1 §1. ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA LĨNH VỰC CNHH 1. Định nghĩa - Kỹ thuật hoá học là một lĩnh vực học thuật khoa học công nghệ rộng lớn mà đối tượng của nó chính là công nghệ biến đổi chất (đó thực chất là các quá trình – thiết bị, chuyển hoá các vật liệu khác nhau ở quy mô công nghiệp), nhắm sản xuất ra các sản phẩm xã hội, đồng thời đảm bảo tính an toàn cho môi trường. - KTCNHH quan tâm đến việc biến đổi các thành phần, cấu trúc của vật liệu để sản xuất ra các sả n phẩm hoàn toàn khác với nguyên liệu tạo ra nó; để sản xuất ra các sản phẩm xã hội, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của con ngư ờ i (thường không có trong tự nhiên), đồng thời đảm bảo môi trường sinh thái không phát sinh ra các chất gây độc hại cho môi trường bằng cách tạo và xây dựng các giải pháp kỹ thuật. - KTCNHH là một ngành khoa học về các quy trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩm. Nó liên quan đến gần như toàn bộ các ngành khoa học khác (luyện kim, năng lượng, điện tử, thực phẩm, …) - KTCNHH còn mang tính thực tiễn rất cao. Đ ó là các quá trình được triển khai trong công nghiệp sao cho có thể sản xuất được các sản phẩm với chất lượng tốt nhất và giá thành thấp nhất có thể. - KTCNHH luôn gắn liền với vấn đề bảo vệ môi trường. 2. Nhiệm của của kỹ sư CNHH - Tìm hiểu và quy hoạch các quá trình công nghệ (lựa chọ n công nghệ, lựa chọn quy mô sản xuất, lựa chọn khả năng cơ giới hoá, tự động hoá, …) sao cho phù hợp nhất với điều kiện. - Phải có khả năng thiết kế, chế tạo, lắp đặt và tích hợp các hệ thống công nghệ. - Các bước cơ bản trong quá trình vận hành một hệ thống CNHH: 1. Chuẩn bị nguyên liệu 2. Các quá trình – thiết bị gia công và xử lý nguyên liệu. 3. Chuyển hoá hoá học nguyên liệu. 4. Gia công chế biến sản phẩm. 5. Ra sản phẩm. 6. Bán hàng. 3. Phương pháp triển khai. 3.1. Phương pháp quy hoạch - Lập ra kế hoạch và tiến hành tổ chứ c nghiên cứ u đỏi hỏi người kỹ sư phải nắm được các quy luật tự nhiên để vận hành các quá trình CNHH, đồng thời phải có kinh nghiệm thực tế để tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm, đồng thời phải có các tri thức về nguyên liệu, sản phẩm. Từ đó lựa chọn công nghệ phù hợp nhất. 3.2. Tính toán thiết kế và triển khai. - Tính toán được quy mô thiết bị cần có trong mọi quá trình công nghệ trong hệ thống. Cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng => kích thước thiết bị. - Tính toán được quá trình thiết kế lắp đặt thiết bị. - Phải xác định được các yêu cầu về tự động hoá, đo lường điều khiển, vận hành và bảo dưỡng thiết bị. - Tiến hành chế tạo các hệ thống thiết bị (chế tạo từng thiết bị riêng lẻ và cả phần kết cấu). - Trong công tác thiết kế lắp đ ặt, người kỹ sư CNHH phải phối hợp chặt chẽ với kỹ sư xây dựng, kiế n trúc để bố trí hợp lý hệ thống thiết bị, đồng thời phải kết hợp với các kỹ sư điện, tự động hoá để bố trí các hệ thống đo lường điều khiển. - Nghiên cứu xây dựng quy trình vận hành, bảo dưỡng hệ thống thiết bị: + Người kỹ sư CNHH phải ban hành các quy định về quá trình vận hành, ấn định các NS, tải, phụ tại cho các thiết bị trong hệ thống mộ t cách cụ thể, chính xác. 2 + Theo dõi và tiến tới loại trừ khâu yếu nhất của hệ thống công nghệ. + Tìm mọi biện pháp kỹ thuật để cải tiến hoặc thay thế các thiết bị không hợp lý trong hệ thống. + Xây dựng và đưa ra các phương án vận hành hệ thống thiết bị khi có các biến động về nguyên liệu hoặc các yếu tố công nghệ của hệ thống. + Đủ sức đưa ra được các thay đổi hệ thống thiết bị công nghệ khi có yêu cầu. + Phải có khả năng liên hệ một cách mật thiết với các xí nghiệp, dây chuyền công nghệ có liên quan đến mình. §2. MỐI NGUY HIỂM DO HOÁ CHẤT VÀ VẬT LIỆU GÂY NÊN I. Khái niệm chung - Mọi hoá chất và vật liệu đều chứng đựng trong nó nhiều hiểm hoạ nhất đị nh. - Các hiểm hoạ do hoá chất và vật liệu gây ra phụ thuộc phần lớn vào bản chất của hoá chất và vật liệu đó (Đôi khi các tính chất quý của vật liệu hoặc hoá chấ t đó lại là những những hoạ nhất). - Các mối nguy hại hoặc hiểm hoạ do hoá chất và vật liệu chỉ có thể gây ra khi mà ta không kiểm soát được nó. II. Các sự cố (hay các khả năng con người không kiểm soát được hoá chất và vật liệu). 1. Trạng thái không ổn định của các thiết bị phản ứng hoá học. - Các trạng thái làm việc không ổn định trong thiết bị => hiện tượng tăng nhiệt, áp suất cục bộ => gây vỡ, hư hỏng thiết bị và có thể gây nguy hại. - Nếu phản ứng hoá học trong các thiết bị phản ứng rơi vào trạng thái không ổn định thì khi đó nhiệt độ hay áp suất của phản ứng sẽ tăng: + Nhiệt độ tăng, thông thường sẽ phát sinh ra các phản ứng phụ không mong muốn. + Áp suất tăng, cũng gây ra các phản ứng phụ không mong muốn hoặc gây nổ , vỡ thiết bị. - Có nhiều phương pháp để kiểm soát trạng thái làm việc của thiết bị phản ứng. Ví dụ: Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt, điều hoà áp suất. Trong mộ t thiết bị phản ứng, thường sử dụng 2 đến 3 cấp an toàn. - Hậu quả xảy ra khi không kiểm soát được trạng thái làm việc ổn định của thiết bị phản ứng: + Phát sinh ra các sản phẩm không mong muốn. + Mất mát một lượng sản phẩm nào đó. + Gây hỏng hóc thiết bị (phải thay thế, sửa chữa hoặc thay mới). + Gây tác hại cho sức khoẻ người lao động. 2. Cháy nổ trong các thiết bị đường ống. - Đây là một sự cố hết sức nguy hiểm trong quá trình vận hành hệ thống thiết bị trong nhà máy hoá chất, thườ ng xảy ra tại các thiết bị phản ứng làm việc vớ i các hoá chất phản ứng rất mạnh. Ví dụ: + Các hoá chất phản ứng mạn với nước: Kim loại kiềm, CaC 2 . + Các chất nhạy với kích thích va đập: thuốc nổ, thuốc cháy. + Các chất dễ phân huỷ tạo thành khí O 2 … - Do vậy trong quá trình vận hành sản xuất có chức các hiểm hoạ như trên chúng ta phải biên soạn và phân bố các quy tắc làm việc cần thiết, các quy định cụ thể về hướng dẫn an toàn đối với các công đoạn chứa hiểm hoạ nói trên. - Đưa ra các biện pháp phòng ngừa hữu hiệu: + Xây dựng hệ thống xử lý sự cố: bình cứu hoả, bể nư ớc, … để dập lửa. + Các hệ thống thoát hiểm: cầu thang phụ, cửa thoát hiểm, … 3. Sự cố do cháy nổ các hệ bụi. - Các hệ bụi được cấu thành từ các hợp chất hữu cơ. Ví dụ: giấm, bột gỗ, sợi bông, sơn, thuốc nổ, than bộ t, lưu huỳnh, … đều có thể bốc cháy trong không khí khi xuất hiện một kích thích nào 3 đó. Đặc biệt là các hệ bụi có độ phân tán cao, có thể hập thụ được các hợp chất hoặc dung môi hữu cơ. - Hệ bụi cũng có thể bốc cháy khi các lớp bụi lắng đọng trên bề mặt của thiết bị đốt nóng. Ví dụ: vách ngăn các thiết bị trao đổi nhiệt, vỏ lò (sấy, nung), vỏ động cơ điện, … - Đối với các cơ sở sản xuất có thể phát sinh ra các hệ bụi, chúng ta phải xây dựng các hệ thống làm sạch: hệ thống thông gió, lọc bụi, làm sạch, … đồng thời tránh các khả nắng đốt nóng với hệ bụi và kích thích châm mồi và làm sạch nó. 4. Cháy nổ các chất khí, chất lỏng rò rỉ. - Cháy nổ các chất khí, chất lỏng rò rỉ là một trong những mối nguy hại rất lớn trong sản xuất công nghiệp. Các chất khí và chất lỏng có thể rò rỉ từ đường ống dẫn, các hệ thống bơm, van hoặc có thể rò rỉ từ các thiết bị phản ứng, bể chứa. - Sự rò rỉ các chất khí hoặc chất lỏng dễ xảy ra trong công nghiệp, vì: + Các thiết bị phản ứng thường có nhiều đường ống, đầu nối thiết bị kém. + Các hệ thống thiết bị được nối với nhau qua các hệ thống van phức tạp. - Khả năng cháy nổ của các chất khí, chất lỏng rò rỉ phụ thuộc vào: + Bản chất của chất lỏng, chất khí rò rỉ. + Tính chất của các chất khí rò rỉ đó tạo với không khí một hỗn hợp nổ (theo một tỷ lệ nào đó). + Lượng khí và lỏng rò rỉ đủ lớn. + Vị trí rò rỉ. - Việc nổ một hệ khí hay một hệ chất lỏng rò rỉ thường lan truyền với tốc độ ngọn lửa 2m/s. - Khi chất lỏng và chất khí bị rò rỉ ra ngoài không khí, có thể tạo thành một đám mây mù. Khi đó, chỉ cần một kích thích châm mồi (ví dụ: tia lửa điện, tia sét, …) thì sẽ có sự nổ ngay lập tức. Trong trường hợp đó, vận tốc lan truyền của ngọn lửa có thể đạt 50 đến 100 m/s. - Để tránh tạo hỗn hợp cháy trong không gian đủ lớ n, người ta phải hạn chế các không gian rò rỉ bằng cách: + Các hệ thống đường ống dẫn chất lỏng, chất khí hạn chế đi trong lớp không gian kín. Khi bắt buộc phải đi qua không gian kín, không được phép để các vị trí nối, hệ thống van không được để trong không gian đó. + Tránh lắp van và các thiết bị đo ở các vị trí khó quan sát. + Bảo dưỡng thường xuyên các hệ thống thiết bị có nguy cơ rò rỉ cao. 5. Tác động của hoá chất lên cơ thể con người. 5.1. Hoá chất gây thương tích (cấp độ nhẹ nhất). - Hoá chất gây thương tích thường là các loại hoá chất có tính xâm thực mạnh. Ví dụ: axit, kiềm nóng, … - Sự cố thường phát sinh ra khi vỡ đường ống dẫn hoặc vỡ thiết bị phản ứng, hoặc các hệ thống van bị trục trặc, gây bắn vào người. - Giáp pháp: Phải chuẩn bị các phư ơng tiện sơ cứu tại chỗ tại mỗi vị trí làm việc mà có nguy cơ tiếp xúc với loại hoá chất này. Ngoài ra cần bố trí các vòi nước sạch. 5.2. Hoá chất gây dị ứng. - Biểu hiện: Có thể gây ban đỏ, mẩn ngứa trên da hoặc tác động lên niêm mạc mắt gây chảy nước mắt, hoặc tác động lên niêm mạc mũi gây chảy nước mũi, ngạt thở. - Tác động của dị ứng có thể xảy ra trong thời gian dài. Với hoá chấ t gây thương tích, cơ thể có thể khỏi, lành lại trong một thờ i gian nhất định, nhưng với hoá chất dị ứng, thường nó theo cơ địa mỗi người và kéo dài suốt cả cuộc đời. - Giáp pháp: + Cách ly người mẫn cảm hoá chất đó với nguồn hoá chất đó. + Thay thế hoá chất gây dị ứng bằng hoá chất khác (nếu có thể). 5.3. Hoá chất gây ngộ độc. 4 - Khái niệm ngộ độc: Ngộc độc chỉ sự nhiễm độc củ a các cơ quan nội tạng trong cơ thể con người. - Có nhiều con đường nhiễm độc dẫn đến ngộ độc: * Ngộ độc qua hô hấp: là quá trình cơ thể con ngườ i hít thở phải các khí độc trong không khí. Nó có thể dẫn đến những phản ứng mạnh mẽ của cơ thể chống lại các chất độc này. Đ ầu tiên là ho, sau đó dẫn đến gây ngất => tử vong hoặc có thể gây ho kéo dài, dẫn đến phù phổi => tử vong. Nguy hiểm nhất là những khí độc không có mùi đặc trưng. Ví dụ: HCN, COCl 2 , … ngượ c lại, với các khí độc có mùi đặc trưng => có khả năng nhận biết => bớt độc hại hơn. - Biện pháp: + Khống chế nồng độ các khí độc. + Tránh rò rỉ khí độc trong không gian kín và ở vị trí làm việc của người lao động. + Lắp đặt các hệ thống thông gió. + Làm sạch các khí độc ra khỏi không khí bằng các phương pháp kỹ thuật: hấp thụ , hấp phụ, … + Xây dựng các lối thoát hiểm. + Xây dựng và đưa ra các quy định về an toàn. * Ngộ độc qua đường tiêu hoá: - Về nguyên tắc, con người không chủ động ăn các chất đ ộ c vào. Tuy nhiên, quá trình nhiễm độc qua đường tiêu hoá chủ yếu do vô tình. Ví dụ: tay nhiễm chất độc, dụng cụ ăn uống nhiễm hoá chất độc. - Các loại hoá chất độc thâm nhập vào cơ thể qua con đường tiêu hoá thường gây ra tác động ngay lập tức. Ví dụ: thuốc trừ sâu, thuỷ ngân, Mangan: tác động lên hệ thần kinh. - Phần lớn các nhiễm độc tiêu hoá qua đường thức ăn. * Ngộ độc qua da: - Các hoá chất gây ngộ độc qua da thấm vào máu, gây phản ứng ngay lập tức. Điều này nguy hiểm tương tự như hít phải khí độc. Trong một vài trường hợp, nó còn nguy hiể m và tác động nhanh hơn so với hít phải khí độc. Ví dụ: Anilin, nitro benzen, phenol, … - Giải pháp: Tránh tiếp xúc trực tiếp với các hợp chất đó, sử dụng bảo vệ lao động. * Nhiễm độc vào máu qua các vết thương hở: - Nhiễm độc vào máu qua các vết thương hở, khi đó các chất độc vào thẳng máu, gây nhiễm độc ngay lập tức. 5.4. Hoá chất gây ung thư. - Các loại hoá chất gây ung thư thường là các loại hoá chất gây ngộ độc hay gây dị ứng cho cơ thể người trong thời gian dài. - Việc xác định các chất gây ung thư và liều lượng, thời gian gây nên bệnh ung thư cho người lao động đòi hỏi tốn nhiều công thức và thời gian nghiên cứu. Đặc biệt là 2 ngành hoá học và y học. - Có nhiều loại hoá chất gây ung thư khác nhau trên thực tế. Ví dụ: Amiang, Nitrobenzen, các hợp chất vòng benzen, … 5.5. Hoá chất gây tai biến thai sản. - Các loại hoá chất gây tai biến thai sản: gây ra hiện tượng quái thai. Ví dụ: Dioxin và hợp chất chứa dioxin, các tác dụng phụ của các loại biệt dược. §3. CÁC CHỈ TIÊU HOÁ LÝ CHÍNH ĐỐI VỚI HOÁ CHẤT VÀ VẬT LIỆU I. Giới thiệu chung. - Các chỉ tiêu hoá lý chính đối với các loại hoá chấ t và vật liệu. - Trên thế giới đều có một bộ tiêu chuẩn riêng về các chỉ tiêu hoá lý và ở mỗi quốc gia, đều có những cẩm nang, sổ tay riêng hoặc tiêu chuẩn riêng về các chỉ tiêu này. 5 - Với Việt Nam, các chỉ tiêu hoá lý đối với hoá chất và vật liệu tuỳ theo từng nhó ngành hoá chất và vật liệu, các chỉ tiêu này được các cơ quan khác nhau phát hành. - Ví dụ: + Chỉ tiêu về hoá chất và vật liệu hoá chất công nghiệp thường do bộ Khoa học và công nghệ, Bộ công thương phát hành. + Chỉ tiêu về hoá chất y tế do bộ Y tế phát hành. + Chỉ tiêu về hoá lý ảnh hưởng đến người lao động do bộ Lao động thương binh xã hội ban hành. II. Một số chỉ tiêu hoá lý chính. 1. Áp suất nổ, độ tăng áp suất cực đại của các loại thiết bị. - Áp suất nổ được hiểu là phần áp suất lớn nhất mà bình kín nào đó có thể chịu được. Thông thường, nó ở dạng bình kín chứa chất khí hoặc chất lỏng. - Áp suất nổ và độ tăng áp suất cực đại được xác định bằng thực nghiệm. Tuỳ theo đặc tính của từng thiết bị và tính chất của từng quốc gia. - Với các thiết bị hoặc thùng chứa chứa các loại vật liều rời có thể cháy được thì cũng phải xác định áp suất nổ và độ tăng áp suất cực đại theo khối lư ợ ng các loại vật liệu rời có trong đó. Ví dụ: Vật liệu rời: thuốc nổ, chất cháy, than bột, than hoạt tính, … 2. Giới hạn nổ. - Giới hạn nổ bao gồm giới hạn nổ trên và giới hạn nổ dưới, là thành phần tính bằng phần trăm thể tích của các chất khí, hơi cháy trong hỗn hợ p của nó với oxy hoặc với không khí mà hỗn hợp đó không nổ được nữa. Ví dụ: CH 3 OH có giới hạn: 5,5% đến 36,5%. C 2 H 2 /kk có giới hạn: 2,8% đến 93%. C 2 H 4 /kk có giới hạn: 8,7% đến 85%. - Đối với các hệ bụi có khả năng gây cháy nổ thì giới hạn nổ của nó trong oxy, không khí được tính bằng lượng bụi (hoặc lượng pha rắn) có trong 1 m3 không khí. - Tất cả các giá trị giới hạn đều được xác định bằng thực nghiệm. 3. Điểm bắt lửa. - Điểm bắt lửa là một chỉ tiêu an toàn hết sức quan trọng đối vớ i chất lỏng cháy. - Giá trị của điểm bắt lửa được định nghĩa là điểm nhiệt độ thấp nhất có thể mà ở đó có một lượng hơi của chất lỏng cháy được bốc lên đủ nhiều để tạo thành hỗn hợp có thể tự bốc cháy trong không khí khi có một kích thích nào đó. - Các chất lỏng cháy được thường được chia làm 2 loại theo mức độ nguy hiểm như sau: * Chất lỏng không tan trong nước (nguy hiểm nhóm A). Ví dụ: A 1 : Điểm bắt lửa <= 21 o C (Xăng nhẹ). A 2 : 21 o C < điểm bắt lửa <= 55 o C (Xăng, dầu). A 3 : Điểm bắt lửa > 55 o C (Dầu). * Chất lỏng tan trong nước (nguy hiểm nhóm B). Mức độ sát thương nhỏ hơn nhóm A rất nhiều. Ví dụ: Các loại rượu và dẫn xuất của rượu. 4. Nhiệt độ bốc cháy. - Cũng là một chỉ tiêu quan trọng về tính cháy nổ của các loại hoá chất và vật liệu. - Là nhiệt độ thấp nhất của một vách ngăn được đốt nóng mà tại đó nhiệt độ hỗn hợ p hơi hoặc khí cháy trong không khí với áp suất thường có thể tự bốc cháy, không qua một kích thích nào đó. - Nhiệt độ bốc cháy trong oxy thường thấp hơn rất nhiều so với trong không khí. - Nhiệt độ bốc cháy của các chấ t lỏng, hơi đều được xác định bằng thực nghiệm, thường có các bảng tiêu chuẩn. 5. Nhiệt độ phát sáng và nhiệt độ tự bốc cháy của hệ bụi. 6 - Nhiệt độ phát sáng và nhiệt đ ộ tự bốc cháy của hệ bụi được định nghĩa là nhiệt độ của một bề mặt được đốt nóng có thể làm phát sáng hoặc làm bốc cháy một lớp bụi động dày 5mm. (Tuy nhiên, đây là một khái niệm tương đối vì hệ bụi khi bốc cháy thì nó nhận năng lượng từ tất cả các phía). - Nhiệt độ tự bốc cháy của hệ bụi được xem là nhiệt độ thấp nhất của môi trường mà nó tự bốc cháy được. 6. Nồng độ cực đại cho phép của các hoá chất ở các vị trí làm việc. - Là nồng độ của một hoá chất hoặc một hợp chất nào đó thuộc dạng khí, hơi hoặc các phần tử lơ lửng mà không gây ảnh hưởng đối với sức khoẻ người lao động và không gây ra hậu hoạ cho môi trường. Ví dụ: Hàm lượng lớn nhất của bụi trong không khí mà con người được phép tiếp xúc hàng ngày (> 40h/tuần) là ≤ 50mg/m 3 . - Nồng độ cực đại cho phép được ấn định dựa trên cơ sở độc tính của các loại hoá chất, đồng thời cũng kể đến đặc trưng của các loại hình công việc và tất cả các quốc gia trên thế giới đều quy định nó trong sổ tay hoặc các bộ tiêu chuẩn quốc gia. - Các số liệu về giá trị nồng độ cực đại cho phép là chuẩn mự c khoa học về bảo vệ sức khoẻ người lao động. Nó không chị sự ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế - kỹ thuật trong công nghiệp. - Giá trị cực đại cho phép về nồng độ của các loại hoá chất mang tính quốc gia và thông thường do nền khoa học và y học lao động của quốc gia đó công bố trên cơ sở nghiên cứu về y học lao động, về bảo hộ lao động, về đ ộ c tính của các loại hoá chất, về vệ sinh công nghiệp và về cơ địa con người của dân tộc, quốc gia đó. - Ý nghĩa của giá trị nồng độ cực đại: Nhằm cấm sự có mặt của con người trong điều kiện vệ sinh môi trường và nồng độ hoá chất cực đại, ngoại trừ trường hợp tiếp xúc trong thời gian ngắn để xử lý sự cố. - Chú ý: Về phương diện kỹ thuật với tư cách là một người kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, nếu phát hiện được một vị trí nào đó có nồng độ hoá chất cao hơn nồng độ cho phép thì phải bằng mọi giải pháp kỹ thuật hữu hiệu nhất để giảm các nồng độ đó xuống dưới giá trị nồng độ cực đại. 7. Giá trị nồng độ cho phép đối với các loại hợp chất tối nguy hiểm. - Hoá chất tối nguy hiểm là các loại hoá chất gây nguy hại cho người lao động, gây ra các bệnh hiểm nghèo. Ví dụ: Gây ung thư, tai biến thai sản. Và nó có thể phát huy tác dụng nguy hại của nó sau nhiều năm, kể cả khi người lao động không tiếp xúc với nó nữa. - Hoá chất tối nguy hiểm có tác dụng hàng chục năm hoặc nhiều hơn nữa, có thể di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. - Đối với các loại hoá chất tối nguy hiểm, chúng ta không thể khuyến cáo thông qua các giá trị nồng độ cho phép mà người ta thườ ng đưa ra các nồng độ cho phép đối với các hoá chất tối nguy hiểm là mức nồng độ các chất khí, hơi hay chất lơ lửng mà các phương tiện phân tích hiện đại nhất ngày nay có thể phát hiện được tại các vị trí làm việc của người lao động (vết của hoá chất tối nguy hiểm). - Về phương diện kỹ thuật, người kỹ sư, các bộ kỹ thuật khi phát hiện ra vết của hoá chất tối nguy hiểm phải bằng mọi biện pháp kỹ thuật hữu hiệu để làm giảm giá trị nồng độ đó xuống dưới ngưỡng phát hiện của các thiết bị đo hiện đại nhất (làm mất vết của các hoá chất đó). §4. CÁC BIỆN PHÁP CỦA KỸ THUẬT AN TOÀN MÔI TRƯỜNG TRONG TRIỂN KHAI VÀ VẬN HÀNH CÁC QUÁ TRÌNH CNHH *Triển khai công nghệ - Bước 1: Điều tra, kháo sát nguồn nguyên liệu, năng lượng, nước. - Bước 2: Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ phù hợp. + Nghiên cứu công nghệ ở quy mô phòng thí nghiệm (nếu cần). + Phân tích và lựa chọn công nghệ phù hợp. 7 + Nghiên cứu chuyển quy mô (nếu có) từ phòng thí nghiệm sang thực tế. - Bước 3: Triển khai. + Thiết kế công nghệ (trong thực tế, công nghệ thường có sẵn). + Thiết kế thiết bị. + Chế tạo thiết bị. + Thiết kế lắp đặt hệ thống (cả đo lường, điều khiển). + Thiết kế, triển khai, vận hành, tối ưu hệ thống công nghệ. (Lưu ý đảm bảo an toàn củ a hệ thống với mọi khâu, quá trình). * Trong thực tế, người ta thường tìm và chọn các nguyên, phụ liệu hoặc nguyên liệu, nhiên liệu ít độc hại hoặc không độc hại đối với môi trường sinh thái mà vẫn đảm bảo hoàn toàn yêu cầu về chất lượng sản phẩm hoặ c phát triển đượ c các giải pháp công nghệ ít độc hại, ít ảnh hưở ng đến con người và môi trường thì khi đó các giải pháp này được gọi là kỹ thuật an toàn trực tiếp. * Vì lý do kỹ thuật, công nghệ hoặc kinh tế, chúng ta không thể chủ động sử dụng các nguyên liệu, phụ liệu, nhiên liệu nói trên để đảm bảo an toàn ở tất cả các khâu như triển khai, như đã trình bày. Khi đó, người kỹ sư công nghệ phải triển khai các giải pháp an toàn dự phòng tại những khâu, công đoạn, vị trí cần thiết của dây chuyền công nghệ để đảm bảo an toàn cho toàn quá trình. Khi đó, các giải pháp này được gọi là kỹ thuật an toàn gián tiếp. => Trong thực tế, luôn ưu tiên các giải pháp an toàn trực tiếp. Trong trường hợp không sử dụng được mới sử dụng các giải pháp an toàn gián tiếp. I. Kỹ thuật an toàn trực tiếp. - Các nguyên lý của kỹ thuật an toàn trực tiếp được suy ra từ những nguy hại có thể do các loại hoá chất gây nên. Điều khó khăn để triển khai các nguyên lý an toàn trực tiếp là ở chỗ chúng ta không thể tách riêng các giải pháp kỹ thuật an toàn ra khỏi các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật chung của cả quá trình sản xuất. - Các nguyên lý của an toàn trực tiếp chỉ có thể được tận dụng khi chúng ta có thể đánh giá một cách chính xác các hiểm hoạ có thể có do các loại hoá chất và vật liệu trong dây chuyền công nghệ có thể gây nên (trên cơ sở tìm hiểu và phân tích các tài liệu đang có trong nư ớ c cũng như ngoài nước). 1. Nguyên lý thứ nhất của kỹ thuật an toàn trực tiếp. * Phát biểu: Các quá trình cũng như các thiết bị công nghệ hoá học phải được làm việc với những nguyên vật liệu, các sản phẩm trung gian, các chất phụ trợ không gây nên nguy hiểm hay ít gây nguy hiểm nhất cho con người và môi trường xung quanh. * Giải thích: - Nghĩa là chúng ta chỉ được phép sử dụng các loại hoá chất, nguyên liệu phụ trợ có tính độc hại trong trường hợp bất khả kháng, bắt buộc. - Tìm và phát triển đượ c những công nghệ mà không tạo ra các sản phẩm trung gian độc hại đối với con người và môi trường xung quanh. Trong trường hợp bắt buộc phải sử dụ ng các công nghệ tạo ra các sản phẩm trung gian độc hại, phải bằng mọi biện pháp kỹ thuật cô lập và tách chúng ra khỏi dây chuyền công nghệ. - Nguyên lý thứ nhất của kỹ thuật an toàn trực tiếp gắn liền với các hoạt động của các nhà nghiên cứu hoá học, sinh học chuyên nghiên cứu về công nghệ và các hoạt động của các kỹ sư công nghệ làm nhiệm vụ nghiên cứu triển khai. Nguyên lý thứ nhất như một nền tảng của mọi hoạt động trong dư duy và làm việc của các nhà kỹ thuật, nhà nghiên cứu công nghệ. Các hoạt động đó trả lời cho 2 câu hỏi sau: + Liệu có thể tìm hay phát triển được các công nghệ mà không liên quan hoặc ít liên quan đến các loại hoá chất và vật liệu nguy hiểm hay không? + Những nguyên liệu nào nguy hiểm hơn? Có hay không những xúc tác độc hại hoặc có thể tiến hành các quá trình công nghệ ở điều kiện nhẹ nhàng hay không? (áp suất thấp, nhiệt độ thấp, …). 8 - Tìm các công nghệ mà không tạo ra các sản phẩm phụ (sản phẩm phụ là những sản phẩm không mong muốn trong quá trình sản suất. Nó là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, đầu độc hệ sinh thái). Hay nói cách khác là triệt để áp dụng công nghệ sản xuất sạ ch hơn. - Công nghệ được chọn phải hướng tới sử dụng các vật liệu chính, vật liệu phụ trong dung môi ít nguy hiểm hơn. Đó là những loại vật liệu hoá chất ít độc hại, không ăn mòn, ít nguy hiểm về cháy nổ hay sử dụng các chất xúc tác không gây độc hại. * Kế t luận: Nguyên lý thứ nhất của kỹ thuật an toàn trực tiếp nhằm mục đích hạn chế đến mức thấp nhất việc sử dụng những nguyên liệu hoá chất, vật liệu độc hại nguy hiểm. Nhưng điều đó không thể thực hiện đượ c một cách tuyệt đối vì nhiều khi, việc sử dụng chúng là điều bắt buộ c, bất khả kháng. 2. Nguyên lý thứ hai của kỹ thuật an toàn trực tiếp. * Phát biểu: Khi bắt buộc phải sử dụng các loại nguyên liệu, hoá chất độc hại nguy hiểm trong sản xuất, người kỹ sư phải tìm mọi biện pháp kỹ thuật công nghệ để hạn chế đến mứ c thấp nhất các hiểm hoạ đó. * Giải thích: - Sử dụng các biện pháp kỹ thuật, tìm và lựa chọn các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình sản suất (nhiệt độ, áp suất, nồng độ, …). - Tìm và lựa chọn các thiết kế của các thiết bị thích hợp: + Tiến hành các phản ứng ở pha lỏng hoặc pha rắn, hạn chế tiến hành phản ứng ở pha hơi. + Lựa chọn các thiết bị mà khả năng phát tán bụi ra môi trường là ít nhất. + Các điều kiện làm việc của thiết bị ở trạng thái ổn định - Sử dụng mọi giả i pháp an toàn có thể. Ví dụ: thiết kế chế tạo thiết bị sao cho tiết diện và chiều dài phần hàn kín là nhỏ nhất hoặc với thiết bị làm việc ở áp suất cao, sử dụng các thiết bị an toàn như van an toàn cơ, điện, cơ – điện, … - Sử dụng các biện pháp kỹ thuật công nghệ để tăng hiệu suất quá trình => mức độ làm việc của thiết bị sẽ giảm, đồng thời sẽ giảm được các sản phẩm phụ và chất độc hại ảnh hưởng đến môi trường. - Sử dụng các biện pháp dự phòng + Đối với các giải pháp dự phòng cháy nổ, có nhiều nhưng trong kỹ thuật hoá học, đặc biệt chú ý đến các giải pháp kết nối các thiết bị làm việc (hạn chế tối đa các đầu nối, van nối, ống nối tự do) để hạn chế rò rỉ các loại hoá chất có thể gây cháy nổ. + Khi năng suất thiết bị không đủ lớn, hệ thống thiết bị được ghép như thế nào để hạn chế sự cố (ghép nối tiếp, song song). + Với các thiết bị phản ứng làm việc không liên tục, không được phép cho các cấu tử vào thiết bị cùng một lúc, mà phải cho lần lượt từ ng cấu tử vào một. * Kết luận: Hạn chế của nguyên lý hai của kỹ thuật an toàn trực tiếp là khi triển khai mất rất nhiều thờ i gian, phải được nghiên cứu công phu và khi áp dụng thường phải ngừng sản xuất (trong thực tế ít khi cho phép điều này). II. Kỹ thuật an toàn gián tiếp. * Phát biểu: Kỹ thuật an toàn gián tiếp thực chất là việc nghiên cứu triển khai tất cả các trang thiết bị có chức năng đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành công nghệ mà kỹ thuật an toàn trực tiếp đã không có giải pháp thích hợp tương ứng hoặc các giải pháp không triệt để. * Giải thích: - Sử dụng các thiết bị dừng sản xuất khi có sự cố kỹ thuật xảy ra (Ví dụ: hệ thống an toàn điện: rơle, atmomat, thiết bị đóng cắt, hoặc các thiết bị an toàn khác như van an toàn, van xả áp, …). - Sử dụng các loại thiết bị đo, thiết bị kiểm tra tại các vị trí công nghệ nhằm đảm bảo độ tin cậy nhất cho quá trình làm việc của nhà máy. 9 - Sử dụng các thiết bị phòng chống cháy nổ, các thiết bị báo động rò rỉ hoá chất, thiết bị báo quá nhiệt độ cho phép, … - Ngoài ra còn phải sử dụng các biện pháp quán lý: + Tiến hành các hoạt động kiểm tra an toàn định kỳ hoặc bất ngờ. + Thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng các thiết bị báo động. + Thường xuyên theo dõi, kiểm tra vị trí có thể xảy ra sự cố trong hệ thống thiết bị công nghệ. + Thường xuyên đầu tư cho đào tạ o về kỹ thuật an toàn cho tất cả công nhân vận hành và cán bộ quản lý kỹ thuật an toàn. §5. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHẾ THẢI VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TRONG CNHH I. Khái niệm chung. - Môi trường là khu vực không gian mà ở đó con người tồn tại, sống và làm việc. - Các yếu tố cơ bản của môi trường bao gồm: + Không khí và chất lượng của không khí xung quanh. + Đất: thành phần và chất lượng của đất. + Nước: thành phần và chất lượng của nước cùng với các sinh thể trong nước. - Tổng hợp sự tồn tại hài hoà giữa con người và môi trường tự nhiên gọi là hệ sinh thái. - Trong tự nhiên, các hệ sinh thái phải cân bằng. Nếu có bất kỳ một tác động nào đó vào hệ sinh thái thì tự nó sẽ vận động để trở về trạng thái ban đầu. - Như vậy, khái niệm bảo vệ môi trường thực chất là sử dụng mọi biệ n pháp công nghệ (đặc biệt là các phương pháp hoá học, sinh học) nhằm đảm bảo cho các yếu tố môi trường (đất, nước, không khí) được sạch sẽ. Ví dụ: + Không khí: đảm bảo 78,1% N 2 , 21% O 2 , 0,9% các khí khác, không chứa các khí độc. + Nước ngọ t: không chứa chất ô nhiễm, không có phế thải từ các hoạt động của con người gây ra, không chứa vi sinh vật khác, hoá chất bảo vệ thực vật, và đặc biệt hàm lượng muối < 1g/l. + Đất: không chứa nước thải nguy hại. II. Khái niệm về tiểu khí hậu. - Các yếu tố chỉnh của khí hậu: + Nhiệt độ không khí. + Độ ẩm không khí. + Thành phần không khí (thành phần hoá học, thành phần cơ học, …) + Vận tốc lưu chuyển không khí. + Ánh sáng và cường độ ánh sáng. - Như vậy, trong một không gian nào đó (có thể do các vách ngăn che chắn, tỏng các phòng, phân xưởng kín) mà các yếu tố khí hậu trong không gian đó khác hoặc rất khác các yếu tố khí hậu của môi trường rộng lớn xung quanh thì khi đó không gian hẹp đó được gọi là một vùng tiểu khí hậu. + Vùng tiểu khí hậu có thể hình thành trong các phân xưởng sản xuất, trong phòng làm việc, nhà kho, … + Khi các yếu tố tiểu khí hậu không thích hợp với con người, nó có thể gây tác động lên sức khoẻ, hành vi, hệ thần kinh của người lao động. III. Kỹ thuật xử lý phế thải và bảo vệ môi trường trong công nghiệp. 1. Khái niệm về chất thải. - Trong CNHH nói riêng và công nghiệp nói chung, phế thải được hiểu gồm 2 dạng: * Phế thải chủ động: 10 + Bao gồm khí, lỏng, rắn. + Đây là dạng phế thải mà người ta chủ động đưa ra khỏi không gian nhà máy. + Có thể kiểm soát được thành phần, lượng chất thải và thời gian phát thải. + Các chất thải chủ động này là nguyên nhân lớn gây ra ô nhiễm môi trường nếu chúng ta không kiểm soát tốt được nó. * Phế thải bị động: + Bao gồm khí, lỏng, rắn. + Là các loại chất thải không chủ động, nó được sinh ra do các sự cố thiết bị, công nghệ (Ví dụ: vỡ đường ống, nổ thiết bị phản ứng, sôi trào dung dịch, …) + Nếu các chất thải này không được xử lý kịp thời, khắc phục sự cố thì sẽ gây ra những tác hại vô cùng to lớn cho môi trường xung quanh, thậm chí các vùng lân cận. 2. Kỹ thuật xử lý phế thải. - Các chất thải chủ động về nguyên tắc có thể kiể m soát được bằng các biện pháp kỹ thuật công nghệ. Còn với chất thải không chủ động khó kiểm soát hoặc ngoài tầm kiểm soát của con người. Và tất cả các loại chất thải này đều là nguyên nhân tạo ra các vùng tiểu khí hậ u xấ u, ảnh hưởng trực tiếp lên sức khoẻ và khả năng làm việc của người lao động. - Nếu có nhiều vùng tiểu khí hậu xấu sẽ làm biến đổi hệ sinh thái môi trường xung quanh. - Như vậy kỹ thuật xử lý chất thải nhằm 2 mục đích chính: + Xử lý môi trường trong từng khu vực nhà máy, tạo ra các vùng tiểu khí hậu thích hợp, không ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động và khả năng làm việc trước mắt cũng như lâu dài, tiến tới quán lý và xử lý phế thải nhằm bảo vệ môi trường sinh thái trong một địa phương, một quốc gia hay toàn thế giới. + Xử lý môi trường, tạo ra vùng tiểu khí hậu hợp vệ sinh công nghệ như: lắp đặt các hệ thống thông gió, điều hoà không khí, lọc bụ i, xử lý các hơi hoá chất dung môi sao cho nồng độ của nó trong không gian làm việc không vượt quá tiêu chuẩn cho phép. 3. Kỹ thuật xử lý phế thải trong công nghệ hoá học. 3.1. Xử lý chất thải rắn. - Chất thải rắn là nguyên nhân lớn gây ô nhiễm môi trường và khó xử lý nhất. - Trong CNHH, chất thải rắn bao gồm các phế thải dạng khoáng vô cơ, trong đó nguy hiểm nhất là các phế thải có tính phóng xạ hay kim loại nặng và các muôi của kim loại nặng (Mn, Pb, Cr, As). - Người ta xử lý phế thải rắn thường theo nguyên lý, công nghệ chính như sau: + Với chất thải rắn nguy hiểm, thường đem đi chôn lấp tại các khu vực không có mạch nước ngầm, trạng thái địa chất ổn định, chôn đúng quy cách, và thường chôn rất sâu trong các hầm mỏ bỏ hoang. + Trong trường hợp khu vực chôn lấp có mạch nước ngầm hoặc địa chất không ổn định, ta phải chôn trong các túi polyme (hoặc xây các bể bê tông cốt thép). + Đ ối với các phế thải có nguồn gốc sinh học, thực vật thường sử dụng các biện pháp sinh học (lên men, phân huỷ) để sản xuất mùn, phân hữu cơ. + Đối với các chất thải có nguồn gốc vô cơ không độc hại (gạch, đá, đất, cát, …) đem đi san lấp. + Đối với các chất thải có nguồ n ốc hữu cơ (nhựa, polyme, …) hạn chế sử dụng phương pháp đốt. Vì đi đốt tạo ra các khi vô cùng độ c hại, người ta thường sử dụng phương pháp tái chế hoặc đốt trong môi trường không có O 2 hoặc đốt ở môi trường nhiệt độ cao (> 1200 o C) và tiến hành đốt 2 lần. Sau đó có các hệ thống xử lý khí thải. 3.2. Xử lý chất thải khí. - Đối với việc xử lý khí thải, chúng ta cần loại bỏ các tạp chất cơ học và loại bỏ các tạp chất hoá học. * Loại bỏ tạp chất cơ học: [...]... an toàn của cơ sở sản xuất và kinh doanh hoá chất nguy hiểm - Trách nhiệm quy định khoảng cách an toàn, địa điểm sản xuất, kho chứa hoá chất nguy hiểm của các cơ sở sản xuất, kinh doanh hoá chất được quy định tại khoản 1, điều 38 luật hoá chất 8 Báo cáo an toàn hoá chất - Trách nhiệm báo cáo: là tất cả các cơ sở hoạt động, kinh doanh hoá chất nguy hiểm quy định tại TT28/2011/TT-BCT - Địa điểm nhận báo. .. từng xảy ra trong thực tế đối với các dấu hiệu Ví dụ: gây ngộ độc, gây cháy nổ, ô nhiễm và huỷ hoại môi trường ở các mức độ khác nhau - Trong thực tế, phần lớn các hoá chất thông dụng đều có một hay nhiều tính chất nguy hiểm và nó chỉ khác nhau về mức độ gây hại và khả năng xảy ra, xảy ra ở khối lượng nhỏ hay khối lượng lớn Ngoài ra mức độ nguy hiểm còn phục thuộc vào hoàn cảnh, môi trường nơi xảy ra... Trách nhiệm của cục hoá chất: phổ biến, hướng dẫn, theo dõi, kiểm tra thực hiện thông tư này + Định kỳ kiểm tra các điều kiện kinh doanh, sản xuất của các cơ sở sản xuất, kinh doanh hoá chất nguy hiểm đã được quy định + Trách nhiệm của cục kỹ thuật an toàn và môi trường công nghiệp: chịu trách nhiệm hướng dẫn việc thực hiện kỹ thuật an toàn trong sản xuất, kinh doanh, tàng trữ, bảo quản hoá chất trong... đơn vị nhập khẩu Trên cơ sở phân loại đó, thiết lập các biện pháp quản lý và phiếu an toàn hoá chất 2 Khai báo và cung cấp thông tin hoá chất nguy hiểm - Trách nhiệm khai báo là tất cả các cơ sở sản xuất hoá chất và nhập khẩu hoá chất (theo điều 43, luật hoá chất) - Thời điểm khai báo: Tháng 1 hàng năm - Đơn vị khai báo: Bằng văn bản in, hoặc văn bản điện tử 3 Quy trình đánh giá hoá chất mới - Đăng ký... chỉ số BOD toàn phần ≤ 200mg/l hoặc xử lý nước thải công nghiệp ở công đoạn cuối cùng - Với các hồ sinh học được sục khí cưỡng bức, có thể xử lý được các loại nước thải có chỉ số BOD toàn phần đến 500 mg/l - Với các loại nước thải có chỉ số BOD toàn phần > 500 mg/l cần được làm sạch sơ bộ trước khi vào hồ sinh học - Các hồ sinh học có thể làm sạch hoàn toàn các loại nước thải đến chỉ số BOD toàn phần... thuốc bảo vệ thực vật, các loại vật tư hoá chất, chế phẩm dùng trong nuôi trồng thuỷ sản + Bộ Khoa Học Công Nghệ: quản lý nhà nước về an toàn phóng xạ và hạt nhân cho con người 16 + Bộ Y Tế: quản lý về thuốc phòng, chống chữa bệnh cho con người, các loại mỹ phẩm và an toàn vệ sinh thực phẩm + Bộ Lao Động – Thương Binh Xã Hội: quản lý nhà nước về các loại hoá chất có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động... chuyển hoá, tác động bởi môi trường xung quanh hay các điều kiện nhất định 2 Hoá chất nguy hiểm và an toàn hoá chất a Nguy cơ và rủi ro - Trong mọi mặt đời sống kinh tế - xã hội, mọi sinh vật, hiện tượng, quá trình bao giờ cũng chứa đựng một “nguy cơ” nào đó với con người Đó là các khả năng có hại của các sinh vật, hiện tượng đó - Khi “nguy cơ” trở thành một khả năng có hại hiện thực thì người ta gọi... của một hiện thực không mong muốn nhưng đã xảy ra, và có thể đánh giá nó - Trong thực tế, khi xác định một sinh vật, hiện tượng hoặc quá trình nào đó có nguy hiểm thì phải nêu được đầy đủ cả 2 khía cạnh nguy cơ và rủi ro b Hoá chất nguy hiểm - Hoá chất nguy hiểm là các loại hoá chất có thể gây ra các nguy hiểm cho con người, động vật và phá hoại tài sản, cơ sở vật chất hay gây ô nhiễm môi trường 15 -... sinh, người ta thu hồi được các hơi dung môi, khí độc, sau đó chất hấp phụ được sử dụng lại Trong thực tế, quá trình tái sinh là hữu hạn, thuỳ thuộc vào chất hấp phụ Ví dụ: than hoạt tính, zeolit, than củi, … + Hấp thụ: Sử dụng chất lỏng có khả năng hấp thụ chọn lọc các thạp chất gây ô nhiễm bằng dung môi thích hợp Ví dụ: Các chất hấp phụ thường dùng: H2O, dung môi có tính kiềm => hấp thụ hơi, chất độc... tất cả các cơ sở hoạt động, kinh doanh hoá chất nguy hiểm quy định tại TT28/2011/TT-BCT - Địa điểm nhận báo cáo: Sở Công Thương của các tình thành - Thời điểm báo cáo: Tháng 6, Tháng 12 hàng năm 9 Phân cấp quản lý - Quy định tại luật hoá chất + Bộ Công Thương chịu trách nhiệm trước chính phủ về thực hiện quản lý các hoạt động hoá chất 18 + Bộ Công Thương ban hành theo thẩm quyền hoặc trình chính phủ . hoá chất. 8. Báo cáo an toàn hoá chất. - Trách nhiệm báo cáo: là tất cả các cơ sở hoạt động, kinh doanh hoá chất nguy hiểm quy định tại TT28/2011/TT-BCT. - Địa điểm nhận báo cáo: Sở Công Thương. nhân vận hành và cán bộ quản lý kỹ thuật an toàn. §5. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHẾ THẢI VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TRONG CNHH I. Khái niệm chung. - Môi trường là khu vực không gian mà ở đó con người. Như vậy, khái niệm bảo vệ môi trường thực chất là sử dụng mọi biệ n pháp công nghệ (đặc biệt là các phương pháp hoá học, sinh học) nhằm đảm bảo cho các yếu tố môi trường (đất, nước, không khí)