石油开采与加工中的职业危害及预防
石油原油通常是一种从褐到黑的粘稠液体,其化学成分是含有多种烃类的有机化合物,主要为烷烃(液态烷烃、石蜡)、环烷烃(环戊烷、环己烷等)和芳香烃(苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等)。此外,尚含有少量的含硫化合物(硫醇、硫蘼、二硫化物、噻吩等)、含氧化合物(环烷酸、酚类)、含氮化合物(吡咯、吡啶、喹啉、胶类)以及胶质和沥青。硫、氧、氮三种元素的含量,一般均少于1%,但有些石油的含硫量可达5%以上。通常石油与天然气共生。天然气主要为甲烷(约97%)和少量乙烷(1%~2%)、丙烷(0.3%~O.5%)的混合气体,并常含有氮、二氧化碳、硫化氢等。有的还可能含有氦。
原油经过各种加工过程,可制得汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、石油焦、液化气等石油产品,并可为塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、化肥、农药等化工产品提供丰富的原料。天然气除用作燃料外,还可作为制造合成氨、甲醇、合成石油等的原料。
一、石油开采
1.生产过程及主要危害因素
石油开采简称采油。主要的采油方法有自喷采油法、抽油法和气举采油法。采油的基本生产过程,可分为采油和修井两大部分。
采油的基本工种为采油工,负责巡回检查和维护油井、油气分离器、输油泵等正常生产,计测油量,进行储油罐的清砂除污和跑漏原油的回收等作业。修井为进行油井的检修和实施油井的增产措施,主要作业包括检泵、打捞、冲砂、刮蜡、堵水、压裂、酸化等。修井的基本工种为修井工,大部分工作要将油井口启开,在露天进行作业。
在采油生产过程中,几乎所有作业地带空气中均存在烃类和硫化氢。正常生产时油井附近烃类的浓度,一般不超过300 mg/m3;打捞、刮蜡、量油、输油泵房内输油、储油罐内清罐作业时,可达600~2100 mg/m3。硫化氢的浓度,在开采低含硫石油(硫含量低于0.5%)时,均不超过最高容许浓度(10 mg/m3)。在石油蒸气和硫化氢的长期联合作用下,采油工人可发生神经
衰弱综合征、皮肤划痕症、血压偏低和心动缓慢、感觉型多发性神经炎,以及眼和上呼吸道刺激症状和油疹等。油疹的发病率可高达25%~30%或更高,这与经常接触原油,皮肤和工作服受污染有密切关系。采油工人,在开采含芳香烃组分的石油时,可发生慢性芳香烃中毒;在开采高含硫石油(硫含量高于2%)时,可发生硫化氢眼炎,甚至角膜溃疡;在油井自喷事故时,可发生天然气窒息、急性烃类化合物和硫化氢中毒,甚至可引起死亡。在酸化作业时,修井工可发生酸类的刺激症状和化学灼伤。此外,尚存在露天作业的异常气象条件影响。
2.职业危害的预防措施
防止采油时有害气体的危害,应加强油井口和采油设备的密闭和技术管理,防止油井自喷事故,减少天然气、石油及其蒸气的跑漏;采用自动化量油方法;输油泵房内加强输油泵的密闭通风排毒;改进清罐方法,采用高压水喷射清污。供给修井工防毒面具并有专人管理和维修。为防止原油污染和酸腐蚀,应供给工作服、长统靴、防酸手套和防护油膏。转油站增设专门的淋浴室和更衣室;露天作业场所设置冬季取暖室。加强安全生产技术训练,及时检修工具、设备,石油矿场应有充分的照明等措施。
二、石油加工(炼油)
1.生产过程及主要职业危害因素
炼油基本上是在管道和各种分馏塔、裂解、重整等装置中进行的复杂的物理、化学过程,最终生产出汽油、煤油等动力油,并从中提取部分溶剂油(苯、甲苯、二甲苯等),副产品是产量很大的石油沥青。炼油可分为初步加工(脱盐、脱水)、一次加工(常压和减压蒸馏)和二次加工(催化重整、催化裂化、糠醛精制、丙烷脱沥青、延迟焦化、加氢精制、白土精制等)。
电脱盐(水)是在高压直流电场作用下,使原油中水滴聚集沉降,同时脱掉无机盐。常压和减压蒸馏是在常压和减压下加热蒸馏,按照沸点高低将原油分馏为各种馏分。催化重整(铂重整)是在铂或铂铼催化剂(硅酸铝或氧化铝作担体)作用下,使原料油发生重整反应,以生产高辛烷值汽油和芳香烃(苯、甲苯、二甲苯)。分子筛脱蜡是用分子筛(确定结晶结构的硅酸铝)作为吸附剂,脱除原料油中的正烷烃,以降低航
空用油的冰点和柴油的凝点。加氢精制(或加氢脱硫)是使原料油中的硫、氮、氧杂质与氢反应而脱除。脱硫时产生硫化氢,
脱氮时产生氨。催化裂化是用微球硅酸铝作催化剂,使重质原料油在高温下裂解,转化为轻质油品。糠醛精制用糠醛(或酚)作溶剂,将润滑油分馏中不合需要的组分脱除。酮苯脱蜡是用丙酮(或丁酮)和苯的混合物作溶剂,经冷冻、过滤等过程,将润滑油中的蜡质脱除。亦可采用尿素脱蜡。白土精制是用白土(Al2O3·2SiO2·2H2O)作吸附剂,脱除润滑油和石蜡中的残余溶剂、臭味和颜等。蜡饼发汗是将蜡饼缓慢加热,以制取不同熔点的石蜡。丙烷脱沥青是用液体丙烷作溶剂,将减压渣油中的沥青质脱掉,为催化裂化和制取沥青提供原料。采用添加剂提高油品质量,已成为现代炼油生产的重要措施。对人体健康影响较严重的有:燃料汽油抗震剂四乙铅和航空用油抗烧蚀剂二硫化碳等。
可见,炼油生产中可存在种类繁多的化合物,包括烃类、硫化物、四乙铅、酮类、酚类、醚类及一氧化碳、氮氧化物、酸、碱、氨等。其所涉及的主要职业危害如下。
1)油品蒸气主要是低沸点的汽油蒸气,几乎所有作业地带空气中均可存在,尤以装卸油台、储油罐区、轻质油泵房、常压减压蒸馏塔区等处较为严重。生产工人在其长期作用下,可发生神经衰弱综合征、眼和上呼吸道刺激症状、感觉型多发性神经炎,甚至引起慢性中毒。
2)酮苯脱蜡过程中用苯和甲苯作溶剂,生产工人在上述毒物的长期联合作用下,可发生神经衰弱综合
征、出血倾向、白细胞减少等,甚至引起慢性苯中毒。
3)常压减压蒸馏、加氢精制(脱硫精制)、加氢裂化、延迟焦化等过程中,均可产生硫化氢。可发生眼炎和急性中毒。
4)四乙铅中加入二氯乙烷、二溴乙烷或氯萘等配成乙基液,用作燃料汽油抗震添加剂,生产工人在四乙铅长期作用下,可发生神经衰弱综合征、多汗、多涎、三低症(血压低、体温低、脉率低)以及感觉型多发性神经炎等。此外,燃烧含硫燃料的加热炉、锅炉的烟气中可含有二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物。在催化裂化、延迟焦化过程中可产生气体烃(甲烷、乙烯、丙烯、丁烯等)。使用y型分子筛催化剂时,可有放射性稀土元素污染。在糠醛(或酚)精制过程中,可产生糠醛(或酚)蒸气引起中毒。
5)在催化裂化用的微球硅酸铝在催化剂加料、再生过程中,
工作地点空气中硅酸铝粉尘浓度可达4.5~89.2mg/m3。白土精制过程中,工作地点空气中白土粉尘浓度可达45.6~491.2 mg/m3。生产工人长期吸入可引起尘肺。
6)在炼油生产中,各种加热炉的场所均为高温作业。热泵房气温可达40~50℃。蜡饼发汗室可达50~63℃,并伴有高气湿。此外,在常压减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化等过程中均存在热源,可使工作地点气温升高,并伴有热辐射。在炎热季节,可能引起中暑,在冬季可使上呼吸道感染的患病率增高。
石油加工7)加热炉、空气压缩机、空冷器、泵、大功率电机以及排气放空的管线和阀门处,均可产生强烈的噪声。噪声强度在管式加热炉工作地点可达100~125 dB(A),在油品泵房可达94~102 dB(A),在压缩机室可达93~97 dB(A)。工人在噪声的长期作用下,可致听力下降并伴有神经衰弱综合征,甚至引起噪声聋。
2.职业危害的预防措施
防止有害气体或蒸气的危害,如油槽采用下方装油和蒸气密封;采用浮顶式或内浮顶式储油罐,以减少油品蒸发;过滤机、泵、压缩机等安装密闭通风排毒设备;加强设备的管理和及时检修,防止跑冒滴漏。清刷油槽车、储油罐的作业工人应供给防毒面具,并有专人管理和维修。以低毒物质,如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚等含氧化物代替四乙铅。
对产生噪声的设备,如加热炉喷嘴可改用辐射式燃式喷嘴;压缩机、鼓风机等高压气体出口、放气管口设消声器;对发生噪声的泵应装设封闭隔声罩;噪声大管线用隔声材料覆盖。供给作业工人防声耳塞、耳罩以及防声帽盔。
此外,在白土精制、催化裂化加料过程应采取自动密闭生产并装置通风除尘系统。蜡饼发汗室采用自动控温装置,尽量减少在发汗室内的作业时间,以预防高温高湿的危害。所有生产场所均必须加强防火防爆措施。
三、石油化工生产过程
1.主要工艺过程的职业危害及预防
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为主的处
理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。化工单元操作可归纳为物料输送、蒸发、蒸馏、加热、干燥、冷却、冷凝、粉碎、混合等。
1)物料输送过程的主要危险及控制
(1)物料输送
在工业生产过程中,经常需要将各种原材料、中间体、产品以及副产品和废弃物从一个地方输送到另一个地方,这些输送过程就是物料输送。在现代化工业企业中,物料输送是借助于各种输送机械设备实现的。由于所输送的物料形态不同(块状、粉态、液态、气态等),所采取的输送设备也各异。不论采用何种形式的输送,保证其正常运行,减少职业危害都是十分重要的。
(2)职业病危害因素及防护
在物料输送过程中,主要存在的职业病危害有:有毒物质、粉尘和噪声等。
①如果输送的物料是有毒的液体或气体,若发生泄漏,则会造成中毒事故。对于闪点很低的可燃液体,若用氮气或二氧化碳等惰性气体压送,则可能由于泄漏引起中毒窒息。为防止有毒物质的危害,可采用自动化或机械化的输送手段、密闭输送管道设备、通风净化、加强个体防护,配置应急设施,以及加强管道设备巡检、维护等措施。
②如果输送的是颗粒状或粉状的物料,则由于管道设备密闭不严等出现粉尘危害。为防止粉尘危害,可采用自动化或机械化的输送手段、密闭输送管道设备、通风除尘、湿式作业、加强个体防护等措施。
③此外,压缩机等设备在运行过程中可能存在噪声危害。此时可采用隔声、吸声、个体防护、缩短接噪时间等措施进行预防。
2)加热及干燥过程的主要危害因素及控制
(1)加热过程
加热是促进化学反应和蒸发、蒸馏、裂解等操作过程的必要手段。加热的方法一般有直接加热、蒸汽或热水加热、载体加热以及电加热等。加热温度在100℃以下的,常采用热水或蒸汽加热;100~140℃的,一般用蒸汽加热;超过140℃的,常用加热炉直接加热或用热载体加热;超过250℃时,一般用电加热;现代裂解炉使用燃料直接燃烧,使炉膛内温度达1000℃以上。其
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