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77。 化学処理

章の編集者: Jeanne Mager Stellman と Michael McCann


目次

表と図

化学工業
L. デ ボーア

プロセス安全管理プログラムの開発
リチャード・S・クラウス

主なユニットの操作とプロセス: 概要
シドニー・リプトン

化学処理業務の例

塩素と苛性生成
塩素研究所

塗料およびコーティングの製造
マイケル・マッキャン 

プラスチック工業
PK ローと TJ ブリットン

バイオテクノロジー産業
スーザン・B・リーとリンダ・B・ウルフ

花火産業
J.クルーガー

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 一部の国での化学産業の雇用
2. いくつかの一般的なサイト選択要因
3. プラントの設置に関する安全上の考慮事項
4. プラント全体のレイアウトで一般的に分離された設備
5. プロセス単位のレイアウトにおける一般的な考慮事項
6. 在庫を制限する手順
7. タンクの分離と配置に関する考慮事項
8. 化学プロセス産業のポンプ
9. 機器内の潜在的な爆発源
10. プラスチックの分解による揮発性生成物
11. 産業上重要な微生物
12. 火工品の製造に使用される原材料

フィギュア

サムネイルをポイントすると、図のキャプションが表示されます。クリックすると、記事のコンテキストで図が表示されます。

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土曜日、2月26 2011 17:09

化学工業

第 3 版、労働安全衛生百科事典からの適応。

化学産業の仕事は、他の産業や日常生活に価値のある製品を生み出すために、天然素材の化学構造を変えることです。 化学物質は、これらの原材料 (主に鉱物、金属、炭化水素) から一連の処理ステップで製造されます。 それらを最終製品(塗料、接着剤、医薬品、化粧品など)に変換するには、混合やブレンドなどのさらなる処理が必要になることがよくあります。 このように、化学産業は、人工繊維、樹脂、石鹸、塗料、写真フィルムなどの製品も含むため、通常「化学品」と呼ばれるものよりもはるかに広い分野をカバーしています。

化学物質は、主に次の XNUMX つのクラスに分類されます。 オーガニック および 無機. 有機化学品は、炭素原子に水素などの元素が結合した基本構造を持っています。 石油とガスは今日、世界の有機化学製品の 90% の供給源であり、以前の原材料であった石炭と植物および動物性物質に大きく取って代わりました。 無機化学物質は、主にミネラル源に由来します。 例としては、そのまま採掘されるか鉱石から抽出される硫黄と、食塩から作られる塩素があります。

化学産業の製品は、製造の主要なステップに対応する XNUMX つのグループに大別できます。 ベースケミカル (有機および無機)は通常大規模に製造され、通常は他の化学物質に変換されます。 中間体 ベースケミカルに由来します。 ほとんどの中間体は、化学産業でさらに処理する必要がありますが、溶媒などの一部はそのまま使用されます。 完成した化学製品 さらに化学処理を施して作られています。 これらの一部(薬、化粧品、石鹸)はそのまま消費されます。 繊維、プラスチック、染料、顔料などはさらに加工されます。

化学産業の主なセクターは次のとおりです。

  1. 塩基性無機物: 酸素、窒素、アセチレンなどの産業および産業ガスで主に使用される酸、アルカリ、および塩
  2. 基礎有機物:プラスチック、樹脂、合成ゴム、合成繊維の原料。 溶剤および洗剤原料; 染料と顔料
  3. 肥料および殺虫剤(除草剤、殺菌剤、殺虫剤を含む)
  4. プラスチック、樹脂、合成ゴム、セルロースおよび合成繊維
  5. 医薬品(医薬品および医薬品)
  6. 塗料、ワニス、ラッカー
  7. 石けん、洗剤、洗浄剤、香水、化粧品、その他のトイレタリー
  8. つや出し剤、爆発物、接着剤、インク、写真フィルム、化学薬品などのその他の化学薬品

 

国連が経済活動を 35 の主要な区分に分類するために使用する国際標準産業分類 (ISIC) システムでは、化学産業は区分 3 に分類され、主要区分 35: 製造業の 351 つの下位区分の 352 つです。 中分類 353 はさらに、工業化学品 (354)、その他の化学品 (355)、石油精製所 (356)、その他の石炭および石油製品 (アスファルトなど) (XNUMX)、タイヤを含むゴム製品 (XNUMX)、プラスチック加工 (XNUMX) に細分されます。 .

化学産業の統計を報告する際、各国は通常、独自の分類システムを使用しており、これは誤解を招く可能性があります。 したがって、化学産業全体のパフォーマンスの国間の比較は、各国の情報源に基づくことはできません。 ただし、経済協力開発機構 (OECD) や国連などの国際機関は通常、約 XNUMX 年の遅れがありますが、ISIC ベースのデータを提供しています。

貿易統計は、ISIC システムとは異なる標準国際貿易分類 (SITC) の下で国際的に公開されています。 各国の貿易統計は、ほぼ常に SITC セクション 5 を参照しており、ISIC システムで報告されている全化学物質の約 90% をカバーしています。

化学産業は、この半世紀で産業全体よりもはるかに急速に成長しました。 1990 年代初頭に世界の化学産業は不況に見舞われましたが、化学製品の生産は 1990 年代半ばに増加しました。 化学品生産の最大の成長地域は東南アジアです。 図 1 は、1992 年から 95 年の特定の国の化学製品生産の変化率を示しています。

図 1. 1992 年から 95 年までの一部の国における化学製品の生産量の変化

CMP010F1

化学産業の多くは非常に資本集約的であり、研究開発 (医薬品など) にも大きく依存しています。 これら 1970 つの要因が組み合わさった結果、この業界は、一般的な製造業と比較して、その規模に対して未熟練の肉体労働者の数が異常に少ないということになります。 業界の総雇用は、1 年以前の急速な成長期にわずかに増加しましたが、それ以降、生産性向上の推進により、ほとんどの先進国で化学産業の雇用が減少しました。 表 1995 は、XNUMX 年の米国およびヨーロッパのいくつかの国における化学産業の雇用を示しています。

表 1. 主要国における化学産業の雇用 (1995 年)

求人案内

米国

1、045,000

ドイツ

538,000

フランス

248,000

イギリス

236,000

Italy

191,000

ポーランド

140,000

スペイン

122,000

出典: Chemical and Engineering News 1996.

 

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土曜日、2月26 2011 17:45

塩素と苛性生成

塩素研究所

食塩水を電気分解すると、塩素と苛性アルカリが生成されます。 塩化ナトリウム (NaCl) が使用される主要な塩です。 苛性ソーダ (NaOH) が生成されます。 ただし、塩化カリウム (KCl) を使用すると、苛性カリ (KOH) が生成されます。

2 NaCl + 2H2O→Cl2↑+2NaOH+H2

塩 + 水 → 塩素 (ガス) + 苛性 + 水素 (ガス)

現在、塩素の商業生産にはダイヤフラムセルプロセスが最も多く使用されており、水銀セルプロセス、メンブレンセルプロセスが続きます。 経済、環境、および製品品質の問題により、製造業者は現在、新しい生産施設に膜セルプロセスを好んでいます。

ダイヤフラム セル プロセス

ダイヤフラム セル (図 1 を参照) は、ルテニウムおよび他の金属の塩でコーティングされたチタン アノードを含むコンパートメントに飽和食塩水が供給されます。 プラスチック製のセル ヘッドが、このアノードで生成された熱く湿った塩素ガスを収集します。 次に、コンプレッサーによる吸引により塩素が収集ヘッダーに引き込まれ、冷却、乾燥、および圧縮からなるさらなる処理が行われます。 水と未反応のブラインは、多孔性隔膜セパレーターを通ってカソード コンパートメントに浸透し、そこで水はスチール製カソードで反応して水酸化ナトリウム (苛性ソーダ) と水素を生成します。 隔膜は、陰極で生成された水酸化ナトリウムと水素から陽極で生成された塩素を保持します。 これらの製品が結合すると、結果は次亜塩素酸ナトリウム (漂白剤) または塩素酸ナトリウムになります。 塩素酸ナトリウムの商用生産者は、セパレーターのないセルを使用しています。 最も一般的なダイヤフラムは、アスベストとフルオロカーボン ポリマーの複合材です。 現代のダイヤフラムセルプラントには、歴史的にアスベストダイヤフラムの使用に関連する健康や環境の問題はありません。 一部のプラントでは、現在市販されている非アスベスト ダイアフラムを採用しています。 隔膜セルプロセスでは、未反応の塩を含む弱い水酸化ナトリウム溶液が生成されます。 追加の蒸発プロセスは、苛性を濃縮し、塩の大部分を除去して、商用品質の苛性を作ります。

図 1. クロルアルカリ セル プロセスの種類

CMP030F1

水銀細胞プロセス

水銀セルは、実際には XNUMX つの電気化学セルで構成されています。 アノードでの最初のセルの反応は次のとおりです。

2 Cl →C12 +2番目

塩素 → 塩素 + 電子

カソードでの最初のセルの反応は次のとおりです。

Na+ + 水銀 + e →Na・Hg

ナトリウムイオン+水銀+電子 → ナトリウムアマルガム

塩水は、側面がゴムで裏打ちされた傾斜したスチール製のトラフを流れます (図 4 を参照)。水銀 (カソード) は、塩水の下を流れます。 コーティングされたチタンのアノードは、塩素を生成するためにブラインに懸濁され、セルを出て収集および処理システムに送られます。 ナトリウムはセル内で電気分解され、水銀と融合した最初のセルを離れます。 このアマルガムは、分解器と呼ばれる XNUMX 番目の電気化学セルに流れ込みます。 分解器は、グラファイトをカソード、アマルガムをアノードとするセルです。

分解者の反応は次のとおりです。

2Na・Hg+2H2O → 2 NaOH + 2 Hg + H2

水銀電池プロセスでは、市販の (50%) NaOH がセルから直接生成されます。

膜細胞プロセス

膜セルの電気化学反応は、隔膜セルと同じです。 多孔性隔膜の代わりに陽イオン交換膜が使用されます (図 1 を参照)。 この膜は、塩化物イオンが陰極液に移動するのを防ぎ、それによって本質的に無塩の 30 ~ 35% の苛性アルカリをセルから直接生成します。 塩を除去する必要がなくなると、苛性アルカリから商用の 50% 濃度までの蒸発がより簡単になり、必要な投資とエネルギーが少なくなります。 腐食性が強いため、メンブレンセルのカソードとして高価なニッケルが使用されます。

安全と健康への危険

常温では、液体または気体の乾燥塩素は鋼を腐食しません。 湿った塩素は、塩酸と次亜塩素酸を生成するため、非常に腐食性があります。 塩素および塩素装置を乾いた状態に保つための予防措置を講じる必要があります。 配管、バルブ、および容器は、使用していないときは密閉するか、ふたをして、大気中の湿気を遮断する必要があります。 塩素漏れに水を使用すると、結果として生じる腐食状態が漏れを悪化させます。

液体塩素の体積は、温度とともに増加します。 配管、容器、コンテナ、または液体塩素で満たされたその他の機器の静水圧破裂を避けるための予防措置を講じる必要があります。

水素は、ブライン水溶液の電気分解によって製造されるすべての塩素の副産物です。 既知の濃度範囲内では、塩素と水素の混合物は可燃性であり、爆発する可能性があります。 塩素と水素の反応は、直射日光、その他の紫外線源、静電気、または鋭い衝撃によって開始される可能性があります。

塩素の製造では、不安定で爆発性の高い化合物である三塩化窒素が少量生成される可能性があります。 三塩化窒素を含む液体塩素が蒸発すると、残りの液体塩素中の三塩化窒素が危険な濃度に達する可能性があります。

塩素は、空気圧縮機、バルブ、ポンプ、オイルダイヤフラム計器などの供給源からの油やグリース、メンテナンス作業からの木材やぼろきれなどの多くの有機物質と、時には爆発的に反応する可能性があります。

塩素放出の兆候が見られたらすぐに、状態を修正するための措置を講じる必要があります。 塩素漏れは、すぐに修正しないと、常に悪化します。 塩素漏れが発生した場合は、呼吸器およびその他の適切な個人用保護具 (PPE) を装備した認定され、訓練を受けた担当者が調査し、適切な措置を講じる必要があります。 人員は、適切な PPE とバックアップの人員なしで、生命と健康に直ちに危険な (IDLH) 濃度 (10 ppm) を超える濃度の塩素を含む雰囲気に入ってはなりません。 不必要な人員を遠ざけ、危険区域を隔離する必要があります。 塩素放出の影響を受ける可能性のある人は、状況に応じて避難するか、その場に避難する必要があります。

エリアの塩素モニターと風向インジケーターは、タイムリーな情報 (避難経路など) を提供し、職員を避難させるか、その場で避難させるかを決定するのに役立ちます。

避難を利用する場合、暴露された可能性のある人は漏れの風上に移動する必要があります。 塩素は空気よりも重いため、標高が高いほど好ましい。 最短時間で逃げるには、すでに汚染された地域にいる人は横風に移動する必要があります。

屋内退避を選択した場合は、窓やドアなどの開口部をすべて閉め、エアコンや吸気システムを停止することで退避できます。 人員は、解放から最も離れた建物の側に移動する必要があります。

避難経路のない人員を配置しないように注意する必要があります。 風向の変化により、安全な位置が危険になる可能性があります。 新しいリークが発生するか、既存のリークが大きくなる可能性があります。

火災が発生している、または差し迫っている場合は、可能であれば、塩素の容器と機器を火から遠ざける必要があります。 漏れのない容器または機器を移動できない場合は、水をかけて冷やす必要があります。 塩素漏れに直接水を使用しないでください。 塩素と水が反応して酸を形成し、漏れが急速に悪化します。 ただし、複数の容器が関係しており、一部が漏れている場合は、水スプレーを使用して、漏れていない容器の過圧を防ぐのが賢明な場合があります。

容器が炎にさらされたときはいつでも、火が消えて容器が冷めるまで冷却水を適用する必要があります。 火にさらされた容器は隔離し、できるだけ早く供給業者に連絡する必要があります。

水酸化ナトリウム溶液は、特に濃縮すると腐食性があります。 こぼれや漏れにさらされる危険のある作業員は、手袋、フェイスシールド、ゴーグル、その他の保護服を着用する必要があります。

謝辞: Dr. RG Smerko は、Chlorine Institute, Inc. のリソースを利用できるようにしたことで認められています。

 

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温度と圧力を使用して分子構造を変更したり、化学物質から新しい製品を作成したりするプロセスがある場合は常に、火災、爆発、または可燃性または有毒な液体、蒸気、ガス、またはプロセス化学物質の放出の可能性が存在します。 これらの望ましくない出来事を制御するには、 プロセス安全管理。 用語 プロセス安全性 および プロセス安全管理 可燃性液体や非常に危険な物質を含む望ましくない重大な事故の結果から、従業員、公衆、および環境を保護することを説明するために最も一般的に使用されます。 米国化学工業会 (CMA) によると、「プロセスの安全性とは、原材料を最終製品に変換するために使用されるプロセスの誤操作または機能不全によって引き起こされる危険を管理することであり、有害物質の計画外の放出につながる可能性があります。 」(CMA 1985)。


業界および労働プロセスの安全への関与

可燃性および可燃性の液体やガスの取り扱いが望ましくない結果を招くことなく進むことができるように、プロセス安全技術は化学処理産業で重要な役割を果たしてきました。 たとえば、1980 年代、石油およびガス産業は、プロセス安全管理なしではプロセス安全技術だけでは壊滅的な事故を防止できないことを認識していました。 これを念頭に置いて、米国では、化学プロセス安全センター (CCPS)、米国石油協会 (API)、および化学製造業者協会 (CMA) などの多くの業界団体が、開発のためのプログラムを開始しました。メンバーが使用するプロセス安全管理ガイドラインを提供します。 CCPS が述べているように、「純粋に技術的な問題から管理アプローチを必要とする問題へのプロセスの安全性の進化は、継続的なプロセスの安全性の改善に不可欠でした」.

CCPS は、危険な化学物質や材料を保管、取り扱い、処理、および使用する人々の間でプロセス安全管理技術の改善を促進するために 1985 年に設立されました。 1988 年、Chemical Manufacturer's Association (CMA) は Responsible Care® プログラムを開始し、化学物質の管理における環境、健康、安全の責任に対する各メンバー企業のコミットメントを概説しました。

1990 年、API は、石油およびガス産業の環境、健康、安全のパフォーマンスを向上させることを目的として、「今日の環境パートナーシップのための STEP-戦略」というタイトルの業界全体のプログラムを開始しました。 STEP プログラムの XNUMX つの戦略的要素の XNUMX つは、石油の運用とプロセスの安全性をカバーしています。 以下の文書は、STEP プログラムの結果として開発された材料の例であり、可燃性の液体や蒸気、または危険なプロセス材料の壊滅的な放出の発生を防止または最小限に抑えるのに役立つガイダンスを石油およびガス産業に提供します。

  • プロセスハザードの管理 (RP 750)

RP 750 は、設計、建設、始動、運用、検査、保守、および施設の変更における炭化水素プロセスの危険の管理を対象としています。 これは、特定の危険量 (そこで定義されている) を超える量の可燃性液体および有毒な処理化学物質を使用、製造、処理、または保管する製油所、石油化学プラント、および主要な処理施設に特に適用されます。

  • プロセスプラントの建物の位置に関連する危険の管理 (RP 752)

API と CMA が共同開発した RP 752 は、懸念のあるプロセスプラントの建物を特定し、プロセス施設内の場所に関連する潜在的な危険を理解し、火災、爆発、および有毒物質の放出のリスクを管理するのに役立つことを目的としています。

  • 管理慣行、自己評価プロセス、およびリソース資料 (RP 9000)

RP 9000 は、プロセス安全管理要素の実装における進捗を測定するためのリソース資料と自己評価方法を提供します。

化学プロセスの安全管理に関するガイダンスを提供する資料やプログラムを開発した他の組織の例には、以下が含まれますが、これらに限定されません。

  • Organizations Resource Counselors' (ORC) 報告書、壊滅的な可能性のある物質のプロセスハザード管理
  • 全米石油精製業者協会 (NPRA)、BEST (Building Environmental Stewardship Tools) プログラム
  • 国際労働機関 (ILO)、重大事故の危険防止に関する行動規範
  • 国際商工会議所 (ICC)、持続可能な開発のための憲章.cmp01ce.doc

プロセスの設計と技術、プロセスの変更、材料と材料の変更、運用と保守の慣行と手順、トレーニング、緊急事態への備え、およびプロセスに影響を与えるその他の要素はすべて、ハザードを体系的に特定して評価する際に考慮しなければなりません。職場や周囲のコミュニティで大惨事につながる可能性があるかどうか。

1980 年代初頭から、石油および化学産業では、非常に危険な物質が関係する重大な重大事故が相次いで発生し、かなりの数の死傷者と重大な財産の損失をもたらしました。 これらの事故は、世界中の政府機関、労働団体、および業界団体に、プロセス安全の原則の適用を通じて、これらの望ましくない事象の排除または軽減に向けたコード、規制、手順、および安全な作業慣行を開発および実施するきっかけを提供しました。管理。 詳細については、 災害、自然と技術 章およびこの章の他の部分 百科事典.

化学物質の潜在的な危険性に対する世間の懸念に応えて、世界中の政府と規制機関は、製造業者とユーザーに、職場で危険な物質を特定し、従業員と消費者にその製造、使用、保管、保管によってもたらされる危険性を知らせることを要求するプログラムを開始しました。取り扱い。 これらのプログラムは、緊急時への備えと対応、危険の認識、製品知識、有害化学物質の管理、有毒物質の放出の報告を対象としており、炭化水素処理が含まれていました。

プロセス安全管理要件

プロセス安全管理は、化学処理施設の安全プログラム全体の不可欠な部分です。 効果的なプロセス安全管理プログラムには、経営陣、施設管理者、監督者、従業員、請負業者、および請負業者の従業員のリーダーシップ、サポート、および関与が必要です。

プロセス安全管理プログラムを開発する際に考慮すべきコンポーネントには、次のものがあります。

  • 運用、システム、および組織の相互依存的な連続性
  • 情報の管理. プロセス安全管理プログラムは、適切な記録と文書への可用性とアクセスを提供することに依存しています。
  • プロセスの品質、逸脱、例外、および代替方法の管理
  • 管理と監督のアクセシビリティとコミュニケーション. プロセスの安全管理は、施設内のすべての安全への取り組みの基礎であるため、プログラムが機能するためには、管理者、監督者、および従業員の責任と説明責任を明確に示し、伝達し、理解する必要があります。
  • 目標と目的、コンプライアンス監査、パフォーマンス測定。 実施前に、プロセス安全管理プログラムの各要素について、長期的および短期的な目標と目的を確立することが重要です。

 

プロセス安全管理プログラムの要素

すべての化学施設プロセス安全管理プログラムは、同じ基本要件をカバーしていますが、プログラム要素の数は使用される基準によって異なります。 ガイドとして使用される政府、企業、または協会のソース文書に関係なく、すべての化学プロセス安全管理プログラムに含める必要がある基本的な要件がいくつかあります。

  • プロセス安全情報
  • 従業員の巻き込み
  • プロセスハザード分析
  • 変化の管理
  • 作業手順
  • 安全な作業慣行と許可
  • 従業員情報とトレーニング
  • 契約社員
  • 起動前の安全性レビュー
  • 設計品質保証
  • メンテナンスと機械的完全性
  • 緊急対応
  • 定期的な安全監査
  • インシデント調査のプロセス
  • 基準と規制
  • 企業秘密。

 

プロセス安全情報

プロセス安全情報は、重要なプロセス、材料、および機器を定義するためにプロセス業界で使用されます。 プロセス安全情報には、プロセスハザード分析を実施する前に、プロセス技術、プロセス機器、原材料と製品、および化学的ハザードに関する入手可能なすべての書面による情報が含まれます。 その他の重要なプロセス安全情報は、投資プロジェクトのレビューと設計基準基準に関連する文書です。

化学情報 プロセスにおける炭化水素や非常に危険な物質などの化学物質の化学的および物理的特性、反応性と腐食性のデータ、および熱的および化学的安定性だけでなく、さまざまな不適合な物質を誤って混合することによる危険な影響も含まれます。 化学情報には、毒性および可燃性の放出と許容暴露限界の環境ハザード評価を実施するために必要な情報も含まれます。

プロセス技術情報 ブロック フロー ダイアグラムおよび/または簡単なプロセス フロー ダイアグラム、および温度、圧力、フロー、組成の安全な上限と下限を含む各特定のプロセスの化学的性質の説明、および利用可能な場合はプロセス設計の材料とエネルギーのバランスが含まれます。 従業員の安全と健康への影響を含む、プロセスと材料の逸脱の結果も決定されます。 プロセスまたは材料が変更されるたびに、施設の変更管理システムに従って情報が更新され、再評価されます。

プロセス装置および機械設計情報 採用されている設計コード、および機器が認識されているエンジニアリング慣行に準拠しているかどうかをカバーする文書が含まれています。 もはや一般的に使用されていないコード、基準、および慣行に従って設計および構築された既存の機器が、継続的な安全な操作を保証するために維持、操作、検査、およびテストされているかどうかについての決定が行われます。 構造材料、配管および機器の図、リリーフ システムの設計、電気分類、換気設計、および安全システムに関する情報は、変更が発生したときに更新され、再評価されます。

従業員の巻き込み

プロセス安全管理プログラムには、プロセス安全分析およびプログラムのその他の要素の開発および実施への従業員の参加が含まれる必要があります。 プロセス安全情報、インシデント調査レポート、およびプロセスハザード分析へのアクセスは、通常、その地域で働くすべての従業員と請負業者の従業員に提供されます。 ほとんどの先進国では、労働者がさらされる可能性のあるすべての化学物質の特定、性質、および安全な取り扱いについて、体系的に教育を受ける必要があります。

プロセスハザード分析

プロセス安全情報がまとめられた後、プロセスのハザードを特定、評価、および管理するために、プロセスの複雑さに応じて、徹底的かつ体系的な学際的なプロセス ハザード分析が実施されます。 プロセスハザード分析を行う担当者は、関連する化学、工学、およびプロセス操作に精通し、経験を積んでいる必要があります。 通常、各分析チームには、分析対象のプロセスに精通している少なくとも XNUMX 名と、使用されているハザード分析方法に精通している XNUMX 名が含まれます。

プロセスハザード分析の実施を施設内のどこから開始するかを決定するために使用される優先順位は、次の基準に基づいています。

  • プロセスハザードの程度と性質
  • 影響を受ける可能性のある労働者の数
  • プロセスの操作履歴とインシデント履歴
  • プロセスの年齢。

 

化学産業では、プロセス安全分析を実施するための多くの方法が使用されています。

  "仮に?" 方法 一連の質問をして、潜在的な危険シナリオと考えられる結果を確認します。プロセス、材料、機器、または施設に対して提案された修正または変更を検討するときに最もよく使用されます。

  「チェックリスト」方式 「もしも​​?」に似ています。 ただし、操作、材料、プロセス、および機器に固有の事前に作成されたチェックリストが使用される場合を除きます。 この方法は、初期建設の完了時、またはプロセス ユニットへの大規模なターンアラウンドまたは追加の後に、開始前のレビューを実施する場合に役立ちます。 「もしも​​」の組み合わせ「チェックリスト」法は、構造、材料、設備、およびプロセスが同一のユニットを分析するときによく使用されます。

  ハザードと操作性(HAZOP)の研究方法 化学および石油産業で一般的に使用されています。 これには、経験豊富なリーダーが指導する学際的なチームが関与します。 チームは、「ノー」、「増加」、「減少」、「逆」などの特定のガイド ワードを使用します。これらは、分析対象のプロセス、機器、および操作の設計意図からの逸脱の結果を特定するために体系的に適用されます。

フォールト ツリー/イベント ツリー分析 は、イベントが発生する定量的な可能性を推定するために使用される、同様の正式な演繹法です。 フォルト ツリー分析は、定義されたインシデントからさかのぼって動作し、インシデントに関与した操作エラーおよび/または機器障害の組み合わせを特定して表示します。 フォールト ツリー分析の逆であるイベント ツリー分析は、特定のイベントまたは一連のイベントから順方向に機能し、ハザードを引き起こす可能性のあるものを特定し、それによって一連のイベントが発生する可能性を計算します。

  故障モードと影響分析方法 各プロセス システムまたは機器ユニットの故障モード、潜在的な各故障がシステムまたはユニットに及ぼす影響、および各故障がシステムの完全性にとってどの程度重大であるかを表にまとめています。 次に、重大なインシデントを引き起こす可能性が最も高い故障モードを決定するために、故障モードの重要度がランク付けされます。

どの方法を使用するかに関係なく、すべての化学プロセス ハザード分析では次のことを考慮します。

  • プロセスの場所、場所、およびプロセスの危険性
  • 壊滅的な結果をもたらす可能性のある以前のインシデントまたはニアミスの特定
  • ハザードに適用される工学的および管理上の制御
  • 早期警告を提供するための制御の相互関係と検出方法の適切な適用
  • 人的要因、施設の配置、および制御の失敗の結果
  • 潜在的な失敗の領域内の労働者に対する安全と健康への影響の結果。

 

変化の管理

化学プロセス施設は、変更が発生した場合にプロセス安全情報、手順、および慣行の改訂を提供するプログラムを開発および実施する必要があります。 このようなプログラムには、各プロセスに影響を与える材料、化学物質、技術、機器、手順、人員、および施設の変更に関する管理権限と書面による文書化のシステムが含まれます。

たとえば、化学産業における変更プログラムの管理には、次の領域が含まれます。

  • 炭化水素プロセス技術の変化
  • 施設、設備、または材料の変更 (例: 触媒または添加剤)
  • 人事異動および組織・人事異動の管理
  • 一時的な変更、差異、恒久的な変更
  • 以下を含むプロセス安全知識の向上:
    • 提案された変更の技術的根拠
    • 変化が安全、健康、環境に与える影響
    • 操作手順と安全な作業慣行の変更
    • 他のプロセスに必要な変更
    • 変更にかかる時間
    • 提案された変更の承認要件
    • プロセス情報、操作手順、および安全慣行に関する文書の更新
    • 変更により必要なトレーニングまたは教育
  • 微妙な変化の管理(現物交換ではないもの)
  • 非日常的な変化。

 

変更システムの管理には、プロセスおよびメンテナンスに関与する従業員と、変更の変更によってタスクが影響を受ける請負業者の担当者に通知すること、および必要に応じて更新された操作手順、プロセスの安全情報、安全な作業慣行、および開始前のトレーニングを提供することが含まれます。プロセスまたはプロセスの影響を受ける部分の。

作業手順

化学処理施設は、操作説明書と詳細な手順を作成し、労働者に提供する必要があります。 操作説明書は、完全性と正確性のために定期的に見直され (変更が発生した場合は更新または修正され)、次の XNUMX つの領域を含むプロセス ユニットの操作制限をカバーする必要があります。

  1. 逸脱の結果
  2. 偏差を回避または修正する手順
  3. 動作限界に関連する安全システムの機能。

 

プロセスに関与する作業者は、次の領域をカバーする操作説明書にアクセスできます。

  • 初期スタートアップ(ターンアラウンド、緊急および一時的な操作後のスタートアップ)
  • 通常の起動 (通常および一時的な操作と通常のシャットダウン)
  • 緊急操作と緊急停止
  • 緊急停止が必要な状況と資格のあるオペレータへの停止責任の割り当て
  • 非定常作業
  • オペレーターとプロセスおよびオペレーターと機器のインターフェース
  • 管理制御と自動制御。

 

安全な作業慣行

化学プロセス施設は、プロセスエリア内またはその近くで行われる作業を管理するために、高温作業および安全な作業許可と作業指示プログラムを実装する必要があります。 監督者、従業員、および請負業者の担当者は、許可の発行と有効期限、適切な安全、資材の取り扱い、防火および防火対策など、さまざまな許可プログラムの要件に精通している必要があります。

典型的な化学施設許可プログラムに含まれる作業の種類は次のとおりです。

  • 熱間加工(溶接、ホットタッピング、内燃機関など)
  • 電気、機械、空気圧エネルギーおよび圧力のロックアウト/タグアウト
  • 密閉空間への立ち入りと不活性ガスの使用
  • プロセス容器、タンク、機器、ラインの通気、開放、洗浄
  • 割り当てられていない要員によるプロセス領域への立ち入りの管理。

 

化学施設は、プロセス操作中の潜在的な危険を制御するための安全な作業慣行を開発および実施する必要があります。これには、次の懸念事項が含まれます。

  • プロセスで使用される材料、触媒、化学物質の特性と危険性
  • 曝露を防止するための工学的、管理的、および個人的な保護管理
  • 危険な化学物質との物理的接触または曝露の場合にとるべき対策
  • 原材料、触媒の品質管理、有害化学物質の在庫管理
  • 安全および保護システム(インターロック、抑制、検出など)機能
  • 職場での特別または固有の危険。

 

従業員の情報とトレーニング

化学プロセス施設は、正式なプロセス安全訓練プログラムを使用して、現職、再配置、および新しい監督者と労働者を訓練および教育する必要があります。 化学プロセスの操作および保守の監督者と労働者に提供されるトレーニングは、次の分野をカバーする必要があります。

  • プロセス従業員に必要なスキル、知識、および資格
  • プロセス関連のトレーニング プログラムの選択と開発
  • 従業員のパフォーマンスと有効性の測定と文書化
  • プロセスの運用および保守手順の設計
  • プロセス操作とプロセス危険の概要
  • 使用されるプロセスのための材料とスペアパーツの入手可能性と適合性
  • プロセスの起動、操作、シャットダウン、および緊急時の手順
  • プロセス、触媒、材料に関連する安全と健康への危険
  • 施設とプロセスエリアの安全な作業慣行と手順。

 

請負業者の人員

請負業者は、多くの場合、化学処理施設で雇用されています。 施設は、メンテナンス、修理、ターンアラウンド、大規模な改修、または特殊な作業を行う請負業者の担当者が、その地域の危険性、材料、プロセス、操作および安全手順と機器を十分に認識していることを保証するための手順を確立する必要があります。 請負業者の人員が訓練を受け、資格を持ち、すべての安全規則と手順に従い、次のことを知らされ、認識されていることを保証するために、パフォーマンスの定期的な評価が行われます。

  • 彼らの仕事に関連する潜在的な火災、爆発、および有毒物質の放出の危険
  • プラントの安全手順と請負業者の安全な作業慣行
  • 緊急時計画と請負業者の人員の行動
  • 請負業者の人員の入退室、およびプロセスエリアへの存在の管理。

 

起動前の安全性レビュー

スタートアップ前のプロセス安全性レビューは、化学プラントで、新しいプロセス施設の立ち上げ、および施設への新しい有害物質または化学物質の導入の前に実施されます。これは、大幅なターンアラウンドの後、および施設が大幅なプロセス変更を行った場合に行われます。

起動前の安全性レビューにより、次のことが達成されていることが保証されます。

  • 構造、材料、および設備が設計基準に従って検証されている
  • コンピュータ制御ロジックを含むプロセスシステムとハードウェアは、検査、テスト、認証されています
  • アラームと計器は検査、テスト、認証されています
  • 救援および安全装置と信号システムは、検査、テスト、認証されています
  • 防火および防火システムは、検査、テスト、認証されています
  • 安全、防火、および緊急時対応の手順が策定、レビューされ、実施されており、適切かつ適切である
  • 始動手順が整備され、適切な措置が講じられている
  • プロセスハザード分析が実施され、すべての推奨事項が対処、実施、または解決され、アクションが文書化されている
  • 緊急時対応、プロセスの危険性、および健康上の危険性を含む、必要なすべての初期および/または更新のオペレーターおよび保守担当者のトレーニングが完了している
  • すべての操作手順 (通常およびアップセット)、操作マニュアル、機器手順、および保守手順が完了し、適切に配置されている
  • 新しいプロセスの変更要件の管理と既存のプロセスの変更が満たされている。

 

設計品質保証

新しいプロセスまたは既存のプロセスに対する大幅な変更が行われる場合、通常、一連のプロセス安全設計レビューが建設前および建設中に実施されます (始動前レビューの前)。 設計管理レビューは、計画と仕様が「最終設計図面」として発行される直前に行われ、次の領域をカバーします。

  • プロット プラン、配置、間隔、電気分類、および排水
  • ハザード分析とプロセス化学設計
  • プロジェクト管理の要件と資格
  • プロセス装置および機械装置の設計と完全性
  • 配管と機器の図面
  • 信頼性エンジニアリング、アラーム、インターロック、リリーフ、および安全装置
  • 構成材料と互換性。

 

別のレビューは、通常、建設開始の直前に行われ、次の内容が対象となります。

  • 解体および掘削手順
  • 原材料の管理
  • 施設および現場での建設要員および設備の管理
  • 製造、建設、設置の手順と検査。

 

次の領域が設計仕様および施設の要件に従っていることを確認するために、通常、建設または改造の過程で XNUMX つまたは複数のレビューが実施されます。

  • 指定されたとおりに提供および使用される構成材料
  • 適切な組立および溶接技術、検査、検証および認証
  • 建設中に考慮される化学的および職業上の健康上の危険
  • 建設中の物理的、機械的、操作上の安全上の危険と、施設の許可および従う安全慣行の検討
  • 暫定的な保護および緊急対応システムが提供され、機能しています。

 

メンテナンスと機械的完全性

プロセス施設には、定期的な検査、テスト、性能維持、是正措置、品質保証など、プロセス関連機器の継続的な完全性を維持するためのプログラムがあります。 このプログラムは、機器と材料の機械的完全性がレビューおよび認証され、起動前に欠陥が修正されること、または適切な安全対策が講じられることを保証することを目的としています。

機械的完全性プログラムは、次の機器とシステムを対象としています。

  • 圧力容器と貯蔵タンク
  • 緊急停止および防火システム
  • リリーフおよびベントシステムとデバイス、制御、インターロック、センサー、アラームなどのプロセスセーフガード
  • ポンプおよび配管システム(バルブなどのコンポーネントを含む)
  • 品質保証、構造材料および信頼性工学
  • 保守および予防保守プログラム。

 

機械的完全性プログラムには、メンテナンス材料、スペアパーツ、および機器の検査とテストも含まれており、関連するプロセスアプリケーションの適切な設置と妥当性を保証します。 検査とテストの受け入れ基準と頻度は、メーカーの推奨事項、優れたエンジニアリング プラクティス、規制要件、業界慣行、施設ポリシー、または以前の経験に準拠する必要があります。

緊急対応

プロセス施設全体をカバーし、潜在的なプロセス危険の危険性の特定と評価を提供するために、緊急時の準備と対応プログラムが開発されています。 これらのプログラムには、緊急通報、対応、および避難手順に関する従業員および請負業者の従業員のトレーニングと教育が含まれます。

一般的なプロセス施設の緊急時対応プログラムは、適用される企業および規制要件に準拠しており、以下が含まれます。

  • 独特の従業員および/またはコミュニティのアラームまたは通知システム
  • 火災、流出、放出、および緊急事態の内部報告の好ましい方法
  • プロセス関連のインシデントを適切な政府機関に報告するための要件
  • 緊急停止、避難、人員の説明手順、緊急脱出手順、車両および機器の撤去、ルート割り当て
  • 従業員、公安、請負業者、相互扶助組織を含む緊急対応と救助手順、義務と能力
  • 危険な化学物質の少量の流出または放出を処理するための手順
  • 非常用電源およびユーティリティを提供および保護するための手順
  • 事業継続計画、人員および機器のソース
  • 文書と記録の保存、サイトのセキュリティ、クリーンアップ、サルベージと復元。

 

定期安全監査

多くのプロセス施設は、自己評価プロセス安全管理監査を使用して、施設のパフォーマンスを測定し、内部および外部 (規制、企業、および業界) のプロセス安全要件への準拠を保証します。 自己評価監査を実施する際の XNUMX つの基本原則は、次の XNUMX つです。特定の施設でのプロセス安全管理要件をカバーするすべての関連文書を収集すること、および XNUMX つ以上の選択されたプロセスでの適用をフォローアップすることにより、プログラムの実施と有効性を判断することです。 監査結果と推奨事項のレポートが作成され、施設管理者は、不備がどのように修正または軽減されたか、およびそうでない場合は是正措置が講じられなかった理由を記録した文書を維持します。

炭化水素プロセス施設のコンプライアンス監査プログラムは、次の分野を対象としています。

  • 監査前の所見の検証の目標、スケジュール、および方法の確立
  • 監査の実施に使用される方法論(または形式)の決定、および適切なチェックリストまたは監査報告書の作成
  • 政府、業界、および企業の要件への準拠を証明する準備ができていること
  • 知識のある監査チームの割り当て (内部および/または外部の専門知識)
  • すべての調査結果と推奨事項への迅速な対応、および実行されたアクションの文書化
  • ファイル上の少なくとも最新のコンプライアンス監査レポートのコピーの維持。

 

施設およびプロセスユニット固有のチェックリストは、次の項目をカバーするプロセス安全監査を実施する際に使用するために開発されることがよくあります。

  • オリエンテーションとプロセス安全管理プログラムの概要
  • 製油所またはガス処理施設の予備ウォークアラウンド
  • プロセス施設の文書レビュー
  • 「以前のインシデント」とニアミス (プロセス施設または特定のユニットで)
  • 監査対象として選択されたプロセス単位の決定とレビュー
  • プロセスユニットの構築 (初期およびその後の変更)
  • プロセスユニットの化学的危険(原料、触媒、プロセス化学物質など)
  • プロセス単位操作
  • プロセスユニット制御、リリーフおよび安全システム
  • プロセスユニットの保守、修理、試験、検査
  • プロセスユニット関連のトレーニングと従業員の関与
  • 変更プログラムのプロセス施設管理、実施および有効性
  • 防火および緊急通報と対応手順を処理します。

 

監査の目的と範囲はさまざまであるため、コンプライアンス監査チームには、監査対象のプロセスに精通している人物を少なくとも XNUMX 人、該当する規制および基準の専門知識を持っている人物を XNUMX 人、監査を実施するために必要なスキルと資格を備えたその他の人物を含める必要があります。 経営陣は、施設の人員や専門知識の不足、または規制要件のために、監査チームに XNUMX 人以上の外部専門家を含めることを決定する場合があります。

インシデント調査のプロセス

プロセス施設は、プロセス関連のインシデントとニアミスを徹底的に調査および分析し、調査結果と推奨事項に迅速に対処して解決し、インシデントの調査結果に関連する仕事をしている作業員および請負業者とともに結果をレビューするためのプログラムを確立しています。 インシデント (またはヒヤリハット) は、関係するプロセス操作に精通している少なくとも XNUMX 人の担当者と、適切な知識と経験を持つ他の担当者を含むチームによって、できるだけ早く徹底的に調査されます。

基準と規制

プロセス施設は、XNUMX つの別個の別個の形式の規格および規制の対象となります。

  1. プロセス施設と従業員の設計、運用、保護に適用される外部の規範、基準、および規制には、通常、政府の規制、協会、および業界の基準と慣行が含まれます。
  2. 会社または施設によって開発または採用された、外部要件を補完し、独特または独自のプロセスをカバーする内部ポリシー、ガイドライン、および手順は、施設の変更管理システムに従って、定期的に見直され、必要に応じて変更されます。

 

企業秘密

プロセス施設の管理者は、可能性のある企業秘密や秘密保持契約に関係なく、プロセス情報を次の人物に提供する必要があります。

  • プロセス安全情報の収集と編集を担当
  • プロセスハザード分析とコンプライアンス監査の実施
  • メンテナンス、操作、および安全な作業手順の開発
  • インシデント(ヒヤリハット)調査に関与
  • 緊急時の計画と対応を担当します。

 

施設は通常、プロセス情報が利用可能になった人が情報を開示しないという合意を結ぶことを要求します。

 

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土曜日、2月26 2011 17:49

塗料およびコーティングの製造

NIOSH 1984 から適応。

塗料およびコーティングには、塗料、ワニス、ラッカー、ステイン、印刷インキなどが含まれます。 従来の塗料は、フィルム形成剤またはバインダー (通常はオイルまたは樹脂) とシンナー (通常は揮発性溶剤) からなるビヒクルに顔料粒子を分散させたもので構成されています。 さらに、多種多様なフィラーやその他の添加剤が存在する可能性があります。 ワニスは、油と天然樹脂を有機溶剤に溶かした溶液です。 合成樹脂も使用できる。 ラッカーは、溶媒の蒸発によってフィルムが完全に乾燥または硬化するコーティングです。

従来の塗料は固形分が 70% 未満で、残りはほとんどが溶剤でした。 大気中に放出される可能性のある溶剤の量を制限する大気汚染規制により、有機溶剤が少ない、または有機溶剤を含まない多種多様な代替塗料が開発されました。 これらには以下が含まれます:水性ラテックス塗料。 二液型触媒塗料(エポキシ系、ウレタン系など) 主に顔料と可塑剤からなるプラスチゾル塗料を含むハイソリッド塗料(70%以上の固形分); 放射線硬化塗料; そして粉体塗装。

米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH 1984) によると、塗料製造業者の約 60% は 20 人未満の従業員を雇用しており、3 人を超える従業員を雇用しているのは約 250% のみでした。 これらの統計は、世界中の塗料メーカーを代表するものであると予想されます。 これは小規模な店舗が優勢であることを示しており、そのほとんどは社内に健康と安全の専門知識を持っていません。

製造プロセス

一般に、塗料などのコーティングの製造は、バッチプロセスを使用した一連の単位操作です。 化学反応はほとんどまたはまったくありません。 操作はほとんど機械的です。 製造は、原料の組立、混合、分散、薄化、調整、容器への充填、倉庫保管を含みます。

塗料

塗料の製造に使用される原材料には、液体、固体、粉末、ペースト、スラリーがあります。 これらは手動で計量され、事前に混合されます。 凝集した顔料粒子は、元の顔料サイズに縮小する必要があり、粒子をバインダーで湿らせて、液体マトリックス内で確実に分散させる必要があります。 粉砕と呼ばれるこの分散プロセスは、高速シャフトインペラー分散機、ドウミキサー、ボールミル、サンドミル、三本ロールミル、パグミルなど、さまざまなタイプの装置で行われます。 48 時間もかかる最初の作業の後、樹脂をペーストに加え、短時間で粉砕プロセスを繰り返します。 分散された材料は、その後、着色化合物などの追加の材料を加えることができる減量タンクに重力によって移されます。 水性塗料の場合、通常この段階でバインダーを加えます。 その後、ペーストは樹脂または溶剤で薄められ、ろ過された後、再び重力によって缶充填エリアに移されます。 充填は手動または機械で行うことができます。

分散プロセスの後、新しいバッチを導入する前に、タンクとミルを洗浄する必要がある場合があります。 これには、手動工具や電動工具、アルカリ クリーナーや溶剤が含まれる場合があります。

ラッカー

ラッカーの製造は通常、処理装置に乾燥したラッカー膜が堆積する原因となる溶剤の蒸発を最小限に抑えるために、タンクやミキサーなどの密閉された装置で行われます。 それ以外の場合、漆の生産は塗料の生産と同じ方法で行われます。

ワニス

含油樹脂ワニスの製造には、油と樹脂を加熱して相溶性を高め、高分子量の分子またはポリマーを生成し、溶媒への溶解度を高めることが含まれます。 古い植物は、加熱用に携帯用のオープン ケトルを使用する場合があります。 レジンとオイル、またはレジンのみをケトルに加え、約 316ºC に加熱します。 天然樹脂は、オイルを加える前に加熱する必要があります。 やかんの上から材料を流し込みます。 調理中、やかんは耐火性の排気フードで覆われています。 調理後、ケトルは部屋に移動され、しばしば水スプレーによって急速に冷やされ、シンナーとドライヤーが追加されます。

現代のプラントは、容量が 500 ~ 8,000 ガロンの大型の密閉型原子炉を使用しています。 これらの反応器は、化学プロセス産業で使用されるものと似ています。 それらには、攪拌機、サイトグラス、反応器を満たしたり空にしたりするためのライン、凝縮器、温度測定装置、熱源などが取り付けられています。

古いプラントでも最新のプラントでも、薄められた樹脂は包装前の最終ステップとしてろ過されます。 これは通常、樹脂がまだ熱いうちに、通常はフィルター プレスを使用して行われます。

粉体塗装

粉体塗料は、加熱された物体の表面に樹脂やその他の添加剤粒子を溶融させて融合させる無溶剤系です。 粉体塗料は、熱硬化性または熱可塑性のいずれでもよく、エポキシ、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、アクリルなどの樹脂が含まれます。

最も一般的な製造方法には、粉末成分の乾式混合と押出溶融混合が含まれます (図 1 を参照)。 乾燥樹脂または結合剤、顔料、フィラーおよび添加剤を秤量し、プレミキサーに移します。 このプロセスは、ゴム製造における乾式混合操作に似ています。 混合後、材料を押出機に入れ、溶融するまで加熱します。 溶融した材料は、冷却コンベヤ ベルト上に押し出され、粗い造粒機に移されます。 造粒された材料は、微粉砕機に通され、次にふるいにかけられて、所望の粒子サイズが達成される。 その後、粉体塗装が包装されます。

図 1. 押出溶融混合法による粉体塗料製造のフローチャート

CMP040F3

危険とその防止

一般に、塗料およびコーティングの製造に関連する主な危険には、材料の取り扱いが含まれます。 有毒、可燃性または爆発性の物質; 感電、騒音、熱や寒さなどの物理的要因。

原材料や完成品が入った箱、樽、容器などを手作業で取り扱うことは、不適切な持ち上げ、滑り、落下、容器の落下などによる怪我の主な原因です。 予防措置には、資材運搬補助具 (ローラー、ジャッキ、プラットフォーム) や機械設備 (コンベヤー、ホイスト、フォークリフト トラック)、滑り止めフロア、安全靴などの個人用保護具 (PPE) などの工学的/人間工学的管理、および適切なトレーニングが含まれます。手作業による持ち上げやその他のマテリアルハンドリング技術。

化学的危険には、計量、ミキサーおよびミルホッパーへの充填、密閉されていない機器の操作、粉末塗料容器への充填、機器の洗浄、および容器のこぼれによって発生する可能性がある、クロム酸鉛顔料などの有毒な粉塵への暴露が含まれます。 粉体塗装の製造では、粉塵にさらされる可能性が高くなります。 注意事項には、粉末のペーストまたはスラリーの代用が含まれます。 粉末の袋を開けるための局所排気換気装置 (LEV) (図 2 を参照)、処理装置、装置の囲い、こぼれた清掃手順、および必要な場合の呼吸保護。

図 2. バッグ & ダスト制御システム

CMP040F4

塗料およびコーティングの製造では、脂肪族および芳香族炭化水素、アルコール、ケトンなど、さまざまな揮発性溶媒が使用されます。 最も揮発性の高い溶剤は通常、ラッカーやワニスに含まれています。 溶剤蒸気への曝露は、溶剤ベースの塗料製造における薄化中に発生する可能性があります。 ワニス製造における反応容器(特に古いタイプのケトル)の充填中。 すべての溶剤ベースのコーティングの缶充填中。 溶剤を使用したプロセス機器の手動洗浄中。 ワニス反応器やラッカー ミキサーなどの装置のエンクロージャーは、通常、漏れの場合を除いて、溶剤への露出が少なくなります。 予防措置には、プロセス機器の囲い込み、薄肉化および缶詰め作業のための LEV、容器の洗浄のための呼吸保護および密閉空間での手順が含まれます。

その他の健康被害には、ポリウレタン塗料およびコーティングの製造に使用されるイソシアネートの吸入および/または皮膚接触が含まれます。 放射線硬化コーティングの製造に使用されるアクリレート、その他のモノマーおよび光開始剤。 ワニスの調理からのアクロレインやその他のガス状の排出物。 粉体塗料に含まれる硬化剤やその他の添加剤。 予防措置には、エンクロージャー、LEV、手袋、その他の個人用保護服と装備、危険物に関するトレーニング、適切な作業慣行が含まれます。

可燃性溶剤、可燃性粉末 (特にラッカーの製造に使用されるニトロセルロース) および油は、火花または高温によって発火すると、すべて火災または爆発の危険性があります。 着火源には、故障した電気機器、喫煙、摩擦、裸火、静電気などがあります。 油を染み込ませた布は、自然発火の原因となる可能性があります。 予防措置には、可燃性液体を移送する際の容器の接合と接地、可燃性粉塵を含むボールミルなどの機器の接地、蒸気濃度を爆発下限未満に保つための換気、使用していないときの容器のカバー、発火源の除去、火花防止剤の使用が含まれます。可燃性または可燃性の物質の周りの非鉄金属のツールと適切なハウスキーピングの慣行。

騒音の危険は、ボールミルやペブルミル、高速分散機、ろ過に使用される振動スクリーンなどの使用に関連している可能性があります。 予防措置には、防振装置やその他の工学的管理、騒がしい機器の交換、適切な機器のメンテナンス、騒音源の隔離、過度の騒音が存在する場合の聴覚保護プログラムが含まれます。

その他の危険には、不適切な機械保護が含まれます。これは、機械周辺での負傷の一般的な原因です。 機器のメンテナンスと修理のための適切なロックアウト/タグアウト プログラムがない場合、電気的危険は特に問題になります。 火傷は、加熱されたワニス調理容器や飛び散った材料、およびパッケージやラベルに使用されるホットメルト接着剤によって生じる可能性があります。

 

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この記事では、化学産業全体に広く適用できる主要な項目と概念を含む、化学プロセス産業における基本的なプロセス機器、ストレージ、プラントのレイアウト、および運用上の考慮事項に関する情報を紹介します。 ただし、化学処理に必要な機器の多くは高度に専門化されており、広く一般化することはできません。 毒性と有害物質、およびプロセスの安全性に関するより詳細な情報は、本書の別の場所でレビューされています。 百科事典。

化学処理産業のレイアウトには XNUMX つの基本的なカテゴリがあります。すべてのプロセス ユニット、ユーティリティ、保管エリア、積み降ろしエリア、建物、店舗、倉庫をカバーするプラント レイアウトと、装置の配置のみをカバーするユニットまたはプロセス レイアウトです。特定のプロセス。プロセス ブロックとも呼ばれます。

工場レイアウト

立地

プラント全体の配置は、表 1 (CCPS 1993) に示すように、多くの一般的な要因に基づいています。 これらの要因は、場所、政府、経済政策によって大きく異なります。 これらのさまざまな要因の中で、安全への配慮は非常に重要な関心事であり、場所によっては、プラントの立地を左右する主要な要因になる可能性があります。


表 1. サイト選択の一般的な要素

  • 敷地周辺の人口密度
  • 自然災害発生(地震、水害等)
  • 卓越風と気象データ
  • 電力、蒸気、水の利用可能性
  • 安全性に関する考慮事項
  • 大気、水、廃棄物の規制とその複雑さ
  • 原材料と市場へのアクセス
  • 輸送手段
  • 立地許可とその取得の複雑さ
  • 産業開発における相互作用の要件
  • 労働力とコスト
  • 投資インセンティブ

 

立地におけるプラントの安全性の重要な側面の 2 つは、危険なプロセスを伴うプラントと、近くのプラント、住居、学校、病院、高速道路、水路、飛行機の通路との間に緩衝地帯を定義することです。 全体的な安全上の考慮事項を表 XNUMX に示します。距離がさまざまな事故による潜在的な被ばくを低減または軽減する傾向があるため、緩衝地帯は重要です。 大気との相互作用と偶発的な放出による有毒物質の分散によって、有毒濃度を許容レベルまで下げるのに必要な距離を定義することができます。 さらに、緩衝地帯によって作成された有毒物質の放出と公衆への暴露との間のタイムラグは、事前に計画された緊急対応プログラムを通じて住民に警告するために使用できます。 プラントには有毒物質を含むさまざまなタイプの施設があるため、潜在的に危険なシステムで分散分析を実施して、プラントの周囲を囲む各エリアで緩衝地帯が適切であることを確認する必要があります。

 


表 2. プラントの設置に関する安全上の考慮事項

  • 緩衝地帯
  • 近くの他の危険な設備の場所
  • 有毒および有害物質の在庫
  • 消防用水の十分性
  • 非常用設備へのアクセス
  • 隣接する産業やコミュニティからの緊急対応サポートの利用可能性
  • 異常気象と卓越風
  • 高速道路、水路、鉄道、飛行機の通路の位置
  • 緊急時の環境および廃棄物処理の制限
  • 排水と勾配
  • 保守点検

 

プロセス工場や施設では、火災が潜在的な危険です。 大規模な火災は、距離によって軽減できる熱放射の源になる可能性があります。 上昇したフレアは、緊急時または起動/停止操作中の熱放射の原因にもなります。 フレアは、排気ガスを自動的に燃焼させたり、高所や特別な場所で緊急蒸気放出を行う装置です。 これらは発電所の周囲から離れた場所に設置し(コミュニティ保護のため)、フレア基地のエリアは労働者の立ち入りを禁止する必要があります。 適切に操作しないと、液体がフレアに持ち込まれ、液滴が燃焼する可能性があります。 火災に加えて、機器内での爆発や、爆風を発生させる蒸気雲が発生する可能性があります。 緩衝地帯では、距離によって爆風の強度が多少低下しますが、爆風は近くのコミュニティに影響を及ぼします。

提案されたサイトの近くにある既存の施設からの偶発的な放出または火災の可能性も考慮されるべきです。 潜在的なインシデントをモデル化し、評価して、提案されたプラント レイアウトへの影響を判断する必要があります。 外部事象への緊急対応を評価し、対応を他の工場や影響を受けるコミュニティと調整する必要があります。

その他の考慮事項

ダウ・ケミカル社は、最大確率物的損害 (MPPD) と事業中断リスク (B1) の許容レベルに基づいて、プラントのレイアウトに対する別のアプローチを開発しました (ダウ・ケミカル社 1994a)。 これらの考慮事項は、新規プラントと既存プラントの両方にとって重要です。 Dow Fire and Explosion Index は、新しい工場のレイアウトや既存の工場への機器の追加に役立ちます。 インデックスから計算されたリスクが許容できないことが判明した場合は、分離距離を長くする必要があります。 あるいは、レイアウトの変更によって潜在的なリスクが軽減される場合もあります。

全体のレイアウト

工場全体のレイアウトにおいて、卓越風は重要な考慮事項です。 点火源は、潜在的な漏れ源の風上に配置する必要があります。 燃焼ヒーター、ボイラー、焼却炉、フレアがこのカテゴリに含まれます (CCPS 1993)。 プロセス ユニットとユーティリティの風下に貯蔵タンクを配置することも推奨されています (CCPS 1993)。 環境規制により、タンクからの漏出が大幅に減少しました (Lipton and Lynch 1994)。

最小分離距離は、プロセス ユニット、機器、およびさまざまなプラント機能に関するさまざまな刊行物で概説されています (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991)。 通常、プラント全体のレイアウトで推奨される距離が設定されている一般的な施設を表 3 に示します。実際の推奨距離は慎重に定義する必要があります。 焼成ヒーターとプロセス炉は表 3 には示されていませんが、これらは重要な項目であり、ユニット プロセス レイアウトに推奨距離を含める必要があります。


表 3. プラント全体のレイアウトで一般的に分離されている設備

  • プロセスユニット
  • タンクファーム
  • 荷役設備
  • フレア
  • 電力、ボイラー、焼却炉
  • 冷却塔
  • 変電所、大型配電盤
  • 中央管制室
  • 倉庫
  • 分析研究所
  • 受入ユーティリティ メータリングおよびブロック システム
  • 消火ホース、固定式モニター、貯水池、非常用消火ポンプ
  • 廃棄物処理エリア
  • メンテナンスの建物とエリア
  • 管理棟

 

さらに、道路は、緊急車両やメンテナンス用の車両または機器へのアクセスに必要であり、プロセス ユニット間およびプラントのさまざまなセクション全体にわたって慎重に配置する必要があります。 交差点やすべての施設への入り口では、横方向のクリアランスとともに、オーバーヘッド パイプ ラックやその他のオーバーヘッド機器のための許容可能なクリアランスを確立する必要があります。

レイアウト要件は、推奨される最小分離距離 (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) に基づくか、ハザード分析によって決定されます (Dow Chemical Company 1994a)。

プロセスユニットのレイアウト

表 3 は、全体的なプラント分離レイアウトの要約を示しています。 プロセス単位は、一般的なレイアウトに示されている特定のブロック内に含まれています。 化学プロセスは、通常、プロセスおよび実装図 (P&ID) で詳細に示されます。 プロセスのレイアウトには、特定の機器の分離距離以外の考慮事項が必要です。その一部を表 4 に示します。


表 4. プロセス単位のレイアウトにおける一般的な考慮事項

  • 将来の拡張とユニットのアクセシビリティのためのエリア定義
  • 頻繁なメンテナンスのための修理機器のアクセシビリティ
  • 個々の機器の修理に必要なスペース (例: 熱交換器バンドルを引っ張るのに必要な面積、または制御弁へのアクセス可能性)
  • 爆発の可能性のある高圧装置または原子炉のバリア
  • 固体で満たされた反応器または塔への積み込み/積み下ろしのための機械的およびスペース要件
  • 粉塵爆発を排出するためのスペース
  • 頻繁に開閉または保守される機器を高温の配管、容器などから分離します。
  • 特殊な建物または構造物および必要なクリアランス (例: 内部ブリッジ クレーンまたは外部クレーンを備えたコンプレッサー ハウス)

 

特定のプロセス ユニット内の機器の組み合わせは、プロセスによって大きく異なります。 ユニット内の流れと物質の毒性と危険特性も大きく異なります。 これらの違いにもかかわらず、多くの機器アイテムに対して最小距離基準が開発されています (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985)。 分離距離に影響を与える可能性のあるプロセス機器からの潜在的な漏出と毒性曝露を計算するための手順が利用可能です (Dow Chemical Company 1994b)。 さらに、漏れの推定値が計算されている場合は、分散分析を適用できます。

機器と離隔距離

装置を分離するのに必要なスペースを計算するためにマトリックス手法を使用することができます (CCPS 1993; IRI 1991)。 特定の処理条件と機器の危険性評価に基づく計算では、標準のマトリックス ガイドとは異なる分離距離が得られる場合があります。

マトリックスの広範なリストは、個々のカテゴリを絞り込み、機器を追加することで作成できます。 たとえば、コンプレッサーは、不活性ガス、空気、有害ガスを扱うものなど、いくつかのタイプに分けることができます。 エンジン駆動のコンプレッサーの分離距離は、モーターまたは蒸気駆動の機械とは異なる場合があります。 液化ガスを収容する貯蔵施設の分離距離は、ガスが不活性であるかどうかに基づいて分析する必要があります。

プロセスバッテリーの制限は慎重に定義する必要があります。 それらは、プロセス単位の境界線またはプロット制限です (名前は、プロセスで一連のオーブンを初期に使用したことに由来します)。 他のユニット、道路、ユーティリティ、パイプウェイ、排水溝などは、バッテリーの制限に基づいてプロットされます。 ユニット機器の位置はバッテリーの限界まで拡張されませんが、バッテリーの限界からの機器の分離距離を定義する必要があります。

コントロールルームまたはコントロールハウス

これまで、各プロセス ユニットは、プロセスの運用管理を行う制御室を備えて設計されていました。 電子計装とコンピューター制御処理の出現により、個々の制御室は、多くの操作で多数のプロセス ユニットを制御する中央制御室に置き換えられました。 集中制御室は、プロセスの最適化と人員の効率の向上により、経済的に有利です。 個々のプロセス ユニットはまだ存在し、一部の特殊なユニットでは、中央制御室に取って代わられている古い制御室が、ローカル プロセス監視と緊急制御にまだ使用されている場合があります。 制御室の機能と場所は一般にプロセスの経済性によって決定されますが、制御室または制御室の設計は、緊急制御を維持し、作業者を保護するために非常に重要です。 中央およびローカル コントロール ハウスの両方に関する考慮事項には、次のようなものがあります。

  • 有毒で危険な蒸気の侵入を防ぐためのコントロール ハウスの加圧
  • 爆風や爆発に強いコントロールハウスの設計
  • リスクが最小限の場所を確立する (分離距離とガス放出の可能性に基づく)
  • すべての入口空気を浄化し、有毒または危険な蒸気の摂取を最小限に抑える入口スタックの場所を設置する
  • コントロールハウスからのすべての下水道出口を密閉する
  • 消火システムの設置。

 

在庫削減

プロセスおよびプラントのレイアウトにおける重要な考慮事項は、機器を含む全体的な在庫に含まれる有毒物質および危険物質の量です。 漏れの影響は、材料の量が増えるほど深刻になります。 したがって、在庫は可能な限り最小限に抑える必要があります。 機器の数とサイズを削減する処理の改善は、在庫を減らし、リスクを軽減し、投資の削減と運用効率の向上にもつながります。

潜在的な在庫削減の考慮事項を表 6 に示します。新しいプロセス施設を設置する場合、表 5 に示す目的のいくつかを考慮して、プロセスを最適化する必要があります。


表 5. 在庫を制限する手順

  • 改善されたプロセス制御、操作、およびジャストインタイムの在庫管理による貯蔵タンクの在庫削減の削減
  • プロセス統合によるオンサイト タンク在庫の排除または最小化
  • 反応変数の分析と開発による反応器容積の削減
  • バッチ反応器を連続反応器に置き換え、下流のホールドアップも削減
  • より高度なトレイまたはパッキングのいずれかを使用した底部容積の削減およびトレイ ホールドアップによる蒸留塔のホールドアップの低下
  • ケトルリボイラーを熱サイフォンリボイラーに置き換える
  • オーバーヘッドドラムとボトムサージドラムのボリュームを最小限に抑える
  • パイプのレイアウトとサイジングを改善してホールドアップを最小限に抑える
  • 有毒物質が生成される場所で、有毒セクションのホールドアップを最小限に抑えます

貯蔵施設

化学処理プラントの貯蔵施設は、液体および固体の供給物、中間化学物質、副産物、およびプロセス製品を収容できます。 多くの施設に保管されている製品は、他のプロセスの中間体または前駆体として機能します。 希釈剤、溶剤、その他のプロセス材料の保管も必要になる場合があります。 これらの材料はすべて地上貯蔵タンク (AST) に保管されるのが一般的です。 一部の場所ではまだ地下タンクが使用されていますが、アクセスの問題と容量の制限により、一般的に使用は制限されています。 さらに、このような地下貯蔵タンク (UST) の漏出の可能性は、漏出によって地下水が汚染されると環境問題を引き起こします。 一般的な地球汚染は、蒸気圧の高い物質の漏れを伴う潜在的な大気暴露につながる可能性があります。 漏れた物質は、地盤の修復作業中に潜在的な暴露の問題になる可能性があります。 UST 漏出は、二重壁タンクや地下モニタリングの要件など、多くの国で厳しい環境規制をもたらしました。

典型的な地上貯蔵タンクを図 1 に示します。垂直 AST は、円錐形またはドーム型のルーフ タンク、屋根付きまたはカバーなしの浮き屋根付き浮き屋根タンク、または外部浮き屋根タンク (EFRT) です。 改造された、または閉鎖されたルーフ タンクは、測地線タイプのドームであることが多いタンクにカバーが取り付けられた EFRT です。 EFRT は時間が経つと完全な円形を維持できないため、浮き屋根を密閉することは難しく、タンクにカバーが取り付けられます。 ジオデシック ドーム設計により、コーン ルーフ タンク (FRT) に必要なルーフ トラスが不要になります。 ジオデシック ドームはコーン ルーフよりも経済的であり、さらに、ドームは環境への材料の損失を減らします。

図 1. 典型的な地上貯蔵タンク

CMP020F1

通常、タンクは液体の蒸気圧が 77 kPa を超えない液体貯蔵に限定されます。 圧力がこの値を超える場合、回転楕円体または球体が使用されます。どちらも圧力操作用に設計されているためです。 スフェロイドは非常に大きくなる可能性がありますが、圧力が機械設計によって定義された特定の制限を超える可能性がある場所には設置されません。 ほとんどの高蒸気圧貯蔵アプリケーションでは、通常、球体が貯蔵容器であり、過圧を防ぐために圧力逃がし弁が装備されています。 球体で発生した安全上の懸念は、過剰な蒸気を生成し、安全弁の放出や、球体の壁の破裂などのより極端な状況をもたらす転覆です (CCPS 1993)。 一般に、液体の内容物は層状になり、暖かい (密度の低い) 物質が球体の底に積み込まれると、暖かい物質が表面に上昇し、表面の温度が低く密度の高い物質が底に転がります。 暖かい表面の物質が気化して圧力が上昇し、リリーフバルブの排出または球体の過圧が発生する可能性があります。

タンクレイアウト

タンクのレイアウトには慎重な計画が必要です。 タンクの分離距離およびその他の考慮事項に関する推奨事項があります (CCPS 1988; 1993)。 多くの場所では、分離距離はコードで指定されていませんが、最小距離 (OSHA 1994) は、分離距離と場所に適用されるさまざまな決定の結果である可能性があります。 これらの考慮事項の一部を表 6 に示します。さらに、タンク サービスは、加圧タンク、冷蔵タンク、大気圧タンクのタンク分離の要因となります (CCPS 1993)。


表 6. タンクの分離と配置に関する考慮事項

  • シェル間の距離に基づく分離は、参照に基づくことができ、隣接するタンクで火災が発生した場合の熱放射距離の計算の対象となります。
  • タンクはプロセスユニットから分離する必要があります。
  • タンクの位置は、できれば他のエリアから風下に置くことで、タンクがかなりの量の蒸気を放出した場合の着火の問題を最小限に抑えます。
  • 貯蔵タンクには、ほとんどの地域で法律で義務付けられている堤防が必要です。
  • タンクは、共通の堤防と消防設備を利用するためにグループ化できます。
  • 堤防は、緊急時の隔離機能を備えている必要があります。

 

堤防が必要であり、タンクの内容物を保持するための公称サイズです。 複数のタンクが堤防内にある場合、堤防の最小体積容量は、最大のタンクの容量に相当します (OSHA 1994)。 堤防の壁は、土、鋼、コンクリート、または堅固な石積みで構築できます。 ただし、土堤は突き通せず、最小幅 0.61 m の平らな上部を持っている必要があります。 さらに、堤防エリア内の土壌には、土壌への化学物質や油の漏出を防ぐための不浸透層も必要です。

タンク漏れ

タンク底部の腐食によるタンク漏れは、長年にわたって発生してきた問題です。 多くの場合、タンクの底部には腐食の原因となる水層があり、大地との接触により電食が発生する可能性があります。 その結果、さまざまな地域で規制要件が制定され、タンク底部の漏れや、水中の汚染物質による地下の土壌および水の汚染を制御しています。 漏れを制御および監視するために、さまざまな設計手順が開発されています (Hagen and Rials 1994)。 また、二重底も設置されています。 一部の設備では、金属の劣化をさらに抑えるために陰極防食が設置されています (Barletta、Bayle、および Kennelley 1995)。

水抜き

タンクの底から定期的に手動で水を排出すると、露出する可能性があります。 開いた手動排水による界面を決定するための目視観察は、作業員のばく露につながる可能性があります。 クローズド ディスチャージは、インターフェース センサーと制御バルブを取り付けて、潜在的な作業員の曝露を最小限に抑えることができます (Lipton と Lynch 1994)。 このサービスでは、さまざまなセンサーが市販されています。

タンクの過充填

多くの場合、タンクは過剰に充填され、潜在的な安全性と労働者の暴露の危険を生み出します。 これは、インレットブロックバルブまたはフィードポンプを制御する冗長またはデュアルレベルの機器で防ぐことができます (Bahner 1996)。 長年にわたり、薬品タンクにオーバーフロー ラインが設置されていましたが、オーバーフローの排出を視覚的に観察できるように、排水口のすぐ上で終端していました。 さらに、適切な排水を確保するために、ドレンは最大充填率よりも大きいサイズにする必要がありました。 しかし、そのようなシステムは潜在的な被ばく源です。 これは、オーバーフロー ラインをドレインに直接接続し、オーバーフローを示すフロー インジケーターをラインに接続することで解消できます。 これは十分に機能しますが、非常に大量の汚染物質で排水システムが過負荷になり、健康上および安全上の問題が生じる可能性があります。

タンクの点検と洗浄

定期的に、タンクは点検および/または清掃のために使用を中止します。 これらの手順は、作業員の曝露を防ぎ、潜在的な安全上の危険を最小限に抑えるために、慎重に管理する必要があります。 排水後、タンクは頻繁に水で洗い流され、処理液の痕跡を取り除きます。 歴史的に、タンクは必要に応じて手作業または機械で洗浄されてきました。 タンクが排水されると、有毒で可燃範囲内にある可能性のある蒸気で満たされます。 水によるフラッシングは、蒸気の毒性に大きな影響を与えることはありませんが、潜在的な燃焼の問題を軽減する可能性があります。 浮き屋根を使用すると、浮き屋根の下の材料を洗い流して排水することができますが、一部のタンクではサンプに材料が残っている場合があります。 この底材は手作業で除去する必要があり、潜在的な露出の問題が発生する可能性があります。 担当者は、個人用保護具 (PPE) を着用する必要がある場合があります。

通常、密閉されたタンクと浮き屋根の下の容積は、立ち入りが許可される前に、指定された酸素濃度レベルに達するまで空気でパージされます。 ただし、毒性濃度レベルが十分であり、変化しないことを確認するために、濃度測定値を継続的に取得する必要があります。

蒸気の排出と排出制御

固定屋根または改造された浮き屋根タンク (CFRT) の場合、大気への通気は多くの場所で受け入れられない場合があります。 圧力-真空 (PV) ベント (図 2 に示すこれらのタンクは取り外され、蒸気は閉じたダクトを通って制御装置に流れ、そこで汚染物質が破壊または回収されます。両方のタンクに対して、不活性パージ (例: 窒素) を使用できます。窒素を注入して、日周の真空効果を排除し、回収装置の正圧を維持します. CFRT タンクでは、窒素が日周の影響を排除し、PV ベントを通じて大気への蒸気を減らします. ただし、蒸気の放出は排除されません. (Moretti and Mukhopadhyay 1993; Carroll and Ruddy 1993; Basta 1994; Pennington 1996; Siegall 1996). 制御システムの選択は、最終的な排出目標の機能です。運用コストと投資コスト。

フローティング ルーフ タンクでは、外部と内部の両方で、シールと補助フィッティング コントロールが蒸気の損失を効果的に最小限に抑えます。

安全上の危険

可燃性はタンク内の主要な懸念事項であり、火災ゾーンの拡大を制御および防止するための消火システムが必要です。 消火システムと設置に関する推奨事項が利用可能です (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990)。 水は、特定の条件下で火に直接噴霧することができ、過熱を防ぐために隣接するタンクや機器を冷却するのに不可欠です. さらに、泡は効果的な消火剤であり、恒久的な泡装置をタンクに取り付けることができます。 移動式消火設備への泡設備の設置については、メーカーと検討する必要があります。 環境に許容され、低毒性の泡が現在入手可能であり、効果的で他の泡に匹敵し、迅速に消火することができます。

処理装置

多数のプロセス、特殊なプロセス要件、および製品のバリエーションの結果として、化学処理では多種多様なプロセス装置が必要になります。 したがって、現在使用されているすべての化学機器をレビューすることはできません。 このセクションでは、処理シーケンスに見られるより広く適用されている機器に集中します。

原子炉

化学産業には多数の反応器タイプがあります。 反応器選択の基準は、反応がバッチ反応であるか連続反応であるかを分類することから始まり、多くの変数の関数です。 多くの場合、バッチ反応は、反応の経験が増え、改善された触媒などのいくつかの変更が利用可能になるにつれて、連続操作に変換されます。 連続反応処理は、一般に、より効率的で、より一貫した製品を生成します。これは、製品の品質目標を満たす上で望ましいことです。 ただし、まだ多数のバッチ操作があります。

反応

すべての反応において、反応を制御するために必要な加熱または冷却の要件を定義するために、発熱または吸熱 (熱を生成するか、または熱を必要とする) としての反応の分類が必要です。 さらに、暴走反応基準を確立して、反応が制御不能になるのを防ぐことができる計器センサーと制御装置を設置する必要があります。 原子炉を本格的に稼働させる前に、暴走反応を安全に封じ込めるための緊急手順を調査および開発する必要があります。 さまざまな潜在的な解決策のいくつかは、自動的に作動する緊急制御装置、反応を停止する化学物質の注入、および反応器の内容物を収容および収容できるベント設備です。 安全弁とベントの操作は非常に重要であり、常に適切にメンテナンスされ、機能する機器が必要です。 その結果、XNUMX つのバルブのメンテナンスによって必要なリリーフ容量が減少しないように、複数のインターロック式安全バルブが頻繁に設置されます。

安全弁または通気口が誤作動により排出された場合、潜在的な安全上および健康上の危険を最小限に抑えるために、実質的にすべての状況で排出流出物を封じ込める必要があります。 その結果、原子炉からの放出物の最終処分とともに、配管を通じて緊急放出物を封じ込める方法を慎重に分析する必要があります。 一般に、液体と蒸気は分離され、蒸気はフレアまたは回収に送られ、可能な場合は液体がリサイクルされます。 固形物の除去には、ある程度の検討が必要な場合があります。

バッチ

発熱反応を伴う反応器では、重要な考慮事項は、温度を維持するために使用される冷却媒体による壁または内部チューブの汚れです。 汚れた材料の除去は大きく異なり、除去方法は汚れた材料の特性によって異なります。 汚れた材料は、溶剤、高圧ジェット ノズル ストリーム、または場合によっては手動で除去できます。 これらすべての手順では、安全性と暴露を慎重に管理する必要があります。 反応器内外への材料の移動によって、可燃性の蒸気混合物が発生する可能性がある空気の侵入が許されないようにする必要があります。 不活性ガス(窒素など)で真空を破る必要があります。 検査または作業のための船舶の立ち入りは、密閉空間への立ち入りに分類される可能性があり、この手順の規則を遵守する必要があります。 蒸気と皮膚の毒性を理解し、技術者は健康被害について熟知していなければなりません。

連続的な

フロースルーリアクターは、液体または蒸気と液体で満たすことができます。 一部の反応では、反応器内でスラリーが生成されます。 また、固体触媒を含む反応器もあります。 反応流体は、液体、蒸気、または蒸気と液体の組み合わせであってもよい。 反応に関与せずに反応を促進する固体触媒は、通常、グリッド内に含まれており、固定床と呼ばれます。 固定床反応器は、単一または複数の床を持つことができ、発熱反応または吸熱反応を起こすことができます。ほとんどの反応では、各床で一定温度 (等温) が必要です。 これには、温度を制御するために、ベッド間のさまざまな場所で供給ストリームまたは希釈剤を注入することが必要になることがよくあります。 これらの反応システムでは、反応の暴走や生成物の収量や品質の変化を防ぐために、ベッド全体の温度表示とセンサーの位置が非常に重要です。

通常、固定ベッドは機能を失い、再生または交換する必要があります。 再生の場合、床上の堆積物を燃焼除去したり、溶媒に溶解したり、場合によっては不活性流体中の化学物質を床に注入して再生したりして、触媒活性を回復させることができます。 触媒に応じて、これらの技術のいずれかを適用することができます。 ベッドを燃焼させる場合、反応器を空にしてすべてのプロセス流体をパージし、不活性ガス (通常は窒素) で満たし、加熱して再循環させ、ベッドを特定の温度レベルに上げます。 この時点で、非常に少量の酸素が不活性ストリームに追加され、床を徐々に移動して温度上昇を制御する炎の前線を開始します。 過剰な酸素量は、触媒に悪影響を及ぼします。

固定床触媒除去

固定床触媒の除去は、慎重に制御する必要があります。 反応器からプロセス流体を排出した後、プロセス流体がすべて除去されるまで、残りの流体をフラッシング流体で置換するか、蒸気でパージします。 容器を開けたり、不活性ブランケットの下で容器から触媒を排出したりする前に、容器を不活性ガスまたは空気でパージする前に、最終的なパージには他の技術が必要になる場合があります。 このプロセスで水が使用される場合、水は閉鎖された配管を通じてプロセス下水道に排出されます。 一部の触媒は、空気や酸素に敏感で、自然発火性または有毒になります。 これらには、容器の充填または排出中に空気を除去する特別な手順が必要です。 潜在的な被ばくを最小限に抑え、人員を保護するために、取り扱い手順とともに個人の保護を慎重に定義する必要があります。

使用済み触媒の廃棄は、リサイクルのために触媒メーカーに送られる前、または環境的に許容される廃棄手順に進む前に、さらに処理する必要がある場合があります。

その他の触媒システム

緩い固体触媒床を通って流れるガスは床を膨張させ、流動床と呼ばれる液体に似た懸濁液を形成します。 このタイプの反応は、さまざまなプロセスで使用されます。 使用済みの触媒は、再生用のガス固体サイド ストリームとして除去され、密閉システムを介してプロセスに戻されます。 他の反応では、触媒活性が非常に高い場合があり、触媒は生成物中に排出されますが、濃度は非常に低く、問題にはなりません。 生成物蒸気中の高濃度の触媒固形物が望ましくない場合、精製前に固形物のキャリーオーバーを除去する必要があります。 ただし、固形物の痕跡は残ります。 これらは、副産物の流れの XNUMX つに廃棄するために取り除かれます。

使用済み触媒が燃焼によって再生される状況では、環境制限を満たすために、流動床システムに大規模な固体回収施設が必要です。 回収は、サイクロン、電気集塵機、バグフィルター) および/またはスクラバーのさまざまな組み合わせで構成されます。 固定床で燃焼が発生する場合、基本的な関心事は温度制御です。

流動床触媒はしばしば呼吸範囲内にあるため、固体の取り扱い中は注意を払い、新鮮な触媒または回収された触媒で作業者を保護する必要があります。

場合によっては、真空を使用して、固定床からさまざまな成分を除去することができます。 このような状況では、蒸気駆動の真空ジェットが真空発生器になることがよくあります。 これにより、ジェット流内の濃度が非常に低いにもかかわらず、有毒物質を頻繁に含む蒸気が放出されます。 ただし、スチーム ジェットの排出は、汚染物質の量、毒性、および大気中に直接排出される場合の潜在的な分散を判断するために、慎重に検討する必要があります。 これが不十分な場合、すべての蒸気が制御され、水が閉鎖下水道システムに送られる排水溜めで、ジェット排出を凝縮する必要がある場合があります。 このサービスでは、ロータリー真空ポンプが機能します。 往復式真空ポンプからの排気は、直接大気に放出することは許可されていませんが、場合によっては、フレア ライン、焼却炉、またはプロセス ヒーターに放出することができます。

安全性

すべての原子炉において、容器の定格圧力を超えてはならないため、圧力の上昇は大きな問題です。 これらの圧力上昇は、不十分なプロセス制御、誤動作、または暴走反応の結果である可能性があります。 その結果、圧力解放システムは、原子炉の過圧を防ぐことによって容器の完全性を維持する必要があります。 リリーフバルブの排出は、リリーフバルブのメンテナンスを含め、あらゆる条件下で適切なリリーフを維持するように慎重に設計する必要があります。 複数のバルブが必要になる場合があります。 安全弁が大気中に放出されるように設計されている場合は、放出ポイントを近くのすべての構造物よりも高くし、分散分析を実施して、作業員と近くのコミュニティを適切に保護する必要があります。

ラプチャーディスクに安全弁が取り付けられている場合は、排出口も密閉し、最終的な排出場所を上記のように指定する必要があります。 ディスクの破裂は再着座しないため、安全弁のないディスクはおそらくリアクターの内容物のほとんどを放出し、解放の最後に空気がリアクターに入る可能性があります。 これには、可燃性の状況が作成されないこと、および非常に望ましくない反応が発生しないことを確認するための慎重な分析が必要です。 さらに、ディスクからの放出によって液体が放出される可能性があり、通気システムは、上述のように放出された蒸気を含むすべての液体を収容するように設計する必要があります。 大気への緊急放出は、設置前に規制当局の承認を受ける必要があります。

反応器に設置されたミキサー攪拌機は密閉されています。 漏れは危険である可能性があり、漏れが発生した場合はシールを修理する必要があり、原子炉のシャットダウンが必要になります。 反応器の内容物は特別な取り扱いや予防措置が必要な場合があり、緊急停止手順には反応の停止と反応器の内容物の処分が含まれる必要があります。 可燃性と暴露制御は、リアクター ミックスの最終処分を含む各ステップで慎重に検討する必要があります。 シャットダウンは費用がかかり、生産の損失を伴う可能性があるため、メンテナンスと反応器のシャットダウンを減らすために、磁気駆動ミキサーと新しいシールシステムが導入されました。

すべての原子炉への立ち入りには、安全な閉鎖空間立ち入り手順の順守が必要です。

分別または蒸留塔

蒸留とは、沸点の違いを利用して化学物質を分離することです。 化学工場や製油所でおなじみの塔が蒸留塔。

さまざまな形での蒸留は、大部分の化学プロセスで見られる処理ステップです。 分別または蒸留は、精製、分離、ストリッピング、共沸および抽出プロセスの各段階で見られます。 これらのアプリケーションには現在、反応が蒸留塔の別のセクションで発生する反応蒸留が含まれます。

蒸留は、塔内の一連のトレイで行うか、充填物を充填した塔で行うことができます。 パッキンは、蒸気と液体の通過を容易にする特別な構成を備えていますが、蒸気と液体の接触と効率的な分画に十分な表面積を提供します。

操作

熱は通常、リボイラーを備えた塔に供給されますが、特定のストリームの熱量はリボイラーを排除するのに十分な場合があります。 リボイラーの熱により、複数段階の気液分離がトレイ上で発生し、軽い物質が塔を通って上昇します。 上部トレイからの蒸気は、オーバーヘッド コンデンサーで完全または部分的に凝縮されます。 凝縮液は留出液回収ドラムに集められ、一部は塔に循環され、残りは回収されて特定の場所に送られます。 凝縮していない蒸気は、他の場所で回収するか、燃焼器または回収システムなどの制御装置に送ることができます。

圧力

タワーは通常、大気圧よりも高い圧力で動作します。 ただし、タワーは、製品の品質に影響を与える可能性のある液体温度を最小限に抑えるため、または達成が困難な温度レベルのためにタワーの材料が機械的および経済的な問題になる状況で、真空下で操作されることがよくあります。 また、高温は流体に影響を与える可能性があります。 重質石油留分では、塔底温度が非常に高いため、コーキングの問題が頻繁に発生します。

真空は通常、エジェクターまたは真空ポンプで得られます。 プロセス ユニットでは、真空負荷は、一部の軽い蒸気物質、塔の供給流に含まれていた可能性のある不活性物質、および漏れからの空気で構成されます。 通常、真空システムは凝縮器の後に設置され、真空システムへの有機負荷を減らします。 真空システムは、推定される蒸気負荷に基づいてサイズが決定され、エジェクターはより大きな蒸気負荷を処理します。 特定のシステムでは、真空機が凝縮器の出口に直接接続されている場合があります。 典型的なエジェクター システムの操作は、エジェクターの蒸気が冷却水と直接接触する、エジェクターと直接気圧凝縮器の組み合わせです。 気圧復水器は非常に大量の水を消費し、蒸気と水の混合物によって水の出口温度が高くなり、大気気圧サンプ内の微量の有機化合物が気化する傾向があり、職場での暴露が増加する可能性があります。 さらに、廃水システムに大量の排水負荷が追加されます。

改良型真空システムでは、蒸気消費量の大幅な削減とともに大幅な水の削減が達成されます。 真空ポンプは大量の蒸気負荷を処理できないため、真空ポンプの負荷を軽減するために、蒸気エジェクタが表面凝縮器と組み合わせて第 XNUMX 段階で使用されます。 さらに、地上操作用にサンプドラムが設置されています。 シンプルなシステムは、廃水の負荷を減らし、潜在的な蒸気暴露を排除する閉鎖システムを維持します。

安全性

すべてのタワーとドラム缶は、故障、火災 (Mowrer 1995)、またはユーティリティの故障に起因する過圧から保護する必要があります。 ハザードレビューが必要であり、一部の国では法律で義務付けられています。 プロセスおよびプラントの運用に適用できる一般的なプロセス安全管理アプローチは、安全性を向上させ、損失を最小限に抑え、労働者の健康を保護します (Auger 1995; Murphy 1994; Sutton 1995)。 保護は、大気または閉鎖システムに排出する圧力リリーフ バルブ (PRV) によって行われます。 PRV は一般にタワーの上部に取り付けられ、大量の蒸気負荷を軽減しますが、PRV をタワーの他の場所に設置する場合もあります。 PRV は、PRV と塔頂部の間にバルブが配置されていない限り、留出物オーバーヘッド回収ドラム上に配置することもできます。 ブロックバルブがコンデンサーへのプロセスラインに設置されている場合、PRV をタワーに設置する必要があります。

蒸留塔の過圧が緩和されると、特定の緊急シナリオの下で、PRV 排出量が非常に大きくなる可能性があります。 クローズドシステムの排出ベントラインでの非常に高い負荷は、システムで最大の負荷になる可能性があります。 PRV の放出は突然であり、全体的な緩和時間は非常に短い (15 分未満) ため、この非常に大きな蒸気負荷を注意深く分析する必要があります (Bewanger and Krecter 1995; Boicourt 1995)。 この短くて大きなピーク負荷は、吸収器、吸着器、炉などの制御装置で処理するのが難しいため、ほとんどの状況で好ましい制御装置は蒸気破壊用のフレアです。 通常、複数の PRV がフレア ライン ヘッダーに接続され、それが 1995 つのフレアに接続されます。 しかし、フレアとシステム全体は、潜在的な不測の事態の大規模なグループをカバーするように注意深く設計する必要があります (Boicourt XNUMX)。

健康被害

大気への直接放出については、安全弁排出蒸気の詳細な分散分析を実施して、作業員が暴露されていないこと、および地域の濃度が許容濃度ガイドライン内に十分収まっていることを確認する必要があります。 拡散を制御する際には、近くの構造物への過度の集中を防ぐために、大気開放バルブの排出ラインを引き上げる必要がある場合があります。 分散を制御するには、非常に高いフレアのようなスタックが必要になる場合があります。

もう XNUMX つの懸念事項は、シャットダウン中にメンテナンスや機械の変更のためにタワーに入る場合です。 これは、限られた空間に入る必要があり、労働者を関連する危険にさらすことになります。 開封前のフラッシングとパージの方法は、毒性濃度を推奨レベル以下に下げることにより、暴露を最小限に抑えるために慎重に実施する必要があります。 フラッシングおよびパージ操作を開始する前に、タワーの圧力を下げ、タワーへのすべての配管接続を塞ぐ必要があります (つまり、タワーのフランジと接続パイプのフランジの間に平らな金属ディスクを配置する必要があります)。 このステップは、最小限の露出を確保するために慎重に管理する必要があります。 さまざまなプロセスで、タワーから有毒な液体を除去する方法は異なります。 多くの場合、塔の液体は毒性が非常に低い液体に置き換えられます。 次に、この置換流体は排出され、選択された場所にポンプで送られます。 残りの液膜と液滴は、ブラインドとタワー フランジの間に開口部がある特別なスタンドオフ ブラインドを備えた上部フランジから大気中に放出できます。 蒸らしの後、タワーが冷えるにつれて、特別なブラインド開口部から空気がタワーに入ります。 タワーの下部と上部にあるマンホールが開いており、タワーに空気を吹き込むことができます。 塔内濃度が所定の濃度に達すると、塔内に入ることができます。

熱交換器

化学プロセス産業には多種多様な熱交換器があります。 熱交換器は、プロセス ストリームへ、またはプロセス ストリームから熱を伝達するための機械装置です。 これらは、プロセス条件と熱交換器の設計に従って選択されます。 一般的な熱交換器のタイプのいくつかを図 2 に示します。プロセス サービスに最適な熱交換器の選択はやや複雑で、詳細な調査が必要です (Woods 1995)。 多くの場合、圧力、温度、固形分濃度、粘度、流量などの要因により、特定のタイプが適していません。 さらに、個々の熱交換器の設計はかなり異なる場合があります。 いくつかのタイプのフローティング ヘッド チューブおよびシート交換器が利用可能です (Green、Maloney、および Perry 1984)。 通常、フローティング ヘッドは、固定チューブ シート熱交換器で完全性を維持できないほどの過度のチューブ膨張が温度によって生じる場合に選択されます。 図 2 の簡略化されたフローティング ヘッド交換器では、フローティング ヘッドは交換器内に完全に含まれており、シェル カバーとは一切接続されていません。 他のフローティング ヘッドの設計では、フローティング チューブシートの周りにパッキングがある場合があります (Green、Maloney、および Perry 1984)。

図 2. 一般的な熱交換器

CMP020F4

漏れ

フローティング チューブシートのパッキンは大気と接触しており、漏れや露出の原因となる可能性があります。 他の交換器にも潜在的な漏れ源がある可能性があるため、慎重に検討する必要があります。 熱伝達特性の結果として、プレートおよびフレーム熱交換器は化学産業に設置されることがよくあります。 プレートには、さまざまな波形と構成があります。 プレートは、流れの混合を防ぎ、外部シールを提供するガスケットによって分離されています。 ただし、シールは適用温度を約 180 ºC に制限しますが、シールの改良によりこの制限は克服される可能性があります。 多数のプレートがあるため、プレートを適切に圧縮して、プレート間の適切なシールを確保する必要があります。 そのため、漏れや潜在的な危険を防ぐために、注意深い機械的設置が必要です。 多数のアザラシが存在するため、アザラシを注意深く監視して、潜在的な曝露を最小限に抑えることが重要です。

空冷熱交換器は経済的に魅力的であり、多数のプロセス アプリケーションやプロセス ユニット内のさまざまな場所に設置されています。 スペースを節約するために、これらの熱交換器は多くの場合、配管上に設置され、頻繁に積み重ねられます。 チューブの材質選択が重要であるため、化学工業ではさまざまな材質が使用されています。 これらのチューブはチューブシートに接続されています。 これには、互換性のある材料を使用する必要があります。 ファンが漏れからの蒸気を循環させ、拡散が潜在的な暴露につながる可能性があるため、チューブの亀裂またはチューブシートでの漏れが懸念されます。 空気希釈により、潜在的な暴露の危険性が大幅に減少する場合があります。 ただし、気象条件によってはファンが停止することが多く、このような状況では漏れの濃度が上昇し、潜在的な曝露が増加する可能性があります。 また、漏れたチューブを修理しないと、クラックが悪化する可能性があります。 容易に気化しない有毒な液体では、滴りが発生し、潜在的な皮膚暴露につながる可能性があります。

シェルとチューブの熱交換器は、さまざまなフランジのいずれかから漏れが発生する可能性があります (Green、Maloney、および Perry 1984)。 シェル アンド チューブ式熱交換器のサイズは表面積が小さいものから非常に大きいものまでさまざまであるため、通常、外側フランジの直径は通常のパイプ フランジよりもはるかに大きくなります。 これらの大きなフランジを使用すると、ガスケットはプロセス条件に耐えるだけでなく、ボルト荷重の変動下でシールを提供する必要があります。 さまざまなガスケット設計が使用されています。 すべてのフランジ ボルトに一定のボルト負荷応力を維持することは困難であり、その結果、多くの熱交換器で漏れが発生します。 フランジの漏れは、フランジ シ​​ール リングで制御できます (Lipton and Lynch 1994)。

チューブの漏れは、プレート交換器とその他のいくつかの特殊な交換器を除いて、利用可能などのタイプの交換器でも発生する可能性があります。 ただし、これらの後者の交換機には、他の潜在的な問題があります。 チューブが冷却水システムに漏れると、冷却水は汚染物質を冷却塔に放出し、作業員と近隣地域の両方の暴露源となる可能性があります。 したがって、冷却水を監視する必要があります。

冷却塔の蒸気の分散は、冷却塔の強制および誘導ドラフト内のファンの結果として広範囲に及ぶ可能性があります。 さらに、自然対流塔は蒸気を大気中に排出し、その後分散させます。 ただし、分散は、気象条件と排出高度の両方に基づいてかなり異なります。 揮発性の低い有毒物質が冷却水と冷却塔のブローダウン ストリームに残り、汚染物質を破壊するのに十分な処理能力を備えている必要があります。 冷却塔と冷却塔の水溜りは定期的に清掃する必要があり、汚染物質は水溜りと塔の充填物に潜在的な危険性を追加します。 この作業の多くには、個人の保護が必要です。

交換器の清掃

冷却水サービスのチューブの問題は、腐食、生物有機体、および固体の沈着に起因するチューブ内の物質の蓄積です。 上述のように、チューブはクラックからも漏れる可能性があり、またはチューブがチューブシートの条痕に丸められる場所で漏れが発生する可能性があります。 これらの状態のいずれかが発生すると、交換器の修理が必要になり、プロセス流体を交換器から除去する必要があります。 これには、環境、安全、および健康への暴露目標を満たすために必要な、完全に封じ込められた操作が必要です。

一般に、プロセス流体はレシーバーに排出され、残りの物質は溶媒または不活性物質で交換器から洗い流されます。 後者の物質はまた、排水または窒素で加圧することにより、汚染された物質の受器に送られる。 有毒物質が交換器内にあった場合、有毒物質の痕跡がないか交換器を監視する必要があります。 テスト結果が不十分な場合は、熱交換器を蒸気で蒸発させ、材料の痕跡をすべて除去することができます。 ただし、蒸気が大気中に漏れるのを防ぐために、蒸気ベントは密閉システムに接続する必要があります。 閉じたベントは絶対に必要というわけではありませんが、交換器内により多くの汚染物質が存在する場合があり、潜在的な危険を制御するために常に閉じた蒸気ベントが必要になります。 蒸らしの後、大気への通気口から空気が入ります。 この一般的な手順は、交換器側または有毒物質を含む側に適用されます。

チューブまたはシェル側の洗浄に使用される化学薬品は、密閉システム内で循環させる必要があります。 通常、洗浄液はタンク ローリー システムから再循環され、システム内の汚染された溶液は処分のためにトラックに排出されます。

パンプス

最も重要なプロセス機能の 7 つは液体の移動です。化学産業では、あらゆる種類の液体材料がさまざまなポンプで移動されます。 キャンドポンプとマグネットポンプは、シールレスの遠心ポンプです。 磁気ポンプ ドライバは、漏れを防ぐために他のポンプ タイプに取り付けることができます。 化学プロセス産業で使用されるポンプの種類を表 XNUMX に示します。


表 7. 化学プロセス産業のポンプ

  • 遠心
  • 往復(プランジャー)
  • 缶詰
  • 磁気
  • タービン
  • ギア
  • ダイアフラム
  • 軸流
  • スクリュードライバーを使用
  • 可動キャビティ
  • 羽根

シーリング

健康と安全の観点から、遠心ポンプのシーリングと修理は大きな懸念事項です。 一般的なシャフト シール システムを構成するメカニカル シールは、漏れる可能性があり、場合によっては破裂することがあります。 しかし、1970 年代以降のシール技術の大幅な進歩により、漏れが大幅に減少し、ポンプの耐用年数が延長されました。 これらの改良点のいくつかは、ベローズ シール、カートリッジ シール、改良されたフェース デザイン、改良されたフェース素材、およびポンプ変数モニタリングの改良です。 さらに、シール技術の継続的な研究は、さらなる技術の向上につながるはずです。

プロセス流体が非常に有毒な場合、漏れのない、またはシールのない缶入りポンプまたは磁気ポンプが頻繁に設置されます。 運用サービス期間または平均保守間隔 (MTBM) は著しく改善され、一般的に XNUMX 年から XNUMX 年の間で変動します。 これらのポンプでは、プロセス流体はローターベアリングの潤滑流体です。 内部流体の気化はベアリングに悪影響を及ぼし、多くの場合、ベアリングの交換が必要になります。 ポンプ内の液体状態は、軸受システムの内圧が動作温度での液体蒸気圧よりも常に高いことを確認することによって維持できます。 シールレス ポンプを修理する場合は、比較的揮発性の低い材料を完全に排出することが重要であり、サプライヤと慎重に検討する必要があります。

一般的な遠心プロセスポンプでは、パッキンは基本的にメカニカルシールに置き換えられています。 これらのシールは一般にシングルまたはデュアル メカニカル シールとして分類され、後者の用語はタンデムまたはダブル メカニカル シールをカバーします。 他にも二重シールの組み合わせがありますが、それほど広くは使用されていません。 一般に、シールの漏れを減らすために、シール間に液体緩衝液を備えたタンデムまたはダブル メカニカル シールが取り付けられます。 シングルおよびデュアル メカニカル シールの仕様と取り付けをカバーする、遠心ポンプとロータリー ポンプの両方のポンプ メカニカル シール規格が、米国石油協会 (API 1994) によって発行されました。 シールタイプの評価に役立つメカニカルシールアプリケーションガイドが現在入手可能です (STLE 1994)。

失敗したシールからの過度の漏れや噴出を防ぐために、シールの後にグランドプレートが取り付けられています。 漏れを閉じたドレンシステムに移動させるためのグランドフラッシュ流体がある場合があります(API 1994)。 グランド システムは完全なシールではないため、スロットル ブッシングなどの補助シール システムが利用可能です。これらはグランドに取り付けられ、大気への過剰な漏れやシールの吹き出しを制御します (Lipton and Lynch 1994)。 これらのシールは、連続運転用に設計されていません。 起動後、故障するまで最大 XNUMX 週間動作するため、ポンプの切り替えやプロセスの調整を行うための時間を確保できます。

本質的にエミッションをゼロレベルまで削減する新しいメカニカルシールシステムが利用可能です。 これは、標準のデュアル メカニカル シール システムの液体バッファーをガス バッファー システムに置き換えたダブル メカニカル シール システムです (Fone 1995; Netzel 1996; Adams, Dingman and Parker 1995)。 液体緩衝システムでは、シール面も冷却する緩衝液の非常に薄い潤滑膜によってシール面が分離されます。 少し離れていますが、ある程度の面接触が存在し、シールの摩耗とシール面の加熱につながります。 ガス シールは非接触シールと呼ばれます。これは、湾曲したくぼみのある XNUMX つのシール面がガスをシール面に送り込み、シール面を完全に分離するガス層またはダムを構築するためです。 この非接触により、シールの寿命が非常に長くなり、シールの摩擦損失も減少するため、消費電力が大幅に減少します。 シールがガスを送り込むため、プロセスおよび大気へのフローは非常にわずかです。

健康被害

ポンプの主な関心事は、メンテナンスまたは修理のためにポンプを準備するための排水とフラッシングです。 排出と除去は、プロセス流体とバッファ流体の両方を対象としています。 手順では、すべての液体を閉じた接続の排水システムに排出する必要があります。 スロート ブッシングがインペラーをスタッフィング ボックスから分離しているポンプ スタッフィング ボックスでは、ブッシングは、スタッフィング ボックス内に液体を保持するための堰として機能します。 ブッシングのウィープ ホールまたはスタッフィング ボックスのドレンにより、ドレンとフラッシングによりプロセス液を完全に除去できます。 緩衝液の場合、二重シール領域からすべての液体を排出する方法が必要です。 メンテナンスにはシールの取り外しが必要であり、シールの量が完全に排出および洗い流されていない場合、修理中にシールが露出する可能性があります。

粉塵

固形物処理装置内の粉塵や粉末の取り扱いは、火災や爆発の可能性があるため懸念事項です。 機器内での爆発は、爆発によって生成された圧力が圧力と火の波を組み合わせて職場エリアに送る結果として、壁または筐体を破裂する可能性があります。 労働者は危険にさらされる可能性があり、隣接する機器は劇的な影響で深刻な影響を受ける可能性があります。 空気中または酸素が存在するガス中に浮遊し、密閉された空間に浮遊する粉塵または粉末は、十分なエネルギーを持つ発火源が存在すると爆発しやすくなります。 いくつかの典型的な爆発装置環境を表 8 に示します。

表 8. 機器内の潜在的な爆発源

運搬装置

Storage

空気ダクト

ビン

機械式コンベア

ホッパーズ

 

ロータリーバルブ

処理装置

フィルター集塵機

グラインダ

流動層乾燥機

ボールミル

トランスファーラインドライヤー

粉体混合

スクリーニング

台風

 

爆発は、熱と急速なガスの膨張 (圧力の増加) を生成し、一般に爆燃を引き起こします。爆燃とは、これらの条件の音速未満ではあるが急速に移動する火炎の前線です。 火炎前面の速度が音速よりも大きいか、または超音速である場合、その状態は爆轟と呼ばれ、爆燃よりも破壊的です。 爆発と火炎面の拡大はミリ秒単位で発生し、標準的なプロセス応答に十分な時間を提供しません。 したがって、粉体の潜在的な火災および爆発の特性を定義して、さまざまな加工段階に存在する可能性のある潜在的な危険性を決定する必要があります (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana および Siwek 1995)。 この情報は、制御装置の設置と爆発防止の基礎となります。

爆発の危険性の定量化

爆発は一般的に密閉された装置で発生するため、特別に設計された実験装置でさまざまなテストが行​​われます。 粉末は似ているように見えるかもしれませんが、粉末のわずかな違いが非常に異なる爆発特性を持つ可能性があるため、公開された結果は使用しないでください。

粉体に対して実施されるさまざまな試験によって、爆発の危険性を定義することができ、一連の試験には以下が含まれる必要があります。

分類テストは、粉塵の雲が火炎を発生させ、伝播できるかどうかを決定します (Ebadat 1994)。 これらの特性を持つ粉末は、クラス A 粉末と見なされます。 発火しない粉末はクラス B と呼ばれます。クラス A の粉末は、爆発と危険の可能性を評価するためにさらに一連のテストが必要です。

最小着火エネルギー試験は、粉末雲の着火に必要な最小火花エネルギーを定義します (Bartknecht 1989)。

爆発の厳しさと分析では、グループ A の粉末は、最小発火エネルギーに基づいてテスト爆発中に圧力が測定される球内のダスト クラウドとしてテストされます。 最大爆発圧力は、単位時間あたりの圧力変化率とともに定義されます。 この情報から、爆発固有の特性値 (Kst) (バー メートル/秒) が決定され、爆発クラスが定義されます (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996)。

Kst(bar・m/s) 粉じん爆発等級 相対強度

1-200 St 1 やや弱い

201-300 セント 2 ストロング

300+ St 3 非常に強い

多数の粉体がテストされ、その大部分は St 1 クラスでした (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996)。

曇りのない粉末の評価では、安全な操作手順と条件を決定するために粉末がテストされます。

防爆試験

防爆試験は、防爆システムを設置できない場合に役立ちます。 それらは、望ましい動作条件に関する情報を提供します (Ebadat 1994)。

最小酸素テストは、粉塵が発火しない酸素レベルを定義します (Fone 1995)。 ガスが許容できる場合、プロセス中の不活性ガスは発火を防ぎます。

最小ダスト濃度は、それ以下では発火しない動作レベルを確立するために決定されます。

静電気ハザード試験

多くの爆発は静電着火の結果であり、さまざまなテストで潜在的な危険性が示されています。 いくつかのテストは、最小着火エネルギー、粉体電荷特性、および体積抵抗率をカバーしています。 テスト結果から、爆発を防ぐために特定の手順を実行できます。 手順には、湿度の上昇、建設資材の変更、適切な接地、機器設計の特定の側面の制御、および火花防止が含まれます (Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995)。

防爆

基本的に、爆発または前線がある場所から別の場所に伝播するのを制御する方法、または機器内に爆発を封じ込める方法は 1989 つあります。 これらの 1995 つの方法は、化学抑制剤と隔離弁です (Bartknecht 1996; Cesana と Siwek XNUMX; Garzia と Senecal XNUMX)。 爆発強度試験からの爆発圧力データに基づいて、化学抑制剤をトリガーしたり、隔離バリアバルブを迅速に閉じたりする迅速応答センサーが利用可能です。 抑制剤は市販されていますが、抑制剤インジェクターの設計は非常に重要です。

爆発ベント

爆発の危険性がある機器では、特定の圧力で破裂する爆発ベントが設置されることがよくあります。 これらは慎重に設計する必要があり、機器からの排気経路は、この経路領域に作業員が存在しないように定義する必要があります。 さらに、機器の安全性を確保するために、爆発経路内の機器への衝突を分析する必要があります。 バリアが必要な場合があります。

上げ下ろし

製品、中間体、副産物はタンクローリーや鉄道車両に積み込まれます。 (施設の立地や入渠要件によっては、タンカーやバージを利用する場合もあります。) 荷役施設の位置は重要です。 通常、積み降ろしされる物質は液体と気体ですが、移動する固体の種類、潜在的な爆発の危険性、および移送の難易度に基づいて、適切な場所で固体の積み降ろしも行われます。

ハッチを開く

上部開口部ハッチからタンクローリーまたは鉄道車両に積み込む際、非常に重要な考慮事項は、コンテナが満たされる際の飛散を最小限に抑えることです。 充填パイプが容器の底よりもかなり上にある場合、充填によって水しぶきが発生し、蒸気または液体と蒸気の混合が発生します。 注入パイプの出口を液面より十分下に配置することで、飛沫と蒸気の発生を最小限に抑えることができます。 充填パイプは、通常、コンテナの底から最小距離だけコンテナを貫通します。 液体の充填も蒸気を置換するため、有毒な蒸気は潜在的な健康被害をもたらす可能性があり、安全上の懸念も生じます。 したがって、蒸気を収集する必要があります。 フィルアームは市販されており、深いフィルパイプがあり、ハッチ開口部を閉じる特別なカバーを貫通しています (Lipton and Lynch 1994)。 さらに、ベーパー コレクション パイプは、特別なハッチ カバーの下の短い距離を延長します。 アームの上流端では、蒸気出口が回収装置 (吸収器や凝縮器など) に接続されているか、または蒸気バランス トランスファーとして蒸気を貯蔵タンクに戻すことができます (Lipton and Lynch 1994)。

タンク ローリー オープン ハッチ システムでは、タンク ローリーに排出できるようにアームを上げ、アームを引き抜くときにアーム内の液体の一部を窒素で加圧することができますが、この操作中の充填パイプはハッチ内にとどめておく必要があります。オープニング。 フィル アームがハッチを通過したら、バケツをアウトレットの上に置いて、アームの滴りをキャッチします。

鉄道車両

多くの鉄道車両は、コンテナの底に非常に近い深い充填脚と別の蒸気収集出口を備えた閉鎖ハッチを備えています。 閉じたハッチまで伸びるアームを介して、開いたハッチアームの方法と同様の方法で、液体が装填され、蒸気が収集されます。 鉄道車両の積み込みシステムでは、アームの入口でバルブが遮断された後、窒素がアームのコンテナ側に注入され、アームに残っている液体が鉄道車両の充填バルブを閉じる前に車両に吹き込まれます (Lipton and Lynch 1994)。 .

タンクローリー

多くのタンクローリーは、蒸気の発生を最小限に抑えるために底から充填されます (Lipton and Lynch 1994)。 充填ラインは、特別なホースまたは操作可能なアームにすることができます。 ドライ ブレーク カプラーは、ホースまたはアームの端部とタンク ローリーの底部接続部に配置されます。 タンク ローリーが満杯になり、ラインが自動的にブロックされると、アームまたはホースがドライブレーク カップリングで切り離され、カップリングが分離されると自動的に閉じます。 新しいカップリングは、ほぼゼロの漏れで切断するように設計されています。

ボトムローディングでは、蒸気は上部の蒸気ベントから収集され、蒸気はコンテナの底近くで終了する外部ラインに導かれます (Lipton and Lynch 1994)。 これにより、作業員は蒸気結合接続にアクセスできます。 大気圧よりわずかに高い圧力の収集された蒸気は、収集され、回収装置に送られる必要があります (Lipton and Lynch 1994)。 これらのデバイスは、初期費用、有効性、保守性、および操作性に基づいて選択されます。 一般に、回収システムは、回収された蒸気を破壊するフレアよりも好ましい。

ローディングコントロールl

タンク ローリーでは、レベル センサーがトラック ボディ内に恒久的に取り付けられており、充填レベルに達したことを示し、トラックへの流れを停止するリモート コントロール ブロック バルブに信号を送ります。 (リプトンとリンチ 1994)。 トラックが過充填されないようにするためのバックアップとして、タンクローリーに複数のセンサーがある場合があります。 過剰充填は、深刻な安全上および健康上の問題を引き起こす可能性があります。

専用化学サービスの鉄道車両には、車内にレベルセンサーが取り付けられている場合があります。 非専用車両の場合、フロー トータライザーが鉄道車両に送られる液体の量を制御し、所定の設定でリモート コントロール ブロック バルブを自動的に閉じます (Lipton and Lynch 1994)。 充填前に液体が容器に残っているかどうかを判断するために、両方の容器タイプを調査する必要があります。 多くの鉄道車両には、このサービスに使用できる手動レベル インジケーターがあります。 ただし、レベルが大気への小さなレベル スティック ベントを開くことによって表示される場合、この手順は、ロードされた化学物質の一部の毒性のため、適切に管理および承認された条件下でのみ実行する必要があります。

アンローディング

化学物質の蒸気圧が非常に高く、鉄道車両やタンクローリーの圧力が比較的高い場合、化学物質はそれ自体の蒸気圧で荷降ろしされます。 蒸気圧がアンロード手順を妨げるレベルまで低下した場合は、窒素ガスを注入して十分な圧力を維持することができます。 同じ薬品のタンクからの蒸気を圧縮して注入し、圧力を上げることもできます。

ベンゼンのような蒸気圧が比較的低い有毒化学物質の場合、液体は窒素圧下で排出されるため、ポンプが不要になり、システムが簡素化されます (Lipton and Lynch 1994)。 このサービスのタンクローリーと鉄道車両は、遭遇する圧力と変動に対処できる設計圧力を備えています。 ただし、コンテナを降ろした後の低圧は、タンクローリーまたは鉄道車両が補充されるまで維持されます。 負荷中に圧力が再構築されます。 ローディング中に十分な圧力が得られない場合は、窒素を追加できます。

積み降ろし作業における問題の 1994 つは、積み降ろし施設のラインや設備の排水とパージです。 有毒な化学物質の痕跡をすべて除去するために、窒素パージには閉鎖ドレーンと特に低点ドレーンが必要です。 これらの材料はドラム缶に集められ、受け取り施設または回収施設に戻されます (Lipton and Lynch XNUMX)。

 

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土曜日、2月26 2011 17:53

プラスチック工業

第 3 版、労働安全衛生百科事典からの適応

プラスチック産業は 1 つの主要部門に分けられ、その相互関係を図 XNUMX に示します。最初の部門は、中間体からポリマーと成形材料を製造する原材料供給業者で構成されています。 投下資本に関しては、これは通常、XNUMX つのセクターの中で最大です。 第 XNUMX の部門は、押出成形や射出成形などのさまざまなプロセスを使用して原材料を販売可能な製品に変換する加工業者で構成されています。 その他のセクターには、加工業者に機器を供給する機械メーカーや、業界内で使用する特別な添加剤のサプライヤーが含まれます。

図 1. プラスチック加工における生産シーケンス

CMP060F2

ポリマー製造

プラスチック材料は、熱を加えることで繰り返し軟化できる熱可塑性材料と、加熱して成形すると化学変化を起こし、その後熱を加えても元に戻すことができない熱硬化性材料の 20 つの異なるカテゴリに大きく分類されます。 大きく異なる特性を持つ数百の個々のポリマーを作ることができますが、世界の総生産量の約 90% を占めるのはわずか XNUMX 種類です。 熱可塑性樹脂は最大のグループであり、その生産は熱硬化性樹脂よりも高い速度で増加しています。 生産量の点で最も重要な熱可塑性樹脂は、高密度および低密度のポリエチレンとポリプロピレン (ポリオレフィン)、ポリ塩化ビニル (PVC)、およびポリスチレンです。

重要な熱硬化性樹脂は、フェノール - ホルムアルデヒドと尿素 - ホルムアルデヒドであり、樹脂と成形粉末の両方の形をしています。 エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンも重要です。 少量の「エンジニアリング プラスチック」、たとえばポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネートなどは、重要な用途での使用において高い価値があります。

第二次世界大戦後の世界におけるプラスチック産業の大幅な拡大は、それに供給される基本的な原材料の範囲の拡大によって大きく促進されました。 原材料の入手可能性と価格は、急速に発展する業界にとって非常に重要です。 従来の原材料では、大量のプラスチック材料の経済的な商業生産を促進するのに十分なコストで十分な量の化学中間体を提供できませんでした。成長を可能にしたのは石油化学産業の発展でした。 原料としての石油は豊富に入手でき、輸送や取り扱いも容易で、1970 年代の石油危機までは比較的安価でした。 したがって、世界中のプラスチック産業は、主に石油分解と天然ガスから得られる中間体の使用に結び付けられています。 バイオマスや石炭などの特殊な原料は、プラスチック産業への供給に大きな影響を与えていません。

図 2 のフロー チャートは、重要な熱硬化性および熱可塑性材料の出発点として、原油および天然ガス原料の多様性を示しています。 原油蒸留の最初のプロセスに続いて、ナフサ原料は分解または改質され、有用な中間体が得られます。 したがって、クラッキング プロセスによって生成されるエチレンは、ポリエチレンの製造や、PVC の基礎となるモノマーである塩化ビニルを提供する別のプロセスでの利用にすぐに使用できます。 クラッキングプロセス中にも発生するプロピレンは、ポリメチルメタクリレートに必要なアセトンの製造にクメンルートまたはイソプロピルアルコールルートのいずれかを介して使用されます。 また、ポリエステルおよびポリエーテル樹脂用のプロピレンオキシドの製造にも使用され、再びポリプロピレンに直接重合することができます. ブテンは可塑剤の製造に使用され、1,3-ブタジエンは合成ゴムの製造に直接利用されます。 ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素は、現在、石炭コークス化プロセスから得られる代わりに、石油蒸留操作の派生物から広く生産されています。 フローチャートが示すように、これらは重要なプラスチック材料や可塑剤などの補助製品の製造における中間体です。 芳香族炭化水素は、合成繊維産業で必要とされる多くのポリマーの出発点でもあります。 百科事典。

図 2. 原材料からプラスチックへの生産

CMP060F3

全体または一部がプラスチックでできた完成品の最終生産には、多くの大きく異なるプロセスが関与しています。 純粋に化学的なプロセスもあれば、純粋に機械的な混合手順を含むプロセスもあれば、特に図の下端に近いプロセスでは、特殊な機械を広範囲に使用する必要があります。 この機械のいくつかは、ゴム、ガラス、製紙、繊維産業で使用されるものに似ています。 残りはプラスチック業界に固有のものです。

プラスチック加工

プラスチック加工産業は、バルク高分子材料を完成品に変換します。

原材料

プラスチック産業の加工部門は、生産用の原材料を次の形式で受け取ります。

  • 処理のために機械に直接供給される、ペレット、顆粒、または粉末の形の完全に配合されたポリマー材料
  • 機械への供給に適したものにする前に、添加剤と配合する必要がある、顆粒または粉末の形態の未配合ポリマー。
  • 業界でさらに加工される高分子シート、ロッド、チューブ、ホイル材料
  • 懸濁液またはエマルジョン(一般にラテックスとして知られている)の形で完全に重合することができるその他の材料、または重合することができる液体または固体、または反応性原料と最終ポリマーとの間の中間状態にある物質。 これらのいくつかは液体であり、一部は酸性度 (pH) が制御された水または有機溶媒中で部分的に重合した物質の真の溶液です。

 

調合

ポリマーからコンパウンドを製造するには、ポリマーと添加剤を混合する必要があります。 この目的のために使用される機械は多種多様ですが、粉体を扱う場合はボール ミルまたは高速プロペラ ミキサーが最も一般的であり、プラスチック塊を混合する場合は、オープン ロールまたはバンバリー型ミキサーなどの混練機が使用されます。 、または押出機自体が通常使用されます。

業界で必要とされる添加剤は数が多く、化学的な種類も多岐にわたります。 約 20 のクラスのうち、最も重要なものは次のとおりです。

  • 可塑剤 - 一般に低揮発性のエステル
  • 酸化防止剤 - 加工中の熱分解から保護するための有機化学物質
  • 安定剤 - 熱分解および放射エネルギーによる劣化から保護するための無機および有機化学物質
  • 潤滑剤
  • フィラー - 特殊な特性を付与したり、組成を安価にするための安価な物質
  • 着色剤 - 化合物を着色するための無機物または有機物
  • 発泡剤 - プラスチックフォームを生成するためにガスを放出するガスまたは化学物質。

 

変換プロセス

すべての変換プロセスは、高分子材料の「塑性」現象を必要とし、XNUMX つのタイプに分類されます。 第一に、ポリマーが熱によって塑性状態になり、機械的収縮が与えられ、固化および冷却時に保持される形状になるもの。 第二に、部分的に重合している可能性のある重合性材料が、熱または触媒の作用によって、または両方が一緒に作用することによって完全に重合し、機械的拘束下で、完全に重合して低温のときに保持される形態をもたらすもの。 . プラスチック技術は、これらの特性を利用して、人間の労力を最小限に抑え、物理的特性の一貫性を最大限に高めて製品を製造するために開発されました。 以下のプロセスが一般的に使用されます。

圧縮成形

これは、プレスで保持された金型内で、顆粒または粉末の形をとることができるプラスチック材料を加熱することから成ります。 材料が「プラスチック」になると、圧力によって金型の形状に合わせられます。 プラスチックが加熱により硬化するタイプの場合、プレスを開けて短時間加熱した後、成形品を取り出します。 プラスチックが加熱しても硬化しない場合は、プレスを開く前に冷却する必要があります。 圧縮成形で作られた製品には、ボトルのキャップ、瓶の蓋、電気プラグとソケット、便座、トレイ、ファンシー グッズが含まれます。 圧縮成形は、真空成形プロセスでの後続の成形用のシートを作成するためにも使用されます。または、既存の金属タンクを溶接またはライニングすることによってタンクおよび大型コンテナに組み込むためにも使用されます。

トランスファー成形

これは圧縮成形の変形です。 熱硬化性材料は、キャビティ内で加熱された後、プランジャーによって金型に押し込まれます。この金型は、加熱キャビティから物理的に分離され、独立して加熱されます。 小型電気開閉装置のように繊細な金属インサートを最終製品に搭載する必要がある場合、または非常に厚い物体のように、通常の圧縮成形では化学反応の完了が得られない場合は、通常の圧縮成形よりも優先されます。

射出成形

このプロセスでは、プラスチックの顆粒または粉末が、金型とは別のシリンダー (バレルと呼ばれる) 内で加熱されます。 材料は液体になるまで加熱され、ヘリカル スクリューによってバレル内を搬送され、金型に押し込まれ、冷却されて硬化します。 次に、金型を機械的に開き、成形品を取り出します (図 3 を参照)。 このプロセスは、プラスチック業界で最も重要なものの XNUMX つです。 それは広範囲に開発され、非常に低コストでかなり複雑な製品を作ることができるようになりました.

図 3. オペレーターが射出成形機からポリプロピレン ボウルを取り外しています。

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トランスファー成形と射出成形は原理的には同じですが、使用される機械は大きく異なります。 通常、トランスファー成形は熱硬化性材料に限定され、射出成形は熱可塑性樹脂に限定されます。

押出加工

これは、機械がプラスチックを軟化させ、金型に押し込み、冷却しても保持される形状にするプロセスです。 押出製品は、ほぼあらゆる形状の断面を持つチューブまたはロッドです (図 4 を参照)。 工業用または家庭用のチューブはこの方法で製造されますが、他の製品は補助的なプロセスで製造できます。 例えば、小袋は、チューブを切断して両端をシールすることによって、またバッグは、一端を切断してシールすることによって、薄壁の柔軟なチューブから作ることができます。

押し出しのプロセスには、大きく分けて XNUMX つのタイプがあります。 1つでは、フラットシートが製造される。 このシートは、真空成形などの他のプロセスによって有用な製品に変換できます。

図 4. プラスチックの押し出し: 射出成形機用のペレットを作るために、リボンが細断されます。

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レイ・ウッドコック

5つ目は、押し出されたチューブが形成され、まだ熱いうちにチューブ内に保持された空気の圧力によって大きく膨張するプロセスです。 これにより、非常に薄い壁を備えた直径数フィートのチューブが得られます。 スリットすると、このチューブは包装業界で包装用に広く使用されているフィルムになります。 または、チューブを平らに折りたたんでXNUMX層シートにすることもできます。これを使用して、カットしてシールするだけで簡単なバッグを作ることができます。 図 XNUMX は、押出プロセスにおける適切な局所換気の例を示しています。

図 5. エクストルーダー ヘッドに局所排気フードとウォーター バスを備えたプラスチック押出

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カレンダー

このプロセスでは、プラスチックが 6 つ以上の加熱されたローラーに供給され、XNUMX つのローラーの間のニップを通過し、その後冷却されることによってシートに押し込まれます。 このようにしてフィルムよりも厚いシートが作られます。 このようにして作られたシートは、工業用および家庭用の用途に使用され、衣料品やおもちゃなどの膨らませた製品の原料として使用されます (図 XNUMX を参照)。

図 6. カレンダー プロセスのウォームアップ ミルからの高温排出物を捕捉するためのキャノピー フード

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ブロー成形

このプロセスは、押出プロセスと熱成形プロセスの組み合わせと見なすことができます。 開いた金型にチューブが下向きに押し出されます。 底に達すると、金型が閉じられ、チューブが空気圧で膨張します。 したがって、プラスチックは金型の側面に押し付けられ、上部と下部が密閉されます。 冷却すると、成形品が金型から取り出されます。 このプロセスは、ボトルが最も重要な中空製品を製造します。

ブロー成形で作られた特定のプラスチック製品の圧縮強度と衝撃強度は、ストレッチブロー成形技術を使用することで大幅に改善できます。 これは、続いて空気圧によって膨張させ、二軸延伸するプリフォームを製造することによって達成されます。 これにより、炭酸飲料に使用されるPVCボトルの破裂圧力強度が大幅に向上しました。

回転成形

このプロセスは、成形品の製造に使用され、回転する中空の型を加熱および冷却して、その型の内面に微細な粉末または液体を重力で分散させることができます。 この方法で製造された製品には、フットボール、人形、およびその他の同様の製品が含まれます。

映画のキャスティング

押し出しプロセスとは別に、高温のポリマーを高度に研磨された金属ドラムに押し出すことによってフィルムを形成するか、ポリマーの溶液を移動ベルトにスプレーすることができます。

特定のプラスチックの重要な用途は、紙のコーティングです。 これでは、溶融プラスチックのフィルムが、プラスチックが紙に付着する条件下で紙に押し出されます。 ボードも同様にコーティングできます。 このようにコーティングされた紙や板紙は包装に広く使用されており、このタイプの板紙は箱の製造に使用されています。

熱成形

この項目の下には、多くの場合、熱可塑性プラスチックではないプラスチック材料のシートが、一般的にはオーブンで加熱され、周囲でクランプされた後、機械的に作動するラム、または圧縮空気または蒸気によって。 非常に大きな製品の場合、「ゴム状」のホット シートはフォーマー上でトングを使って手で扱います。 このように作られた製品には、外部照明器具、広告および方向標識、バスおよびその他のトイレ用品、コンタクトレンズが含まれます。

真空成形

この一般的な見出しに該当する多くのプロセスがあり、それらはすべて熱成形の側面ですが、プラスチックのシートがキャビティの上の機械で加熱され、そのエッジの周りがクランプされるという共通点があります。しなやかになると、吸引によって空洞に押し込まれ、そこで特定の形になって冷却されます。 その後の操作で、物品はシートから切り離されます。 これらのプロセスは、あらゆる種類の非常に安価な薄壁の容器、ディスプレイおよび広告商品、トレイおよび類似の商品、ファンシー ケーキ、ソフト フルーツ、カット ミートなどの商品を梱包するための緩衝材を製造します。

ラミネート

さまざまな積層プロセスのすべてにおいて、シートの形をした XNUMX つ以上の材料を圧縮して、特殊な特性を持つ強化されたシートまたはパネルを提供します。 極端な例では、フェノール樹脂とアミノ樹脂から作られた装飾用ラミネートが見られ、他の例では、包装に使用される複雑なフィルムが見られます。たとえば、構成にセルロース、ポリエチレン、金属箔が含まれています。

樹脂技術プロセス

これらには、合板の製造、家具の製造、およびポリエステルまたはエポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維からの車体やボートの船体などの大きくて精巧な製品の製造が含まれます。 これらすべてのプロセスで、液体樹脂は熱または触媒の作用で固化され、個々の粒子または繊維、または機械的に弱いフィルムまたはシートが結合され、剛性構造の堅牢なパネルが得られます。 これらの樹脂は、はけ塗りや浸漬などのハンドレイアップ技術、またはスプレーで塗布できます。

おみやげやプラスチック ジュエリーなどの小物も、液体樹脂と触媒を混ぜ合わせて型に流し込む鋳造法で作ることができます。

仕上げ工程

この見出しの下には、塗料や接着剤の使用など、多くの産業に共通する多くのプロセスが含まれています。 ただし、プラスチックの溶接に使用される特定の技術がいくつかあります。 これらには、塩素化炭化水素、メチル エチル ケトン (MEK)、トルエンなどの溶剤の使用が含まれます。これらの溶剤は、一般的な製造、広告ディスプレイ スタンド、および同様の作業で硬質プラスチック シートを結合するために使用されます。 無線周波数 (RF) 放射は、機械的圧力と、一般に 10 ~ 100 mHz の範囲の周波数を持つ電磁放射の組み合わせを利用します。 この方法は、財布、ブリーフケース、子供用ベビーカーの製造において、柔軟なプラスチック材料を溶接するために一般的に使用されています (付属のボックスを参照)。 超音波エネルギーは、同様の範囲の作業のために機械的圧力と組み合わせて使用​​ されます.

 


RF誘電ヒーターとシーラー

高周波 (RF) ヒーターおよびシーラーは、多くの産業で、電気および断熱材であり、通常の方法では加熱が難しいプラスチック、ゴム、接着剤などの誘電体材料を加熱、溶融、または硬化するために使用されています。 RF ヒーターは通常、ポリ塩化ビニルのシールに使用されます (例: レインコート、シート カバー、梱包材などのプラスチック製品の製造)。 木工で使用される接着剤の硬化; テキスタイル、紙、皮革、プラスチックのエンボス加工と乾燥。 プラスチック樹脂を含む多くの材料の硬化。

RF ヒーターは、10kW 未満から約 100kW までの出力電力で 1 ~ 100MHz の周波数範囲の RF 放射を使用して熱を生成します。 加熱する材料を圧力下で XNUMX つの電極の間に置き、RF 電力を用途に応じて数秒から約 XNUMX 分間適用します。 RF ヒーターは、特に電極がシールドされていない場合、周囲の環境に高い漂遊 RF 電界および磁界を生成する可能性があります。

人体による RF エネルギーの吸収は、局所的および全身の加熱を引き起こし、健康に悪影響を及ぼす可能性があります。 体温は 1 °C 以上上昇する可能性があり、心拍数や心拍出量の増加などの心血管系への影響を引き起こす可能性があります。 局所的な影響には、眼の白内障、男性の生殖器系における精子数の減少、および発達中の胎児における催奇形性の影響が含まれます。

間接的な危険には、ヒーターの金属部分との直接接触による RF やけどが含まれます。 手のしびれ; 手根管症候群や末梢神経系への影響を含む神経学的影響。

コントロール

RF ヒーターによる危険を軽減するために使用できる XNUMX つの基本的な制御方法は、作業方法とシールドです。 もちろん、シールドが望ましいですが、適切な保守手順やその他の作業慣行によっても被ばくを減らすことができます。 オペレーターがさらされる時間を制限する、管理上の制御も使用されています。

シールド、インターロック、キャビネット パネル、留め具を適切に再取り付けしないと、過剰な RF 漏れが発生する可能性があるため、適切なメンテナンスまたは修理手順が重要です。 さらに、メンテナンス担当者を保護するために、ヒーターへの電力を切断し、ロックアウトまたはタグアウトする必要があります。

オペレーターの手と上半身を RF ヒーターからできるだけ遠ざけることで、オペレーターの曝露レベルを下げることができます。 一部の自動ヒーターの操作パネルは、シャトル トレイ、ターン テーブル、またはコンベヤー ベルトを使用してヒーターに供給することにより、ヒーター電極から離れた位置に配置されます。

RF レベルを測定することにより、操作者と非操作者の両方の被ばくを減らすことができます。 ヒーターからの距離が長くなるにつれて RF レベルが低下するため、各ヒーターの周囲に「RF 危険領域」を特定することができます。 RF ヒーターの操作中は、これらの危険エリアに立ち入らないように作業員に警告することができます。 可能であれば、非導電性の物理的障壁を使用して、人々を安全な距離に保つ必要があります。

理想的には、RF ヒーターは、R​​F 放射を封じ込めるために RF アプリケーターの周りにボックス シールドを備えている必要があります。 シールドとすべての接合部は、壁を流れる内部電流に対して高い伝導性を備えている必要があります。 シールドの開口部はできるだけ少なくする必要があり、動作に実用的な範囲でできるだけ小さくする必要があります。 開口部は、オペレーターから離れた方向に向ける必要があります。 シールド内の電流は、キャビネット内に独立した導体を配置して大電流を伝導することで最小限に抑えることができます。 ヒーターは、電源ラインと同じパイプにアース線を入れて、適切にアースする必要があります。 ヒーターには、高電圧や高 RF 放射への暴露を防ぐための適切なインターロックが必要です。

このシールドを、メーカーが RF ヒーターの新しい設計に組み込むことは、はるかに簡単です。 後付けはもっと大変です。 ボックスエンクロージャーは効果的です。 適切な接地も、多くの場合、RF エミッションの削減に効果的です。 RF エミッションが実際に低減されていることを確認するために、後で RF 測定を慎重に行う必要があります。 ヒーターを金属製のスクリーンで囲まれた部屋に入れると、オペレーターもその部屋にいる場合、実際にはばく露が増加する可能性がありますが、部屋の外でのばく露は減少します。

出典:印刷中のICNIRP。


 

危険とその防止

ポリマー製造

ポリマー産業の特別な危険性は、石油化学産業の危険性と密接に関連しており、使用される物質に大きく依存しています。 個々の原材料の健康被害は、本書の別の場所に記載されています。 百科事典。 火災および爆発の危険性は、重要な一般的危険です。 多くのポリマー/樹脂プロセスでは、使用される主要原材料の性質により、火災や爆発のリスクがあります。 適切な安全対策が講じられていない場合、反応中に、一般に部分的に密閉された建物内で、引火点を超える温度で可燃性ガスまたは液体が漏れる危険性があります。 関連する圧力が非常に高い場合は、大気への適切な通気を確保する必要があります。 予想外に速い発熱反応による圧力の過度の蓄積が発生する可能性があり、一部の添加剤の取り扱いや一部の触媒の調製により、爆発や火災の危険性が高まる可能性があります。 産業界はこれらの問題に取り組み、特にフェノール樹脂の製造に関して、プラントの設計工学と安全な操作手順に関する詳細なガイダンス ノートを作成しました。

プラスチック加工

プラスチック加工業界では、使用される機械による怪我の危険、プラスチックとその粉末の可燃性による火災の危険、および業界で使用される多くの化学物質による健康上の危険があります。

けが

怪我の主な分野は、プラスチック産業のプラスチック加工部門です。 プラスチック変換プロセスの大部分は、ほぼ完全に機械の使用に依存しています。 その結果、主な危険は、通常の操作中だけでなく、機械の清掃、設定、および保守中にも、そのような機械の使用に関連するものです。

圧縮、トランスファー、射出、およびブロー成形機はすべて、XNUMX 平方センチメートルあたり数トンのロック力を持つプレスプラテンを備えています。 切断や圧挫を防ぐために、適切な保護具を取り付ける必要があります。 これは通常、危険な部分を囲み、可動ガードを機械の制御装置と連動させることによって達成されます。 インターロッキングガードは、ガードが開いた状態でガードエリア内で危険な動きを許可してはならず、機械の操作中にガードが開いた場合、危険な部分を休止させるか、危険な動きを逆転させる必要があります。

成形機のプラテンなどの機械で負傷する重大なリスクがあり、危険な領域に定期的にアクセスする場合は、より高い水準のインターロックが必要です。 これは、電源を遮断し、ガードが開いているときの危険な動きを防ぐために、ガードにある第 XNUMX の独立したインターロック装置によって実現できます。

プラスチック シートを含むプロセスでは、ローラー間またはローラーと処理中のシートとの間の走行中のトラップが一般的な機械の危険要因として見られます。 これらは、押出工場やカレンダーのテンション ローラーや引き取り装置で発生します。 適切に配置されたトリップ装置を使用することで安全を確保できます。このトリップ装置は、ローラーを直ちに停止させるか、危険な動きを逆転させます。

プラスチック加工機の多くは高温で稼働しており、体の一部が高温の金属やプラスチックに接触すると、重度の火傷を負う可能性があります。 実用的な場合、温度が 50 ℃ を超える場合は、そのような部品を保護する必要があります。 さらに、射出成形機や押出機で発生する詰まりは、激しく解放される可能性があります。 凍結したプラスチックのプラグを取り除こうとするときは、安全な作業システムに従う必要があります。これには、適切な手袋と顔面保護具の使用が含まれます。

現在、ほとんどの最新の機械機能は、プログラムされた電子制御またはコンピュータ システムによって制御されており、機械的な離陸装置を制御したり、ロボットとリンクしたりすることもあります。 新しい機械では、オペレーターが危険な領域に近づく必要が少なくなり、それに応じて機械の安全性が向上するはずです。 しかし、セッターやエンジニアがこれらの部分にアプローチする必要性が高まっています。 したがって、この種の作業を実行する前に、特に機械の安全装置による完全な保護を達成できない場合は、適切なロックアウト/タグアウト プログラムを設定することが不可欠です。 さらに、適切なバックアップまたは緊急システムは、プログラムされた制御が何らかの理由で失敗した場合、たとえば電源が失われた場合に対処できるように設計および考案する必要があります。

ワークショップでは、それぞれの作業スペースが十分に確保された状態で、機械を適切に配置することが重要です。 これにより、高い水準の清潔さと整理整頓が維持されます。 機械自体も適切に保守し、安全装置を定期的にチェックする必要があります。

適切なハウスキーピングは不可欠であり、床を清潔に保つことに特に注意を払う必要があります。 定期的な清掃を行わないと、機械油やこぼれたプラスチック粒子によって床がひどく汚染されます。 床面より上のエリアへの安全なアクセス手段を含む作業方法も考慮し、提供する必要があります。

原材料と完成品の保管にも十分なスペースを確保する必要があります。 これらのエリアは明確に指定する必要があります。

プラスチックは優れた電気絶縁体であるため、シートやフィルムが移動する機械に静電気が蓄積する可能性があります。 これらの電荷は、重大な事故を引き起こしたり、発火源となる可能性が十分に高い可能性があります。 静電気除去装置を使用してこれらの電荷を減らし、金属部品を適切にアースまたは接地する必要があります。

廃プラスチック材料は、造粒機を使用して再処理し、新しい原料と混合することがますます増えています。 造粒機は、排出口と供給口からローターに到達する可能性を防ぐために、完全に密閉する必要があります。 大型機械の供給口の設計は、全身が侵入しないようにする必要があります。 ローターは高速で作動するため、カバーは停止するまで取り外さないでください。 インターロッキング ガードが取り付けられている場合は、完全に停止するまでブレードとの接触を防止する必要があります。

火災および爆発の危険

すべてのポリマーが燃焼をサポートするわけではありませんが、プラスチックは可燃性物質です。 細かく分割された粉末の形で、多くは空気中で爆発的な濃度を形成する可能性があります. これが危険な場合は、安全な場所に低圧 (約 0.05 バール) で通気する十分なリリーフ パネルを使用して、できれば密閉システムで粉体を管理する必要があります。 空気中に浮遊して二次爆発を引き起こす可能性のある作業室での蓄積を防ぐには、細心の注意を払って清潔にすることが不可欠です。

ポリマーは、通常の加工温度を大きく上回らない温度で、熱分解および熱分解を受ける可能性があります。 これらの状況下では、押出機のバレル内に十分な圧力が発生し、たとえば、溶融プラスチックやプラスチックの固いプラグが排出され、最初の閉塞が発生する可能性があります。

可燃性液体は、塗料、接着剤、洗浄剤、溶剤溶接など、この業界で一般的に使用されています。 ガラス繊維 (ポリエステル) 樹脂も可燃性のスチレン蒸気を発生させます。 このような液体の在庫は、作業室で最小限に減らし、使用しないときは安全な場所に保管する必要があります。 保管場所には、戸外の安全な場所または耐火性の保管場所を含める必要があります。

ガラス強化プラスチック (GRP) 樹脂の製造に使用される過酸化物は、加熱すると爆発するため、可燃性液体やその他の可燃性物質とは別に保管し、極端な温度にさらさないでください。

健康被害

プラスチックの加工に関連する健康被害の可能性は数多くあります。 生のプラスチックが単独で使用されることはめったになく、さまざまな配合で使用される添加物に関して適切な予防措置を講じる必要があります。 使用される添加物には、PVC の鉛石鹸、および特定の有機染料とカドミウム染料が含まれます。

通常、GRP製品の製造に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂(架橋前)、ウレタン、不飽和ポリエステル樹脂などの「反応性化学物質」からの液体および粉末からの皮膚炎の重大なリスクがあります. 適切な保護服を着用する必要があります。

熱間加工中のポリマーの熱劣化により、ガスが発生する可能性があります。 エンジニアリング制御により、問題を最小限に抑えることができます。 ただし、押出機バレルのパージなどの悪条件下で熱分解生成物を吸入しないように、特に注意する必要があります。 良好な LEV の条件が必要な場合があります。 たとえば、PVC とポリテトラフルオロエチレン (PTFE) の過熱により、オペレータが塩酸ガスに圧倒され、「ポリマー ヒューム フィーバー」に悩まされるなどの問題が発生しています。 付属のボックスには、プラスチックの化学分解生成物の詳細が記載されています。


 

表 1. プラスチックの分解による揮発性生成物 (参照成分)*

*許可を得て、BIA 1997 から転載。

多くの産業部門では、プラスチックは熱応力にさらされています。 温度は、プラスチック加工における比較的低い値 (例: 150 ~ 250 ºC) から極端な場合 (例: 塗装された板金またはプラスチックでコーティングされたパイプが溶接される場合) までの範囲です。 このような場合に常に発生する問題は、作業エリアで揮発性熱分解生成物の毒性濃度が発生するかどうかです。

この質問に答えるには、最初に放出された物質を決定する必要があり、次に濃度を測定する必要があります。 1984 番目のステップは原則として実行可能ですが、通常、現場で関連する熱分解生成物を特定することはできません。 そのため、Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) は、この問題を何年も調査しており、多くの実験室試験の過程で、プラスチックの揮発性分解生成物を特定しました。 個々のタイプのプラスチックのテスト結果が公開されています (Lichtenstein and Quellmalz 1986, 1986a, 1986b, XNUMXc)。

以下は、これまでの結果を簡単にまとめたものです。 この表は、関連する作業領域で有害物質の濃度を測定する作業に直面しているすべての人を支援することを目的としています。個々のプラスチックについてリストされている分解生成物は、「参照成分」として役立つ場合があります。 しかし、熱分解は物質の非常に複雑な混合物を生成する可能性があり、それらの組成は多くの要因に依存することを覚えておく必要があります。

したがって、この表は、参照成分としてリストされている熱分解生成物が関係する場合に完全であると主張するものではありません (すべて実験室での実験で決定されます)。 潜在的な健康リスクを伴うその他の物質の発生を排除することはできません。 発生するすべての物質を完全に記録することは事実上不可能です。

プラスチック

略語

揮発性物質

ポリオキシメチレン

POM

ホルムアルデヒド

ベースのエポキシ樹脂
ビスフェノールA

 

フェノール

クロロプレンゴム

CR

クロロプレン(2-クロロブタ-1,3-ジエン)、
塩化水素

ポリスチレン

PS

スチレン

アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン-
共重合体

ABS

スチレン、1,3-ブタジエン、アクリロニトリル

スチレン-アクリロニトリル共重合体

SAN

アクリロニトリル、スチレン

ポリカーボネート

PC

フェノール

ポリ塩化ビニル

PVC

塩化水素、可塑剤
(しばしばフタル酸エステルなど
フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルとして)

ポリアミド6

AP 6

e-カプロラクタム

ポリアミド66

AP 66

シクロペンタノン、
ヘキサメチレンジアミン

ポリエチレン

HDPE、LDPE

不飽和脂肪族炭化水素、
脂肪族アルデヒド

ポリテトラフルオロエチレン

PTFE

パーフルオロ不飽和
炭化水素(例、テトラフルオロエチレン、
ヘキサフルオロプロペン、オクタフルオロブテン)

ポリメチルメタクリレート

PMMA

メチルメタクリレート

ポリウレタン

PUR

種類によって大きく異なります
分解生成物
(例えば、CFCs1 発泡剤として、
エーテルおよびグリコールエーテル、
ジイソシアネート、シアン化水素、
2 芳香族アミン、塩素化
炎としてのリン酸エステル
保護剤)

ポリプロピレン

PP

不飽和および飽和脂肪族
炭化水素

ポリブチル エンテレフタレート
(ポリエステル)

PBTP

1,3-ブタジエン、ベンゼン

ポリアクリロニトリル

PAN

アクリロニトリル、シアン化水素2

酢酸セルロース

CA

酢酸

ノーバート・リキテンスタイン

1 使用を中止しています。
2 使用した分析技術 (GC/MS) では検出できませんでしたが、文献から知られています。

 


 

また、特定の熱硬化性樹脂からの有毒な蒸気を吸入する危険性もあります。 ポリウレタン樹脂に使用されるイソシアネートを吸入すると、化学性肺炎や重度の喘息を引き起こす可能性があり、感作された場合は別の作業に移す必要があります。 ホルムアルデヒド樹脂にも同様の問題があります。 どちらの例でも、高水準の LEV が必要です。 GRP 製品の製造では、かなりの量のスチレン蒸気が発生するため、この作業は作業室の全体的な換気が良好な状態で行う必要があります。

多くの産業に共通する特定の危険性もあります。 これらには、希釈または前述の目的のための溶媒の使用が含まれます。 塩素化炭化水素は一般に洗浄と接着に使用され、適切な排気換気がないと、人は麻酔に苦しむ可能性があります.

焼却によるプラスチックの廃棄処分は、慎重に管理された条件下で行う必要があります。 たとえば、PTFE とウレタンは、煙が安全な場所に排出される場所に配置する必要があります。

造粒機の使用中は一般に非常に高い騒音レベルが発生するため、オペレーターや近くで作業している人の聴覚障害につながる可能性があります。 この危険は、この機器を他の作業エリアから分離することで制限できます。 できれば、ノイズ レベルを発生源で低減する必要があります。 これは、造粒機を消音材でコーティングし、供給口にバッフルを取り付けることで成功裏に達成されました。 また、超音波エネルギーの通常の伴奏として超音波溶着機から生成される可聴音によって生じる聴覚への危険もあります。 適切な筐体は、受信ノイズ レベルを低減するように設計することができ、機械的危険を防ぐためにインターロックすることができます。 最低限の基準として、騒音レベルの高い場所で作業する人は、適切な聴覚保護具を着用し、聴力検査やトレーニングを含む適切な聴覚保護プログラムを用意する必要があります。

火傷も危険です。 プラスチックの製造および加工用の添加剤や触媒の中には、空気や水と接触すると反応性が高くなり、化学火傷を起こしやすいものがあります。 溶融した熱可塑性樹脂が取り扱われたり輸送されたりするところはどこでも、高温の材料が飛び散り、結果として火傷や火傷を負う危険性があります。 これらの火傷の重症度は、熱いワックスのような熱い熱可塑性物質が皮膚に付着する傾向によって増加する可能性があります.

有機過酸化物は刺激性があり、目に入ると失明することがあります。 適切な目の保護具を着用する必要があります。

 

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土曜日、2月26 2011 18:16

バイオテクノロジー産業

進化とプロフィール

バイオテクノロジーは、生物学的システムの技術的および産業的プロセスへの応用として定義できます。 これには、伝統的な生物と遺伝子操作された生物の両方が含まれます。 伝統的なバイオテクノロジーは、パン、ビール、チーズ、大豆、サキ、ビタミン、雑種植物、抗生物質を生産するために何世紀にもわたって使用されてきた新しい生物を作成するために、さまざまな生物の古典的な交配、交配または交配の結果です。 最近では、廃水、下水、および産業廃棄物を処理するために、さまざまな生物も使用されています。

現代のバイオテクノロジーは、化学および生物科学 (分子および細胞生物学、遺伝学、免疫学) の原理を技術分野 (工学、コンピューター科学) と組み合わせて、商品やサービスを生産し、環境管理を行っています。 現代のバイオテクノロジーは、制限酵素を利用して、ある生物から生きた細胞の外で別の生物へ遺伝情報 (DNA) を切り取り、貼り付けます。 次いで、複合DNAを宿主細胞に再導入して、所望の形質が発現されるかどうかを決定する。 得られた細胞は、操作されたクローン、組換え体、または遺伝子操作生物 (GMO) と呼ばれます。 「近代的な」バイオテクノロジー産業は、1961 年から 1965 年にかけて遺伝子コードが解読されて誕生し、1972 年の最初の DNA クローニング実験の成功以来、劇的に成長しました。

1970 年代初頭以来、科学者たちは、遺伝子工学が非常に強力で有望な技術である一方で、考慮すべき潜在的な深刻なリスクがあることを理解していました。 早くも 1974 年に、科学者は、リスクを評価し、生物学的および生態学的危険を回避するための適切なガイドラインを考案するために、特定の種類の実験の世界的なモラトリアムを要求しました (組換え DNA 分子に関する委員会、国立研究評議会、全米科学アカデミー 1974 )。 表明された懸念のいくつかは、「自然界で自然に起こる多数の遺伝子組換えから生じる問題よりも何倍も大きな問題を引き起こす可能性を伴う、不可逆的なプロセスを開始する可能性のあるベクターのエスケープ」の可能性を含んでいた. 「遺伝子を移植された微生物は、人間や他の生命体にとって有害で​​あることが証明される可能性がある」という懸念がありました。 変更された宿主細胞が、生態系内のニッチでの生存を促進する競争上の優位性を持っている場合、害が生じる可能性があります」(NIH 1976)。 また、実験室の労働者が「炭鉱のカナリア」であり、未知の潜在的に深刻な危険から労働者と環境を保護するための何らかの試みがなされるべきであることもよく理解されていました.

1975 年 1976 月、カリフォルニア州アジロマーで国際会議が開催されました。その報告書には、新技術から想定される潜在的な危険を制御するための生物学的および物理的封じ込め戦略に基づく最初のコンセンサス ガイドラインが含まれていました。 ある種の実験は、重大な潜在的危険性をもたらすと判断されたため、会議はその時点で実施しないよう勧告した(NIH XNUMX)。 以下の作品は当初禁止されていました。

  • 病原性生物および癌遺伝子由来の DNA を扱う
  • 毒素遺伝子を組み込んだ組換え体の形成
  • 植物病原体の宿主範囲を拡大するかもしれない研究
  • 自然に獲得することが知られていない生物への薬剤耐性遺伝子の導入、および治療が危うくなる場所への導入
  • 環境への意図的な放出 (Freifelder 1978)。

 

米国では、最初の国立衛生研究所ガイドライン (NIHG) が 1976 年に発行され、アシロマ ガイドラインに取って代わりました。 これらのNIHGは、宿主細胞、細胞内に遺伝子を輸送するベクターシステム、および遺伝子インサートに関連するリスクに基づいてハザードクラスによって実験を評価することによって研究を進めることを許可し、それによってリスク評価に基づいて実験の実施を許可または制限しました. 労働者の保護、ひいては地域社会の安全を提供するという NIHG の基本的な前提は、今日も維持されています (NIH 1996)。 NIHG は定期的に更新されており、米国で広く受け入れられているバイオテクノロジーの実践基準に発展しています。 コンプライアンスは、連邦政府の資金を受け取っている機関、および多くの地方都市または町の条例から求められています。 NIHG は、スイス (SCBS 1995) や日本 (国立衛生研究所 1996) など、世界中の他の国々の規制の XNUMX つの基礎を提供しています。

1976 年以来、NIHG は拡張され、大規模な生産施設や植物、動物、ヒトの体細胞遺伝子治療の提案を含む新技術の封じ込めと承認の考慮事項が組み込まれてきました。 当初禁止されていた実験の一部は、現在、NIH からの特別な承認または特定の封じ込め慣行により許可されています。

1986 年、米国科学技術政策局 (OSTP) は、バイオテクノロジー規制のための調整された枠組みを発表しました。 それは、既存の規制が新技術から派生した製品を評価するのに適切であったかどうか、研究のためのレビュープロセスが公衆と環境を保護するのに十分であったかどうかという根底にある政策問題に対処した. 米国の規制および研究機関 (環境保護庁 (EPA)、食品医薬品局 (FDA)、労働安全衛生局 (OSHA)、NIH、米国農務省 (USDA)、および国立科学財団 (NSF)) は、プロセスではなく製品を規制し、労働者、公衆、または環境を保護するために新しい特別な規制は必要ないことを示しました。 このポリシーは、規制プログラムを統合的かつ調整された方法で運用し、重複を最小限に抑えるために確立されました。また、可能な限り、製品承認の責任は 1984 つの機関に委ねられます。 機関は、一貫した定義を採用し、同等の科学的厳密さの科学的レビュー (リスク評価) を使用することによって、取り組みを調整します (OSHA 1986; OSTP XNUMX)。

NIHG と調整されたフレームワークは、適切な程度の客観的な科学的議論と一般市民の参加を提供しており、その結果、米国のバイオテクノロジーは数十億ドル規模の産業に成長しました。 1970 年以前は、現代のバイオテクノロジーのあらゆる側面に関与している企業は 100 社未満でした。 1977 年までに、さらに 125 社が仲間入りしました。 1983 年までにさらに 381 社が追加され、民間設備投資の水準は 1 億ドルを超えました。 1994 年までに、業界は 1,230 社以上に成長し (マサチューセッツ バイオテクノロジー カウンシル コミュニティ リレーションズ委員会 1993 年)、時価総額は 6 億ドルを超えました。

1980 年の米国のバイオテクノロジー企業の雇用は約 700 人でした。 1994 年には、約 1,300 社の企業が 100,000 人以上の労働者を雇用していました (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee 1993)。 さらに、研究と生産の完全性を確保するために必要な供給品 (化学薬品、培地成分、細胞株)、機器、機器、およびサービス (セルバンキング、検証、キャリブレーション) を提供する全体的なサポート産業があります。

科学とその製品の安全性について、世界中で大きな懸念と懐疑論が見られます。 欧州共同体評議会 (欧州共同体議会 1987 年) は、生物製剤への曝露に関連するリスクから労働者を保護し (欧州共同体評議会 1990a)、意図的な放出を含む実験的および商業的活動に環境管理を行うための指令を策定しました。 「リリース」には、GMO を使用したマーケティング製品が含まれます (欧州共同体評議会 1990b; Van Houten および Flemming 1993)。 世界保健機関 (WHO)、国際標準化機構 (ISO)、欧州共同体委員会、食糧農業機関 (FAO)、微生物株データ ネットワークなどの国際組織や多国間組織内で、バイオテクノロジー製品に関する標準とガイドラインが作成されています ( OSTP 1986)。

現代のバイオテクノロジー産業は、商品やサービスの実際の生産をサポートする実験室、フィールド、および/または臨床研究開発 (R&D) を持つ XNUMX つの主要な産業セクターの観点から考えることができます。

  • バイオ医薬品、生物製剤、医療機器製品
  • 農業食品、トランスジェニック魚および動物、耐病性および耐病性植物
  • クエン酸、ブタノール、アセトン、エタノール、洗剤酵素などの遺伝的に強化された工業製品 (表 1 を参照)
  • 環境排水処理、産業廃棄物の除染。

 

表 1. 産業上重要な微生物

名前

宿主生物

あなたが使用します

アセトバクター・アセチ

好気性細菌

果物を発酵させる

アスピギルス・ニジェール

無性菌

有機物を分解する
クエン酸と酵素の生産における安全な使用

アスペルギルス・オリゼ

無性菌

味噌、醤油、酒の製造に使用

バチルス・リケニフォルミス

細菌

工業薬品・酵素

枯草菌

細菌

化学物質、酵素、アジアにおける人間の消費のための単細胞タンパク質の供給源

チャイニーズハムスター卵巣細胞 (CHO)*

哺乳類細胞培養

バイオ医薬品の製造

クロストリジウム・アセトブチリカム

細菌

ブタノール、アセトン製造

大腸菌 K-12*

菌株

発酵、医薬品および生物製剤の生産のためのクローニング

ペニシリウム・ロックフォルティ

無性菌

ブルーチーズの生産

サッカロマイセス・セレビシエ*

酵母

ビール生産のためのクローニング

サッカロミセス・ウヴァルム*

酵母

アルコール飲料および工業用アルコール生産のためのクローニング

* 現代のバイオテクノロジーにとって重要。

 

バイオテクノロジー労働者

バイオテクノロジーは研究所で始まり、学際的な科学です。 分子生物学者および細胞生物学者、免疫学者、遺伝学者、タンパク質およびペプチドの化学者、生化学者、および生化学エンジニアは、組換え DNA (rDNA) 技術の実際の危険と潜在的な危険に最も直接的にさらされています。 rDNAバイオハザードに直接さらされる可能性が低い他の労働者には、換気および冷蔵技術者、校正サービスプロバイダー、ハウスキーピングスタッフなどのサービスおよびサポートスタッフが含まれます. 業界の健康と安全の専門家に対する最近の調査では、直接的および間接的に暴露された労働者は、典型的な商業バイオテクノロジー企業の全労働者の約 30 から 40% を占めることがわかった (Lee と Ryan 1996)。 バイオテクノロジーの研究は「産業」に限定されません。 学術機関、医療機関、政府機関でも実施されています。

バイオテクノロジー研究所の労働者は、さまざまな有害化学物質や有毒化学物質、組換えおよび非組換えまたは「野生型」の生物学的危険、ヒトの血液媒介性病原体、人獣共通感染症、および標識実験で使用される放射性物質にさらされています。 さらに、筋骨格障害や反復運動による損傷は、コンピュータや手動のマイクロピペッターの多用により、研究者にとって潜在的な危険としてより広く認識されるようになっています。

バイオテクノロジーの製造業者も危険な化学物質にさらされていますが、研究環境で見られる多様性はありません。 製品とプロセスによっては、製造中に放射性核種にさらされる可能性があります。 バイオハザードレベルが最も低い場合でも、バイオテクノロジー製造プロセスは閉鎖システムであり、事故の場合を除いて、組換え培養物への曝露の可能性は低い. 生物医学生産施設では、現在の適正製造基準を適用することでバイオセーフティガイドラインを補完し、工場フロアの労働者を保護します。 危険性のない組換え生物が関与する適正大規模実施 (GLSP) 作業における製造作業員への主な危険には、外傷性筋骨格損傷 (背中の張りや痛みなど)、蒸気ラインによる熱傷、酸や腐食剤 (リン酸) による化学熱傷などがあります。 、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム)がプロセスで使用されます。

臨床検査技師を含む医療従事者は、薬物の投与やこれらの実験手順に登録された患者のケア中に、遺伝子治療ベクター、排泄物、実験検体にさらされます。 家政婦も感染する可能性があります。 労働者と環境保護は、ヒトの遺伝子治療実験を NIH に申請する際に考慮すべき 1996 つの必須の実験ポイントです (NIH XNUMX)。

農業従事者は、農薬の散布、植え付け、収穫、および加工中に、組換え産物、植物または動物に大量に曝露する可能性があります。 遺伝子組み換え植物や動物への曝露による潜在的なバイオハザードのリスクとは別に、農業機械や畜産に関連する伝統的な物理的ハザードも存在します。 工学的管理、PPE、トレーニング、および医学的監督は、予想されるリスクに応じて適切に使用されます (Legaspi および Zenz 1994; Pratt および May 1994)。 ジャンプ スーツ、人工呼吸器、実用手袋、ゴーグルまたはフードを含む PPE は、遺伝子組み換え植物または土壌生物の適用、成長、および収穫中の労働者の安全にとって重要です。

プロセスと危険

生物医学部門のバイオテクノロジープロセスでは、目的の製品を生成するために特定の方法で変更された細胞または生物が、単一培養バイオリアクターで培養されます。 哺乳類の細胞培養では、タンパク質産物が細胞から周囲の栄養培地に分泌され、さまざまな化学的分離方法 (サイズクロマトグラフィーまたはアフィニティークロマトグラフィー、電気泳動) を使用して、産物を捕捉および精製することができます。 どこ 大腸菌 宿主生物が発酵に使用され、目的の生成物が細胞膜内で生成され、生成物を収穫するために細胞を物理的に破壊する必要があります。 エンドトキシンへの暴露は、このプロセスの潜在的な危険です。 多くの場合、抗生物質が生産培地に添加されて、目的の産物の生産を強化したり、そうでなければ不安定な遺伝子生産要素 (プラスミド) に対する選択圧を維持したりします。 これらの物質に対するアレルギーの可能性があります。 一般に、これらはエアロゾル曝露のリスクです。

エアロゾルの漏れと放出が予想され、潜在的な暴露はいくつかの方法で制御されます。 原子炉容器への浸透は、栄養素と酸素を供給し、二酸化炭素 (COXNUMX) を排出するために必要です。2) およびシステムの監視と制御を行います。 文化の汚染を防ぐために、各貫通部を密閉またはフィルター処理 (0.2 ミクロン) する必要があります。 排気ガスのろ過は、培養または発酵中に発生するエアロゾルから労働者と作業エリアの環境も保護します。 システムのバイオハザードの可能性に応じて、液体流出物の検証済みの生物学的不活性化 (通常は熱、蒸気、または化学的方法による) が標準的な方法です。 バイオテクノロジー製造におけるその他の潜在的な危険性は、騒音、機械的保護、蒸気/熱傷、腐食剤との接触など、他の産業と同様です。

酵素と工業的発酵については、本書の別の場所で取り上げます。 百科事典 また、遺伝子操作された生産システムと同様のプロセス、危険、および管理が含まれます。

伝統的な農業は、関連する植物種の伝統的な交配を利用する株の開発に依存しています。 植物の遺伝子操作の大きな利点は、望ましい形質を得るために必要な世代間の時間と交雑回数が大幅に削減されることです。 また、化学殺虫剤や化学肥料 (流出汚染の原因となる) への現在の依存は人気がなく、これらの用途を不要にする可能性のある技術が好まれています。

植物バイオテクノロジーには、遺伝的に柔軟で、かつ/または経済的に重要な植物種を選択して改変することが含まれます。 植物細胞は丈夫なセルロース細胞壁を持っているため、植物細胞に DNA を導入するために使用される方法は、生物医学分野で細菌や哺乳類の細胞株に使用される方法とは異なります。 遺伝子操作された外来 DNA を植物細胞に導入するために使用される主な方法は 1996 つあります (Watrud、Metz、および Fishoff XNUMX)。

  • 粒子銃は目的の細胞に DNA を撃ち込みます
  • 武装解除された非腫瘍原性 アグロバクテリウム・ツメファシエンス ウイルスは、遺伝子カセットを細胞の遺伝物質に導入します。

 

野生型 アグロバクテリウム・ツメファシエンス は、損傷した植物にクラウンゴール腫瘍を引き起こす天然の植物病原体です。 これらの武装解除され、操作されたベクター株は、植物腫瘍の形成を引き起こしません。

いずれかの方法で形質転換した後、植物細胞を希釈し、播種し、植物成長チャンバーまたはインキュベーターで (細菌の増殖速度と比較して) 比較的長い期間、選択的な組織培養培地で増殖させます。 処理された組織から再生された植物は、密閉された成長チャンバー内の土壌に移植され、さらに成長します。 適切な年齢に達した後、それらは望ましい形質の発現について検査され、温室で栽培されます。 関心のある形質の遺伝的安定性を評価し、さらなる研究のために必要な種子ストックを生成するには、数世代の温室実験が必要です。 作業のこの段階では、環境への影響に関するデータも収集され、オープン フィールドでの試用リリースの承認を得るために、規制当局に提案と共に提出されます。

コントロール: 米国の例

NIHG (NIH 1996) は、作業員の組換え生物への曝露と環境への放出の両方を防止するための体系的なアプローチについて説明しています。 各機関(大学、病院、商業研究所など)は、安全に NIHG に準拠して rDNA 研究を実施する責任があります。 これは、責任を定義し、知識のある科学者やバイオセーフティ担当者による包括的なリスク評価、暴露管理の実施、医療監視プログラム、および緊急時計画を必要とする管理システムを通じて達成されます。 機関バイオ セーフティ委員会 (IBC) は、機関内での実験のレビューと承認のためのメカニズムを提供します。 場合によっては、NIH Recombinant Advisory Committee (RAC) 自体の承認が必要です。

制御の程度はリスクの重大度によって異なり、バイオセーフティレベル (BL) の指定 1 ~ 4 で表されます。 BL1 が最も制限が少なく、BL4 が最も制限的です。 封じ込めガイドラインは、研究、大規模 (10 リットル以上の培養) の研究開発、大規模生産、および大規模および小規模の動物および植物実験に適用されます。

NIHG の付録 G (NIH 1996) では、実験室規模での物理的封じ込めについて説明しています。 BL1 は、実験室の人員や環境に対する未知の、または潜在的な危険性が最小限の病原体を扱う作業に適しています。 実験室は、建物内の一般的な交通パターンから分離されていません。 作業はオープンベンチトップで行われます。 特別な封じ込め装置は必要なく、使用されません。 検査室の職員は、検査手順の訓練を受けており、微生物学または関連科学の一般的な訓練を受けた科学者によって監督されています。

BL2 は、人員および環境に対して中程度の潜在的危険性を有するエージェントが関与する作業に適しています。 作業中の実験室へのアクセスは制限されており、作業員は病原体の取り扱いに関する特別な訓練を受けており、有能な科学者の指示を受けており、エアロゾルを発生させる作業は生物学的安全キャビネットまたはその他の封じ込め装置で行われています。 この作業には、必要に応じて医学的監視またはワクチン接種が必要であり、IBC によって決定される場合があります。

BL3 は、作業が吸入による暴露の結果として深刻な、または潜在的に致命的な病気を引き起こす可能性のある土着または外来の薬剤で行われる場合に適用されます。 労働者は特定の訓練を受けており、これらの有害物質の取り扱いに経験のある有能な科学者によって監督されています。 すべての手順は、特別な技術と PPE を必要とする封じ込め条件下で行われます。

BL4 は、生命を脅かす疾患の危険性が高い個人および地域社会をもたらす、最も危険でエキゾチックな病原体のために予約されています。 BL4ラボは世界でも数少ない。

付録 K では、10 リットルを超える量 (大規模) の研究または生産活動の物理的封じ込めについて説明しています。 小規模ガイドラインの場合と同様に、封じ込め要件には、危険性の可能性が最も低いものから最も高いものまで、GLSP から BL3-Large-Scale (BL3-LS) までの階層があります。

NIHG の付録 P は、ベンチ レベル、生育室、および温室規模での植物に関する作業をカバーしています。 「植物封じ込めの主な目的は、核またはオルガネラの遺伝物質を含む組換え DNA を含む植物ゲノムの意図しない伝達、または植物に関連する組換え DNA 由来生物の放出を回避することです。 一般に、これらの生物は、その目的のために意図的に改変されない限り、人間の健康や高等動物に脅威を与えることはありません. しかし、温室から地元の農作物への重大な病原体の不注意による拡散や、新しい生態系への生物の意図しない導入と確立が可能です」(NIH 1996)。 米国では、EPA と USDA の動植物衛生検査サービス (APHIS) が共同で、リスク評価と、野外放流試験の承認を与える前に生成されたデータのレビューに責任を負っています (EPA 1996; Foudin and Gay 1995)。 昆虫や動物の種による水、空気、土壌での持続性と広がり、その地域に他の同様の作物が存在すること、環境の安定性(霜や熱への感受性)、在来種との競合などの問題が評価されます。多くの場合、最初は温室で行われます(リバーマンら 1996)。

施設および慣行の植物封じ込めレベルも BL1 から BL4 の範囲です。 典型的な BL1 実験には、セルフクローニングが含まれます。 BL2 には、病原体から宿主植物への形質の伝達が含まれる場合があります。 BL3 には、毒素の発現や環境に有害な物質が関与している可能性があります。 労働者の保護は、花粉の放出を防ぐための指向性気流と高効率微粒子エアフィルター (HEPA) を備えた温室やヘッドハウスなどの PPE と工学的管理によって、さまざまなレベルで達成されます。 リスクに応じて、潜在的に危険な病原体からの環境およびコミュニティの保護は、生物学的制御によって達成できます。 例としては、自然界には存在しない温度感受性特性、薬物感受性特性、または栄養要求があります。

科学的知識が増し、技術が進歩するにつれて、NIHG の見直しと改訂が必要になることが予想されました。 過去 20 年間、RAC は会議を開き、変更の提案を検討および承認してきました。 たとえば、NIHG はもはや、遺伝子操作された生物の意図的な放出を全面的に禁止していません。 農産物の野外試験リリースおよびヒト遺伝子治療実験は、適切な状況下で、適切なリスク評価の後に許可されます。 NIHG に対する非常に重要な修正の 1991 つは、GLSP 封じ込めカテゴリの作成でした。 それは、「安全な大規模使用の長い歴史を持っている、または大規模な設定で最適な成長を可能にするが生存が限られている環境制限が組み込まれている宿主生物に由来する非病原性、非毒性の組換え株」の封じ込め要件を緩和しました。環境に悪影響を与えることなく」(NIH XNUMX)。 このメカニズムにより、安全性のニーズを考慮しながら技術を進歩させることができました。

コントロール: 欧州共同体の例

1990 年 1990 月、欧州共同体 (EC) は、GMO の封じ込め使用と環境への意図的な放出に関する 1996 つの指令を制定しました。 両方の指令は、加盟国に対し、人間の健康または環境への悪影響を回避するために、すべての適切な措置が取られることを保証することを要求しています。 ドイツでは、遺伝子技術法が 4 年に可決されたのは、部分的には EC 指令への対応でしたが、試験的な操作の組換えインスリン生産施設を建設するための法的権限の必要性にも対応するためでした (Reutsch and Broderick 1995)。 スイスでは、規制は米国 NIHG、EC 理事会指令、および遺伝子技術に関するドイツ法に基づいています。 スイス人は毎年、実験の登録と更新を政府に要求しています。 一般に、ヨーロッパの rDNA 基準は米国よりも厳しく、これが多くのヨーロッパの製薬会社が母国から rDNA 研究を移す一因となっています。 ただし、スイスの規制では大規模安全レベル XNUMX のカテゴリが許可されていますが、これは NIHG では許可されていません (SCBS XNUMX)。

バイオテクノロジーの製品

組換え DNA バイオテクノロジーによって成功裏に製造された生物学的および医薬品には、次のようなものがあります。 ヒト成長ホルモン; 肝炎ワクチン; α-インターフェロン; ベータインターフェロン; ガンマインターフェロン; 顆粒球コロニー刺激因子; 組織プラスミノーゲン活性化因子; 顆粒球マクロファージコロニー刺激因子。 IL2; エリスロポエチン; Crymax、野菜のイモムシ防除用殺虫剤製品。 木の実とブドウの作物; フレーバーセイバー (TM) トマト; チーズを作る酵素であるキモーゲン。 ATIII(アンチトロンビンIII)は、手術で血栓を防ぐために使用されるトランスジェニックヤギミルクに由来します。 BST と PST (ウシとブタのソマトトロピン) は、牛乳と肉の生産を促進するために使用されます。

健康上の問題と病気のパターン

産業規模のバイオテクノロジーでは、微生物またはその生成物への曝露による主な健康被害が XNUMX つあります。

  • 感染
  • エンドトキシンへの反応
  • 微生物に対するアレルギー
  • 製品に対するアレルギー反応
  • 製品に対する毒性反応。

 

非病原体はほとんどの産業プロセスで使用されるため、感染はほとんどありません。 しかし、無害とされている微生物が シュードモナス菌 および アスペルギルス属 種は、免疫不全の個人に感染を引き起こす可能性があります (Bennett 1990)。 すべてのグラム陰性菌の細胞壁のリポ多糖層の成分であるエンドトキシンに約 300 ng/m3 を超える濃度で曝露すると、一過性のインフルエンザ様症状が引き起こされます (Balzer 1994)。 伝統的な農業やバイオテクノロジーを含む多くの産業の労働者は、エンドトキシン曝露の影響を経験しています. 微生物または製品に対するアレルギー反応も、多くの産業で発生します。 職業性喘息は、バイオテクノロジー業界で、以下を含む幅広い微生物および製品について診断されています。 アスペルギルス・ニガー, ペニシリウム 種。 およびプロテアーゼ; 一部の企業では、従業員の 12% 以上での発生が報告されています。 毒性反応は、生物や製品と同じくらい多様です。 抗生物質への曝露は、腸内の微生物叢の変化を引き起こすことが示されています. 菌類は、特定の増殖条件下で毒素や発がん物質を産生できることが知られています (Bennett 1990)。

暴露された労働者が新しい技術による潜在的な健康への悪影響を最初に発症するという懸念に対処するために、rDNA 労働者の医学的監視は、当初から NIHG の一部でした。 施設のバイオセーフティ委員会は、産業医と相談して、プロジェクトごとに、どのような医学的監視が適切かを決定する責任を負っています。 特定の病原体の正体、生物学的危険の性質、潜在的な暴露経路およびワクチンの入手可能性に応じて、医療監視プログラムの構成要素には、配置前の身体検査、定期的なフォローアップ検査、特定のワクチン、特定の予防接種が含まれる場合があります。アレルギーと病気の評価、曝露前の血清、疫学的調査。

Bennett (1990) は、遺伝子組み換え微生物が元の生物よりも感染やアレルギーのリスクをもたらす可能性は低いと考えていますが、新規製品または rDNA による追加のリスクがある可能性があります。 最近の報告では、トランスジェニック大豆におけるブラジルナッツアレルゲンの発現が、労働者と消費者の間で予想外の健康影響を引き起こす可能性があると指摘している (Nordlee et al. 1996)。 その他の新たな危険性は、未知または未検出の癌遺伝子またはヒトに潜在的に有害なウイルスを含む動物細胞株の使用である可能性があります。

遺伝的に危険な突然変異種やスーパートキシンの作成に関する初期の懸念が実現していないことに注意することが重要です. WHO は、バイオテクノロジーが他の加工産業と異なるリスクをもたらさないことを発見し (Miller 1983)、Liberman、Ducatman、および Fink (1990) によると、「現在のコンセンサスは、rDNA の潜在的なリスクは当初誇張されていたということです。この研究に関連する危険性は、使用されている生物、ベクター、DNA、溶媒、および物理的装置に関連するものと同様です。」 彼らは、遺伝子操作された生物には必ず危険があると結論付けています。 ただし、封じ込めは曝露を最小限に抑えるように定義できます。

バイオテクノロジー産業に特有の職業曝露を特定することは非常に困難です。 「バイオテクノロジー」は、際立った標準産業分類 (SIC) コードを持つ別個の産業ではありません。 むしろ、多くの産業用アプリケーションで使用されるプロセスまたは一連のツールと見なされています。 したがって、事故や暴露が報告される場合、バイオテクノロジー労働者が関与する事例に関するデータは、ホスト産業部門 (農業、製薬産業、またはヘルスケアなど) で発生する他のすべてのデータに含まれます。 さらに、実験室での事件や事故は、過小報告されていることが知られています。

特に遺伝子改変された DNA に起因する病気はほとんど報告されていません。 ただし、それらは不明ではありません。 労働者が組換えワクシニアベクターで汚染された針刺しに苦しんだとき、少なくとも1991つの文書化された局所感染とセロコンバージョンが報告された(Openshaw et al. XNUMX)。

政策の問題

1980 年代に、バイオテクノロジーの最初の製品が米国とヨーロッパで登場しました。 遺伝子操作されたインスリンは、1982 年に使用が承認され、豚の病気「糞便」に対する遺伝子操作されたワクチンも承認されました (Sattelle 1991)。 組換えウシソマトトロピン(BST)は、牛乳の生産量と肉用牛の体重を増加させることが示されています。 公衆衛生と製品の安全性に関する懸念が提起され、既存の規制がバイオテクノロジー製品が販売される可能性のあるすべての異なる分野でこれらの懸念に対処するのに十分であったかどうか. NIHG は、研究開発段階で労働者と環境を保護します。 製品の安全性と有効性は NIHG の責任ではありません。 米国では、調整フレームワークを通じて、バイオテクノロジー製品の潜在的なリスクが最も適切な機関 (FDA、EPA、または USDA) によって評価されます。

遺伝子工学とバイオテクノロジー製品の安全性に関する議論は続いており (Thomas and Myers 1993)、特に農業への応用と人間が消費する食品に関してです。 一部の地域の消費者は、どれが従来の雑種で、どれがバイオテクノロジーに由来するかを識別するために、農産物にラベルを付けることを望んでいます。 乳製品の特定のメーカーは、BST を受けた牛からの牛乳の使用を拒否しています。 一部の国(スイスなど)では禁止されています。 FDA は製品が安全であると見なしましたが、一般に受け入れられない可能性のある経済的および社会的問題もあります。 実際、BST は、ほとんどが家族経営の小規模な農場にとって競争上の不利な点を生み出す可能性があります。 遺伝子組み換え治療に代わるものがない可能性のある医療用途とは異なり、伝統的な食品が入手可能で豊富にある場合、一般の人々は組換え食品よりも伝統的な交配を支持しています. しかし、過酷な環境と現在の世界的な食糧不足は、この態度を変えるかもしれません.

人間の健康と遺伝病への技術の新しい応用は、懸念を復活させ、新しい倫理的および社会的問題を生み出しました. 1980 年代初頭に始まったヒト ゲノム プロジェクトは、ヒトの遺伝物質の物理的および遺伝的地図を作成します。 このマップは、研究者に「健康または正常」と「病気」の遺伝子発現を比較して、基本的な遺伝的欠陥のより良い理解、予測、および治療法を示すための情報を提供します。 ヒトゲノム技術は、ハンチントン病、嚢胞性線維症、乳癌および結腸癌の新しい診断テストを生み出しました。 体細胞ヒト遺伝子治療は、遺伝性疾患の治療を修正または改善することが期待されています。 遺伝物質の制限断片多型マッピングによる DNA「フィンガープリンティング」は、レイプ、誘拐、殺人の場合の法医学的証拠として使用されます。 父性を証明する (または技術的に反証する) ために使用できます。 また、保険適用や予防治療のために癌や心臓病を発症する可能性を評価したり、戦争犯罪法廷での証拠として、また軍隊での遺伝子の「ドッグタグ」として使用するなど、より議論の余地のある分野で使用することもできます。

技術的には実行可能ですが、深刻な社会的および倫理的考慮事項のために、ヒト生殖細胞系実験 (世代から世代へと伝達可能) に関する作業は米国では承認を検討されていません。 しかし、米国では、ヒト生殖細胞系治療と、疾患に関連しない望ましい形質増強についての議論を再開するための公聴会が計画されています。

最後に、安全性、社会的、倫理的問題に加えて、遺伝子と DNA の所有権、および使用または誤用に対する責任に関する法理論は、まだ発展途上にあります。

さまざまな病原体の環境放出の長期的な影響を追跡する必要があります。 新しい生物学的封じ込めと寄主範囲の問題は、実験室環境で慎重かつ適切に制御されているが、すべての環境の可能性が知られていない作業について発生します。 適切な科学的専門知識や規制機関が存在しない可能性がある開発途上国は、特定の環境のリスク評価を引き受ける意思がない、または引き受けることができないことに気付く可能性があります。 これは、不必要な制限や軽率な「開放」政策につながる可能性があり、いずれも国の長期的な利益に損害を与える可能性があります (Ho 1996)。

さらに、霜やその他の自然の封じ込め圧力が存在しない新しい環境に遺伝子操作された農業用薬剤を導入する場合は注意が必要です。 土着の個体群または遺伝情報の自然な交換者は、野生の組換え体と交配して、操作された形質の伝達をもたらすでしょうか? これらの特性は、他のエージェントで有害であることが証明されますか? 治療管理者にはどのような影響がありますか? 免疫反応は拡散を制限しますか? 操作された生きたエージェントは種の壁を越えることができますか? それらは砂漠、山、平野および都市の環境で存続しますか。

まとめ

米国における現代のバイオテクノロジーは、1970 年代初頭以来、コンセンサス ガイドラインと地方条例の下で発展してきました。 慎重な精査により、組換え生物によって発現される予想外の制御不能な形質は示されませんでした。 これは有用な技術であり、それなしでは天然の治療用タンパク質に基づく多くの医学的改善は不可能だったでしょう. 多くの先進国では、バイオテクノロジーは主要な経済力であり、産業全体がバイオテクノロジー革命を中心に成長しています。

バイオテクノロジー労働者の医療問題は、特定の宿主、ベクター、DNA のリスク、および実行される物理的な操作に関連しています。 これまでのところ、労働者の病気は、ケースバイケースで評価されるように、エンジニアリング、作業慣行、ワクチン、およびリスクに固有の生物学的封じ込め制御によって予防可能でした. また、新しい実験プロトコルごとに将来のリスク評価を行うための管理体制が整っています。 この安全性の実績が実行可能な材料の環境への放出に継続するかどうかは、持続性、拡散、自然交換体、宿主細胞の特性、使用される移動剤の宿主範囲特異性、細胞の性質など、潜在的な環境リスクの継続的な評価の問題です挿入遺伝子など。 これは、自然がしばしばもたらす驚きを最小限に抑えるために、影響を受ける可能性のあるすべての環境と種について考慮することが重要です。

 

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土曜日、2月26 2011 18:19

花火産業

第3版「労働安全衛生百科事典」より転載。

火工品産業は、娯楽用、信号や照明における技術的および軍事的使用、殺虫剤としての使用、およびその他のさまざまな目的のための火工品(花火)の製造と定義できます。 これらの製品には、必要に応じて成形、圧縮、または圧縮された粉末またはペースト組成物からなる火工品が含まれています。 それらが点火されると、それらに含まれるエネルギーが放出され、照明、爆発、口笛、叫び声、煙の形成、くすぶり、推進力、点火、プライミング、射撃、崩壊などの特定の効果が得られます。 最も重要な火薬物質はまだ黒色の粉末 (木炭、硫黄、硝酸カリウムからなる火薬) であり、起爆のためにばらばらに使用したり、推進や射撃のために圧縮したり、プライマーとして木炭で緩衝したりできます。

プロセス

火工品の製造に使用される原材料は、非常に純粋で、機械的な不純物がなく、(とりわけ)酸成分が含まれていない必要があります。 これは、紙、台紙、糊などの副資材にも当てはまります。 表 1 に、火工品の製造に使用される一般的な原材料を示します。

表 1. 火工品の製造に使用される原材料

製品

原材料

爆発物

ニトロセルロース(コロジオンウール)、雷銀、黒色粉
(硝酸カリウム、硫黄、木炭)。

可燃性物質

アカロイド樹脂、デキストリン、没食子酸、アラビアゴム、木材、木炭、
ロジン、乳糖、ポリ塩化ビニル(PVC)、シェラック、メチルセルロース、
硫化アンチモン、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、亜鉛、
リン、硫黄。

酸化性物質

塩素酸カリウム、塩素酸バリウム、カリウム、過塩素酸塩、バリウム
硝酸塩、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸ストロンチウム、バリウム
過酸化物、二酸化鉛、酸化クロム。

難燃性材料

炭酸バリウム(緑)、氷晶石(黄)、銅、アンモニウム
硫酸塩(青)、シュウ酸ナト​​リウム(黄)、炭酸銅(青)、
酢酸銅亜ヒ酸塩(青)、炭酸ストロンチウム(赤)、ストロンチウム
シュウ酸(赤)。 染料は色付きの煙を生成するために使用されます。
塩化アンモニウムで白煙を出します。

不活性材料

トリステアリン酸グリセリル、パラフィン、珪藻土、ライム、チョーク。

 

原料は、乾燥、粉砕、ふるい分けを経て、専用の建物で計量・混合されます。 以前は常に手で混合していましたが、現代の工場では機械式ミキサーがよく使用されます。 混合後、物質は作業室での蓄積を避けるために特別な保管建物に保管する必要があります。 実際の処理作業に必要な量だけをこれらの建物から作業室に持ち込む必要があります。

火工品のケースは、紙、厚紙、合成素材、または金属製である場合があります。 梱包方法が異なります。 例えば、爆発の場合、組成物はケースにばらばらに注がれ、密封されますが、推進、照明、叫び声、または口笛を吹くためには、ケースにばらばらに注がれ、圧縮または圧縮されて密封されます。

以前は、木製の「設置」ツールを木槌で叩いて圧縮または圧縮していましたが、この方法は現代の施設ではめったに採用されていません。 代わりに、油圧プレスまたはロータリーロゼンジプレスが使用されます。 油圧プレスは、多くの場合に組成物を同時に圧縮することを可能にします。

イルミネーション物質は、多くの場合、湿らせて星を形成し、乾燥させてロケットや爆弾などのケースに入れます。 湿式プロセスで製造された物質は、十分に乾燥させる必要があります。そうしないと、自然発火する可能性があります。

多くの火工品は圧縮すると発火しにくいため、関連する火工品には着火を確実にするための中間またはプライミング成分が含まれています。 その後、ケースは封印されます。 物品は、クイックマッチ、ヒューズ、スクレーパー、または場合によってはパーカッション キャップによって外部から点火されます。

危険

火工品における最も重要な危険は、明らかに火災と爆発です。 関与する機械の数が少ないため、機械的な危険はそれほど重要ではありません。 それらは他の業界のものと似ています。

ほとんどの火工品の感度は、ばらばらの状態では、打撃、摩擦、火花、および熱によって容易に発火する可能性があるほどです。 火災や爆発の危険性があり、爆発物と見なされます。 多くの火工品は通常の爆発物と同様の爆発効果があり、労働者は炎のシートで衣服や身体をやけどする可能性があります。

火工品に使用される有毒物質 (鉛、バリウム化合物、酢酸亜ヒ酸銅など) の処理中に、計量および混合中に粉塵を吸い込むことで健康被害が生じる可能性があります。

安全衛生対策

火工品の製造には、信頼できる人物のみを雇用する必要があります。 18 歳未満の若者は雇用されるべきではありません。 作業者への適切な指導と監督が必要です。

製造プロセスに着手する前に、火工品の摩擦、衝撃、熱に対する感受性、および爆発作用を確認することが重要です。 製造プロセスの性質と、作業室、保管および乾燥建物での許容量は、これらの特性に依存します。

火工品および製品の製造では、次の基本的な予防措置を講じる必要があります。

  • 企業の非危険部分 (オフィス、ワークショップ、飲食エリアなど) の建物は、危険エリアの建物から十分に離れた場所に配置する必要があります。
  • 危険区域では、製造プロセスごとに別々の製造、加工、および保管用の建物が必要であり、これらの建物は十分に離れた場所に配置する必要があります。
  • 処理棟は別々の作業室に分割する必要があります。
  • 混合、加工、保管、乾燥の建物内の火工品の量は制限する必要があります。
  • 異なる作業室の労働者の数は制限する必要があります。

 

次の距離が推奨されます。

  • 危険区域の建物と非危険区域の建物の間、少なくとも 30 m
  • さまざまな処理棟自体の間、15 m
  • 混合、乾燥、貯蔵の建物と他の建物の間、建設および影響を受ける労働者の数に応じて 20 ~ 40 m
  • 異なる混合、乾燥、貯蔵棟の間、15 ~ 20 m。

 

作業施設間の距離は、状況が好都合で、それらの間に保護壁が構築されている場合に短縮される場合があります。

次の目的のために、個別の建物を提供する必要があります。完成品、および黒い粉の保管。

次の原材料は、隔離された部屋に保管する必要があります。塩素酸塩および過塩素酸塩、過塩素酸アンモニウム。 硝酸塩、過酸化物およびその他の酸化物質; 軽金属; 可燃性物質; 可燃性の液体; 赤リン; ニトロセルロース。 ニトロセルロースは濡れたままにしておく必要があります。 金属粉末は、湿気、脂肪油、グリースから保護する必要があります。 酸化剤は、他の物質とは別に保管する必要があります。

建物の設計

混合には、防爆型の建物(防爆壁XNUMX枚、防爆屋根、プラスチックシート製の防爆防爆壁XNUMX枚)が最適です。 防爆ベント壁の前に防護壁を設置することをお勧めします。 塩素酸塩を含む物質の混合室は、金属または硫化アンチモンを含む物質には使用しないでください。

乾燥に関しては、防爆ベントエリアを備えた建物、および土で覆われ、防爆ベント壁が設けられた建物が十分であることが証明されています。 それらは堤防で囲まれている必要があります。 乾燥ハウスでは、室温を 50 ºC に制御することをお勧めします。

加工棟には、次の目的で別々の部屋が必要です。 圧縮または圧縮; ケースを切断、「窒息」させ、閉じる。 成形および圧縮された火工品のラッカー塗装。 火工品のプライミング; 火工品および中間製品の保管; 梱包; 梱包された物質の保管。 爆発ベントエリアのある建物の列が最適であることがわかっています。 中間壁の強度は、取り扱う物質の性質と量に適している必要があります。

以下は、爆発の可能性のある物質が使用または存在する建物の基本的な規則です。

  • 建物は平屋建てで、地下室はありません。
  • 屋根の表面は、延焼に対して十分な保護を提供する必要があります。
  • 部屋の壁は滑らかで洗えるものでなければなりません。
  • 床は隙間のない平らで滑らかな表面でなければなりません。 それらは、キシロリス、砂のないアスファルト、および合成材料などの柔らかい材料でできている必要があります。 通常の木製の床は使用しないでください。 危険な部屋の床は導電性である必要があり、そこにいる作業員は導電性の底を持つ靴を履く必要があります。
  • すべての建物のドアと窓は外側に開く必要があります。 勤務時間中は、ドアをロックしてはいけません。
  • 直火による建物の暖房は許可されていません。 危険な建物の暖房には、温水、低圧蒸気、または防塵電気システムのみを使用する必要があります。 ラジエーターは、すべての面が滑らかで掃除が簡単でなければなりません。フィン付きのパイプを備えたラジエーターは使用しないでください。 加熱面とパイプには 115 ºC の温度が推奨されます。
  • 作業台と棚は、耐火材料または堅木でできている必要があります。
  • 作業室、保管室、乾燥室、およびそれらの機器は、定期的に水拭きで清掃する必要があります。
  • 部屋から迅速に避難できるように、職場、入り口、および避難経路を計画する必要があります。
  • 実行可能な限り、作業場は保護壁で分離する必要があります。
  • 必要な在庫は安全に保管する必要があります。
  • すべての建物に避雷針を装備する必要があります。
  • 敷地内での喫煙、火気の使用、マッチやライターの持ち込みは禁止されています。

 

機器

機械プレスには、火災が発生した場合に労働者が危険にさらされたり、火災が近隣の職場に広がらないように、保護スクリーンまたは壁が必要です。 大量の材料を扱う場合、プレスは隔離された部屋に置き、外部から操作する必要があります。 プレスルームには誰も留まるべきではありません。

消火器具は十分な数を備え、目立つように印を付け、定期的に点検する必要があります。 それらは、存在する材料の性質に適している必要があります。 クラス D 消火器は、水、泡、粉末、または二酸化炭素ではなく、金属粉末の燃焼に使用する必要があります。 燃えている衣服を消火するために、シャワー、ウールの毛布、難燃性の毛布を使用することをお勧めします。

火工品に接触する人、または炎のシートによって危険にさらされる可能性がある人は、適切な耐火および耐熱保護服を着用する必要があります。 衣類は、汚染物質を除去する目的で指定された場所で毎日ほこりを払う必要があります。

事故が発生した場合に応急処置を提供するための措置を講じる必要があります。

材料

性質の異なる危険物は、分別して収集する必要があります。 廃棄物容器は毎日空にする必要があります。 収集された廃棄物は、破壊されるまで、建物から少なくとも 15 m 離れた保護された場所に保管する必要があります。 不良品・中間品は、原則として廃棄物として処理してください。 リスクが発生しない場合にのみ、再処理する必要があります。

健康に有害な物質を処理する場合、それらに直接触れないようにする必要があります。 有害なガス、蒸気、粉塵は、効果的かつ安全に排出する必要があります。 排気システムが不十分な場合は、呼吸保護具を着用する必要があります。 適切な防護服を用意する必要があります。

 

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