•温度、压力、流量、投料比、物位等工艺参数，

•实现化工生产过程预定目的主要参数，是进行工艺和设备设计的基础参数。

•生产过程中，实际的参数有一定的波动范围，在此范围内不仅可以顺利完成生产，而且是安全的，如果超出安全范围则可能使设备实效、物料可能发生不希望的变化，也就是发生事故。

（1）温度控制

① 移出反应热

② 防止搅拌中断

③ 正确选用传热介质

④ 热不稳定物质的处理与储存

① 移出反应热

•移出反应热就是通常说的冷却。

•硝化、磺化、氧化、氯化、水合或聚合等反应过程多是放热反应，尤其是硝化反应属于强放热反应。

•为了保持反应在一定温度下稳定进行，通常需要移去一定比例的反应热。

•裂解、脱氢、脱水等反应为吸热反应，需要加热来维持适宜的反应温度。

•乙烯氧化制取环氧乙烷是典型的放热反应。环氧乙烷沸点低，只有10.7℃，而爆炸范围极宽，3%—100%，没有氧气也能分解爆炸。

•此外，杂质存在易引发自聚放热，使温度升高；遇水发生水合反应，也释放出热量。

•如果反应热不及时移出，温度不断升高会使乙烯燃烧放出更多的热量，从而引发爆炸。

•合成硝基苯的反应为硝化反应，原料为苯、浓硝酸及硫酸，如果反应温度过高，不仅硝酸会分解放出二氧化氮气体而造成冲料、硝硫混酸遇到有机物将引起燃烧，而且温度过高会生成比硝基苯更容易燃烧爆炸的危险物质——二硝基苯。 

•移出反应热的方法主要是通过传热把反应器内的热量由流动介质带走，常用的方式有夹套、蛇管冷却等。

•工厂为了降低成本，有时要利用反应热加热（预热）低温的物料。

•目前，强放热反应的大型反应器，普遍配装有废热锅炉，靠废热蒸汽带走反应热，同时废热蒸汽作为加热源可以利用。

② 防止搅拌中断

•搅拌能加速物料的扩散混合，使反应均匀进行，反应器内温度也均匀，有利于温度控制和反应的进行。

•如中途停止搅拌，物料不能充分混匀，反应和传热不良，未反应物料大量积聚，局部反应温度骤升，或当搅拌恢复时则大量反应物迅速反应，往往造成冲料，甚至酿成燃烧爆炸事故。

•一般情况下，搅拌停止则立即停止加料，在恢复搅拌后，应待反应温度趋于平稳时再继续加料。

•如果必要，可以在设计时应考虑双路供电。

•氨基磺酸的生产原料为尿素和发烟硫酸，合成过程中把尿素均匀加到热的发烟硫酸中，反应过程中伴随二氧化碳气体生成，同时放出大量的反应热，如果中途停止搅拌，且未停止添加尿素，则会造成冲料事故，喷出的发烟硫酸对人、对设备都是严重的威胁。

③ 正确选用传热介质

•传热介质就是热载体，常用热载体有水蒸气、热水、过热水、联苯醚、熔盐和熔融金属、烟道气等。

•选用热载体应注意三个方面的问题：热载体不能与反应物、溶剂、产物发生化学反应；热载体不能在传热面上发生聚合、缩合、凝聚、炭化（结焦）等结垢现象；高沸点热载体中不能混入低沸点液体，如联苯混合物(73.5％联苯醚和26.5％联苯)中的水。

•换热器内传热流体宜采用较高流速，这样既可以提高传热效率，又可以减少污垢在传热表面的沉积。

④ 热不稳定物质的处理与储存

•热不稳定物质指分解温度低和自燃点低的物质。

•在生产、储存、使用过程中要特别注意降温、隔热和避免阳光直晒，始终控制在安全温度范围内。

•H发泡剂烘房温度超过90℃时就可能起火；

•甲脒亚磺酸纯品烘干温度达到110℃时分解；

•烟花爆竹药粉在高温季节晾晒会爆炸。

•乙醚在储存过程中与空气的接触，在蒸馏乙醚时会生成极不稳定、易猛烈爆炸的亚乙基过氧化物，因此要控制其发生和积累，必要时分离脱除。

•电石中常含有磷化钙，磷化钙与水产生磷化氢，磷化氢遇空气能自燃，可导致乙炔-空气混合气体爆炸，因此在乙炔生产中要求磷含量不超过0.08%。

（2）控制投料速度和料比

•对于放热反应，投料速度过快，放热速率也快，放热速率超过设备移出热量的速率，热量急剧积累，可能出现“飞温”和冲料危险。

•物料配比极为重要，这不仅决定着反应进程和产品质量，而且对安全也有着重要影响。例如

•松香钙皂的生产，是把松香投入反应釜内，加热至240℃，缓慢加入氢氧化钙，生成目的产物和水，水在高温下变成蒸气。

•投入的氢氧化钙如果过量，水的生成量也相应增加，生成的水蒸气量过多而容易造成跑锅，与火源接触有可能引发燃烧。

•丙烯直接氧化制取丙烯酸，在氧化反应时，丙烯在丙烯-空气-水蒸气系统中其爆炸范围如图3-1-1所示。一旦加料或反应失控，则丙烯浓度就会发生变化，有可能进入爆炸范围，从而引起爆炸，因此必须严格控制料速和料比。

（3）压力控制

•控制了反应温度和流速、料比一般就能够控制住压力。

（4）自动控制系统和安全保险装置

① 自动控制系统

•自动控制系统按其功能分为以下四类：自动检测系统；自动调节系统；自动操纵系统；自动讯号、联锁和保护系统。

•自动检测系统是对机械、设备或过程进行连续检测，把检测对象的参数如温度、压力、流量、液位、物料成分等讯号，由自动装置转换为数字，并显示或记录出来的系统。

•自动调节系统是通过自动装置的作用，使工艺参数保持在设定值的系统。

•小氮肥的煤气发生炉，

•造气过程由制气循环的六个工序组成。

•整个过程是由气动执行机构操纵旋塞做两次正转和两次逆转90°实现的。

•电子控制器按工艺要求发出指令，程序控制的气动机构做二次正转和二次逆转，并且在二次回收、吹风、回收三处打开空气阀门，在其余各处关闭空气阀门，阻止空气进入气柜，防止氧含量增高而发生爆炸。

② 信号报警、保险装置和安全联锁

•在化学工业生产中，可配置信号报警装置，情况失常时发出警告，以便及时采取措施消除隐患。

•报警装置与测量仪表连接，用声、光或颜色示警。

•例如在硝化反应中，硝化器的冷却水为负压，为了防止器壁泄漏造成事故，在冷却水排出口装有带铃的导电性测量仪，若冷却水中混有酸，导电率提高，则会响铃示警。

保险装置

•保险装置则能在危险状态下自动消除危险状态。

•例如氨的氧化反应是在氨和空气混合物爆炸极限边缘进行的，在气体输送管路上应该安装保险装置，以便在紧急状态下切断气体的输入。

•在反应过程中，空气的压力过低或氨的温度过低，都有可能使混合气体中氨的浓度提高，达到爆炸下限。在这种情况下，保险装置就会切断氨的输送，只允许空气流过，因而可以防止爆炸事故的发生。

安全联锁

•安全联锁就是利用机械或电气控制依次接通各个仪器和设备，使之彼此发生联系，达到安全运行的目的。

•例如硫酸与水的混合操作，必须先把水加入设备，再注入硫酸，否则将会发生喷溅和灼伤事故。

•把注水阀门和注酸阀门依次联锁起来，就可以达到此目的。

•某些需要经常打开孔盖的带压反应容器，在开盖之前必须卸压。频繁的操作容易疏忽出现差错，如果把卸掉罐内压力和打开孔盖联锁起来，就可以安全无误。

•在生产、使用、储存可燃气体和易挥发可燃液体的场所，一旦发生泄漏则应该及时发现，监测（检测）报警装置的作用就是随时检测可燃气体以及蒸汽的浓度，达到报警浓度就发出报警信号，使工作人员及时采取措施，避免达到可燃可爆浓度，或者防止超过国家规定的最高允许浓度。

•有时设备泄漏孔或缝很小，泄漏量也比较少，追踪或定位泄漏源（点）也是检测装置应该完成的任务。

（1）可燃气体检测器分类

•按照使用位置分类

•固定式检测器（装置）的安装位置固定，就犹如一个监视岗哨，检测位置和范围是固定的，主要用于固定装置的监测；

•便携式检测器（仪）可以随着检测人员或移动的设备而变换检测位置，对于场所不固定的检测，或泄漏后扩散范围的检测灵活方便。

按照采样方式分类

•分为吸入式仪器和扩散式仪器，前者的响应时间应小于30s，后者的响应时间应小于60s。

按照传感器的原理分类

按照检测器中传感器的原理不同可以将传感器分为：

• 半导体气体传感器、

• 固体电解质气体传感器、

• 接触燃烧式气体传感器、

• 高分子气体传感器

• 光离子化气体传感器。

测爆仪（如热催化原理测爆仪、热导原理测爆仪、气敏原理测爆仪等）也是根据与此相同的工作原理设计的。

①半导体气体传感器工作原理

•这种传感器主要使用半导体气敏材料。

•按照检测气敏特征量方式不同分为电阻式和非电阻式两种。

•电阻式半导体气体传感器是通过检测气敏元件电阻随气体含量的变化情况而工作的。主要使用金属氧化物陶瓷气敏材料。

•例如：WO₃气体传感器可检测NH₃的浓度范围为5ppm～50ppm，ZnO-CuO气体传感器对200ppm的CO非常敏感。

•非电阻式半导体气体传感器是利用气敏元件的电流或电压随气体含量而变化的原理工作的。

•主要有MOS二极管式和结型二极管式，以及场效应管式气体传感器。

•检测气体大多为氢气、硅烷等可燃气体。

②固体电解质气体传感器

•固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料做气敏元件。

•其原理是气敏材料在通过气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度。

•由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，得到了广泛的应用，几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。

•如测量H₂S的YST-Au-WO₃、测量NH₃的NH+4CaCO₃等。

③接触燃烧式气体传感器

•可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。

•工作原理：气敏材料在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧，产生的热量使电热丝升温，从而使其电阻值发生变化，测量电阻变化从而测量气体浓度。

•这种传感器只能测量可燃气体，对不燃性气体不敏感。

•例如，在Pt丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器，具有广谱特性，即可以检测各种可燃气体。

•接触燃烧式气体传感器在环境温度下非常稳定，并能对爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测，普遍应用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道、浴室、厨房等处的可燃性气体的监测和报警。  

④高分子气体传感器

•高分子气敏材料在遇到特定气体时，其电阻、介电常数、材料表面声波传播速度和频率、材料重量等物理性能发生变化。

•主要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸、聚异丁烯、氨基十一烷基硅烷等。

•高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合，在毒性气体和食品鲜度等方面的检测中具有重要作用。

•根据所用材料的气敏特性，这类传感器可分为：

•通过测量气敏材料的电阻来测量气体浓度的高分子电阻式气体传感器；

•根据气敏材料吸收气体时形成浓差电池，测量电动势来确定气体浓度的浓差电池式气体传感器；

•根据高分子气敏材料吸收气体后声波在材料表面传播速度或频率发生变化的原理制成的声表面波气体传感器；

•根据高分子气敏材料吸收气体后重量变化而制成的石英振子式气体传感器等。

•高分子气体传感器具有对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简单，能在常温下使用，可以补充其它气体传感器的不足。

⑤光离子化气体传感器
 （Photo Ionization Detector PID）

•光离子化检测仪可以做成类似手持式对讲机大小的便携式气体检测仪（portable gas detector）

•用于较宽浓度范围多种挥发性有机化合物（volatile organic compound VOC）的现场测定。

•同时也可测定H₂S、CS₂、NH₃、H₃As、H₃Se、Br₂、I₂等气体。

•即不仅可以用于测定可燃气体，也可以测定有机和无机有毒气体。

光离子化检测器工作原理示意图 

（4）固定式气体检测报警器的安装与检测系统布置

•固定安装式检测器一经安装就位就只能被动接受扩散到检测器的浓度，不能主动寻找高浓度区域，其能否及时检测到泄漏气体，与气体扩散过程及安装位置有关，所以选定安装场所的问题十分重要。

•对于要监测一个三维空间且规模较大的工业生产装置，往往不是少数几个监测点就能确保其效果的。

•对于布点的疏密程度、上下高度以及与可能泄漏点的距离等，都是比较复杂的问题。

•既要考虑投资的合理性和可接受程度，更要考虑投资的切实效果，以确保安全生产。

安装可燃气体检测报警器基本要求：

①易燃、易爆场所应安装可燃气体检测报警器；

②可燃气体检测报警器的检测器的数量应满足被检测区域的要求，每个检测器的有效检测距离，在室内不宜大于7.5m，在室外不宜大于15 m；

③可燃气体报警控制器应安装在有人值守的操作室或值班室；

④安装和使用的可燃气体检测报警器应有经国家指定机构认可的计量器具制造认证、防爆性能认证和消防认证；

⑤在用的可燃气体检测报警器应按规定定期标定。

可燃气体检测报警器选型基本原则：

•①按使用场所爆炸危险区域的划分及被测气体的类别、级别、组别选择检测器的防爆类型、防爆性能与防爆等级组别；

•②按检测点的数量选择单路或多路检测报警器；

•③按使用场所的环境温度选择检测器和控制器的温度适应范围。