化工安全技術管理措施
由于化工生產(chǎn)的產(chǎn)品絕大多數(shù)都是危險化學品,化工生產(chǎn)具有易燃、易爆、易中毒,高溫、高壓、有腐蝕等特點,從而導致化工生產(chǎn)較其他工業(yè)生產(chǎn)具有更大的危險性:較易發(fā)生火災爆炸事故,職業(yè)病的發(fā)生率也較高。因此,安全生產(chǎn)在化工行業(yè)就更為重要。在《安全生產(chǎn)法》中被列入較易發(fā)生危險的一類(其他兩類為礦山及建筑),在很多方面提出了更為嚴格的要求。
第一節(jié)典型化學反應的危險性及基本安全技術
在化工生產(chǎn)中不同的化學反應有不同的工藝條件,不同的化工過程有不同的操作規(guī)程。評價一套化工生產(chǎn)裝置的危險性,不要單看它所加工的介質(zhì)、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的性質(zhì)和數(shù)量,還要看它所包含的化學反應類型及化工過程和設備的操作特點。因此,化工安全技術與化工工藝是密不可分的。作為基礎,本節(jié)首先討論典型化學反應的危險性及其相關基本安全技術。
一、氧化反應
絕大多數(shù)氧化反應都是放熱反應。這些反應很多是易燃易爆物質(zhì)(如甲烷、乙烯、甲醇、氨等)與空氣或氧氣參加,其物料配比接近爆炸下限。倘若配比及反應溫度控制失掉,既能發(fā)生爆炸燃燒。某些氧化反應能生成危險性更大的過氧化物,它們化學穩(wěn)定性極差,受高溫、摩擦或撞擊便會分解,引燃或爆炸。
有些參加氧化反應物料的本身就是強氧化劑,如高錳酸鉀、氯酸鉀、鉻酸酐、過氧化氫,它們的危險性極大,在與酸、有機物等作用時危險性就更大了。
因此,在氧化反應中,一定要嚴格控制氧化劑的投料量(即適當?shù)耐读媳壤?,氧化劑的加料速度也不易郭凱。要有料號的攪拌和冷卻裝置,防止溫升過快、過高。此外,要防止由于設備、物料含有的雜質(zhì)而引起的不良副翻譯你干,例如有些氧化劑遇金屬雜質(zhì)會引起分解。使用空氣是一定要凈化,除掉空氣中的灰塵、水分和油污。
當氧化反應過程以空氣和氧為氧化劑是,反應物料配比應嚴格控制在爆炸范圍以外。如乙炔氧化制環(huán)氧乙烷,乙烯在氧氣中的爆炸下限為91%,及含氧量9%。反應系統(tǒng)中氧含量要嚴格控制在9%以下。其產(chǎn)物環(huán)氧乙烷在空氣中的爆炸極限范圍很寬,為3%--100%。其次,反應放出大量的熱增加了反應體系的溫度。在高溫下,由乙烯、氧和環(huán)氧乙烷組成的循環(huán)氣體具有更大的爆炸危險性。針對上述兩個問題,工業(yè)上采用加入惰性氣體(氮氣、二氧化碳或甲烷等)的方法,來改變循環(huán)氣的成分,縮小混合氣的爆炸極限,增加反應系統(tǒng)的安全性;其次,這些惰性氣體具有較高的熱熔,能效地帶走部分反應熱,增加反應系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
這些惰性氣體叫做致穩(wěn)氣體,致穩(wěn)氣體在反應中不消耗,可以循環(huán)使用。
二、還原反應
還原反應種類很多。雖然多數(shù)還原放映的反應過程比較緩和,但是許多還原反應會產(chǎn)生氫氣或使用氫氣,增加了反應火災爆炸的危險性,從而使防火防爆問題突出;另外有些反應使用的還原劑和催化劑具有很大的燃燒和爆炸危險性,下面就不同情況作一介紹。
1、利用初生態(tài)氫還原
利用鐵粉、鋅粉等金屬在酸、堿作用下生成初生態(tài)氫起還原作用。例如硝基苯在鹽酸溶液中被鐵粉還原成苯胺。
在此反應中,鐵粉和鋅粉在潮濕空氣中遇酸性氣體是可能引起自燃,在存儲時應特別注意。
反應時酸、堿的濃度要控制適宜,濃度過高或過低均使產(chǎn)生初生態(tài)氫的量不穩(wěn)定,使反應難以控制。反應溫度也不易過高,否則容易突然產(chǎn)生大量氫氣而造成沖料。反應過程中應注意攪拌效果,防止鐵粉、鋅粉下沉。一旦溫度過高,底部金屬顆粒動能加大,將加速反應,產(chǎn)生大量氫氣而造成沖料。反應結束后,反應器內(nèi)殘渣中仍有鐵粉、鋅粉仍繼續(xù)作用,不斷放出氫氣,很不安全,應將殘渣放入室外儲槽中,加冷水稀釋,槽上加蓋并設排氣管一導出氫氣。待金屬粉消耗殆盡,再加堿中和。若急于中和,則容易產(chǎn)生大量氫氣并生成大量的熱,將導致燃燒爆炸。
2、在催化劑作用下加氫
有機合成工業(yè)和油脂化學工業(yè)中,常用雷尼鎳、鈀碳等為催化劑使氫活化,然后加入有機物質(zhì)分子中起還原反應,例如苯在催化作用下,經(jīng)加氫氣生成環(huán)乙烷。
催化劑雷尼鎳和鈀碳在空氣中吸潮后有自燃的危險。鈀碳更易自燃,平時不能暴露在空氣中,而要浸在酒精中保存。反應前必須用氮氣置換反應器中的全部空氣,經(jīng)測定證實含氧量降低到規(guī)定要求后,方可通入氫氣。反應結束后應先用氮氣把氫氣置換掉,并以氮封保存。
此外,無論是利用初生態(tài)氫還原,還是用催化加氫,都是在氫氣存在下,并在加熱加壓下進行。氫氣的爆炸極限為4%--75%,如果操作失誤或設備泄露,都極易引起爆炸。操作中要嚴格控制溫度、壓力和流量。廠房的電氣設備必須符合防爆要求,且應采用輕質(zhì)屋頂,開設天窗或風帽,使氫氣易于飄逸。尾氣排放管管要高出房頂并設置阻火器。
高溫高壓下的氫對金屬有滲碳作用,易造成氫腐蝕,所以對設備和管道的選材要符合要求。對設備和管材要定期檢測,以防事故。
3、使用其他還原劑還原
常用還原劑中火災危險性大的有硼氫類、四氫化鋰鋁、氫化鈉、保險粉(連二亞硫酸鈉),異丙醇鋁等。
常用的硼氫類還原劑為鉀硼氫和鈉硼氫。它們都是與水燃燒物質(zhì),在潮濕空氣中能自燃,遇水和酸即分解放出大量的氫,同時產(chǎn)生大量的熱,可使氫氣燃爆。所以應儲與密閉容器中,置于干燥處。鉀硼氫通常溶解在液堿中比較安全。在生產(chǎn)中,調(diào)節(jié)酸、堿度時要特別注意防止加酸過多、過快。
四氫化鋰鋁有良好的還原性,但遇潮濕空氣、水和酸極易燃燒,應浸在煤油中存儲。使用時應先將反應器用氮氣置換干凈,并在氮氣保護下投料和反映。反應熱應由油類冷卻劑取走,不應用水,防止水漏入反應器內(nèi),發(fā)生爆炸。
用氫化鈉作還原劑與水、酸的反應與四氫化鋰鋁相似,它與甲醇、乙醇等反應也相當激烈,有燃燒爆炸的危險。
保險粉是一種還原效果不錯且較為安全的還原劑。它與水發(fā)熱,在潮濕的空氣中能分解析出黃色的硫磺蒸汽。硫磺蒸汽自燃點低,易自燃。使用時應在不斷攪拌先,將保險粉緩緩溶于水中,待溶解后再投入反應器與物料反應。
異丙醇鋁常用語高幾醇的還原,反應較溫和。但在制備異丙醇鋁是須加熱回流,將產(chǎn)生大量氫氣和異丙醇蒸汽,如果鋁片或催化劑三氯化鋁的質(zhì)量不佳,反應就不正常。往往先是不反應,溫度升高后有突然反應,引起沖料,增加了燃燒爆炸的危險性。
采用還原性強而危險性又小的新型還原劑對安全生產(chǎn)很有意義。例如用硫代鈉代替鐵粉還原,可以避免氫氣產(chǎn)生,同時也消除了鐵泥堆積問題。
三、硝化反應
有機化合物分子中引入硝基(-no2)取代氫原子而生成硝基化合物的反應,稱為硝化。硝化反應時生產(chǎn)燃料、藥物及某些炸藥的重要反應。常用的硝化劑是濃硝酸或濃硝酸與濃硫酸的混合物(俗稱混酸)。
硝化反應使用硝酸作為硝化劑,濃硫酸為觸媒,也有使用氧化氮氣體做硝化劑的。一般的硝化反應是先把硝酸和硫酸配成混酸,然后在嚴格控制溫度的條件下將混酸滴入反應器,進行硝化反應。制備混酸時,應先用水將濃硫酸適當稀釋,稀釋應在有攪拌和冷卻情況下將濃硫酸緩緩加入水中,并控制溫度。如溫度升高過快,應停止加酸,否則易發(fā)生爆濺,引發(fā)危險。
濃硫酸適當稀釋后,在不斷攪拌和冷卻條件下加濃硝酸。應嚴格控制溫度和酸的配比,直到充分攪拌均勻為止。配酸是要嚴防因溫度猛升而沖料或爆炸。更不能把未經(jīng)稀釋的濃硫酸與硝酸混合,因為濃硫酸猛烈吸收濃硝酸中的水分而產(chǎn)生高熱,將使硝酸分解產(chǎn)生多種氮氧化物,引起爆沸沖料或爆炸。濃硫酸稀釋時,不可將水注入酸中,因為水的密度比濃硝酸小,上層的水被溶解放出的熱量加熱而沸騰,引起四處飛濺。
配制成的混酸具有強烈的氧化性和腐蝕性,必須嚴格防止觸及棉、紙、布、稻草等有機物,以免發(fā)生燃燒爆炸,硝化反應的腐蝕性很強,要注意設備及管道的防腐蝕性能,以防止?jié)B漏。
硝化反應時放熱反應,溫度越高,硝化反應速率越快,放出的熱量越多,極易造成溫度失控而爆炸。所以硝化反應器要有良好的冷卻和攪拌,不得中途停水斷電及攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障。要有嚴格的溫度控制系統(tǒng)及報警系統(tǒng),遇有超溫或攪拌故障,能自動報警并自動停止加料。反應物料不得有油脂、醋酐、甘油、醇類等有機雜質(zhì),含水也不能過高,否則易于酸反應,發(fā)生燃燒爆炸。
硝化反應器應有泄露管和緊急排放系統(tǒng)。一旦溫度失控,緊急排放到安全地點。
硝化產(chǎn)物具有爆炸性,因此處理硝化物事要格外小心。應避免摩擦、撞擊、高溫、日曬,不能接觸明火、酸、堿。卸料是或處理堵塞管道是,可用水蒸氣慢慢疏通,千萬不能用黑色金屬敲打或明火加熱。拆卸的管道,設備應移至車間外安全地點,用水蒸氣反復沖洗,刷洗殘留物,經(jīng)分析合格后,才能進行檢修。
四、磺化反應
在有機分子中導入磺酸基或其衍生物的化學反應稱為磺化反應?；腔磻褂玫幕腔瘎┲饕菨饬蛩帷l(fā)煙硫酸和硫酸酐,都是強烈的吸水劑。吸水時放熱,會引起溫度升高,甚至發(fā)生爆炸。磺化劑有腐蝕作用?；腔磻拖趸磻诎踩夹g上基本相似。不再贅述。
五、氯化反應
以氯原子取代有機化合物中的氫原子的反應稱為氯化反應。最常用的氯化劑是液態(tài)或氣態(tài)的氯、氣態(tài)的氯化氫和不同濃度的鹽酸、磷酰氯(三氯氧化磷)、三氯化磷、硫酰氯(二氯硫酰)、次氯酸鈣(漂白粉)等。最常用的氯化劑是氯氣。氯氣由氯化鈉電解得到,通過液化存儲和運輸。常用的容器有儲罐、氣瓶和槽車,它們都是壓力容器。氯氣的毒性很大,要防止設備泄漏。
在化工生產(chǎn)中用以氯化的原料一般是甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、戊烷、苯、甲苯及萘等,他們都是易燃易爆物質(zhì)。
氯化反應是放熱反應。有些反應比較容易進行,如芳烴氯化,反應溫度較低。而烷烴和烯烴氯化反應溫度高達300-500攝氏度。在這樣苛刻的反應條件下,一定要控制好反應溫度、配料比和進料速度。反應器要有良好的冷卻系統(tǒng)。設備和管道要耐腐蝕,因為氯氣和氯化產(chǎn)物(氯化氫)的腐蝕性極強。
氣瓶和儲罐中的氯氣呈液態(tài),冬天氣化較慢,有時需加熱,以促使氯氣的氣化。加熱一般用溫水而切忌用蒸汽或明火,以免溫度過高,液氯劇烈氣化,造成內(nèi)壓過高而發(fā)生爆炸。停止通氯時,應在氯氣瓶尚未冷卻的情況下關閉出口閥,以免溫度驟降,瓶內(nèi)氯氣體積縮小,造成物料倒灌,形成爆炸性氣體。
三氯化磷、三氯氧磷等遇水猛烈分解,會引起沖料或爆炸所以要防水。冷卻劑做好不用水。
氯化氫極易溶于水,可以用來冷卻和吸收氯化反應的尾氣。
六、裂解反應
廣義地說,凡是有機化合物在高溫下分子發(fā)生分解的反應過程都稱為裂解。而石油化工中所謂的裂解是指石油烴(裂解原料)在隔絕空氣和高溫條件下,分子發(fā)生分解反應而生成小分子烴類的過程。在這個過程中還伴隨著其他的反應(如縮合反應),生成一些特別的反應物(如有較小分子的烴縮合成較大分子的烴)。
裂解是總稱,不同的情況,可以有不同的名稱。如單純加熱不使用催化劑的裂解稱為熱裂解;使用催化劑的裂解稱為催化裂解;使用添加劑的裂解,隨著添加劑的不同,有水蒸汽裂解、加氫裂解等。
石油化工中的裂解與石油煉制工業(yè)中的裂化有共同點,即都符合前面所說的廣義定義。但是也有不同,主要區(qū)別有二:一是所用的溫度不同,一般答題以600℃為分界,在600℃以上所進行的過程為裂解,在600℃以下的過程為裂化;二是生產(chǎn)的目的不同,前者的目的產(chǎn)物為乙烯、丙烯、乙炔、聯(lián)產(chǎn)丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等化工產(chǎn)品,后者的目的產(chǎn)物是汽油、煤油等燃料油。
在石油化工中用的最為廣泛的是水蒸氣裂解。其設備為管式裂解爐。
裂解反應在裂解爐的爐管內(nèi)并在很高的溫度(以輕柴油裂解指乙烯為例,裂解氣的出口溫度近800℃)很短的時間內(nèi)(0.7s)完成,以防止裂解氣體二次反應而是裂解爐管內(nèi)結焦。
爐管內(nèi)結焦會使流體阻力增加,影響生產(chǎn)。同時影響傳熱,當焦層達到一定厚度時,因爐管壁溫度過高,而不能繼續(xù)運行下去,必須進行清焦,否則會燒穿爐管,裂解氣外泄,引起裂解爐爆炸。
裂解爐運轉中,一些外界因素可能危及裂解爐的安全。這些不安全因素大致有以下幾個。
1、引風機故障,引風機是不斷排除爐管內(nèi)煙氣的裝置。在裂解爐正常運行中,如果由于斷電或引風機機械故障而使引風機突然停轉,則爐膛內(nèi)很快變成正壓,會從窺視孔或燒嘴等處向外噴火,嚴重時會引起爐膛爆炸。為此,必須設置連鎖裝置,一旦引風機故障停車,則裂解爐自動停止進料并切斷燃料供應。但應繼續(xù)供應稀釋蒸汽,以帶走爐膛內(nèi)的余熱。
2、燃料氣壓力降低裂解爐正常運行中,如果燃料系統(tǒng)大幅度波動,燃料氣壓力過低,則可能造成裂解爐燒嘴回火,使燒嘴燒壞,甚至會引起爆炸。
裂解爐內(nèi)采用燃料油做燃料是,如燃料油的壓力降低,也會使油嘴回火。因此,當燃料油壓降低時應自動切斷燃料油的供應,同時停止進料。當裂解爐同時使用油和氣為燃料是,如果油壓降低,則在切斷燃料油的同時,將燃料氣切入燒嘴,裂解爐可繼續(xù)維持運轉。
3、其他公用工程故障,裂解爐其他公用工程中斷,則廢熱鍋爐汽包液面迅速下降,如果不及時停爐,必然會使廢熱鍋爐爐管、裂解爐對流段鍋爐給水預熱管損壞。
此外,水、電、蒸汽出現(xiàn)故障,均能使裂解爐造成事故。在這種情況先,裂解爐應能自動停車。
七、聚合反應
由低分子單體合成聚合物的反應稱為聚合反應。聚合反應的類型很多,按聚合物和單體元素組成結構的不同,可分成加聚反應和縮聚反應兩大類。
單體加成而聚合起來的反應叫做加聚反應。氯乙烯聚合成聚氯乙烯就是加聚反應。
加聚反應產(chǎn)物的元素組成與原料單體相同,僅結構不同,其分子量是單體分子量的整數(shù)倍。
另外一種聚合反應中,除了生成聚合物外,同時還有低分子副產(chǎn)物生成,這類聚合反應稱為縮聚反應。例如己二胺和己二醇反應生成尼龍-66的縮聚反應。
縮聚反應中的單體分子中都有官能團,根據(jù)單體官能團的不同,低分子副產(chǎn)物可能是誰、醇、氨、氯化氫等。
由于聚合物的單體大多數(shù)都是易燃易爆物質(zhì),聚合反應多在高壓下進行,反應本身又是放熱過程,所以如果反應條件控制不當,很容易出事故。例如乙烯在溫度為150~3000℃;壓力為130~300mpa的條件下聚合成聚乙烯。在這種條件先,乙烯不穩(wěn)定。一旦分解,會產(chǎn)生巨大的熱量。進而反應加劇,可能引起暴聚,反應器和分解器可能發(fā)生爆炸。
聚合反應過程中的不安全因素
1、單體在壓縮過程中或在高壓系統(tǒng)中泄漏,發(fā)生火災爆炸。
2、聚合反應中加入的引發(fā)劑都是化學活潑性很強的過氧化物,一旦配料比控制不當,容易引起暴聚,反應器壓力驟增易引起爆炸。
3、聚合反應未能及時導出,如減半發(fā)生故障、停電、停水,由于反應釜內(nèi)聚合物粘壁作用,使反應熱不能導出,造成局部過熱或反應釜急劇升溫,發(fā)生爆炸,引起容器破裂,可燃氣外泄。
針對上述不安全因素,應設置可燃氣體檢測報警器,一旦發(fā)現(xiàn)設備、管道有可燃氣體泄漏,將自動停車。
對催化劑、引發(fā)劑等要加強存儲、運輸、調(diào)配、注入等工序的嚴格管理。反應釜的攪拌和溫度應有檢測和聯(lián)鎖,發(fā)現(xiàn)異常能自動停止進料。高壓分離系統(tǒng)應設置爆破片、導爆管,并有良好的靜電接地系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)異常,及時泄壓。
第二節(jié) 化工單元操作的危險性及基本安全技術
一、加熱
溫度是化工生產(chǎn)中最常見的需要控制的條件之一。加熱時控制溫度的重要手段,其操作的關鍵是按規(guī)定嚴格控制溫度的范圍和升溫速度。
溫度過高會使化學反應速度加快,若是放熱反應,則放熱量增加,一旦散熱不及時,溫度失控,發(fā)生沖料,甚至會引起燃燒和爆炸。
升溫速度過快不僅容易使反應超溫,而且會損壞設備。列如,升溫過快會使帶有襯里的設備及各種加熱爐、反應爐等設備損壞。
化工生產(chǎn)中的加熱方式有直接禍加熱(包括煙道氣加熱)、蒸汽或熱水加熱、載體加熱以及電加熱。加熱溫度在100℃以下的,常用熱水或蒸汽加熱。100--140℃用蒸汽加熱;超過140℃則用加熱爐直接加熱或加熱載體加熱;超過250℃時,一般用電加熱。
對高壓蒸汽加熱時,要防止熱載體循環(huán)系統(tǒng)堵塞,熱油噴出,釀成事故。
使用電加熱時,電氣設備要符合防爆要求。
直接用火加熱危險性最大,溫度不易控制,可能造成局部過熱燒壞設備,引起易燃物質(zhì)的分解爆炸。當加熱溫度接近或超過物料的自燃點時,應采用惰性氣體保護。若加熱溫度接近物料分解溫度,此生產(chǎn)工藝就為危險工藝,必須設法進行工藝改進,如負壓或加壓操作。
二、冷卻
在化工生產(chǎn)中,把物料冷卻到大氣溫度以上是,可用空氣或循環(huán)水做為冷卻介質(zhì);冷卻溫度在15度以上,可以用地下水;冷卻溫度在0-15℃之間,可采用冷凍鹽水。
還可以借用某種沸點較低的介質(zhì)蒸發(fā)從需冷卻的物料中取得熱量來實現(xiàn)冷卻。常用的介質(zhì)有氟利昂、氨等。此時,物料的冷卻溫度可達-15℃左右。更低溫度的冷卻,屬于冷凍的范圍。如石油氣、裂解氣的分離采用深度冷凍,介質(zhì)需冷卻至-100℃以下。冷卻操作時冷卻介質(zhì)不能中斷,否則會造成積熱,系統(tǒng)溫度、壓力驟增,引起爆炸。開車時,應先通過冷卻介質(zhì);停車時,應先撤出物料,后停冷卻系統(tǒng)。
有些凝固點較高的物料,遇冷易變得粘稠或凝固,在冷卻時要注意控制溫度,防止物料卡主攪拌器或堵塞設備及管道。
三、加壓
凡操作壓力超過大氣壓力都屬于加壓操作。加壓操作所使用的設備要符合壓力容器的要求。加壓系統(tǒng)不得泄漏,否則在壓力下物料以高速噴出,產(chǎn)生靜電,極易發(fā)生火災爆炸。
所用的各種儀表及安全設施(如爆破泄壓片、緊急排放管等)都必須齊全好用。
四、負壓操作
負壓操作機低于大氣壓下的操作。負壓操作系統(tǒng)的設備也和壓力設備一樣,必須符合強度要求,以防止負壓下把設備抽癟。
負壓設備必須有良好的密封,否則一旦空氣進入設備內(nèi)部,形成爆炸混合物,易引起爆炸。當需要恢復常壓時,應待溫度降低后,緩緩放進空氣,以防自燃或爆炸。
五、冷凍
在某些化工生產(chǎn)過程中,如蒸發(fā)、氣體的液化、低溫分離,以及某些物質(zhì)的輸送、儲藏等,長需將物料降到0℃更低的溫度,這就需要冷凍。
冷凍操作的實質(zhì)是利用冷凍劑不斷地由冷凍物質(zhì)取出熱量,并傳給其他物質(zhì)(水或空氣),以使被冷凍物體溫度降低。制冷劑本身通過壓縮-冷卻-蒸發(fā)(或節(jié)流、膨脹)循環(huán)過程,反復使用。工業(yè)上常用的制冷劑有氨、氟利昂。在石油化工生產(chǎn)中常用乙烯、丙烯為深冷分離裂解氣的冷凍劑。
對于制冷系統(tǒng)的壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器以及管路,應注意耐壓等級和氣密性,防止泄漏。此外還應注意低溫部分的材質(zhì)選擇。
六、物料輸送
在化工生產(chǎn)過程中,經(jīng)常需要將各種原材料、中間體、產(chǎn)品以及副產(chǎn)品和廢棄物從一個地方輸送到另一個地方。由于說輸送物料的形態(tài)不同(塊狀、粉狀、液體、氣體),所采用的輸送方式機械也各異,但不論采取何種形式的輸送,保證它們色安全運行都是十分重要的。
固體塊狀和粉狀物料的輸送一般多采用皮帶傳送機、螺旋輸送器、刮板輸送機、鏈斗輸送機、斗式提升機以及氣流輸送等多種方式。
這類輸送設備除了其本身會發(fā)生故障外,還會造成人身傷害。因此除要加強對機械設備的常規(guī)維護外,還應對齒輪、皮帶、鏈條等部位采取防護措施。
氣流輸送分為吸送式和壓送式。氣流輸送系統(tǒng)除設備本身會發(fā)生故障外,最大的問題就是系統(tǒng)的故障和有靜電引起的粉塵爆炸。
粉料氣流輸送系統(tǒng)應保持良好的嚴密性。其管道材料應選擇導電性材料并有良好的接地。如采用絕緣材料的管道,,則管外應采取接地措施。輸送速度不應超過不應超過該物料的允許的流速。粉料不要堆積管內(nèi),要及時清理管壁。
用各種泵類輸送可燃液體時,其管內(nèi)流速不應超過規(guī)定的安全流速。
在化工生產(chǎn)中,也有用空氣壓縮機為動力來輸送一些酸堿等有腐蝕性液體的。這些傳送設備也屬于壓力容器,要有足夠的強度。在輸送爆炸性或燃燒性物料時,要采取氮氣、二氧化碳等惰性氣體代替壓縮空氣,以防造成燃燒或爆炸。
氣體物料的輸送采用空氣壓縮機,輸送可燃氣體要求壓力不太高是,采用液環(huán)泵比較安全?？扇細怏w的管道應經(jīng)常保持正壓,并根據(jù)實際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置。
七、熔融
在化工生產(chǎn)中常常將某些固體物料(如苛性鈉、苛性鉀、萘、磺酸等)熔融之后進行化學反應。堿熔過程中的堿屑或液堿飛濺到皮膚或眼睛里會造成灼傷。
堿熔物和磺酸鹽中若含有無機鹽等雜質(zhì),應盡量除掉,否則這些無機鹽因不熔合會造成局部過熱、燒焦,致使熔融物噴出,容易造成燒傷。
熔融過程一般在150-350℃下進行,為防止局部過熱,必須不間斷地攪拌。
八、干燥
在化工生產(chǎn)中將固體和液體分離的操作方法是過濾,要進一步出去固體中液體的方法是干燥,干燥操作有常壓和減壓,也有連續(xù)和間斷之分。用來干燥的介質(zhì)有空氣、煙道氣等。此外還有升華干燥(冷凍干燥)、高溫干燥和紅外干燥。
干燥過程要嚴格控制溫度,防止局部過熱,以免造成物料分解爆炸。過程中散發(fā)出來的易燃易爆氣體或粉塵,不應與明火或高溫表面接觸,防止爆炸。在氣流干燥中應有防止靜電措施,在滾筒干燥中應適當調(diào)整刮刀與滾桶壁的間隙,以防止火花。
九、蒸發(fā)與蒸餾
蒸發(fā)是借加熱作用時溶液中所含溶劑不斷變化,以提高溶液中溶質(zhì)的濃度,或使溶質(zhì)析出的物理過程。蒸發(fā)按其操作壓力不同可分為常壓、加壓和減壓蒸發(fā)。按蒸發(fā)所需要熱量的利用次數(shù)不同可分為單效和多效蒸發(fā)。
蒸發(fā)的溶液皆具有一定的特性。如溶質(zhì)在濃縮過程中可能有結晶、沉淀和污垢生成,這些都能導致熱效率的降低,并產(chǎn)生局部過熱,促使物料分解、燃燒和爆炸。因此要控制蒸發(fā)溫度。為防止熱敏性物質(zhì)的分解,可采用真空蒸發(fā)的方法。降低蒸發(fā)溫度,或采用高效蒸發(fā)器,增加蒸發(fā)面積,減少停留時間。
對具有腐蝕性的溶液,要合理選擇蒸發(fā)器的材質(zhì),必要時做防腐處理。
蒸餾時借液體混合物各組分揮發(fā)度的不同,使其分離為純組分的操作。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。按壓力分為常壓、減壓和高壓蒸餾。此外還有特殊蒸餾-蒸汽蒸餾、萃取蒸餾、恒沸蒸餾和分子蒸餾。
在安全技術上,對不同的物料應選擇正確的蒸餾方法和設備。在處理難于揮發(fā)的物料時(常壓下沸點在150℃以上)應采用真空蒸餾,這樣可以降低蒸餾溫度,防止物料在高溫下分解、變質(zhì)或聚合。
在處理中等發(fā)揮性物料(沸點在100℃左右)時,一般采用常壓蒸餾。對于沸點低于30℃的物料,則采用加壓蒸餾。
蒸汽蒸餾通常用于在常壓下沸點較高,或在沸點時容易分解的物質(zhì)的蒸餾;也常用于高沸點物質(zhì)與不揮發(fā)雜質(zhì)的分離,但只限于所得到的產(chǎn)品完全不溶于水。
萃取蒸餾與恒沸蒸餾主要用于分離有沸點極接近或恒沸組成的各組分所組成的、難易用普通蒸餾方法分離的混合物。
分子蒸餾是一種相當于絕對真空下進行的一種真空蒸餾。在這種條件下,分子間的相互吸引力減少,物質(zhì)的揮發(fā)度提高,使液體混合物種難易分離的組分容易分開。由于分子蒸餾降低了蒸餾溫度,所以可以防止或減少有機物的分解。
第三節(jié) 控制化工工藝參數(shù)的技術措施
控制化工工藝參數(shù),即控制反應溫度、壓力,控制投料的速度、配比、順序以及原材料的純度和副反應等。工藝參數(shù)失控,不但破壞了平穩(wěn)的生產(chǎn)過程,還常常是導致火災爆炸事故的“禍根”之一,所以嚴格控制工藝參數(shù),使之處于安全限度內(nèi),是化工裝置防止發(fā)生火災爆炸事故的根本措施之一。
1、溫度失控
溫度是石化生產(chǎn)中主要控制參數(shù)。準確控制反應溫度不但對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗由重要意義,也是防火防爆所必需的。溫度過高,可能引起反應失控發(fā)生沖料或爆炸;也可能引起反應物分解燃燒、爆炸;或由于液化氣體介質(zhì)和低沸點液體介質(zhì)急劇蒸發(fā),造成超壓爆炸。溫度過低,則有時會因反應速度減慢或停滯造成反應物積聚,一旦溫度正常時,往往回因未反應物料過多而發(fā)生劇烈反應引起爆炸。溫度過低還可能是某些物料凍結,造成管路堵塞或破裂,致使易燃物泄漏引起燃燒、爆炸。
為了嚴格控制溫度,須從以下三個方面采取相應措施。
①有效去除反應熱;對于相當多數(shù)的放熱反應應選擇有效的傳熱設備、傳熱設備及傳熱介質(zhì),保證反應熱及時導出,防止超高溫。
還要注意隨時解決傳熱面結垢、結焦的問題,因為它會大大降低傳熱效率,而這種結垢、結焦現(xiàn)象在石化生產(chǎn)中有是較常見的。
②正確選用傳熱介質(zhì);在石化生產(chǎn)中常用載體來進行加熱。常用的熱載體有水蒸氣、熱水、煙道氣、碳氫化合物(如導熱油、聯(lián)苯混合物及道生液)、熔鹽、汞和熔融金屬等。正確選擇載體對加熱過程的安全十分重要。如應避免選擇容易與反應物料相作用的物質(zhì)作為傳熱介質(zhì),如不能用水來加熱或冷卻環(huán)氧乙烷,因為微量水也會引起液體環(huán)氧乙烷自聚發(fā)熱而爆炸,此種情況宜選用液體石蠟做傳熱介質(zhì)。
③防止攪拌中斷;攪拌可以加速反應物料混合以及熱傳導。有的生產(chǎn)過程如果攪拌中斷,肯呢過會造成局部反應加聚和散熱不良而發(fā)生超壓爆炸。對因攪拌中斷可能引起事故的石化裝置,應采取防止攪拌中斷的措施,例如采用雙倍供電等。
2、壓力控制
壓力是化工生產(chǎn)的基本參數(shù)之一。在化工生產(chǎn)中,有許多反應需要在一定壓力下才能進行,或者需要用假牙的方法來加快反應速度,提高效率。因此,加壓操作在化工生產(chǎn)中普遍采用,所使用的塔、釜、器、罐等大部分是壓力容器。
但是,超壓也是造成火災爆炸事故的重要 原因之一。例如,加壓能夠強化可燃物料的化學活性,擴大爆炸極限范圍;久受高壓作用的設備容易脫碳、變形、滲漏,以至破裂和爆炸;處于高壓的可燃氣體介質(zhì)從設備、系統(tǒng)連接薄弱處(如焊接處或法蘭、螺栓、絲扣連接處甚至因腐蝕穿孔出等)泄漏,還會猶豫急劇噴出或靜電而導致火災爆炸等。反之,壓力過低,會使設備變形。在負壓操作系統(tǒng),空氣容易從外部滲入,與設備、系統(tǒng)內(nèi)的可燃物料形成幫助性混合物而導致燃燒、爆炸。
因此,為了確保安全生產(chǎn),不因壓力失控造成事故,除了要求受壓系統(tǒng)中的所有設備、管道必須按照設計要求,保證其耐壓強度、氣密性;有安全閥等泄壓設備;還必須裝設靈敏、準確、可靠的測量壓力的儀表-壓力計。而且要按照設計壓力或最高工作壓力以及有關規(guī)定,正確選用、安裝和使用壓力計,并在生產(chǎn)運行期間保持完好。
3、進料控制
①進料速度;對于放熱反應,進料速度不能超過設備的散熱能力,否則物料溫度將會急劇升高,引起物料的分解,有可能造成爆炸事故。進料速度過低,部分物料可能因溫度過低,反應不完全而積聚。一旦達到反應溫度是,就有可能使反應加劇進行,因溫度,壓力急劇升高而產(chǎn)生爆炸。
②進料溫度;進料溫度過高,可能造成反應失控而發(fā)生事故;進料溫度過低,情況與進料速度過低相似。
③進料配比;對反應物料的配比要嚴格控制,尤其是對連續(xù)化程度較高、危險性較大的生產(chǎn),更需注意。如環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中,反應原料乙烯與氧的濃度接近爆炸極限范圍,須嚴格控制。尤其在開停車過程中,乙烯和氧的濃度在不斷變化,且開車時催化劑活性較低,容易造成反應器出口氧濃度過高。為保證安全,應設置聯(lián)鎖裝置,經(jīng)常核對循環(huán)氣的組成,盡量減少開車停車次數(shù)。
對可燃或易燃物與氧化劑的反應,要嚴格控制氧化劑的速度和投料量。兩種或兩種以上原料能形成爆炸性混合物的生產(chǎn),其配料比應嚴格控制在爆炸極限范圍以外,如果工藝條件允許,可采用水蒸氣或惰性氣體稀釋。
催化劑對化學反應速度影響很大,如果催化劑過量,就可能發(fā)生危險。因此,對催化劑的加入量也應嚴格控制。
④進料順序;有些生產(chǎn)過程,進料順序是不能顛倒的。如氯化氫合成應先投氫后投氯;三氯化磷生產(chǎn)應先投磷后投氯;磷酸酯與甲胺反應時,應先頭磷酸酯,再滴加甲胺等。反之反應就會爆炸。
4、控制原料純度
許多化學反應,由于反應物種危險雜質(zhì)的增加導致副反應、過反應的發(fā)生而引起燃燒、爆炸。
①原料中某種雜質(zhì)含量過高,生產(chǎn)過程中易發(fā)生燃燒爆炸。如生產(chǎn)乙炔是要求電石中含磷量不超過0.08%,因為磷(即磷化鈣)遇水后生成磷化氫,它與空氣燃燒,可導致乙炔-空氣混合氣爆炸。
②循環(huán)使用的反應原料氣體,如果其中有害雜質(zhì)氣體不清除干凈,在循環(huán)過程中就會越積越多,最終導致爆炸。如空分裝置中液氧中的有害物(烴)含量過高,就會引起爆炸。這需要在工藝上采取措施,如在循環(huán)使用前將有害雜質(zhì)吸收清除或將部分反應氣體放空,以及加強監(jiān)測等,以保證有害雜質(zhì)氣體含量不超過標準。
有時為了防止某些有害雜質(zhì)的存在引起事故,還可采用穩(wěn)定劑的辦法。
需要說明的是,溫度、壓力、進料量與進料溫度、原料純度等工藝參數(shù),甚至是一些看起來“較不重要”的工藝參數(shù)都是相互影響的,有時是“牽一發(fā)而動全身”,所以對任何一項工藝參數(shù)都要認真對待,不能“掉以輕心”。
第四節(jié) 化工生產(chǎn)安全操作
一、生產(chǎn)崗位安全操作
化工生產(chǎn)崗位安全操作對于保證安全生產(chǎn)是至關重要的。其要點如下。
1、必須嚴格執(zhí)行工藝技術規(guī)程,遵守工藝紀律,做到“平穩(wěn)運行”。
為此,在操作中要注意以下將主要幾項工藝參數(shù)指標的嚴格控制在要求的范圍之內(nèi),不得擅自違反,更不得擅自修改。
2、必須嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程。
安全操作規(guī)程是生產(chǎn)經(jīng)驗的總結,往往是通過血的教訓,甚至付出生命代價換來的。安全操作規(guī)程是保證安全生產(chǎn),保護職工免受傷害的護身法寶,必須嚴格遵守,不允許任何人以任何借口違反。
3、控制溢料和漏料,嚴防“跑、冒、滴、漏”。
可燃物料泄漏導致火災爆炸事故的案例并不少見。造成漏料的原因很多,有設備系統(tǒng)的缺陷、故障造成的;有技術方面的原因;有維護、管理方面的原因;也有人為操作方面的原因。對于已經(jīng)投產(chǎn)運行的生產(chǎn)裝置,預防漏料的關鍵是嚴禁超量、超溫、超壓工作;防止誤操作;加強設備系統(tǒng)的維護保養(yǎng);加強巡回檢查,對跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象,做到早發(fā)現(xiàn)、早處理?！拔锪闲孤┞省?的高低,在一定程度上反映了單位生產(chǎn)管理的水平。
4、不得隨便拆除安全附件和安全聯(lián)鎖裝置,不準隨意切斷聲、光報警等信號。
安全附近時將機械設備的危險部位與人隔離開,防止發(fā)生人身傷害的設施;安全聯(lián)鎖裝置是當出現(xiàn)危險狀態(tài)時,強制某些部件或元件聯(lián)動,以保證安全的設施;報警設施時運用聲、光、色、味等信號,提出警告以引起人們注意,采取措施,避免風險。不允許任何人以任何借口拆除。
5、正確配戴和使用個人防護用品。
穿戴、使用個體防護用品時保護職工安全、健康的最后一道防線。每個職工應嚴格按照規(guī)定要求正確穿戴使用。
6、嚴格安全紀律,禁止無關人員進入操作崗位和動用生產(chǎn)設備、設施和工具。
7、正確判斷和處理異常情況,緊急請款下,應先處理后報告。
二、開車安全操作及管理
1、正常開車執(zhí)行崗位操作法
2、較大系統(tǒng)開車前必須制定開車方案(包括應急事故救援預案),并嚴格執(zhí)行。
3、開車前嚴格下列各項檢查:
①確認水、電、氣符合開車要求,各種原料、材料、輔助材料的供應齊備;
②閥門開閉狀態(tài)機盲板抽堵情況,保證裝置流程暢通,各種機電設備及電器儀表等均處于完好狀態(tài);
③保溫保壓機清洗的設備要符合開車要求,必要時應重新置換、清洗和分析,使之合格;
④確保安全、消防設施完好,通訊聯(lián)絡暢通,并通知消防、醫(yī)療衛(wèi)生等有關部門;
⑤其他有關事項。
各項檢查合格后,按規(guī)定辦理開車操作票。投料前必須進行分析驗證。
4、危險性較大的生產(chǎn)裝置開車,相關部門人員應到現(xiàn)場。消防車、救護車處于防備狀態(tài)。
5、開車過程中應嚴格按開車方案中的步驟進行,嚴格遵守升降溫、升降壓和加減負荷的幅度(速率)的要求。
6、開車過程中要嚴密注意工藝的變化和設備的運行情況,發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象應及時處理,情況緊急時應終止開車,嚴禁強行開車。
7、開車過程中應保持與有關崗位和部門之間的聯(lián)絡。
8、必要時停止一切檢修作業(yè),無關人員不準進入開車現(xiàn)場。
三、停車安全操作及管理
1、正常停車按崗位操作法執(zhí)行。
2、較大系統(tǒng)停車必須編制停車方案,并嚴格按停車方案中的步驟進行。
3、系統(tǒng)降壓、降溫必須按要求的幅度(速率)并按先高壓后低壓的順序進行。凡須保溫、保壓的設備,停車后搖按時記錄壓力、溫度的變化。
4、大型傳動設備的停車,必須先停主機、后停輔機。
5、設備卸壓時,應對周圍環(huán)境進行檢查確認,要注意易燃、易爆、有毒等危險化學品的排放和擴散,防止造成事故。
6、冬季停車后,要采取防凍保溫措施,注意低位、死角及水、蒸汽管線、閥門、疏水器和保溫伴管的情況,防止凍壞設備。
四、緊急處理
1、發(fā)現(xiàn)或發(fā)生緊急情況,必須先盡最大努力妥善處理,防止事態(tài)擴大,避免人員傷亡,并及時向有關方面報告。
2、工藝及機電設備等發(fā)生異常情況時,應迅速采取措施,并通知有關崗位協(xié)調(diào)處理。必要時按步驟緊急停車。
3、發(fā)生停電、停水、停氣時,必須采取措施,防止系統(tǒng)超溫、超壓、跑料及機電設備的損壞。
4、發(fā)生爆炸、著火、大量泄漏等事故時,應首先切斷氣(物料)源,同時迅速通知相關崗位采取措施,并立即向上級報告。
第五節(jié) 關鍵裝置及要害崗位的安全管理
一、關鍵裝置要害部位安全管理
為了避免發(fā)生重大、特大生產(chǎn)事故,保障生產(chǎn)和職工生命安全,需要加強本單位關鍵裝置要害部位的安全管理
1、制定本單位關鍵裝置要害部位安全管理制度。原則是對其實行嚴格的動態(tài)管理和監(jiān)控。
2、在對本單位進行全面安全評價的基礎上,確定本單位的關鍵裝置要害部位,并建檔、備案。
3、根據(jù)管理需要,可以按照其危險程度分級管理和監(jiān)控。
4、職能部門的監(jiān)控要求。
工藝、技術、機動、儀表、電氣等有關部門按照“安全生產(chǎn)責任制”的要求,對關鍵部位的安全運行實施監(jiān)控管理。按照本單位的規(guī)定,定期進行專業(yè)安全檢查。具體要求如下:
①各項工藝指標必須符合“安全操作規(guī)程”和“工藝卡片”的要求,不得超溫、超壓、超負荷運行。
②各類動、靜設備必須達到完好標準,靜密封點泄漏率小于規(guī)定指標。超壓容器及其安全附件齊全完好,符合《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》。對關鍵機組實行“特級維護”制定“特護管理規(guī)定”,并嚴格執(zhí)行。
③儀表管理符合相關規(guī)定,儀表完好率使用率及自控率均達到有關規(guī)定要求。儀表聯(lián)鎖不得隨意摘除,嚴格執(zhí)行“聯(lián)鎖摘除管理規(guī)定”。
④各類安全設施、消防設施等按照規(guī)定配備齊全,靈敏好用,符合有關規(guī)程或法規(guī)的要求。消防通道暢通。
5、關鍵裝置所在車間應確定關鍵部位的安全監(jiān)控危險點,必要時,應繪制危險點分布圖,并按照規(guī)定進行檢查、監(jiān)督,對查出的隱患和問題,應及時整改或采取有效防范措施。車間無法處理時應及時報告上級有關部門,
6、班組應嚴格執(zhí)行巡回檢查制度,應嚴格遵守工藝、操作、勞動紀律和“安全操作規(guī)程”。發(fā)現(xiàn)險情、隱患及時報告,并主動處理存在問題。
7、崗位操作人員必須經(jīng)培訓、考核合格后,持證上崗。
8、根據(jù)本單位實際需要和可能,設置關鍵裝置安全工程師。
9、必須制定和完善關鍵裝置要害部位各種應急處理預案,并及時修訂、補充在有關操作規(guī)程中。按照規(guī)定,定期進行處理預案的實際演練。
二、生產(chǎn)要害崗位管理
1、凡是易燃、易爆、危險性較大的崗位,易燃易爆、劇毒、放射性物品的倉庫;貴重機械、精密儀器場所,以及生產(chǎn)過程中具有重大影響的關鍵崗位,都屬于生產(chǎn)要害崗位。
2、要害崗位應由保衛(wèi)、安全、和生產(chǎn)技術部共同確認,經(jīng)廠長審批,并報上級有關部門備案。
3、要害崗位人員必須具備較高的安全意識和較好的技術素質(zhì),并由企業(yè)勞資、保衛(wèi)、安全部門與車間共同審定。
4、編制要害崗位毒物信息卡和重大事故應急救援預案,并定期組織有關單位、人員演習,提高處置突發(fā)事故的能力。
5、應建立、健全嚴格的要害崗位管理制度。凡外來人員,必須經(jīng)廠主管部門審批,并在專人陪同下經(jīng)登記后方可進入要害崗位。
6、要害崗位施工、檢修時必須編制嚴密的安全防范措施,并到保衛(wèi)、安全部門備案。施工、檢修現(xiàn)場要設監(jiān)護人,做好安全保衛(wèi)工作,認真做好詳細記錄。
