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摘 要

碳酸钾生产过程中存在着诸多危险有害性，本文结合碳酸钾的生产工艺，分析了碳酸钾生产过程中存在的主要危险有害因素.采用预先危险性分析、故障模式及影响分析、道化学火灾爆炸指数分析法和作业条件分析法分别对碳酸钾生产工艺过程及物料、设备的危险性分别进行了分析，并提出了解决方案和预防措施。对碳酸钾日常生产时的防护方法进行了总结归纳，提出了较完善的工厂生产的安全技术和安全管理措施。以及在实际生产中提高该生产工艺过程的本质安全性，使生产过程标准化、规范化，从而将碳酸钾生产过程中的危险性降到最低。

关 键 词：碳酸钾； 工艺流程； 反应器； 安全评价； 安全措施；

Potassium carbonate production risk analysis and safety measures

ABSTRACT

There are many hazardous and harmful in the production of potassium carbonate. The main hazardous factors in the production of potassium carbonate are analyzed by the production technology of potassium carbonate.First, this article analyses the synthetic streamline, chemicals and equipments in the synthesis of Potassium carbonate. The analysis was acquired with preliminary hazard analysis, failure mode and effect analysis, DOW fire amp; explosion index, operating conditions risk assessment method, respectively. Then some specific and preventive measures to avoid accident were provided. Finally, to ensure the actual production process intrinsically safe and standardized, the causes of real accidents were analyzed in this article and the lessons were summarized. Some technical and control measures were proposed to minimize the hazardous factors during the synthesis of Potassium carbonate.

Keywords: Potassium carbonate. The process flow; Reactor; Safety assessment; Security measures;

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2碳酸钾概况 2

1.2.1碳酸钾性质 2

1.2.2碳酸钾用途 2

1.3碳酸钾生产工艺的发展 2

1.4毕业设计研究内容 3

第二章 工艺介绍 4

2.1工艺简介 4

2.2工艺分步介绍 5

第三章 危险有害因素分析 7

3.1介质危险性分析 7

3.1.1介质危险性分类 7

3.1.2介质危险性 8

3.2生产设备危险性分析 8

3.3公用工程危险有害因素分析 9

3.3.1供配电系统 9

3.3.2给水系统 10

3.3.3供热系统 10

3.4生产过程危险有害因素分析 11

3.5重大危险源辨识 12

第四章 定性定量分析 13

4.1预先危险性分析 13

4.1.1分析步骤 13

4.1.2分析内容 13

4.2故障类型，影响和致命度分析 16

4.2.1分析步骤 17

4.2.2分析内容 17

4.3 道化学法分析 18

4.3.1 分析步骤 19

4.3.2 分析内容 21

4.4 作业条件的危险性评价 25

4.4.1 评价步骤 26

4.4.2 评价标准 26

4.4.3 评价内容 26

第五章 二氧化碳储罐设计 28

5.1确定容量 28

5.2结构设计 29

5.2.1主要元件材料的选择 29

5.2.2储罐厚度的计算 29

5.2.3封头壁厚的计算 31

5.2.4人孔的选择 34

5.2.5接管，法兰，垫片和螺栓尺寸选择 34

5.2.6鞍座选型和结构设计 37

5.3接管工艺和附件的选择 40

5.3.1接管工艺的选择 40

5.3.2附件的选择 40

第六章 安全对策措施 42

6.1工艺安全对策措施 42

6.2公用工程设施安全对策措施 43

6.2.1电气设备安全对策措施 43

6.2.2给排水安全对策措施 44

6.2.3蒸汽供应安全对策措施 45

6.3仓库安全对策措施 45

6.4职业卫生安全对策措施 46

6.4.1防噪声安全对策措施 46

6.4.2防高温热辐射安全对策措施 46

6.5车辆运输安全对策措施 47

6.6检修作业安全对策措施 47

结论 49

致谢 50

参考文献 51

第一章 绪论

1.1引言：

20世纪90年代，随着世界范围内电视机特别是家用计算机需求的迅猛增加，刺激和推动了碳酸钾生产与市场持续走强，世界各地掀起了新建或扩建碳酸钾装置的热潮。1995年世界碳酸钾生产能力约为50万吨，产量约30万吨；2000年生产能力约为72万吨，产量5万吨左右。目前世界碳酸钾主要生产国家和地区为美国、西欧、中国、日本和韩国。主要进口国有英国、荷兰、比利时、意大利等；主要出口国有德国、西班牙、韩国、美国等。其中美国现有生产能力达到18.5万t/a,开工率在90%以上；日本碳酸钾总生产能力达到8万t/a但仍不能满足国内需求,每年需从国外大量进口；韩国和我国台湾近几年也扩大了碳酸钾生产能力；欧洲地区（主要国家为法国、德国、比利时、意大利、西班牙等）碳酸钾总生产能力已增加到15万t/a,基本能够满足该地区需求增长。

美国碳酸钾最大市场是用作电视机和计算机显示器阴极射线管玻璃中的钾离子源和其它特种玻璃,此两项约占总消费量的50%,用于制造钾类化合物占14%,橡胶助剂占10%,食品、医药各占6%,其它14%；日本碳酸钾60%以上用于阴极射线管,10%～20%用于食品,其它用于生产钾类化合物、医药、农药等,近几年新开发的应用领域是高浓缩洗衣粉,用量增长幅度将会逐年增大。我国碳酸钾生产起步于20世纪50年代，当时采用的是草木灰法，这种方法由于受到原料的限制，产品质量差，成本高；60年代发展成为吕布兰法，但其存在工艺流程长，产品质量差等缺点；随后的电解法能耗又非常高；直到70年代初，为了适应中国化肥等工业的迅速发展，才由山东鲁南化肥厂和山东曲埠师范学院在我国首创了原料易得、工艺流程短、产品纯度高的离子交换技术，并于1975年4月建成中国第一套工业装置。1978年，该技术荣获全国科技大会奖。该技术的开发成功大大推动了我国碳酸钾行业的发展。到1995年我国碳酸钾生产能力为7万吨，2000年增加到15万吨，年均增长率碳酸钾生产工艺中离子交换过程的实验研究高达16.5％，超过日本成为亚洲最大的碳酸钾生产国。目前主要生产厂家有山东鲁南化学工业集团(1万t/a)、山西文通钾盐有限责任公司（10万t/a）、成都化工股份有限公司(1.2万t/a)、浙江大洋化工厂(2.5万t/a)、河北眺山化工厂（2.5万t/a）、河北辛集化工集团（1万t/a）、郑州方泰化工有限责任公司（1万t/a）、天津大港远景化工福利厂（0.5万t/a）等^[1]。

1.2碳酸钾概况

1.2.1碳酸钾性质

碳酸钾，白色结晶粉末。密度2.428g/cm³。熔点891℃，相对分子量138.21。溶于水，水溶液呈碱性，不溶于乙醇、丙酮和乙醚。吸湿性强，暴露在空气中能吸收二氧化碳和水分，转变为碳酸氢钾。水合物有一水物、二水物、三水物。碳酸钾水溶液呈碱性。不溶于乙醇及醚。

1.2.2碳酸钾用途

碳酸钾是一种重要的无机基础化工原料，主要用于电子行业电视机显像管玻壳、化肥行业原料气脱碳、橡胶行业的防老化^[2]。此外，其在石油炼制、泡花碱、印染、胶片、显影、陶瓷、钾玻璃、农药、医药、味精、食品等行业的应用也越来越普遍^[3]。近年来，随着国民经济的发展，特别是电子计算机和彩色电视机生产线的不断引进，碳酸钾的需求量与日俱增，其发展有着广泛、良好的前景。

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