乳化水中的可溶性鹽。 處理材料包括酸、溶劑、鹼以及氧化劑和吸附劑。 酸處理用於改善潤滑油基礎油的氣味、顏色和其他特性,防止腐蝕和催化劑污染,並提高產品穩定性。 通過吸收劑(二乙醇胺)從“乾燥”酸性氣體中去除的硫化氫被燃燒,用作燃料或轉化為硫磺。 處理和藥劑的類型取決於原油原料、中間過程和最終產品規格。

                            溶劑處理工藝

                            溶劑萃取 通過溶解或沉澱從產品流中分離芳烴、環烷烴和雜質。 溶劑萃取可防止腐蝕,保護後續工藝中的催化劑,並通過從潤滑油和油脂基礎油中去除不飽和芳烴來改善成品。

                            將原料乾燥並進行連續的逆流溶劑處理。 在一個過程中,原料用一種液體洗滌,待去除的物質在其中比在所需的最終產品中更易溶解。 在另一個過程中,添加選定的溶劑,導致雜質從產品中沉澱出來。 通過加熱、蒸發或分餾將溶劑與產物流分離,隨後通過汽提或真空閃蒸從萃餘液中除去殘留的痕量溶劑。 電沉澱可用於無機化合物的分離。 然後將溶劑再生以在該過程中再次使用。

                            提取過程中使用的典型化學品包括各種酸、鹼和溶劑,包括苯酚和糠醛,以及氧化劑和吸附劑。 在吸附過程中,高度多孔的固體材料在其表面收集液體分子。 具體工藝和化學試劑的選擇取決於被處理原料的性質、存在的污染物和成品要求。 (見圖 19。)

                            圖 19. 溶劑萃取過程

                            油10F16

                            溶劑脫蠟 從餾出物或殘留基礎油中去除蠟,可用於精煉過程的任何階段。 在溶劑脫蠟中,含蠟原料通過熱交換器和製冷機冷卻,並添加溶劑以幫助形成通過真空過濾去除的晶體。 脫蠟油和溶劑經過閃蒸和汽提,蠟通過水沉降器、溶劑分餾器和閃蒸塔。 (見圖 20。)

                            圖 20. 溶劑脫蠟工藝

                            油10F17

                            溶劑脫瀝青 分離重油餾分以生產重質潤滑油、催化裂化原料和瀝青。 原料和液體丙烷(或己烷)在精確控制的混合物、溫度和壓力下被泵送到萃取塔。 根據溶解度的差異,分離發生在轉盤接觸器中。 然後將產物蒸發並汽提以回收丙烷用於再循環。 溶劑脫瀝青還可以從原料中去除硫和氮化合物、金屬、碳殘留物和石蠟。 (見圖 21。)

                            圖 21. 溶劑脫瀝青工藝

                            油10F18

                            健康和安全考慮。

                            在溶劑脫蠟中,真空中斷會使空氣進入裝置,從而造成潛在的火災隱患。 存在暴露於脫蠟溶劑蒸汽(MEK 和甲苯的混合物)的可能性。 儘管溶劑萃取是一個封閉的過程,但在處理和操作過程中,可能會接觸工藝油中的致癌多環芳烴以及苯酚、糠醛、乙二醇、丁酮、胺類和其他工藝化學品等萃取溶劑。

                            脫瀝青需要精確的溫度和壓力控制以避免失調。 此外,濕氣、過量溶劑或操作溫度下降可能會導致起泡,從而影響產品溫度控制並可能造成乾擾。 接觸熱油流會導致皮膚灼傷。 存在接觸含有致癌多環芳族化合物、液化丙烷和丙烷蒸氣、硫化氫和二氧化硫的熱油流的可能性。

                            加氫處理工藝

                            加氫處理用於從直餾汽油等液態石油餾分中去除約 90% 的污染物,包括氮、硫、金屬和不飽和烴(烯烴)。 加氫處理類似於加氫裂化,因為氫氣和催化劑都用於提高烯烴原料的氫含量。 然而,飽和度沒有加氫裂化中達到的那麼高。 通常,加氫處理在催化重整等工藝之前進行,這樣催化劑就不會被未經處理的原料污染。 加氫處理也用於催化裂化之前,以減少硫含量和提高產品收率,並將中間餾分石油餾分升級為成品煤油、柴油和取暖燃料油。

                            加氫處理工藝因原料和催化劑而異。 加氫脫硫從煤油中去除硫,減少芳烴和膠質形成特性,並使任何烯烴飽和。 加氫成型是一種脫氫工藝,用於回收過量氫氣並生產高辛烷值汽油。 加氫處理的產品被混合或用作催化重整原料。

                            In 催化加氫脫硫,原料通過固定床催化反應器進行脫氣、氫氣混合、預熱和高壓裝料。 氫氣被分離和再循環,產品在汽提塔中穩定,輕餾分被去除。

                            在此過程中,原料中的硫和氮化合物轉化為硫化氫(H2S)和氨(NH3). 殘留的硫化氫和氨通過汽提、高壓和低壓組合分離器或胺洗去除,在適合轉化為元素硫的高度濃縮的物流中回收硫化氫。 (見圖 22 和圖 23。)

                            圖 22. 加氫脫硫工藝

                            油10F19

                            圖 23. 加氫脫硫工藝示意圖

                            油10F26

                            在加氫處理中,原料中的硫化氫含量必須嚴格控制在最低限度以減少腐蝕。 氯化氫可能會在裝置的較低溫度部分形成並冷凝為鹽酸。 氫硫化銨可能在高溫、高壓裝置中形成。 如果發生洩漏,則可能會接觸到含有苯、硫化氫或氫氣的芳香石腦油蒸氣,或者如果發生酸性水洩漏或溢出,則可能會接觸到氨氣。 如果加工高沸點原料,也可能存在苯酚。

                            過多的接觸時間和/或溫度會在裝置中產生焦化。 從裝置中卸載焦化催化劑時需要採取預防措施,以防止硫化鐵起火。 結焦的催化劑在取出前應冷卻至 49 °C 以下,或傾倒在氮氣惰性容器中,以便在進一步處理前冷卻。 可以使用特殊的消泡劑來防止催化劑因焦化器原料中的有機矽殘留而中毒。

                            其他甜味和處理過程

                            處理、乾燥和甜化過程用於去除混合原料中的雜質。 (見圖 24。)

                            圖 24. 脫硫和處理過程

                            油10F20

                            甜化過程使用空氣或氧氣。 如果過量的氧氣進入這些過程,則可能由於產生靜電而在沉降器中發生火災。 有可能接觸硫化氫、二氧化硫、苛性鹼(氫氧化鈉)、廢鹼、廢催化劑(Merox)、催化劑粉塵和甜味劑(碳酸鈉和碳酸氫鈉)。

                            胺(酸性氣體處理)裝置

                            酸性氣體(來自催化裂化和加氫處理等過程的燃料氣體,含有硫化氫和二氧化碳)必須經過處理才能用作煉油廠燃料。 胺工廠從酸性氣體和碳氫化合物流中去除酸性污染物。 在胺工廠中,含有二氧化碳和/或硫化氫的氣體和液態碳氫化合物流被送入氣體吸收塔或液體接觸器,其中酸性污染物被逆流的胺溶液吸收——單乙醇胺 (MEA)、二乙醇胺 (DEA) 或甲基二乙醇胺(MDEA)。 汽提後的氣體或液體從塔頂排出,胺被送到再生器。 在再生器中,酸性組分通過加熱和再沸作用被汽提並處理掉,同時胺被回收。

                            為了盡量減少腐蝕,應建立適當的操作規範,並且需要控制再生器底部和再沸器的溫度。 氧氣應遠離系統以防止胺氧化。 有可能接觸胺類化合物(即 MEA、DEA、MDEA)、硫化氫和二氧化碳。

                            甜味和乾燥

                            脫硫(脫硫醇)處理含硫化合物(硫化氫、噻吩和硫醇)以改善顏色、氣味和氧化穩定性,並降低汽油中二氧化碳的濃度。 一些硫醇通過使產品接觸與硫醇發生反應的水溶性化學品(例如,硫酸)來去除。 苛性鹼液體(氫氧化鈉)、胺化合物(二乙醇胺)或固定床催化劑脫硫可用於將硫醇轉化為不太令人討厭的二硫化物。

                            產品乾燥(除水)是通過吸水完成的,使用或不使用吸附劑。 一些過程通過吸附在分子篩上同時干燥和甜化。

                            硫磺回收

                            硫磺回收從酸性氣體和碳氫化合物流中去除硫化氫。 Clause 工藝通過使用熱和催化反應將硫化氫轉化為元素硫。 在受控條件下燃燒硫化氫後,分離罐從原料氣流中去除水和碳氫化合物,然後將其暴露於催化劑以回收額外的硫。 燃燒和轉化產生的硫蒸氣被冷凝和回收。

                            尾氣處理

                            氧化和還原都用於處理來自硫磺回收裝置的尾氣,具體取決於氣體的成分和煉油廠的經濟性。 氧化過程燃燒尾氣將所有硫化合物轉化為二氧化硫,還原過程將硫化合物轉化為硫化氫。

                            硫化氫洗滌

                            硫化氫洗滌是一種主要的碳氫化合物原料處理工藝,用於防止催化劑中毒。 根據原料和污染物的性質,脫硫方法會有所不同,從常溫活性炭吸收到高溫催化加氫然後氧化鋅處理。

                            飽和和不飽和天然氣廠

                            來自各個煉油廠的原料被送往氣體處理廠,其中丁烷和丁烯被去除用作烷基化原料,較重的組分被送到汽油調合,丙烷被回收用於液化石油氣,丙烯被去除用於石化產品。

                            衛星氣廠 從煉油廠氣體中分離組分,包括用於烷基化的丁烷、用於汽油調合的戊烷、用於燃料的液化石油氣和用於石化產品的乙烷。 有兩種不同的飽和氣體過程:吸收分餾或直接分餾。 在吸收分餾中,來自不同單元的氣體和液體被送入吸收塔/脫乙烷塔,其中 C2 和較輕的餾分通過貧油吸收分離並去除用作燃料氣或石化原料。 剩餘的較重餾分被汽提並送至脫乙烷塔,貧油再循環回吸收塔/脫乙烷塔。 C3/C4 在脫丁烷塔中與戊烷分離,洗滌以除去硫化氫,然後送入分離器以分離丙烷和丁烷。 分餾廠取消了吸收階段。 飽和氣體工藝取決於原料和產品需求。

                            由於預先處理,硫化氫、二氧化碳和其他化合物的存在會導致腐蝕。 含有氨的物流在處理前應乾燥。 防污添加劑用於吸收油中以保護熱交換器。 腐蝕抑製劑用於控制架空系統中的腐蝕。 存在暴露於硫化氫、二氧化碳、氫氧化鈉、MEA、DEA 和 MDEA 的可能性,這些物質是從之前的處理中遺留下來的。

                            不飽和天然氣廠 從催化裂化器和延遲焦化塔頂蓄能器或分餾接收器的濕氣流中回收輕烴。 在一個典型的過程中,濕氣體在進入分餾吸收器之前或之後被壓縮並用胺處理以去除硫化氫,在那裡它們混合到並流的脫丁烷汽油流中。 輕餾分在再沸器中通過加熱分離,廢氣被送到海綿吸收器,底部被送到脫丁烷塔。 一部分脫丁烴被回收,其餘部分進入分流器進行分離。 塔頂氣體進入脫丙烷塔用作烷基化裝置原料。 (見圖 25。)

                            圖 25. 不飽和氣體裝置工藝

                            油10F21

                            在處理 FCC 原料的不飽和氣體工廠中,潮濕的硫化氫和氰化物會發生腐蝕。 當原料來自延遲焦化器或 TCC 時,硫化氫腐蝕和氨化合物在氣體壓縮機高壓部分的沉積是可能的。 存在接觸硫化氫和胺化合物(如 MEA、DEA 和 MDEA)的可能性。

                            汽油、餾分燃料和潤滑油基礎油混合工藝

                            混合是許多不同液態烴餾分的物理混合,以生產具有特定所需特性的成品。 產品可以通過歧管系統在線混合或在罐和容器中批量混合。 汽油、餾分油、噴氣燃料和潤滑油基礎油料的在線混合是通過將每種成分按比例注入主流而實現的,其中湍流促進了徹底混合。

                              • 汽油是重整油、烷基化油、直餾汽油、熱裂化和催化裂化汽油、焦化汽油、丁烷和適當添加劑的混合物。
                              • 燃料油和柴油燃料是餾分油和循環油的混合物,噴氣燃料可以是直餾餾分油或與石腦油混合。
                              • 潤滑油是精製基礎油的混合物
                              • 瀝青根據其預期用途由各種剩餘原料混合而成。

                                     

                                    添加劑通常在混合過程中或混合後混合到汽油和汽車燃料中,以提供石油碳氫化合物所不具備的特定特性。 這些添加劑包括辛烷值增強劑、抗爆劑、抗氧化劑、膠質抑製劑、抑泡劑、防銹劑、化油器(碳)清潔劑、噴油嘴清潔劑、柴油除臭劑、彩色染料、餾出物抗靜電劑、汽油氧化劑等甲醇、乙醇和甲基叔丁基醚、金屬鈍化劑等。

                                    批量和在線混合操作需要嚴格控制以保持所需的產品質量。 應清理溢出物並修復洩漏處以避免滑倒。 桶和袋中的添加劑需要妥善處理,以避免拉傷和暴露。 在混合過程中存在接觸危險添加劑、化學品、苯和其他材料的可能性,因此需要適當的工程控制、個人防護裝備和適當的衛生措施來最大程度地減少接觸。

                                    輔助煉油廠運營

                                    支持煉油工藝的輔助操作包括那些提供工藝熱量和冷卻的操作; 提供壓力釋放; 控制廢氣排放; 收集和處理廢水; 提供電力、蒸汽、空氣和工廠氣體等公用設施; 泵送、儲存、處理和冷卻工藝用水。

                                    廢水處理

                                    煉油廠廢水包括冷凝蒸汽、汽提水、廢鹼溶液、冷卻塔和鍋爐排污、洗滌水、鹼和酸廢水中和水以及其他工藝相關水。 廢水通常含有碳氫化合物、溶解物質、懸浮固體、酚類、氨、硫化物和其他化合物。 廢水處理用於工藝用水、徑流水和污水排放前。 這些處理可能需要許可證,或者必須進行回收。

                                    如果含有碳氫化合物的廢水中的蒸氣在處理過程中到達火源,則存在著火的可能性。 在過程取樣、檢查、維護和周轉期間,存在接觸各種化學品和廢物的可能性。

                                    預處理

                                    預處理是從廢水中初步分離碳氫化合物和固體。 API 分離器、截流板和沈淀池用於通過重力分離、撇取和過濾去除懸浮的碳氫化合物、含油污泥和固體。 酸性廢水用氨水、石灰或蘇打灰中和。 鹼性廢水用硫酸、鹽酸、富含二氧化碳的煙氣或硫磺處理。 一些水包油乳液首先被加熱以幫助分離油和水。 重力分離取決於水和不混溶的油球的不同比重,這使得游離油從廢水錶面撇去。

                                    酸水剝離

                                    含有硫化物的水,稱為酸水,是在催化裂化和加氫處理過程中產生的,以及每當蒸汽在含有硫化氫的氣體存在下冷凝時產生的。

                                    汽提用於含有硫化物和/或氨的廢水,溶劑萃取用於去除廢水中的酚類物質。 待回收的廢水可能需要冷卻以去除熱量和/或通過噴灑或空氣汽提去除氧化以去除任何殘留的酚類、硝酸鹽和氨。

                                    二級處理

                                    預處理後,通過沉澱或氣浮去除懸浮固體。 篩分或過濾固體含量低的廢水,並可添加絮凝劑以幫助分離。 具有高吸附特性的材料用於固定床過濾器或添加到廢水中形成漿液,然後通過沉澱或過濾去除。 二級處理過程通過使用活性污泥、未曝氣或曝氣潟湖、滴濾法或厭氧處理來生物降解和氧化可溶性有機物。 額外的處理方法用於去除廢水中的油和化學品。

                                    三級處理

                                    三級處理去除特定污染物以滿足監管排放要求。 這些處理包括氯化、臭氧化、離子交換、反滲透、活性炭吸附等。 壓縮氧氣可以擴散到廢水流中以氧化某些化學物質或滿足規定的氧氣含量要求。

                                    冷卻塔

                                    冷卻塔通過熱水和空氣之間的蒸發和潛熱傳遞從工藝水中帶走熱量。 塔的兩種類型是逆流式和橫流式。

                                      • 在逆流冷卻中,熱工藝水被泵送至最上層的壓力通風系統,並允許通過塔落下。 許多板條或噴嘴分佈在塔的整個長度上,以分散水流並幫助冷卻。 同時,空氣從塔底進入,在水中形成並發氣流。 引風塔在出風口處裝有風扇。 強制通風塔在進氣口處裝有風扇或鼓風機。
                                      • 橫流塔以與整個結構中的水流成直角的方式引入氣流。

                                         

                                        再循環冷卻水必須經過處理以去除雜質和任何溶解的碳氫化合物。 冷卻水中的雜質會腐蝕和污染管道和熱交換器,溶解鹽的水垢會沉積在管道上,木製冷卻塔會被微生物損壞。

                                        冷卻塔水可能會受到工藝材料和副產品(包括二氧化硫、硫化氫和二氧化碳)的污染,從而導致暴露。 當廢水與冷卻塔一起處理時,可能會接觸到水處理化學品或硫化氫。 由於水被空氣冷卻而充滿了氧氣,因此腐蝕的機會增加了。 一種防腐蝕方法是在冷卻水中添加一種材料,在管道和其他金屬表面形成一層保護膜。

                                        當冷卻水被碳氫化合物污染時,易燃蒸氣會蒸發到排放空氣中。 如果存在火源或閃電,可能會引發火災。 當具有可燃結構的引通風冷卻塔中存在相對乾燥的區域時,存在火災隱患。 冷卻塔風扇或水泵斷電會在過程操作中造成嚴重後果。

                                        蒸汽發生

                                        蒸汽是通過中央蒸汽發電廠和各種工藝裝置的加熱器和鍋爐操作產生的,使用煙氣或其他來源的熱量。 蒸汽發生系統包括:

                                          • 加熱器(熔爐)及其燃燒器和助燃空氣系統
                                          • 通風或壓力系統,用於從熔爐、吹灰器和壓縮空氣系統中去除煙氣,這些系統密封開口以防止煙氣逸出
                                          • 鍋爐,由許多管子組成,這些管子將水/蒸汽混合物輸送通過爐子以提供最大的熱傳遞(這些管子在鍋爐頂部的蒸汽分配鼓和鍋爐底部的集水鼓之間運行)
                                          • 蒸汽鼓收集蒸汽並在蒸汽進入蒸汽分配系統之前將其引導至過熱器。

                                                 

                                                蒸汽發生中最具潛在危險的操作是加熱器啟動。 一個或多個燃燒器在點火期間失去火焰可能會形成易燃的氣體和空氣混合物。 每種不同類型的裝置都需要特定的啟動程序,包括點火前的吹掃和失火或燃燒器火焰消失時的應急程序。 如果給水不足且鍋爐乾燥,則管道會過熱並發生故障。 多餘的水將被帶入蒸汽分配系統,導致渦輪機損壞。 鍋爐應具有連續或間歇排污系統,以從汽包中排出水並限制水垢在渦輪葉片和過熱器管上的積聚。 必須注意在啟動和關閉期間不要使過熱器過熱。 應提供備用燃料源,以防因煉油廠停工或緊急情況而造成燃氣損失。

                                                加熱器燃料

                                                加熱器中可以使用任何一種燃料或任何燃料組合,包括煉廠氣、天然氣、燃料油和煤粉。 煉油廠廢氣從工藝裝置中收集,並在燃氣平衡罐中與天然氣和液化石油氣混合。 平衡鼓提供恆定的系統壓力、相當穩定的 BTU(能量)含量燃料和氣體蒸汽中懸浮液體的自動分離,並防止大塊冷凝物帶入分配系統。

                                                燃料油通常是煉​​油廠原油和直餾和裂化渣油的混合物,與其他產品混合。 燃油系統以所需的溫度和壓力將燃料輸送到工藝裝置加熱器和蒸汽發生器。 燃料油被加熱到泵送溫度,通過粗吸入過濾器吸入,泵送至溫控加熱器,然後在燃燒前通過細網過濾器。 工藝裝置提供的分離罐用於在燃燒前從燃氣中去除液體。

                                                在工藝裝置發熱的一個例子中,一氧化碳 (CO) 鍋爐在催化裂化裝置中回收熱量,因為煙道氣中的一氧化碳被燃燒以完全燃燒。 在其他過程中,廢熱回收裝置使用煙氣中的熱量來製造蒸汽。

                                                蒸汽分配

                                                蒸汽通常由組合成一個單元的加熱器和鍋爐產生。 蒸汽以工藝裝置或發電機所需的最高壓力離開鍋爐。 然後在驅動流程泵和壓縮機的渦輪機中降低蒸汽壓力。 當煉油廠蒸汽還用於驅動蒸汽渦輪發電機發電時,蒸汽必須在比工藝蒸汽所需壓力高得多的壓力下產生。 蒸汽分配系統由適用於輸送蒸汽壓力的閥門、管件、管道和連接件組成。 煉油廠使用的大部分蒸汽在熱交換器中冷凝成水,並作為鍋爐給水重新使用,或排放到廢水處理系統。

                                                蒸汽給水

                                                給水供應是蒸汽發生的重要環節。 進入蒸汽發生系統的水量必須始終與離開系統的蒸汽量一樣多。 用於蒸汽生成的水必須不含污染物,包括礦物質和溶解的雜質,這些污染物會損壞系統或影響運行。 淤泥、污水和油類等懸浮物形成水垢和污泥,從水中凝結或濾出。 溶解的氣體,特別是引起鍋爐腐蝕的二氧化碳和氧氣,通過脫氣和處理去除。 溶解的礦物質,如金屬鹽、鈣和碳酸鹽,會導致結垢、腐蝕和渦輪葉片沉積,用石灰或蘇打灰處理以將它們從水中沉澱出來。 根據其特性,原鍋爐給水可通過澄清、沉澱、過濾、離子交換、脫氣和內部處理進行處理。 再循環的冷卻水也必須經過處理以去除碳氫化合物和其他污染物。

                                                過程加熱器、熱交換器和冷卻器

                                                過程加熱器和熱交換器將蒸餾塔和煉油廠過程中的原料預熱到反應溫度。 提供給加工裝置的大部分熱量來自原油和重整器預熱器裝置、焦化加熱器和大塔再沸器上的火焰加熱器,這些加熱器由煉油廠或天然氣、餾分油和渣油提供燃料。 加熱器通常是為特定的工藝操作而設計的,大多數是圓柱形立式或盒式設計。 熱交換器使用從過程的其他部分轉移的蒸汽或熱碳氫化合物作為熱量輸入。

                                                還通過空氣和水交換器、翅片風扇、氣體和液體冷卻器以及塔頂冷凝器,或通過將熱量轉移到其他系統,從某些過程中去除熱量。 基本的機械蒸汽壓縮製冷系統設計用於一個或多個工藝單元,包括蒸發器、壓縮機、冷凝器、控制器和管道。 常見的冷卻劑是水、酒精/水混合物或各種乙二醇溶液。

                                                需要一種提供足夠通風或蒸汽吹掃的方法,以減少在加熱爐中點火時發生爆炸的可能性。 每種類型的裝置都需要特定的啟動和應急程序。 如果火燒到翅片風扇,則可能會因過熱而發生故障。 如果易燃產品因洩漏而從熱交換器或冷卻器中逸出,則可能會發生火災。

                                                在拆下任何集管或接頭塞之前,必須小心確保從加熱器管中去除所有壓力。 應考慮在熱交換器管道系統中提供壓力釋放,以防它們在充滿液體時被阻塞。 如果控制失效,熱交換器的任一側都可能發生溫度和壓力的變化。 如果熱交換器管發生故障並且過程壓力大於加熱器壓力,則產品可能會進入加熱器並造成下游後果。 如果壓力較小,加熱器流可能會進入過程流體流。 如果液體或氣體冷卻器發生循環損失,產品溫度升高可能會影響下游操作,需要洩壓。

                                                根據燃料、工藝操作和裝置設計,可能會接觸硫化氫、一氧化碳、碳氫化合物、蒸汽鍋爐給水污泥和水處理化學品。 應避免皮膚接觸可能含有酚類化合物的鍋爐排污。 可能會暴露在輻射熱、過熱蒸汽和熱碳氫化合物中。

                                                洩壓和火炬系統

                                                納入工藝的工程控制包括通過通風、稀釋和惰化來降低易燃蒸氣濃度。 加壓用於將控制室保持在大氣壓以上,以減少蒸汽進入的可能性。 提供洩壓系統以控制由洩壓裝置和排污裝置釋放的蒸汽和液體。 當工作壓力達到預定水平時,壓力釋放是一種自動的、有計劃的釋放。 排污通常指材料的故意釋放,例如工藝裝置啟動、熔爐排污、停機和緊急情況造成的排污。 蒸汽減壓是在緊急情況下從壓力容器中快速去除蒸汽。 這可以通過使用爆破片來實現,爆破片通常設置在比安全閥更高的壓力。

                                                安全溢流閥

                                                用於控制空氣、蒸汽、氣體和碳氫化合物蒸汽和液體壓力的安全洩壓閥,隨著壓力增加超過正常工作壓力而按比例打開。 主要設計用於釋放大量蒸汽的安全閥通常會彈開至滿負荷。 打開不需要大量排放的液體安全閥所需的超壓會隨著閥門提升而增加,因為彈簧阻力增加。 先導式安全洩放閥的容量是普通洩壓閥的六倍,用於需要更緊密密封和更大流量排放的場合。 不揮發的液體通常被泵送至油水分離和回收系統,而揮發性液體則被送至在較低壓力下運行的裝置。

                                                喇叭褲

                                                典型的封閉式壓力釋放和火炬系統包括洩壓閥和來自工藝裝置的用於收集排放物的管線、用於分離蒸汽和液體的分離罐、用於回火保護的密封件和/或吹掃氣體以及火炬和點火器系統,如果出現以下情況,該系統會燃燒蒸汽不允許直接排放到大氣中。 可將蒸汽注入火炬頭以減少可見煙霧。

                                                不允許將液體排放到蒸汽處理系統。 火炬分離桶和火炬需要足夠大以處理緊急排污,並且在超壓情況下需要卸壓。 在煉油廠過程中可能存在超壓的地方提供洩壓閥,例如由於以下原因:

                                                  • 冷卻水損失,可能導致冷凝器中的壓降大大增加,進而增加工藝裝置中的壓力
                                                  • 將包括水在內的低沸點液體注入到在較高溫度下運行的工藝容器中,從而導致快速汽化和壓力升高
                                                  • 由於過程蒸汽過熱、加熱器故障或火災導致蒸汽膨脹和由此產生的超壓
                                                  • 自動控制故障、出口關閉、換熱器故障等。
                                                  • 內部爆炸、化學反應、熱膨脹、積氣等。
                                                  • 回流損失,導致蒸餾塔壓力升高。

                                                            因為回流量會影響離開蒸餾塔的蒸氣體積,體積損失會導致冷凝器中的壓力下降和蒸餾塔中的壓力升高。

                                                            維護很重要,因為需要閥門才能正常工作。 常見的閥門操作問題包括:

                                                              • 由於閥門入口或出口堵塞或腐蝕而無法在設定壓力下打開,從而妨礙閥瓣支架和導軌的正常運行
                                                              • 由於閥座或運動部件上的污垢、腐蝕或沉積物,或氣流中的固體切割閥盤,彈開後無法復位
                                                              • 由於操作壓力太接近閥門設定點,會出現顫動和過早打開。

                                                                   

                                                                  實用

                                                                  . 根據位置和社區資源的不同,煉油廠可能會利用公共供水來提供飲用水和工藝用水,或者可能不得不抽取和處理自己的飲用水。 處理可能包括廣泛的要求,從脫鹽到過濾、氯化和測試。

                                                                  污水. 此外,根據社區或私人異地處理廠的可用性,煉油廠可能必須提供其衛生廢物的許可、收集、處理和排放。

                                                                  電力. 煉油廠要么從外部獲取電力,要么使用由蒸汽輪機或燃氣發動機驅動的發電機自行生產。 區域根據防止火花點燃蒸汽或包含電氣設備內爆炸所需的電氣保護類型進行分類。 變電站通常位於非分類區域,遠離易燃碳氫化合物蒸汽源或冷卻塔噴水源,包含變壓器、斷路器和饋電電路開關。 變電站向工藝單元區域內的配電站供電。 配電站可以位於分類區域,前提是滿足電氣分類要求。 配電站通常使用裝有充油或空氣斷路斷開裝置的充液變壓器。

                                                                  應採取正常的電氣安全預防措施,包括乾地、“高壓”警告標誌和防護裝置,以防止觸電死亡。 員工應熟悉煉油廠電氣安全工作程序。 應實施上鎖/掛牌和其他適當的安全工作實踐,以防止在高壓電氣設備上工作時通電。 在變壓器和開關周圍工作時可能會發生危險暴露,這些變壓器和開關含有需要特殊處理預防措施的介電流體。 這些主題在本文的其他地方進行了更充分的討論 百科全書.

                                                                  渦輪機、氣體和空氣壓縮機操作

                                                                  空氣和氣體壓縮機

                                                                  煉油廠排氣通風和供氣系統旨在捕獲或稀釋可能污染工作空間或外部大氣的氣體、煙霧、灰塵和蒸汽。 如果可行,捕獲的污染物將被回收,或在清潔或燃燒後直接進入處置系統。 供氣系統包括壓縮機、冷卻器、儲氣罐、空氣乾燥器、控制裝置和分配管道。 鼓風機還用於為某些過程提供空氣。 為氣動工具、催化劑再生、過程加熱器、蒸汽-空氣除焦、酸性水氧化、汽油脫硫、瀝青吹製和其他用途提供工廠空氣。 提供儀表空氣用於氣動儀表和控制、氣動馬達和吹掃連接。 工廠氣體,例如氮氣,用於惰性容器和其他用途。 往復式和離心式壓縮機都用於氣體和壓縮空氣。

                                                                  空氣壓縮機的位置應確保吸氣口不會吸入易燃蒸氣或腐蝕性氣體。 如果氣體壓縮機發生洩漏,則可能會引起火災。 需要分離鼓來防止液體浪湧進入氣體壓縮機。 如果氣體被固體物質污染,則需要過濾器。 自動壓縮機控制的故障將影響過程。 如果最大壓力可能大於壓縮機或工藝設備的設計壓力,則應提供壓力釋放。 壓縮機上暴露的運動部件需要防護。 壓縮機廠房應進行適當的電氣分類,並為適當的通風做好準備。

                                                                  當工廠空氣用作儀表空氣的備用空氣時,互連必須位於儀表空氣乾燥系統的上游,以防止儀表被水分污染。 在停電或壓縮機故障的情況下,可能需要備用儀表空氣供應源,例如使用氮氣。 採取適當的保護措施,使氣體、工廠空氣和儀表空氣不被用作呼吸源或飲用水系統加壓源。

                                                                  渦輪機

                                                                  渦輪機通常以燃氣或蒸汽為動力,用於驅動泵、壓縮機、鼓風機和其他煉油廠工藝設備。 蒸汽在高溫高壓下進入渦輪機,在固定葉片的引導下膨脹並驅動旋轉葉片。

                                                                  用於在真空下運行的排氣汽輪機需要在排放側安裝一個安全洩壓閥,以在真空失效時進行保護和維持蒸汽。 在最大工作壓力可能大於設計壓力的情況下,汽輪機需要洩壓裝置。 應考慮在渦輪機上提供調速器和超速控制裝置。

                                                                  泵、管道和閥門

                                                                  離心泵和正排量(往復式)泵用於在整個煉油廠輸送碳氫化合物、工藝用水、消防水和廢水。 泵由電動機、汽輪機或內燃機驅動。

                                                                  工藝和公用事業管道系統在整個設施中分配碳氫化合物、蒸汽、水和其他產品。 它們的尺寸和製造材料取決於產品的服務類型、壓力、溫度和性質。 管道上有排氣、排放和样品連接,以及用於消隱的規定。 根據其操作目的,使用不同類型的閥門,包括閘閥、旁通閥、截止閥和球閥、旋塞閥、截止閥和排放閥以及止回閥。 這些閥門可以手動或自動操作。

                                                                  需要維修或其他工作的閥門和儀表應在地面或操作平台上易於接近。 遠程控制閥、消防閥和隔離閥可用於在發生洩漏或火災時限制泵吸入管路處的產品損失。 操作排氣和排放連接可以配備雙截止閥,或截止閥和塞子或盲法蘭以防止釋放。 根據產品和服務,可能需要防止排放管路回流。 可以對管道膨脹、移動和溫度變化作出規定,以避免破裂。 流量減少或無流量運行的泵會過熱和破裂。 自動泵控制故障可能會導致過程壓力和溫度出現偏差。 在泵可能超壓的地方,應在排放管道中提供壓力釋放裝置。

                                                                  儲罐

                                                                  整個煉油廠都使用常壓儲罐和壓力儲罐來儲存原油、中間碳氫化合物(用於加工的那些)和成品,包括液體和氣體。 還提供用於消防水、工藝和處理水、酸、空氣和氫氣、添加劑和其他化學品的水箱。 儲罐的類型、結構、容量和位置取決於它們的用途以及儲存材料的性質、蒸氣壓、閃點和傾點。 煉油廠使用多種類型的儲罐,最簡單的是地上錐頂儲罐,用於儲存可燃(非揮發性)液體,例如柴油、燃料油和潤滑油。 儲存易燃(揮發性)液體(如汽油和原油)的開頂和有蓋(內部)浮頂罐限制了產品頂部和罐頂之間的空間量,以保持富含蒸汽的防止點燃的氣氛。

                                                                  如果碳氫化合物儲罐裝滿或出現洩漏,導致液體和蒸汽逸出並到達火源,則存在著火的可能性。 煉油廠應建立手動計量和產品接收程序以控制溢出或在儲罐上提供自動溢出控制和信號系統。 儲罐可配備固定式或半固定式泡沫水消防系統。 儲罐上可設置遙控閥、隔離閥和防火閥,以便在儲罐內或儲罐堤壩或儲存區發生火災時抽空或關閉。 儲罐通風、清潔和密閉空間進入程序用於控制儲罐內部的工作,動火作業許可系統用於控制儲罐內部和周圍的火源。

                                                                  裝卸、裝運和運輸

                                                                  將氣體和液態碳氫化合物裝載到管道、油罐車、油罐車和海船和駁船中,以運輸到碼頭和消費者是煉油廠的最終操作。 在設計海上碼頭、裝載架和管道歧管時,產品特性、配送需求、運輸要求、防火、環境保護和操作標準非常重要。 托運人和收貨人需要建立並同意操作程序,並在產品轉移期間保持溝通。 油罐車和鐵路油罐車可以頂部或底部裝載。 裝卸液化石油氣 (LPG) 需要特別考慮,而不是液態碳氫化合物。 如有需要,應在裝載架和海運碼頭提供蒸汽回收系統。

                                                                  在裝載或卸載、清理溢出物或洩漏物時,或在對裝載設施或蒸汽回收系統進行測量、檢查、取樣或執行維護活動時,可能需要安全工作規範和適當的個人防護設備。 遇油罐車或油罐車車廂溢滿等緊急情況時,應停止或改道輸送。

                                                                  煉油廠使用許多不同的危險和有毒化學品,從實驗室中使用的少量測試試劑到鹼處理中使用的大量硫酸和氫氟酸不等。 這些化學品需要妥善接收、儲存和處理。 化學品製造商提供材料安全信息,煉油廠可以使用這些信息來製定處理化學品的安全程序、工程控制、個人保護要求和應急響應程序。

                                                                  裝卸設施的危險性質取決於裝載的產品和之前用油罐車、油罐車或海船運輸的產品。 綁定平衡裝載架和油罐車或油罐車之間的電荷。 接地可防止雜散電流在卡車和鐵路裝載設施中流動。 絕緣法蘭用於船塢管道連接,以防止靜電積聚和放電。 阻火器安裝在裝載架和船用蒸汽回收管線中以防止回火。 在允許開關負載的情況下,應建立並遵守安全程序。

                                                                  在發生洩漏或溢出時,應在頂部和底部裝載架和海運碼頭提供供應總管的自動或手動關閉系統。 碼頭和頂部裝載架可能需要防墜落保護,例如扶手。 排水和回收系統可設置在裝貨架上用於雨水排水、碼頭和處理溢出和洩漏。 液化石油氣裝載設施需要採取預防措施,以免油罐車和卡車超載或超壓。

                                                                  煉油廠支持活動和設施

                                                                  根據煉油廠的位置和可用資源,需要許多不同的設施、活動和計劃來支持煉油廠工藝,每一種都有其特定的安全和健康要求。

                                                                  行政活動

                                                                  根據煉油公司的經營理念和社區服務的可用性,需要開展各種各樣的行政支持活動,以確保煉油廠的持續運營。 控製石油流入、流入和流出煉油廠的功能是煉油廠獨有的。 行政職能可細分如下。 過程單元的日常操作是操作功能。 另一個職能是負責確保為原油的連續供應做出安排。 其他職能活動包括醫療服務(急救和持續醫療)、食品服務、工程服務、清潔服務以及大多數行業常見的日常行政和管理職能,例如會計、採購、人事關係等。 煉油廠培訓職能負責主管和員工的技能和工藝培訓,包括初始培訓、進修和補救培訓,以及員工和承包商在應急響應和安全工作實踐和程序方面的入職培訓和培訓。

                                                                  建設與維護

                                                                  煉油廠的持續安全運行取決於定期維護和預防性維護的計劃和程序的建立和實施,並確保在必要時進行更換。 周轉,其中整個煉油廠或整個工藝裝置將全部設備全部關閉並一次性更換,是流程工業特有的一種預防性維護計劃。 機械完整性活動,如閥門和洩壓裝置的檢查、維修、測試和認證,是過程安全管理計劃的一部分,對於煉油廠的持續安全運行很重要,維護工作指令對於煉油廠的持續有效性也很重要煉油廠“變革管理”計劃。 工作許可計劃控制高溫工作和安全工作,例如隔離和停工,以及進入密閉空間。 維護和儀表車間的目的包括:

                                                                    • 測試、維護和校準煉油廠過程控制、儀器和計算機的精細而精確的工作
                                                                    • 焊接
                                                                    • 設備維修和大修
                                                                    • 機動車保養
                                                                    • 木工等。

                                                                             

                                                                            施工和維護安全與健康依賴於以下一些計劃。

                                                                            隔離

                                                                            過程單元內設備的安全維護、修理和更換通常需要隔離儲罐、容器和管線,以排除易燃液體或蒸汽進入熱加工區域的可能性。 隔離通常通過斷開和關閉通往或來自容器的所有管道來實現; 在儲罐或容器附近的連接處堵塞或堵塞管道; 或關閉管道上的雙組截止閥(如果提供),並打開兩個關閉的閥門之間的放氣閥。

                                                                            上鎖/掛牌

                                                                            上鎖和掛牌程序可防止在維修或維護期間意外啟動電氣、機械、液壓或氣動設備。 在開始工作之前,所有電動設備都應將其斷路器或主開關鎖定或標記並進行測試以確保不可操作。 機械液壓和氣動設備在開始工作前應斷電並鎖定或掛上電源。 正在處理或隔離的閥門關閉管線也應上鎖或貼上標籤,以防止未經授權打開。

                                                                            冶金

                                                                            冶金學用於確保管線、容器、儲罐和反應器的持續強度和完整性,這些管線、容器、儲罐和反應器會受到原油加工過程中產生和使用的酸、腐蝕劑、酸性水、氣體和其他化學品的腐蝕。 整個煉油廠都採用無損檢測方法,以在故障發生前檢測過度腐蝕和磨損。 需要採取適當的安全預防措施,以防止正在處理或暴露於放射性測試設備、染料和化學品的工人過度暴露。

                                                                            倉庫

                                                                            倉庫不僅儲存煉油廠持續運營所需的零件、材料和設備,還儲存用於維護、加工和混合的包裝化學品和添加劑。 倉庫還可以備有所需的個人防護服和設備,包括安全帽、手套、圍裙、眼部和麵部防護裝置、呼吸防護裝置、安全和防滲鞋、防火服和防酸服。 需要妥善儲存和分離易燃和可燃液體以及危險化學品,以防止溢出、火災和不相容產品的混合。

                                                                            實驗室

                                                                            實驗室負責在加工前確定原油的價值和一致性,以及執行成品質量控制所需的測試。 應對實驗室人員進行培訓,使其認識到處理和混合有毒化學品和易燃液體的固有危險,並為自己和他人提供保護。

                                                                            安全與環境和職業衛生

                                                                            其他重要的煉油廠支持活動是安全、防火和保護、環境保護和工業衛生。 這些可以作為單獨的功能提供或集成到煉油廠操作中。 安全、應急準備和響應以及防火活動通常是煉油廠內同一職能部門的責任。

                                                                            安全職能作為設計審查、施工前和施工審查以及啟動前審查小組的一部分參與過程安全管理計劃。 安全通常協助承包商資格認證過程,審查承包商活動並調查涉及員工和承包商的事件。 安全人員可能負責監督需要許可證的活動,例如密閉空間進入和動火作業,並檢查便攜式滅火器、淨化設施、安全淋浴、洗眼站、固定檢測設備和警報器以及緊急情況的可用性和準備情況在有毒氣體釋放時放置在戰略位置的自給式呼吸器。

                                                                            安全計劃. 煉油廠安全部門通常負責制定和管理各種安全和事故預防計劃,包括但不限於以下內容:

                                                                              • 設計施工和啟動前安全審查
                                                                              • 事故、事件和未遂事件的調查和報告
                                                                              • 應急準備計劃和響應方案
                                                                              • 承包商安全計劃
                                                                              • 安全工作實踐和程序
                                                                              • 上鎖/掛牌
                                                                              • 密閉和惰性空間進入
                                                                              • 腳手架
                                                                              • 電氣安全、設備接地及故障保護方案
                                                                              • 機器防護
                                                                              • 安全標誌和注意事項
                                                                              • 動火作業、安全作業和進入許可證制度。

                                                                                                     

                                                                                                    消防隊. 煉油廠消防隊和應急響應人員可以是專職大隊成員; 指定的煉油廠員工,例如經過培訓和指派在日常職責之外響應的操作員和維護人員; 或兩者的結合。 除了火災,旅通常還應對其他煉油廠事故,例如酸或氣體洩漏、從船隻或儲罐中救援、洩漏等。 消防職能可能負責檢查和測試火災探測器和信號,以及固定式和便攜式消防系統和設備,包括消防車、消防泵、消防水管、消防栓、軟管和噴嘴。

                                                                                                    煉油廠消防不同於普通消防,因為與其撲滅,通常更可取的是讓某些火繼續燃燒。 此外,每種類型的碳氫化合物液體、氣體和蒸汽都具有獨特的火災化學特性,必須徹底了解這些特性才能最好地控制它們的火災。 例如,如果不首先停止蒸汽釋放就撲滅碳氫化合物蒸汽火災,只會產生持續的蒸汽氣體雲,並有可能重新點燃和爆炸。 含有原油和重殘油的儲罐發生火災時,需要使用特定的消防技術來處理,以避免發生爆炸或儲罐沸騰的可能性。

                                                                                                    碳氫化合物火災通常通過停止產品流動並讓火熄滅,同時應用冷卻水來保護相鄰設備、儲罐和容器免受熱暴露來撲滅。 許多固定式消防系統都是為這個特定目的而設計的。 在壓力下處理裝置中滅火需要特別考慮和培訓,特別是當涉及氫氟酸等催化劑時。 特殊的消防化學品,例如乾粉和泡沫水溶液,可用於撲滅碳氫化合物火災和控制蒸汽排放。

                                                                                                    應急準備. 煉油廠需要針對許多不同的潛在情況制定和實施應急響應計劃,包括爆炸、火災、洩漏和救援。 應急計劃應包括使用外部援助,包括承包商、政府和互助,以及特殊用品和設備的可用性,例如滅火泡沫和防溢漏和吸附材料。

                                                                                                    氣體和蒸汽測試

                                                                                                    在煉油廠進行氣體、微粒和蒸汽監測、取樣和測試,以確保工作可以安全進行,過程可以在沒有有毒或危險暴露、爆炸或火災的情況下運行。 大氣測試使用各種儀器和技術進行,以測量氧氣含量、碳氫化合物蒸汽和氣體,並確定危險和有毒的暴露水平。 儀器必須在使用前由合格人員正確校準和調整,以確保可靠和準確的測量。 根據工作地點、潛在危險和正在執行的工作類型,測試、取樣和監控可以在工作開始前進行,或在工作期間按指定時間間隔進行,或在整個工作過程中連續進行。

                                                                                                    在製定對易燃、惰性和有毒氣體進行採樣和測試的煉油廠程序時,應考慮使用個人防護設備,包括適當的呼吸防護設備。 需要注意的是,濾毒罐式呼吸器不適用於缺氧環境。 測試要求應取決於儀器故障時出現的危險程度。

                                                                                                    可以使用便攜式設備或固定儀器對以下物質進行測試:

                                                                                                    . 可燃氣體儀表通過燃燒被測大氣的微小樣本來工作。 為了獲得準確的可燃氣體讀數,大氣中必須存在至少 10% 和最多 25% 的氧氣。 大氣中存在的氧氣量是通過在使用可燃氣體流量計之前或同時使用氧氣流量計來確定的。 在密閉或密閉空間工作時,氧氣測試是必不可少的,因為在沒有呼吸保護的情況下進入(前提是沒有接觸有毒物質)需要大約 21% 的正常呼吸空氣氧氣濃度。 氧氣計還用於測量惰性空間中存在的氧氣量,以確保在高溫作業或其他操作期間沒有足夠的氧氣來支持燃燒。

                                                                                                    碳氫化合物蒸氣和氣體. “動火作業”是指在可能暴露於易燃蒸氣和氣體的區域進行的會產生火源的工作,例如焊接、切割、打磨、噴砂清理、操作內燃機等。 為了安全地進行動火作業,使用可燃氣體儀表等儀器來測試大氣中的碳氫化合物蒸氣。 碳氫化合物蒸氣或氣體只有在與空氣(氧氣)按一定比例混合併點燃時才會燃燒。 如果空氣中的水蒸氣不足,則稱混合物“太稀而無法燃燒”,如果水蒸氣過多(氧氣太少),則混合物“太濃而無法燃燒”。 限制比例稱為“可燃上限和下限”,並表示為空氣中蒸氣體積的百分比。 每種碳氫化合物分子或混合物都有不同的可燃性極限,通常在空氣中約 1% 至 10% 的蒸氣。 例如,汽油蒸氣的可燃下限為 1.4%,可燃上限為 7.6%。

                                                                                                    有毒環境. 專用儀器用於測量人們工作的大氣中可能存在的有毒和有害氣體、蒸汽和微粒的水平。 這些測量值用於確定所需保護的級別和類型,從完全通風和更換大氣到在該區域工作的人員使用呼吸和個人防護設備可能有所不同。 煉油廠中可能存在的危險和有毒物質包括石棉、苯、硫化氫、氯氣、二氧化碳、硫酸和氫氟酸、胺類、苯酚等。

                                                                                                    健康和安全計劃

                                                                                                    煉油廠工業衛生的基礎是一項行政和工程控制計劃,涵蓋設施接觸有毒和有害化學品、實驗室安全和衛生、人體工程學和醫療監督。

                                                                                                    監管機構和公司製定了各種有毒和有害化學品的接觸限制。 職業衛生職能進行監測和取樣,以衡量員工接觸危險和有毒化學品和物質的情況。 工業衛生學家可以製定或推薦工程控制、預防性工作實踐、產品替代、個人防護服和設備或替代保護措施或減少接觸。

                                                                                                    醫療項目. 煉油廠通常需要進行入職前和定期體檢,以確定員工最初和隨後執行工作的能力,並確保持續的工作要求和暴露不會危及員工的健康或安全。

                                                                                                    個人防護. 個人保護計劃應涵蓋典型的煉油廠接觸,例如噪音、石棉、絕緣、危險廢物、硫化氫、苯和工藝化學品,包括腐蝕性、氟化氫、硫酸等。 工業衛生可指定用於各種暴露的適當個人防護設備,包括負壓和供氣呼吸器以及聽力、眼睛和皮膚保護。

                                                                                                    產品安全. 產品安全意識包括了解工作場所可能接觸的化學品和材料的危害,以及在發生攝入、吸入或皮膚接觸接觸事件時應採取的措施。 對原油、煉油廠物流、工藝化學品、成品和擬議的新產品進行毒理學研究,以確定接觸對員工和消費者的潛在影響。 這些數據用於製定有關產品中有害物質的允許接觸限值或可接受數量的健康信息。 此信息通常通過材料安全數據表 (MSDS) 或類似文件分發,並且員工會接受有關工作場所材料危害的培訓或教育。

                                                                                                    環境保護

                                                                                                    環境保護是煉油廠運營中的一個重要考慮因素,因為法規遵從性要求以及隨著油價和成本上升而需要保護。 煉油廠會產生各種可能對環境有害的空氣和水排放物。 其中一些是原始原油中的污染物,而另一些則是煉油廠工藝和操作的結果。 空氣排放物包括硫化氫、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳(見表 2)。 廢水通常含有碳氫化合物、溶解物質、懸浮固體、酚類、氨、硫化物、酸、鹼和其他污染物。 還存在各種易燃和/或有毒化學品意外溢出和洩漏的風險。

                                                                                                    為遏制液體和蒸汽排放並降低運營成本而建立的控制措施包括:

                                                                                                      • 節能減排。 控制措施包括蒸汽洩漏控制和冷凝水回收計劃,以節約能源並提高效率。
                                                                                                      • 水污染. 控制措施包括 API 分離器和後續處理設施中的廢水處理、雨水收集、保留和處理以及溢出預防遏制和控制計劃。
                                                                                                      • 空氣污染. 由於煉油廠連續運行,因此洩漏檢測非常重要,尤其是在閥門和管道連接處。 控制措施包括減少碳氫化合物蒸汽排放和釋放到大氣中、煉油廠閥門和配件密封性計劃、浮頂罐密封和蒸汽遏制計劃,以及用於裝卸設施和通風罐和容器的蒸汽回收。
                                                                                                      • 地面污染。 防止石油洩漏污染土壤和污染地下水是通過使用堤壩和向指定的、受保護的密封區域提供排水來實現的。 可以通過使用二級遏制措施(例如不透水塑料或粘土堤壩襯裡)來防止堤壩區域內溢出造成的污染。
                                                                                                      • 溢出響應. 煉油廠應制定和實施計劃,以應對原油、化學品和成品在陸地和水中的洩漏。 這些計劃可能依靠受過培訓的員工或外部機構和承包商來應對緊急情況。 準備計劃中應包括現場或隨叫隨到的洩漏清理和恢復用品和設備的類型、所需數量和可用性。

                                                                                                       

                                                                                                              上一頁

                                                                                                              星期六,二月26 2011:19 59

                                                                                                              製藥業


                                                                                                              定義

                                                                                                              這些術語在製藥行業中經常使用:

                                                                                                              生物製品 是細菌和病毒疫苗、抗原、抗毒素和類似產品、血清、血漿和其他用於治療性保護或治療人類和動物的血液衍生物。

                                                                                                              散裝 是用於製造劑型產品、加工加藥動物飼料或複合處方藥的活性藥物物質。

                                                                                                              診斷劑 協助診斷人類和動物的疾病和失調。 診斷劑可以是用於檢查胃腸道的無機化學品、用於可視化循環系統和肝臟的有機化學品以及用於測量器官系統功能的放射性化合物。

                                                                                                              毒品 是對人類和動物具有活性藥理特性的物質。 藥物與其他材料(例如醫藥必需品)混合以生產醫藥產品。

                                                                                                              倫理製藥 是用於預防、診斷或治療人類或動物疾病和病症的生物和化學製劑。 這些產品通過醫療、藥房或獸醫專業人員的處方或批准進行分配。

                                                                                                              輔料 是惰性成分,與原料藥結合形成劑型產品。 賦形劑可能影響人體或動物的吸收、溶解、代謝和分佈的速率。

                                                                                                              非處方藥 是在零售店或藥房出售的藥品,不需要處方或醫療、藥房或獸醫專業人員的批准。

                                                                                                              藥房 是製備和分配藥物以預防、診斷或治療人類和動物疾病或失調的藝術和科學。

                                                                                                              藥代動力學 是研究與藥物在人類或動物體內的吸收、分佈、生物轉化和消除相關的代謝過程。

                                                                                                              藥效學 是研究與其化學結構、作用部位以及對人類和動物的生化和生理後果有關的藥物作用。


                                                                                                               

                                                                                                              製藥業是全世界醫療保健系統的重要組成部分; 它由許多發現、開發、製造和銷售用於人類和動物健康的藥物的公共和私人組織組成(G​​ennaro 1990)。 製藥業主要基於預防或治療疾病和失調藥物的科學研究和開發 (R&D)。 原料藥表現出廣泛的藥理活性和毒理特性(Hardman、Gilman 和 Limbird 1996;Reynolds 1989)。 現代科學技術的進步正在加速發現和開發具有更高治療活性和更低副作用的創新藥物。 分子生物學家、藥物化學家和藥劑師正在通過提高效力和特異性來改善藥物的益處。 這些進步引發了對保護製藥行業工人健康和安全的新擔憂(Agius 1989 年;Naumann 等人 1996 年;Sargent 和 Kirk 1988 年;Teichman、Fallon 和 Brandt-Rauf 1988 年)。

                                                                                                              許多動態的科學、社會和經濟因素都會影響製藥行業。 一些製藥公司在國內和跨國市場開展業務。 因此,他們的活動受制於與藥物開發和批准、製造和質量控制、營銷和銷售相關的立法、法規和政策(Spilker 1994)。 學術界、政府和行業的科學家、執業醫師和藥劑師以及公眾都會影響製藥行業。 醫院、診所、藥房和私人診所的衛生保健提供者(例如,醫生、牙醫、護士、藥劑師和獸醫)可以開藥方或建議如何配藥。 有關藥品的政府法規和醫療保健政策受到公眾、宣傳團體和私人利益的影響。 這些複雜的因素相互作用,影響藥物的發現和開發、製造、營銷和銷售。

                                                                                                              製藥行業主要受科學發現和發展以及毒理學和臨床經驗的推動(見圖 1)。 從事廣泛的藥物發現和開發、製造和質量控制、營銷和銷售的大型組織與專注於特定方面的小型組織之間存在主要差異。 大多數跨國製藥公司都參與了所有這些活動; 但是,他們可能會根據當地市場因素專注於某一方面。 學術、公共和私人組織進行科學研究以發現和開發新藥。 生物技術產業正在成為創新藥物研究的主要貢獻者(Swarbick 和 Boylan 1996)。 通常,研究機構和大型製藥公司之間會形成合作協議,以探索新原料藥的潛力。

                                                                                                              圖 1. 製藥行業的藥物開發

                                                                                                              PHC010F1

                                                                                                              許多國家/地區對專有藥物和製造工藝有特定的法律保護,稱為知識產權。 在法律保護有限或不存在的情況下,一些公司專門生產和銷售仿製藥(Medical Economics Co. 1995)。 由於與研發、監管批准、製造、質量保證和控制、營銷和銷售相關的高額費用,製藥行業需要大量的資本投資 (Spilker 1994)。 許多國家/地區都有廣泛的政府法規影響商業銷售藥物的開發和批准。 這些國家/地區對良好生產規範有嚴格的要求,以確保藥品生產操作的完整性以及藥品的質量、安全性和功效(Gennaro 1990)。

                                                                                                              國際和國內貿易,以及稅收和金融政策和做法,都會影響製藥業在一個國家的運作方式(Swarbick 和 Boylan 1996)。 發達國家和發展中國家在對藥物物質的需求方面存在顯著差異。 在營養不良和傳染病流行的發展中國家,最需要的是營養補充劑、維生素和抗感染藥物。 在發達國家,與衰老相關的疾病和特定疾病是主要健康問題,心血管、中樞神經系統、胃腸道、抗感染、糖尿病和化療藥物的需求最大。

                                                                                                              人類和動物保健藥物具有相似的研發活動和製造過程; 然而,它們具有獨特的治療益處和批准、分配、營銷和銷售機制(Swarbick 和 Boylan 1996)。 獸醫管理藥物以控制農業和伴侶動物的傳染病和寄生生物。 疫苗以及抗感染和抗寄生蟲藥物通常用於此目的。 營養補充劑、抗生素和激素被廣泛應用於現代農業,以促進農場動物的生長和健康。 由於同時需要控制傳染原和疾病,人類和動物健康藥物的研發通常是聯合的。

                                                                                                              危險工業化學品和藥物相關物質

                                                                                                              在製藥工業中發現、開發和使用了許多不同的生物和化學製劑(Hardman、Gilman 和 Limbird 1996 年;Reynolds 1989 年)。 製藥、生物化學和合成有機化學工業中的一些製造過程是相似的; 然而,製藥行業更大的多樣性、更小的規模和特定的應用是獨一無二的。 由於主要目的是生產具有藥理活性的藥用物質,因此藥品研發和製造中的許多藥劑對工人是有害的。 在許多研發、製造和質量控制操作中,必須實施適當的控制措施以保護工人免受工業化學品和藥物的傷害(國際勞工組織 1983 年;Naumann 等人 1996 年;Teichman、Fallon 和 Brandt-Rauf 1988 年)。

                                                                                                              製藥工業在許多特殊應用中使用生物製劑(例如,細菌和病毒),例如疫苗生產、發酵過程、基於血液的產品的衍生和生物技術。 生物製劑由於其獨特的製藥應用而未在本簡介中介紹,但其他參考文獻很容易獲得(Swarbick 和 Boylan 1996)。 化學試劑可分為工業化學品和與藥物有關的物質(Gennaro 1990)。 這些可能是原材料、中間產品或成品。 當工業化學品或藥物用於實驗室研發、質量保證和控制分析、工程和維護時,或者當它們作為副產品或廢物產生時,就會出現特殊情況。

                                                                                                              工業化學品

                                                                                                              工業化學品用於研究和開發活性藥物物質以及製造散裝物質和成品藥物產品。 有機和無機化學品是原料,用作反應物、試劑、催化劑和溶劑。 工業化學品的使用取決於具體的製造過程和操作。 其中許多材料可能對工人有害。 由於工人接觸工業化學品可能是危險的,因此政府、技術和專業組織已經制定了職業接觸限值,例如閾限值 (TLV) (ACGIH 1995)。

                                                                                                              藥物相關物質

                                                                                                              藥理活性物質可分為天然產物和合成藥物。 天然產品來自植物和動物來源,而合成藥物則通過微生物和化學技術生產。 抗生素、類固醇和肽激素、維生素、酶、前列腺素和信息素是重要的天然產物。 由於分子生物學、生物化學、藥理學和計算機技術的最新科學進展,科學研究越來越關注合成藥物。 表 1 列出了主要藥劑。

                                                                                                              表 1. 藥劑的主要類別

                                                                                                              中樞神經
                                                                                                              系統

                                                                                                              腎臟和
                                                                                                              心血管
                                                                                                              系統

                                                                                                              胃腸道
                                                                                                              系統

                                                                                                              抗感染藥

                                                                                                              靶器官

                                                                                                              免疫系統

                                                                                                              化療

                                                                                                              血與
                                                                                                              造血
                                                                                                              器官

                                                                                                              內分泌系統

                                                                                                              止痛藥
                                                                                                              -對乙酰氨基酚
                                                                                                              -水楊酸鹽

                                                                                                              麻醉藥
                                                                                                              -一般和地方

                                                                                                              抗驚厥藥
                                                                                                              -巴比妥
                                                                                                              -苯二氮卓

                                                                                                              偏頭痛
                                                                                                              準備
                                                                                                              -β腎上腺素能
                                                                                                              封閉劑
                                                                                                              -血清素受體
                                                                                                              拮抗劑

                                                                                                              毒品
                                                                                                              -阿片類藥物

                                                                                                              心理治療學
                                                                                                              -抗焦慮藥
                                                                                                              -抗抑鬱藥

                                                                                                              鎮靜劑和
                                                                                                              催眠藥

                                                                                                              -巴比妥
                                                                                                              -苯二氮卓

                                                                                                              抗糖尿病藥
                                                                                                              -雙胍類
                                                                                                              -糖苷酶
                                                                                                              抑製劑
                                                                                                              -胰島素
                                                                                                              - 硫酸鹽

                                                                                                              心臟保護劑
                                                                                                              -腎上腺素能
                                                                                                              阻滯劑
                                                                                                              -興奮劑
                                                                                                              -血管緊張素
                                                                                                              抑製劑
                                                                                                              -抗心律失常藥
                                                                                                              -鈣通道
                                                                                                              阻滯劑
                                                                                                              -利尿劑
                                                                                                              -血管擴張劑
                                                                                                              -血管抑製藥

                                                                                                              腸胃藥
                                                                                                              -抗酸劑
                                                                                                              -止脹藥
                                                                                                              -止瀉藥
                                                                                                              -止吐藥
                                                                                                              -解痙藥
                                                                                                              -瀉藥
                                                                                                              -前列腺素

                                                                                                              系統性
                                                                                                              抗感染藥

                                                                                                              -艾滋病療法
                                                                                                              -殺阿米巴劑
                                                                                                              -驅蟲藥
                                                                                                              -抗生素
                                                                                                              -抗真菌藥
                                                                                                              -抗瘧藥
                                                                                                              -磺胺類
                                                                                                              - 頭孢菌素,
                                                                                                              青黴素,
                                                                                                              四環素等

                                                                                                              呼吸毒劑
                                                                                                              -鎮咳藥
                                                                                                              -支氣管擴張劑
                                                                                                              -減充血劑
                                                                                                              -祛痰劑

                                                                                                              皮膚粘膜劑
                                                                                                              -粉刺
                                                                                                              準備
                                                                                                              -過敏原
                                                                                                              -抗感染藥
                                                                                                              -燒傷準備
                                                                                                              -潤膚劑

                                                                                                              尿路藥劑
                                                                                                              -抗變形劑
                                                                                                              -解痙藥

                                                                                                              陰道製劑
                                                                                                              -抗真菌藥

                                                                                                              止痛藥
                                                                                                              -非類固醇
                                                                                                              消炎
                                                                                                              藥劑·(非甾體抗炎藥)

                                                                                                              生物
                                                                                                              響應
                                                                                                              修飾符

                                                                                                              -α蛋白酶
                                                                                                              抑製劑
                                                                                                              -抗毒素
                                                                                                              -免疫血清
                                                                                                              -類毒素
                                                                                                              -疫苗

                                                                                                              抗纖維化治療

                                                                                                              免疫擴張劑和免疫
                                                                                                              壓抑劑


                                                                                                              多發性硬化症管理

                                                                                                              抗腫瘤藥
                                                                                                              -輔助治療
                                                                                                              -烷化劑
                                                                                                              -抗生素
                                                                                                              -抗代謝物
                                                                                                              -荷爾蒙
                                                                                                              -免疫-
                                                                                                              調製器

                                                                                                              血液調節劑
                                                                                                              -抗凝劑
                                                                                                              -抗血小板
                                                                                                              代理
                                                                                                              -殖民地

                                                                                                              刺激
                                                                                                              因素
                                                                                                              -血液學
                                                                                                              -止血藥
                                                                                                              -血漿分數

                                                                                                              血管擴張劑
                                                                                                              -腦·
                                                                                                              血管擴張劑

                                                                                                              診斷
                                                                                                              -腎上腺皮質
                                                                                                              類固醇
                                                                                                              -糖皮質激素
                                                                                                              -促性腺激素
                                                                                                              -下丘腦
                                                                                                              功能障礙
                                                                                                              -甲狀腺功能
                                                                                                              test

                                                                                                              激素
                                                                                                              -腎上腺皮質
                                                                                                              類固醇抑製劑
                                                                                                              -合成代謝
                                                                                                              類固醇
                                                                                                              -雄激素 -雌激素
                                                                                                              -促性腺激素
                                                                                                              -生長激素
                                                                                                              -黃體酮
                                                                                                              -生長抑素

                                                                                                              前列腺素

                                                                                                               

                                                                                                              活性藥物物質和惰性物質在製藥過程中結合以生產藥物產品的劑型(例如,片劑、膠囊、液體、粉末、乳膏和軟膏)(Gennaro 1990)。 藥物可根據其製造過程和治療效果進行分類 (EPA 1995)。 藥物通過嚴格規定的方式(例如,口服、注射、皮膚)和劑量進行藥物給藥,而工人可能會通過無意中吸入空氣中的粉塵或蒸氣或意外吞嚥受污染的食物或飲料而接觸到藥物物質。 職業接觸限值 (OEL) 由毒理學家和職業衛生學家製定,旨在為限制工人接觸藥物物質提供指導(Naumann 等人,1996 年;Sargent 和 Kirk,1988 年)。

                                                                                                              醫藥必需品 (例如,粘合劑、填充劑、調味劑和填充劑、防腐劑和抗氧化劑)與活性藥物物質混合,在劑型產品中提供所需的物理和藥理學特性(Gennaro 1990)。 許多醫藥必需品沒有治療價值或治療價值有限,並且在藥物開發和製造過程中對工人的危害相對較小。 這些材料是抗氧化劑和防腐劑、著色劑、調味劑和稀釋劑、乳化劑和懸浮劑、軟膏基質、藥物溶劑和賦形劑。

                                                                                                              製藥業務、相關危害和工作場所控制措施

                                                                                                              藥品製造業務可歸類為 原料藥的基礎生產劑型產品的製藥製造。 圖 2 說明了製造過程。

                                                                                                              圖 2. 製藥行業的製造過程

                                                                                                              PHC010F2

                                                                                                              原料藥的基本生產可能採用三種主要類型的工藝:發酵、有機化學合成和生物與 自然萃取 (Theodore 和 McGuinn 1992)。 這些製造操作可以是分批的、連續的或這些過程的組合。 抗生素、類固醇和維生素是通過發酵生產的,而許多新的藥物物質是通過有機合成生產的。 從歷史上看,大多數原料藥都來自自然資源,例如植物、動物、真菌和其他生物。 天然藥物在藥理學上具有多樣性,並且由於其複雜的化學性質和有限的效力而難以商業化生產。

                                                                                                              發酵

                                                                                                              發酵是一種生化過程,採用選定的微生物和微生物技術來生產化學產品。 分批發酵過程涉及三個基本步驟: 接種物 種子製備、發酵產品回收 or 隔離 (Theodore 和 McGuinn 1992)。 圖 3 給出了發酵過程的示意圖。接種物的製備從微生物菌株的孢子樣本開始。 使用一系列微生物技術對菌株進行選擇性培養、純化和生長,以生產所需的產品。 微生物菌株的孢子在溫暖的條件下被水和營養物質激活。 來自培養物的細胞在受控環境條件下通過一系列瓊脂板、試管和燒瓶生長,以產生緻密的懸浮液。

                                                                                                              圖 3. 發酵過程圖

                                                                                                              PHC010F3

                                                                                                              細胞被轉移到 種子罐 為進一步增長。 種子罐是一種小型發酵容器,旨在優化接種物的生長。 來自種子罐的細胞被裝入蒸汽滅菌生產 發酵罐. 將滅菌的營養物和純淨水添加到容器中以開始發酵。 在好氧發酵過程中,發酵罐的內容物通過多孔管或 分佈器,保持最佳的空氣流速和溫度。 生化反應完成後,將發酵液過濾除去微生物,或 菌絲體. 可能存在於濾液或菌絲體中的藥物產品可通過各種步驟回收,例如溶劑萃取、沉澱、離子交換和吸收。

                                                                                                              用於提取產品(表 2)的溶劑通常可以回收; 然而,根據它們的溶解度和工藝設備的設計,一小部分殘留在工藝廢水中。 沉澱是一種將藥物產品與肉湯水溶液分離的方法。 從肉湯中過濾出藥物產品並從固體殘留物中提取。 銅和鋅是該過程中常見的沉澱劑。 離子交換或吸附通過與固體材料(如樹脂或活性炭)發生化學反應從肉湯中去除產物。 通過可通過蒸發回收的溶劑從固相中回收藥物產品。

                                                                                                              表 2. 製藥工業中使用的溶劑

                                                                                                              溶劑類

                                                                                                              流程

                                                                                                              丙酮

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              乙腈

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              氨(水溶液)

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              n-乙酸戊酯

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              戊醇

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              苯胺

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              2-丁酮(MEK)

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              n-乙酸丁酯

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                               

                                                                                                              n-丁醇

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              氯苯

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              氯仿

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              氯甲烷

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              環己

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              o-二氯苯(1,2-二氯苯)

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              1,2-二氯乙烷

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              二乙胺

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              乙醚

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              N,N-二甲基乙酰胺

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              二甲胺

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              N,N-二甲基苯胺

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              N,N-二甲基甲酰胺

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              二甲亞砜

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              1,4-二噁烷

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              乙醇

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              乙酸乙酯

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              乙二醇

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              甲醛

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              甲酰胺

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              糠醛

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              n-庚烷

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              n-己烷

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              異丁醛

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              異丙醇

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              乙酸異丙酯

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              異丙醚

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              甲醇

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              甲胺

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              甲基溶纖劑

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                               

                                                                                                              二氯甲烷

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              甲酸甲酯

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              甲基異丁基酮 (MIBK)

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              2-甲基吡啶

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              石腦油

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              苯酚

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              聚乙二醇600

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              n-丙醇

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              吡啶

                                                                                                              C

                                                                                                               

                                                                                                              B

                                                                                                              四氫呋喃

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              甲苯

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                              B

                                                                                                              三氯氟甲烷

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              三乙胺

                                                                                                              C

                                                                                                              F

                                                                                                               

                                                                                                              二甲苯

                                                                                                              C

                                                                                                                 

                                                                                                              C = 化學合成,F = 發酵,B = 生物或自然提取。

                                                                                                              資料來源:美國環保署 1995 年。

                                                                                                              工人健康與安全

                                                                                                              移動的機器部件和設備可能會對工人的安全造成危害; 高壓蒸汽、熱水、加熱表面和高溫工作環境; 腐蝕性和刺激性化學品; 材料和設備的繁重人工處理; 和高噪音水平。 在回收或隔離產品時,工人可能會接觸到溶劑蒸汽。 工人接觸溶劑可能是由於未封閉的過濾設備以及在提取和純化步驟期間洩漏的泵、閥門和歧管站的無組織排放造成的。 由於微生物的分離和生長對於發酵至關重要,因此通過使用非致病微生物、保持封閉的工藝設備和在排放前處理廢肉湯來減少生物危害。

                                                                                                              通常,發酵過程中的過程安全問題不如有機合成操作過程中重要,因為發酵主要基於水化學,並且在種子製備和發酵過程中需要過程控制。 溶劑提取過程中可能會出現火災和爆炸危險; 但是,在過濾和回收步驟中用水稀釋會降低溶劑的可燃性。 與發酵操作相關的大量加壓蒸汽和熱水會帶來安全隱患(即熱灼傷和燙傷)。

                                                                                                              化學合成

                                                                                                              化學合成過程在批量操作中使用有機和無機化學品來生產具有獨特物理和藥理特性的原料藥。 通常,一系列化學反應在多用途反應器中進行,產品通過萃取、結晶和過濾分離(Kroschwitz 1992)。 成品通常經過乾燥、研磨和混合。 有機合成工廠、工藝設備和公用事業在製藥和精細化工行業具有可比性。 圖 4 給出了有機合成過程的示意圖。

                                                                                                              圖 4. 有機合成過程圖

                                                                                                              PHC010F4

                                                                                                              藥物化學隨著多步處理變得越來越複雜,其中一步的產品成為下一步的起始材料,直到合成成品藥物。 出於各種技術、財務和法律方面的考慮,作為成品中間體的散裝化學品可能會在有機合成工廠之間轉移。 大多數中間體和產品是在一系列分批反應中生產的 運動 基礎。 在材料、設備和公用設施發生變化以準備新工藝之前,製造工藝會運行一段不連續的時間。 由於現代藥物化學的多樣性和復雜性,製藥行業的許多有機合成工廠都旨在最大限度地提高其操作靈活性。 這是通過建造設施和安裝工藝設備來實現的,這些設備除了滿足實用要求外,還可以針對新的製造工藝進行修改。

                                                                                                              多用途反應堆 是化學合成操作中的主要加工設備(見圖 5)。 它們是帶有不銹鋼、玻璃或金屬合金襯裡的強化壓力容器。 化學反應的性質和材料的物理特性(例如,反應性、腐蝕性、易燃性)決定了反應器的設計、特徵和構造。 多用途反應堆有外殼和內部盤管,盤管內充滿冷卻水、蒸汽或具有特殊傳熱性能的化學品。 根據化學反應的要求,反應器殼被加熱或冷卻。 多用途反應器有攪拌器、擋板和許多入口和出口,將它們連接到其他工藝容器、設備和散裝化學品供應。 安裝了溫度、壓力和重量傳感儀器來測量和控制反應器中的化學過程。 反應器可以在高壓或低真空下運行,這取決於它們的工程設計和特性以及過程化學的要求。

                                                                                                              圖 5. 有機合成中的化學反應器示意圖

                                                                                                              PHC010F5

                                                                                                              換熱器 連接到反應器以加熱或冷卻反應,並在溶劑蒸汽被加熱到沸點以上時冷凝溶劑蒸汽,從而產生回流或冷凝蒸汽的循環。 空氣污染控制裝置(例如,洗滌器和衝擊器)可以連接到工藝容器的排氣口,減少氣體、蒸汽和粉塵排放(EPA 1993)。 揮發性溶劑和有毒化學品可能會釋放到工作場所或大氣中,除非在反應過程中通過熱交換器或空氣控制裝置對其進行控制。 一些溶劑(見表2)和反應物由於其化學和物理性質,很難在空氣控制裝置(如二氯甲烷和氯仿)中冷凝、吸收或吸附。

                                                                                                               

                                                                                                              通過分離、純化和過濾操作回收或分離散裝化學產品。 通常,這些產品包含在 母酒, 作為溶劑混合物中溶解或懸浮的固體。 母液可以通過泵、加壓惰性氣體、真空或重力在臨時或永久管道或軟管中的工藝容器或設備之間轉移。 由於反應速率、臨界溫度或壓力、加工設備的特性以及洩漏和溢出的可能性,轉移材料是一個問題。 當過程使用或產生易燃氣體和液體時,需要採取特殊預防措施以最大程度地減少靜電。 通過淹沒充電易燃液體 汲取管 接地 結合 導電材料及維護 惰性氣氛 內部工藝設備降低火災或爆炸的風險(Crowl 和 Louvar 1990)。

                                                                                                              工人健康與安全

                                                                                                              許多工人的健康和安全危害是由合成操作造成的。 它們包括來自移動機器部件、加壓設備和管道的安全隱患; 材料和設備的繁重人工處理; 蒸汽、熱液體、加熱表面和高溫工作環境; 密閉空間和危險能源(如電力); 和高噪音水平。

                                                                                                              工人在合成操作期間接觸危險化學品可能會導致急性和慢性健康風險。 具有急性健康影響的化學品會損害眼睛和皮膚,腐蝕或刺激身體組織,引起致敏或過敏反應,或 窒息劑, 導致窒息或缺氧。 具有慢性健康影響的化學品可能導致癌症,或損害肝臟、腎臟或肺部,或影響神經、內分泌、生殖或其他器官系統。 可以通過實施適當的控制措施(例如,流程修改、工程控制、管理規範、個人和呼吸防護設備)來控制健康和安全危害。

                                                                                                              有機合成反應可能會因高度危險的材料、火災、爆炸或影響工廠周圍社區的不受控制的化學反應而產生重大的過程安全風險。 過程安全在有機合成中可能非常複雜。 它以多種方式解決:通過檢查化學反應的動力學、高度危險材料的特性、設備和公用設施的設計、操作和維護、操作和工程人員的培訓以及設施和當地社區的應急準備和響應。 可獲得有關工藝危害分析和管理活動的技術指南,以降低化學合成操作的風險(Crowl 和 Louvar 1990;Kroschwitz 1992)。

                                                                                                              生物和自然提取

                                                                                                              可以對大量天然材料(例如植物和動物材料)進行加工以提取具有藥理學活性的物質(Gennaro 1990;Swarbick 和 Boylan 1996)。 在該過程的每個步驟中,材料的體積都通過一系列批處理過程減少,直到獲得最終的藥物產品。 通常,過程在持續數週的活動中執行,直到獲得所需數量的成品。 溶劑用於去除不溶性脂肪和油,從而提取成品藥物。 可以通過用強酸和強鹼中和來調節提取液和廢品的 pH(酸度)。 金屬化合物通常用作沉澱劑,而酚類化合物通常用作消毒劑。

                                                                                                              工人健康與安全

                                                                                                              一些工人可能會因處理某些植物而出現過敏和/或皮膚刺激。 除非採取適當的預防措施,否則動物物質可能會被傳染性生物體污染。 在生物和自然提取操作期間,工人可能會接觸到溶劑和腐蝕性化學品。 儲存、處理、加工和回收易燃液體會帶來火災和爆炸風險。 移動機械部件; 熱蒸汽、水、表面和工作場所; 高噪音水平對工人安全構成威脅。

                                                                                                              大量的植物或動物材料以及較小規模的溶劑提取活動通常會減少過程安全問題。 在提取和回收操作過程中,可能會發生火災和爆炸危險,以及工人接觸溶劑或腐蝕性或刺激性化學品,具體取決於工藝設備的特定化學成分和密封性。

                                                                                                              劑型的製藥製造

                                                                                                              原料藥在分配或施用於人類或動物之前被轉化為劑型產品。 活性藥物物質與藥物必需品混合,例如粘合劑、填充劑、調味劑和填充劑、防腐劑和抗氧化劑。 在將這些成分製成最終製劑之前,可以將這些成分乾燥、研磨、混合、壓縮和造粒以達到所需的特性。 片劑和膠囊是非常常見的口服劑型; 另一種常見形式是用於注射或眼科應用的無菌液體。 圖 6 說明了藥物劑型產品製造的典型單元操作。

                                                                                                              圖 6. 劑型產品的製藥生產

                                                                                                              PHC010F6

                                                                                                              藥物混合物可以通過濕法製粒、直接壓縮或預壓來壓縮以獲得所需的物理特性,然後再將其配製成成品藥物產品。 在 濕法製粒,將活性成分和賦形劑用水或溶劑溶液潤濕以生產具有增大粒徑的粗顆粒。 將顆粒乾燥,與潤滑劑(例如硬脂酸鎂)混合, 崩解劑 或粘合劑,然後壓製成片劑。 期間 直接壓縮,一個金屬模具盛放一定量的藥物混合物,而沖頭則壓片劑。 對濕法製粒不夠穩定或不能直接壓片的藥物是塊狀的。 猛擊 or 干法造粒 混合和壓縮相對較大的片劑,這些片劑被研磨並篩選成所需的篩目尺寸,然後再壓縮成最終片劑。 混合和顆粒化的材料也可以製成膠囊形式。 硬明膠膠囊在膠囊填充機上進行乾燥、修整、填充和連接。

                                                                                                              液體可以製成無菌溶液,用於注射到體內或施用於眼睛; 口服液體、懸浮液和糖漿; 和用於皮膚的酊劑(Gennaro 1990)。 生產無菌液體需要高度受控的環境條件、密閉的工藝設備和純化的原材料,以防止微生物和微粒污染(Cole 1990;Swarbick 和 Boylan 1996)。 必須清潔和維護設施公用設施(例如,通風、蒸汽和水)、工藝設備和工作場所表面,以防止和盡量減少污染。 在製備註射液時,使用高溫高壓水來消滅和過濾無菌供水中的細菌和其他污染物。 腸胃外的 液體通過皮內、肌內或靜脈內給藥注入體內。 這些液體通過細菌保留過濾器在高壓下通過乾熱或濕熱進行滅菌。 儘管口服或局部使用的液體溶液不需要滅菌,但用於眼睛(眼科)的溶液必須滅菌。 通過將活性藥物物質與溶劑或防腐劑混合以抑制黴菌和細菌生長來製備口服液。 液體懸浮液和乳液分別由膠體磨和均質機生產。 乳膏和軟膏是通過將活性成分與凡士林、重質油脂或潤膚劑混合或混合製成的,然後再裝入金屬或塑料管中。

                                                                                                              工人健康與安全

                                                                                                              製藥過程中工人的健康和安全風險是由移動的機器部件(例如,外露的齒輪、皮帶和軸)和危險能源(例如,電力、氣動、熱能等)造成的; 人工搬運材料和設備; 高壓蒸汽、熱水和加熱表面; 易燃和腐蝕性液體; 和高噪音水平。 在分配、乾燥、研磨和混合操作期間,工人可能會接觸到空氣中的粉塵。 當處理或加工含有高比例活性藥物物質的混合物時,暴露於藥品是一個特別令人擔憂的問題。 濕法造粒、複合和包衣操作可能會使工人大量接觸溶劑蒸氣。

                                                                                                              工藝安全問題​​主要涉及劑型製藥過程中的火災或爆炸風險。 其中許多操作(例如造粒、混合、複合和乾燥)使用易燃液體,可能會產生易燃或易爆的環境。 由於某些藥用粉塵具有高度爆炸性,因此在加工前應檢查其物理性質。 當涉及潛在爆炸性材料時,流化床乾燥、研磨和段塞是一個特別值得關注的問題。 工程措施和安全工作實踐可降低爆炸性粉塵和易燃液體的風險(例如,蒸汽和防塵電氣設備和公用設施、設備的接地和連接、帶洩壓和惰性氣體的密封容器)。

                                                                                                              控制措施

                                                                                                              防火防爆保護; 有害物質、機器危險和高噪音水平的過程遏制; 稀釋和局部排氣通風 (LEV); 使用呼吸器(例如,防塵和有機蒸氣面罩,在某些情況下,動力空氣淨化呼吸器或供氣面罩和防護服)和個人防護裝備 (PPE); 工作場所危害和安全工作實踐方面的工人培訓是工作場所控制措施,適用於下文所述的所有各種藥品生產操作。 具體問題涉及在藥物開發和製造過程中盡可能使用危害較小的材料。 此外,盡量減少材料轉移、未密封或開放式加工和取樣活動可降低工人接觸的可能性。

                                                                                                              設施、公用設施和工藝設備的工程設計和特點可以防止環境污染並減少工人接觸有害物質。 現代製藥生產設施和工藝設備正在通過防止污染和改進危害控制來降低環境、健康和安全風險。 通過改進製藥設施和工藝設備的隔離、封閉和清潔,實現工人健康和安全以及質量控制目標。 防止工人接觸有害物質和藥品與防止工人意外污染原材料和成品的同時需要高度兼容。 安全工作程序和良好生產規範是相輔相成的活動。

                                                                                                              設施設計和工藝工程問題

                                                                                                              製藥設施和工藝設備的工程設計和特點會影響工人的健康和安全。 建築材料、工藝設備和清潔措施極大地影響工作場所的清潔度。 稀釋和 LEV 系統控制製造過程中的揮發性蒸汽和粉塵排放。 當存在易燃液體和蒸氣時,需要採取火災和爆炸預防和保護措施(例如,蒸汽和防塵電氣設備和公用設施、滅火系統、火災和煙霧探測器以及緊急警報器)。 安裝存儲和處理系統(例如,存儲容器、便攜式容器、泵和管道)以在製藥生產設施內移動液體。 危險固體可以在封閉的設備和容器、單獨的散裝容器 (IBC) 以及密封的桶和袋子中進行處理和加工。 設施、工藝設備和危險材料的隔離或遏制可促進工人的健康和安全。 通過在移動的機器部件上安裝護欄來控制機械危險。

                                                                                                              工藝設備和公用設施可以通過手動或自動方式控制。 在手工工廠中, 化學操作員 讀取儀表並控制工藝設備和工藝設備附近的公用設施。 在自動化工廠中,過程設備、公用設施和控制設備由分佈式系統控制,允許它們從遠程位置(如控制室)進行操作。 在裝料或轉移物料、卸貨和包裝產品以及進行維護或出現非常規情況時,通常採用人工操作。 應準備書面說明,以描述 標準作業程序 以及工人健康和安全的危害和控制措施。

                                                                                                              工作場所控制的驗證

                                                                                                              定期評估工作場所的控制措施,以保護工人免受健康和安全危害,並最大限度地減少環境污染。 許多製造工藝和設備都在製藥行業進行了驗證,以確保產品質量(Cole 1990;Gennaro 1990;Swarbick 和 Boylan 1996)。 可以對工作場所控制措施實施類似的驗證實踐,以確保它們有效和可靠。 定期修訂流程說明和安全工作實踐。 預防性維護活動確定過程和工程設備何時可能出現故障,從而排除問題。 培訓和監督告知和教育工人有關環境、健康和安全危害的信息,加強安全工作實踐以及呼吸器和個人防護設備的使用。 檢查計劃檢查是否保持了安全的工作場所條件和工作慣例。 這包括檢查呼吸器並確保工人正確選擇、佩戴和維護它們。 審計計劃審查用於識別、評估和控制環境、健康和安全危害的管理系統。

                                                                                                              製藥單元操作

                                                                                                              稱重和分配

                                                                                                              固體和液體的稱重和分配是整個製藥行業非常普遍的活動 (Gennaro 1990)。 通常,工人通過用手舀取固體並傾倒或泵送液體來分配材料。 稱重和分配通常在散裝化學品生產過程中的倉庫中或藥物劑型製造過程中的藥房中進行。 由於在稱重和分配過程中可能會發生溢出、洩漏和無組織排放,因此必須採取適當的工作場所控制措施來保護工人。 稱重和分配應在稀釋通風良好的分區工作區進行。 材料稱重和分配區域的工作表面應光滑且密封,以便進行適當的清潔。 帶背吸式或側吸式罩的 LEV 可防止在稱重和分配多塵固體或揮發性液體時釋放空氣污染物 (Cole 1990)。 稱重和分配劇毒材料可能需要額外的控制措施,例如層流通風罩或隔離裝置(例如,手套箱或手套袋)(Naumann 等人,1996 年)。

                                                                                                              充放電固體和液體

                                                                                                              在製藥生產過程中,固體和液體經常從容器和工藝設備中裝卸(Gennaro 1990)。 物料的裝卸往往由工人手工完成; 然而,也採用了其他方法(例如,重力、機械或氣動傳輸系統)。 密閉的工藝設備、傳輸系統和工程控制可防止工人在高危材料的裝卸過程中接觸。 來自封閉容器和真空、壓力和泵送系統的重力充電消除了充電和卸載操作期間的無組織排放。 帶法蘭入口的 LEV 捕獲在開放傳輸點釋放的外溢粉塵和蒸汽。

                                                                                                              液體分離

                                                                                                              液體根據其物理特性(例如,密度、溶解度和混溶性)進行分離(Kroschwitz 1992)。 液體分離通常在大宗化學品生產和製藥生產過程中進行。 危險液體應在密閉容器和管道系統中轉移、處理和分離,以減少工人接觸液體溢出物和空氣中的蒸汽。 洗眼器和安全淋浴器應位於危險液體轉移、處理或分離的操作附近。 使用易燃液體時,需要採取洩漏控制措施和防火防爆措施。

                                                                                                              輸送液體

                                                                                                              在製藥生產過程中,液體經常在儲存容器、容器和工藝設備之間轉移。 理想情況下,設施和製造過程的設計應盡量減少轉移有害物質的需要,從而減少洩漏和工人接觸的機會。 液體可以通過以下方式在工藝容器和設備之間轉移 歧管站, 許多管道法蘭緊靠在一起的區域 (Kroschwitz 1992)。 這允許在管道系統之間進行臨時連接。 歧管站可能會發生溢出、洩漏和蒸汽排放; 因此,需要在軟管和管道上使用適當的墊圈和緊密密封,以防止環境污染和工作場所洩漏。 帶密封罐或集水槽的排水系統可收集溢出的液體,以便回收和回收。 在傳輸大量液體時,密封容器和容器以及管道系統是非常理想的。 使用惰性氣體對傳輸線或工藝設備加壓時應採取特別預防措施,因為這可能會增加揮發性有機化合物 (VOC) 和有害空氣污染物的釋放。 廢氣和蒸汽的再循環或冷凝可減少空氣污染。

                                                                                                              過濾

                                                                                                              固體和液體在過濾操作中分離。 過濾器有不同的設計和特點,對液體和蒸汽的包容和控制也不同(Kroschwitz 1992;Perry 1984)。 當開放式過濾器用於危險材料時,工人在裝卸操作期間可能會接觸到液體、濕固體、蒸汽和氣溶膠。 封閉式工藝設備可用於過濾高度危險的材料,減少蒸氣排放並防止工人接觸(見圖 7)。 過濾應在溢出控制和良好稀釋和 LEV 的區域進行。 揮發性溶劑蒸氣可通過密封工藝設備上的通風孔排出,並由空氣排放裝置(例如,冷凝器、洗滌器和吸附器)控制。

                                                                                                              圖 7. 火花過濾器

                                                                                                              PHC010F8

                                                                                                              複利

                                                                                                              固體和液體在復合操作中混合以生產溶液、懸浮液、糖漿、軟膏和糊劑。 在混合高度危險的材料時,建議使用封閉式工藝設備和傳輸系統(Kroschwitz 1992;Perry 1984)。 作為中和劑、清潔劑和殺菌劑的緩沖劑、清潔劑和殺菌劑可能對工人有害。 如果工人意外接觸腐蝕性或刺激性物質,洗眼器和安全淋浴可減少傷害。 由於復合區域的表面潮濕,需要保護工人免受設備和公用設施的電氣危害。 在復合和清潔活動期間,蒸汽和熱水會造成熱危害。 通過在熱表面安裝絕緣材料並保持乾燥的防滑地板,可以防止工人因燒傷和跌倒而受傷。

                                                                                                              圖 8. 高蒸汽造粒機

                                                                                                              圖失踪

                                                                                                              造粒

                                                                                                              將乾燥和濕潤的固體顆粒化以改變它們的物理性質。 製粒機具有不同的設計和特點,對機械危害和空氣中的粉塵和蒸汽的遏制和控制各不相同(Perry 1984;Swarbick 和 Boylan 1996)。 封閉式造粒機可以排放到空氣控制裝置,減少溶劑蒸汽或粉塵排放到工作場所和大氣中(見圖 8)。 裝卸造粒機時會出現物料搬運問題。 機械設備(例如,高架平台、升降台和托盤搬運車)可幫助工人執行繁重的體力勞動。 如果工人不小心接觸到溶劑或刺激性粉塵,則需要洗眼器和安全淋浴器。

                                                                                                              圖 9. 旋轉真空乾燥機

                                                                                                              圖失踪

                                                                                                              烘乾

                                                                                                              水或溶劑潤濕的固體在許多製藥生產過程中被乾燥。 乾燥機具有不同的設計和功能,對蒸汽和粉塵的遏制和控制也各不相同(見圖 9)。 易燃溶劑蒸氣和爆炸性空氣粉塵可能會形成易燃或易爆環境; 防爆通風對於密閉式乾燥器尤為重要。 稀釋和 LEV 降低了火災或爆炸的風險,此外還控制了工人在處理濕餅時接觸溶劑蒸汽,或在卸載乾燥產品時接觸空氣中的粉塵。 裝卸乾燥托盤、料箱或容器時可能涉及重物搬運(見圖 10)。 機械設備(例如,鼓式千斤頂、升降機和工作平台)協助這些手動任務。 洗眼器和安全淋浴應位於附近,以防工人意外接觸溶劑和灰塵。

                                                                                                              圖 10. 真空架式乾燥機

                                                                                                              圖失踪

                                                                                                              研磨乾燥固體以改變其顆粒特性並生產自由流動的粉末。 工廠有不同的設計和特點,對機械危險和空氣粉塵的遏制和控制也不同(Kroschwitz 1992;Perry 1984)。 在研磨材料之前,應對其物理特性和危害進行審查或測試。 防爆和保護措施包括安裝防塵電氣設備和公用設施、接地和連接設備及附件以消除靜電火花、在封閉式磨機上安裝安全洩壓閥以及在牆壁上建造防爆板。 由於某些原料藥和賦形劑的爆炸性、高粉塵水平和與研磨操作相關的能量,這些措施可能是必要的。

                                                                                                              混紡

                                                                                                              將乾燥的固體混合以產生均勻的混合物。 攪拌機具有不同的設計和功能,對機械危害和空氣粉塵的遏制和控制各不相同(Kroschwitz 1992 年;Perry 1984 年)。 工人在裝卸混合設備時可能會接觸到原料藥、賦形劑和混合物。 帶法蘭入口的 LEV 減少了混合過程中的揚塵排放。 從攪拌機中裝卸固體時,可能需要搬運重物。 機械設備(例如,工作平台、起重機、滾筒和托盤搬運車)減少了重物搬運的體力需求。

                                                                                                              壓縮

                                                                                                              乾燥固體被壓縮或擊打以壓實它們,從而改變它們的顆粒特性。 壓縮設備具有不同的設計和特點,對機械危險和空氣粉塵的遏制和控制也不同(Gennaro 1990;Swarbick 和 Boylan 1996)。 如果防護不當,壓縮設備可能會造成嚴重的機械危險。 高噪音水平也可能由壓縮和段塞操作產生。 封閉衝擊源、隔離振動設備、輪換工人和使用聽力保護裝置(例如耳罩和塞子)可減少噪聲暴露的影響。

                                                                                                              圖 11. 帶有裝載料斗和用於產品回收的螺旋吸塵器的壓片機

                                                                                                              圖失踪

                                                                                                              固體劑型生產

                                                                                                              片劑和膠囊是最常見的口服劑型。 壓縮或模壓片劑含有原料藥和賦形劑的混合物。 這些片劑可以未包衣或用溶劑混合物或水溶液包衣。 膠囊是軟或硬的明膠殼。 壓片機(見圖 11)、片劑包衣設備和膠囊填充機具有不同的設計和特點,對機械危害和空氣粉塵的遏制和控制也不同(Cole 1990)。 噴塗藥片時,工人可能會接觸到溶劑蒸汽。 現代片劑包衣設備高度封閉; 然而,LEV 可以安裝在較舊的開放式包衣鍋中以控制揮發性溶劑蒸汽。 片劑包衣設備可以排放到空氣排放裝置,以控製過程中的 VOC(見圖 12)。 只要有可能,回收的溶劑應該在工藝中重複使用,或者水性混合物代替溶劑混合物用於片劑包衣。 現代壓片機和膠囊填充機由互鎖面板封閉,減少了運行過程中快速移動部件、高噪音水平和粉塵排放的危害。 聽力保護裝置可以減少工作人員在平板電腦和膠囊操作期間的噪音暴露。

                                                                                                              圖 12. 片劑包衣機

                                                                                                              圖失踪

                                                                                                              無菌製造

                                                                                                              無菌產品在採用模塊化設計(見圖 13)、乾淨的工作場所和設備表面以及高效微粒空氣 (HEPA) 過濾通風系統的製藥廠中生產(Cole 1990;Gennaro 1990)。 無菌液體製造中控制污染的原則和做法與微電子行業類似。 工人穿著防護服,以防止他們在無菌生產操作中污染產品。 控制污染的無菌製藥技術包括冷凍乾燥產品、使用液體殺菌劑和滅菌氣體、安裝層流通風、隔離具有不同氣壓的模塊以及包含製造和灌裝設備。

                                                                                                              圖 13. 無菌液體製造設施示意圖

                                                                                                              PHC010F7

                                                                                                              有毒殺菌劑(如甲醛和戊二醛)和殺菌氣體(如環氧乙烷)會造成化學危害。 只要有可能,應選擇危害較小的試劑(例如酒精、銨化合物)。 原材料和設備的滅菌可以通過高壓蒸汽或有毒氣體(即稀釋的環氧乙烷氣體混合物)進行(Swarbick 和 Boylan 1996)。 滅菌容器可以位於帶有遠程儀表和控制系統、非再循環空氣和 LEV 的單獨區域,以提取有毒氣體排放物。 工人應接受標準操作說明、安全工作實踐和適當的應急響應方面的培訓。 氣體滅菌室應在真空下完全抽空並用空氣吹掃,以盡量減少已滅菌物品取出前的工作場所逸散排放。 滅菌室排放的氣體可以排放到空氣控制裝置(例如,碳吸附或催化轉化器)以減少大氣排放。 職業衛生監測測量工人接觸化學殺菌劑和消毒氣體的情況,有助於評估控制措施的充分性。 安全隱患包括高壓蒸汽和熱水、清洗、灌裝、封蓋和包裝設備中移動的機器部件、高噪音水平和重複的體力勞動。

                                                                                                              清潔和維護活動

                                                                                                              在清潔、修理和維護設備、公用設施和工作場所時,可能會出現非常規任務。 儘管在非常規任務中可能會出現獨特的危險,但會遇到反復出現的健康和安全問題。 工作場所和設備表面可能被有害物質和藥物物質污染,需要在未受保護的工人進行維修或維護工作之前對其進行清潔。 清潔是通過清洗或擦拭液體以及清掃或吸塵來進行的。 不建議使用壓縮空氣乾掃和吹掃固體,因為它們會使工人暴露在空氣中的粉塵中。 濕拖和吸塵可減少工人在清潔活動中接觸灰塵的機會。 清潔有害物質和高效藥物時,可能需要配備 HEPA 過濾器的真空吸塵器。 爆炸性粉塵的真空系統可能需要防爆設備和導電材料。 洗眼器、安全淋浴器和個人防護裝備可減少工人意外接觸腐蝕性和刺激性清潔劑和清潔液的影響。

                                                                                                              在維修、修理或維護設備和公用設施之前,可能需要釋放或控制危險的機械、電力、氣動或熱能。 合同工可能在沒有接受足夠的安全預防措施培訓的情況下在製藥廠執行特殊的生產或工程任務。 仔細監督合同工很重要,這樣他們就不會違反安全規則或從事會造成火災、爆炸或其他嚴重健康和安全危害的工作。 在原料藥和劑型生產設施中處理高度危險的材料(例如,有毒、反應性、易燃或易爆)和工藝(例如,放熱或高壓)時,需要特殊的承包商安全計劃。

                                                                                                              包裝

                                                                                                              藥品包裝操作由一系列集成機器和重複的手動任務執行(Gennaro 1990;Swarbick 和 Boylan 1996)。 成品劑型產品可以包裝在許多不同類型的容器中(例如,塑料瓶或玻璃瓶、鋁箔泡罩包裝、小袋或小袋、管和無菌小瓶)。 機械設備灌裝、封蓋、貼標籤、紙箱並將成品包裝在運輸容器中。 工人靠近包裝設備需要在移動的機器部件、可觸及的控制開關和緊急停止電纜上設置屏障防護裝置,並對員工進行機器危險和安全工作實踐方面的培訓。 設備的封閉和隔離降低了包裝區域的聲音和振動水平。 使用聽力保護裝置(例如耳罩和耳塞)可以減少工人接觸噪音的機會。 良好的工業設計通過解決不良身體姿勢、材料處理和高度重複性任務造成的人體工程學危害,提高員工的生產力、舒適度和安全性。

                                                                                                              實驗室操作

                                                                                                              製藥行業的實驗室操作多種多樣。 它們可能會造成生物、化學和物理危害,具體取決於所使用的具體試劑、操作、設備和工作實踐。 進行科學研究和產品及工藝開發的實驗室與評估質量保證和控制活動的實驗室之間存在主要區別(Swarbick 和 Boylan 1996)。 實驗室工作人員可以進行科學研究以發現原料藥、開發散裝化學品和劑型產品的製造工藝或分析原材料、中間體和成品。 實驗室活動應該單獨評估,儘管良好的實驗室實踐適用於許多情況(國家研究委員會 1981)。 明確界定的責任、培訓和信息、安全工作實踐和控制措施以及應急響應計劃是有效管理環境、健康和安全危害的重要手段。

                                                                                                              通過盡量減少實驗室中的庫存並將它們存放在單獨的櫃子中,可以減少易燃和有毒材料的健康和安全危害。 可能釋放空氣污染物的實驗室化驗和操作可以在通風的排氣通風櫃中進行,以保護工人。 生物安全罩提供向下和向內的層流,防止微生物釋放(Gennaro 1990;Swarbick 和 Boylan 1996)。 工人培訓和信息描述了實驗室工作的危險、安全工作實踐以及對火災和洩漏的適當應急響應。 不應在實驗室區域食用食物和飲料。 通過要求主管批准和管理高度危險的操作來增強實驗室安全。 良好的實驗室規範分離、處理和處置生物和化學廢物。 物理危害(例如,輻射和電磁能源)通常根據特定法規進行認證和操作。

                                                                                                              一般健康和安全危害

                                                                                                              人體工程學和材料處理

                                                                                                              製藥行業運輸、儲存、處理、加工和包裝的材料範圍從大量原材料到裝有藥品的小包裝。 散裝化學品生產的原材料通過散裝容器(例如油罐車、軌道車)、金屬和纖維桶、強化紙和塑料袋運輸。 由於經營規模縮小,藥品生產使用的原材料數量較少。 物料搬運設備(例如,叉車、托盤升降機、真空起重機和千斤頂)在倉儲和生產操作期間協助物料搬運。 如果沒有機械設備,在移動材料和設備時,繁重的體力勞動可能會產生人體工程學風險。 良好的工業工程和設施管理實踐通過改進設備和工作場所的設計和特性以及減小容器的尺寸和重量來減少材料處理造成的傷害(Cole 1990)。 工程控制措施(例如,工具、材料和設備的人體工程學設計)和管理實踐(例如,輪換工人、提供工人培訓)降低了在高度重複的生產和包裝操作中累積創傷的風險。

                                                                                                              危險能量的機器防護和控制

                                                                                                              製藥製造和包裝設備中無人看管的移動機器部件會產生機械危險。 開放式設備中暴露的“擠壓點和咬合點”可能會嚴重傷害工人。 設備數量眾多且設計各異、工作場所擁擠以及工人與設備之間的頻繁互動加劇了機械危害。 聯鎖防護裝置、控制開關、緊急停止裝置和操作員培訓是減少機械危險的重要手段。 鬆散的頭髮、長袖衣服、珠寶或其他物品可能會卡在設備中。 例行檢查和維修活動可識別和控制生產和包裝操作過程中的機械危險。 在有源設備和公用設施上工作之前,必須釋放或控制危險的電能、氣動能和熱能。 通過實施上鎖/掛牌程序,工人可以免受危險能源的傷害。

                                                                                                              噪聲暴露

                                                                                                              製造設備和公用設施(例如,壓縮空氣、真空源和通風系統)可能會產生高聲級。 由於製藥工作場所模塊的封閉式設計,在製造和包裝操作期間,工人通常靠近機器。 工人觀察生產和包裝設備並與之互動,從而增加了他們接觸噪音的機會。 工程方法通過改造、封閉和抑制噪聲源來降低聲級。 員工輪換和使用聽力保護裝置(例如耳罩和耳塞)可減少工人暴露於高噪音水平。 全面的聽力保護計劃可識別噪聲源,降低工作場所的噪音水平,並對工人進行噪聲暴露危害和正確使用聽力保護設備的培訓。 噪音監測和醫學監測(即聽力測試)評估工人暴露於噪音的情況及其導致的聽力損失。 這有助於識別噪聲問題並評估糾正措施的充分性。

                                                                                                              溶劑蒸氣和強效化合物暴露

                                                                                                              當工人​​接觸有毒溶劑蒸氣和強效藥物(如空氣中的粉塵)時,可能會引起特別關注。 在各種製造操作過程中,工人可能會接觸到溶劑蒸汽和強效化合物,需要對其進行識別、評估和控制,以確保工人受到保護。 由於其固有的有效性和可靠性,工程控制是控制這些暴露的首選方法(Cole 1990;Naumann 等人 1996)。 封閉的工藝設備和材料處理系統可防止工人接觸,而 LEV 和 PPE 是對這些措施的補充。 為了控制劇毒溶劑(例如苯、氯代烴、酮)和強效化合物,需要增加設施和工藝控制。 在處理和加工劇毒溶劑和強效化合物時,需要正壓呼吸器(例如,動力空氣淨化和供氣)和 PPE。 產生大量溶劑蒸汽(例如,混合、製粒和片劑包衣)和粉塵(例如,乾燥、研磨和混合)的操作會引起特別關注。 更衣室和淋浴間、去污措施和良好的衛生習慣(例如,洗滌和淋浴)對於防止或盡量減少工人在工作場所內外暴露的影響是必要的。

                                                                                                              過程安全管理

                                                                                                              由於散裝化學品製造中的複雜化學、危險材料和操作,製藥行業實施了過程安全計劃(Crowl 和 Louvar 1990)。 在多步有機合成反應中可能會採用高度危險的材料和工藝來生產所需的藥物物質。 必須評估這些化學反應的熱力學和動力學,因為它們可能涉及劇毒和反應性材料、催淚劑和易燃或易爆化合物。

                                                                                                              過程安全管理涉及對材料和反應進行物理危害測試,進行危害分析研究以審查過程化學和工程實踐,檢查過程設備和公用設施的預防性維護和機械完整性,實施工人培訓以及製定操作說明和應急響應程序. 過程安全的特殊工程特徵包括選擇適當的壓力額定容器、安裝隔離和抑制系統,以及通過收集罐提供洩壓排放。 過程安全管理實踐與製藥和化學工業在將原料藥製造為特種有機化學品時類似(Crowl 和 Louvar 1990;Kroschwitz 1992)。

                                                                                                              環境問題

                                                                                                              如下所述,不同的製藥工藝各有其自身的環境問題。

                                                                                                              發酵

                                                                                                              發酵會產生大量固體廢物,其中含有菌絲體和用過的濾餅(EPA 1995;Theodore 和 McGuinn 1992)。 濾餅含有菌絲體、過濾介質和少量的營養物、中間體和殘渣。 這些固體廢物通常是無害的,但它們可能含有溶劑和少量殘留化學物質,具體取決於發酵過程的特定化學性質。 如果發酵批次感染了在發酵過程中攻擊微生物的病毒噬菌體,則可能會出現環境問題。 儘管噬菌體感染很少見,但它們會產生大量廢液,從而造成嚴重的環境問題。

                                                                                                              發酵液中含有醣類、澱粉類、蛋白質、氮、磷酸鹽等營養物質,生化需氧量(BOD)、化學需氧量(COD)和總懸浮物(TSS)均較高,pH值在4~8之間。發酵液可以經微生物廢水系統處理,出水均衡後促進處理系統穩定運行。 蒸汽和少量工業化學品(例如酚類、清潔劑和消毒劑)在發酵過程中保持設備和產品的無菌狀態。 大量潮濕的空氣從發酵罐中排出,其中含有二氧化碳和氣味,這些空氣在排放到大氣中之前可能會經過處理。

                                                                                                              有機合成

                                                                                                              由於有害物質、反應和單元操作的多樣性,化學合成產生的廢物非常複雜(Kroschwitz 1992 年;Theodore 和 McGuinn 1992 年)。 有機合成過程可能會產生酸、鹼、水溶液或溶劑液體、氰化物和液體或漿液形式的金屬廢料。 固體廢物可能包括含有無機鹽的濾餅、有機副產品和金屬絡合物。 有機合成中的廢溶劑通常通過蒸餾和萃取來回收。 這使得溶劑可以被其他過程重複使用,並減少了需要處理的液體危險廢物的體積。 蒸餾殘渣(仍然底部) 在處置前需要進行處理。 典型的處理系統包括汽提以去除溶劑,然後對其他有機物質進行微生物處理。 有機合成操作過程中揮發性有機物和有害物質的排放應通過空氣污染控制裝置(例如,冷凝器、洗滌器、文丘里撞擊器)進行控制。

                                                                                                              合成操作產生的廢水可能含有水溶液、洗滌水、泵、洗滌器和冷卻系統的排放物,以及逃逸性洩漏和溢出物 (EPA 1995)。 這種廢水可能含有許多具有不同化學成分、毒性和生物降解能力的有機和無機物質。 來自萃取和設備清潔的結晶和洗滌層的含水母液中可能存在痕量的原材料、溶劑和副產品。 這些廢水的 BOD、COD 和 TSS 含量很高,酸度或鹼度各不相同,pH 值從 1 到 11 不等。

                                                                                                              生物和自然提取

                                                                                                              用過的原材料和溶劑、洗滌水和溢出物是固體和液體廢物的主要來源(Theodore 和 McGuinn 1992)。 有機和無機化學品可能作為殘留物存在於這些廢物流中。 通常,廢水的 BOD、COD 和 TSS 較低,pH 值相對中性,範圍為 6 至 8。

                                                                                                              劑型的製藥製造

                                                                                                              劑型產品的製藥生產在清潔和滅菌過程中產生固體和液體廢物,以及洩漏和溢出以及產品被拒收(Theodore 和 McGuinn 1992)。 乾燥、研磨和混合操作會產生大氣和無組織粉塵排放。 這些排放物可以控制並回收到劑型產品的製造中; 但是,如果存在其他殘留物,質量控制措施可能會阻止這種情況發生。 當在濕法製粒、複合和片劑包衣過程中使用溶劑時,揮發性有機化合物和有害空氣污染物可能會作為過程排放物或無組織排放物釋放到大氣中或工作場所。 廢水可能含有無機鹽、糖、糖漿和微量藥物。 這些廢水通常具有低 BOD、COD 和 TSS,pH 值為中性。 一些用於人畜的抗寄生蟲或抗感染藥物可能對水生生物有毒,需要對液體廢物進行特殊處理。

                                                                                                              環境污染防治

                                                                                                              廢物最小化和污染預防

                                                                                                              良好的工程和管理實踐可最大程度地減少大宗化學品生產和藥品製造業務對環境的影響。 污染預防採用改進流程和設備、回收和回收材料以及保持良好的內部管理和操作實踐(Theodore 和 McGuinn 1992)。 這些活動加強了環境問題的管理,以及工人的健康和安全。

                                                                                                              工藝修改

                                                                                                              可以修改工藝以通過使用危害性或持久性較低的材料或改變製造操作來重新配製產品以減少空氣排放、液體流出物和固體廢物。 減少廢物的數量和毒性是明智的,因為它可以提高製造過程的效率並降低廢物處理的成本和影響。 政府藥品批准法規可能會限製藥品製造商改變危險材料、製造工藝、設備和設施的能力 (Spilker 1994)。 藥品製造商必須在早期階段預測選擇危險材料和設計製造工藝對環境、健康和安全的影響。 在藥物開發和監管批准的後期階段進行更改變得越來越困難,同時又不會浪費大量時間和費用。

                                                                                                              非常需要開發使用危害性較小的溶劑的製造工藝。 乙酸乙酯、醇類和丙酮優於苯、氯仿和​​三氯乙烯等劇毒溶劑。 由於某些材料的物理特性、生態毒性或在環境中的持久性(例如,重金屬、二氯甲烷),應盡可能避免使用某些材料(Crowl 和 Louvar 1990)。 在大宗化學品生產的過濾過程中用水洗液代替溶劑可以減少液體廢物和蒸汽排放。 此外,在片劑包衣過程中用水溶液代替溶劑型溶液可以減少對環境、健康和安全的擔憂。 通過改進和自動化工藝設備以及執行日常校準、維修和預防性維護來促進污染預防。 優化有機合成反應可提高產品產量,通常可減少廢物的產生。 溫度、壓力和材料控制系統不正確或效率低下會導致化學反應效率低下,從而產生更多的氣態、液態和固態廢物。

                                                                                                              以下是原料藥生產中工藝改進的示例(Theodore 和 McGuinn 1992):

                                                                                                              • 盡量減少有害物質的使用量,並儘可能選擇其廢物可以得到控制、回收和再循環的材料。
                                                                                                              • 開發和安裝用於回收原材料(例如溶劑)、中間體、廢物和實用材料(例如冷卻水、傳熱液體、潤滑劑、蒸汽冷凝水)的系統。
                                                                                                              • 檢查反應物、溶劑和催化劑以優化化學反應的效率。
                                                                                                              • 修改加工設備的設計和功能,以盡量減少污染和浪費。
                                                                                                              • 改進工藝以最大限度地提高產品產量和所需特性,消除額外的加工(例如,重結晶、乾燥和研磨)。
                                                                                                              • 考慮使用多用途設備(例如,反應器、過濾器和乾燥器)來減少轉移、清潔和其他工藝步驟中的污染和廢物。
                                                                                                              • 使用適當的儀器、自動控制系統和計算機程序來最大限度地提高流程效率並減少污染和廢物。

                                                                                                               

                                                                                                              資源回收與再循環

                                                                                                              資源回收利用廢品並在加工過程中通過將廢雜質與所需材料分離來回收材料。 發酵產生的固體廢物(例如菌絲體)可以作為營養補充劑或作為土壤改良劑和肥料添加到動物飼料中。 無機鹽可以從有機合成操作過程中產生的化學液體中回收。 廢溶劑通常通過分離和蒸餾回收。 空氣排放控制裝置(例如,冷凝器、壓縮和製冷設備)大大減少了揮發性有機化合物向大氣中的排放(EPA 1993)。 這些設備通過冷凝捕獲溶劑蒸汽,從而能夠將溶劑重新用作原材料或用於清潔容器和設備。 洗滌器中和或吸收酸性、腐蝕性和可溶性氣體和蒸汽,將其流出物排放到廢物處理系統。

                                                                                                              回收的溶劑可以重新用作執行反應和提取以及清潔操作的介質。 不應混合不同類型的溶劑,因為這會降低它們的回收能力。 一些溶劑在加工過程中應隔離(例如,氯化和非氯化、脂肪族和芳香族、水性和易燃溶劑)。 在回收溶劑之前,從溶劑中提取或分離溶解和懸浮的固體。 實驗室分析確定了廢溶劑和回收原材料的成分和性質。 針對固體、液體和氣體廢物,正在開發許多新的廢物防治技術。

                                                                                                              一般內務管理和操作規範

                                                                                                              書面操作程序、材料處理說明和廢物管理實踐減少了廢物的產生並改善了廢物處理(Theodore 和 McGuinn 1992)。 良好的運營和管理實踐確定了產生、處理和處理廢物的具體責任。 對操作人員的培訓和監督提高了他們改進和保持高效製造和廢物管理操作的能力。 應就廢物管理做法的危害以及應對緊急溢出、洩漏和無組織排放的適當方法對工人進行培訓。 工人培訓應涉及材料處理、清潔或中和廢物以及佩戴呼吸器和個人防護裝備。 溢出和洩漏檢測設備通過定期監測生產設備和公用設施、識別和控制無組織排放和洩漏來防止污染。 這些活動可以成功地與預防性維護實踐相結合,以清潔、校準、更換和維修造成污染的設備。

                                                                                                              描述正常操作程序以及啟動、關閉和應急程序的書面說明可防止污染並降低對工人健康和安全的風險。 材料庫存的仔細管理減少了原材料的過度採購和廢物的產生。 計算機系統可以協助工廠運營、維護實踐和材料庫存的有效管理。 可以安裝自動稱重、監控和報警系統,以改進材料和設備(例如儲罐、工藝設備和廢物處理系統)的管理。 現代儀器和控制系統通常會提高運營效率,減少污染以及健康和安全隱患。 全面的污染預防計劃檢查設施中產生的所有廢物,並檢查消除、減少或處理這些廢物的方案。 環境審計檢查污染預防和廢物管理計劃的優缺點,力求優化其績效。

                                                                                                               

                                                                                                              上一頁

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