電石法乙炔生產(chǎn)工藝中的防火防爆

余黎明 丁麗芳

（浙江工程設計有限公司，杭州 310002）

安全與環(huán)保

電石法乙炔生產(chǎn)工藝中的防火防爆

余黎明 丁麗芳

（浙江工程設計有限公司，杭州 310002）

介紹了乙炔的生產(chǎn)工藝及用途，從原料及產(chǎn)品的火災爆炸性質(zhì)、生產(chǎn)工藝特點、潛在的著火源和激發(fā)能，對生產(chǎn)工藝進行了火災爆炸危險性的分析，并根據(jù)典型案例的事故原因分析，在乙炔生產(chǎn)過程中針對設計、生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理提出了具體的防火防爆防范措施。

電石；乙炔；防火防爆；措施

乙炔常用于金屬的切割、焊接及金屬表面噴鍍，還作為石油化工的重要原料，用來制造聚氯乙烯、氯丁橡膠、醋酸和醋酸乙烯酯等。工業(yè)上制取乙炔的方法很多，如電石法、甲烷裂解法、烴類裂解法等，我國目前主要采用電石法。電石法生產(chǎn)乙炔技術(shù)按電石和水接觸的方式，可分為電石入水式（又稱濕式）、水入電石式（又稱干式）和排水式3種，國內(nèi)目前以電石入水式居多。

1 電石法乙炔生產(chǎn)工藝

電石法乙炔生產(chǎn)工藝流程見圖1[1]。

圖1 電石法乙炔生產(chǎn)工藝流程Fig1 Process diagram of Calcium carbide acetylene

2 生產(chǎn)過程的危險性分析

2.1 原料、產(chǎn)品的危險性及特點

原料電石在常溫常壓下是灰黑色塊狀固體，電石本身不燃燒，但當與水作用或遇潮濕環(huán)境，易水解產(chǎn)生乙炔氣放出大量熱。

乙炔化學性質(zhì)非?；顫姡兹家妆?，閃點（開杯）-17.78℃，爆炸極限（體積分數(shù)）為2.1%～80%[2]。 與重金屬銅、汞、銀等能生成極不穩(wěn)定的化合物，極易發(fā)生爆炸。

2.2 發(fā)生火災爆炸的原因分析

2.2.1 儲存、破碎

電石儲存條件不符合要求，吸潮或雨水浸入產(chǎn)生高度易燃的乙炔氣體，達到一定的含量時，可產(chǎn)生爆炸災害；電石的破碎過程易產(chǎn)生電石粉塵也有可能引發(fā)火災危險。

2.2.2 乙炔發(fā)生器

1)乙炔發(fā)生器及輸送管道在投產(chǎn)前如沒有用氮氣等惰性氣體置換，或氮氣置換不徹底，會與設備及管道內(nèi)的空氣混合形成爆炸性混合物；發(fā)生器、管道形成負壓時，空氣滲入設備及管道與乙炔形成爆炸性混合物；乙炔發(fā)生器電石與水反應過于劇烈，發(fā)生器壓力高，或裝置內(nèi)各水封水位控制不當，都有可能使乙炔氣跑出；設備、管線、閥門等，因質(zhì)量不好或安裝不當或受到撞擊而泄漏；使用壓力超過設計壓力的管件而造成超壓破裂、泄漏，墊片撕裂造成泄漏；乙炔發(fā)生器排渣時，若控制不當，將未反應的電石排出，電石渣內(nèi)含有的電石繼續(xù)反應，放出乙炔氣；排渣速度過快，電石渣帶走乙炔，會使發(fā)生器內(nèi)的壓力迅速下降，形成負壓，倒吸入空氣而形成爆炸性混合物。

2)在乙炔清凈過程中乙炔氣易溶解在次氯酸鈉溶液中，隨著次氯酸鈉溶液回用，溶液溫度的降低，乙炔氣揮發(fā)溢出，容易積聚在容器內(nèi)，與游離氯、空氣形成爆炸性混合物。

3 典型案例及事故原因分析

3.1 電石爆炸事故

事故經(jīng)過：1991年1月4日，某乙炔廠倉庫進原料電石，時值大雨，汽車至電石庫間無遮雨棚，部分電石桶有進水現(xiàn)象，當將一桶電石從汽車上卸下時，突然發(fā)生爆炸，一搬運工眼睛及手臂炸傷。

事故原因：桶內(nèi)電石遇雨產(chǎn)生乙炔氣，在電石桶內(nèi)乙炔氣與空氣混合形成爆炸性氣體；搬運過程中的撞擊等因素產(chǎn)生了激發(fā)能量。

3.2 乙炔發(fā)生器爆炸事故1

事故經(jīng)過：1989年1月25日，某乙炔廠1號發(fā)生器上料斗加料時加料口發(fā)生爆炸事故，加料桶被掀翻。滅火時干粉滅火器用完，遂向1號發(fā)生器內(nèi)進行充氮滅火，導致第2次更猛烈的爆炸：1號發(fā)生器料斗炸裂，緊接著1號發(fā)生器下部排渣口爆炸，手動排污曲柄斷裂，桶體被撞擊出凹陷。后來又對2號發(fā)生器上料斗沖氮，導致2號發(fā)生器爆炸，料斗蓋炸飛打在窗框后墜地，玻璃震碎、電石飛濺，造成2臺發(fā)生器損壞，幸無人員傷亡。

事故原因：發(fā)生器料斗門不嚴，乙炔氣串入上料斗；置換用氮氣純度不符合規(guī)定要求；電石中磷、硫含量超標；電石、硅鐵碰撞起火，導致加料口起火爆炸；遇突發(fā)事故時處理不當。

3.3 乙炔發(fā)生器爆炸事故2

事故經(jīng)過：1994年11月24日，河北省某電化廠乙炔工段乙炔發(fā)生器溢流管堵塞，疏通又堵，著力敲打下料斗法蘭盤時發(fā)生爆炸，當場死亡1人、重傷1人、輕傷1人。

事故原因：下料口堵塞時間過久，（干式）發(fā)生器電石吸入水分分解放熱，又因加料斗密封失效進入空氣，當下料口砸通突然下料時，形成負壓，引發(fā)爆炸。

3.4 乙炔發(fā)生器爆炸事故3

事故經(jīng)過：1996年2月29日，四川省某化工廠氯堿車間l號乙炔發(fā)生器檢修，未進行氣體分析，2名工人對其進行沖洗置換，拆開人孔蓋檢查，檢查過程中突然發(fā)生爆炸。沖擊波將1名工人沖出欄桿，從5 m高處墜地而亡，另1名工人受傷，直接經(jīng)濟損失2.2萬元。

事故原因：待檢修設備置換不徹底，未經(jīng)檢測達到安全標準即開始違章作業(yè)；檢修前未做可靠隔離；沒有專人監(jiān)護、安全措施沒有落實。

3.5 次氯酸鈉高位槽爆炸事故

事故經(jīng)過：2008年6月15日，浙江省某化工總廠PVC車間次氯酸鈉高位槽在運行過程中發(fā)生爆炸事故，沖擊波造成次氯酸鈉高位槽頂蓋被掀脫，所幸無人員傷亡。

事故原因：在次氯酸鈉溶液回用過程中，乙炔氣揮發(fā)溢出，積聚在容器內(nèi)，與游離氯、空氣形成爆炸性混合物。

4 防火防爆技術(shù)和措施

根據(jù)上述典型案例的事故原因分析，對乙炔生產(chǎn)過程中的防火防爆要求提出以下防范措施。

4.1 工藝設計

在設計時嚴格按照規(guī)范要求，采取相應的防火防爆措施、配置安全保護設施[3]。

1)選擇較緩和成熟的工藝路線，工藝裝置宜采取露天或開敞式布置；

2)設計時要計算確定工藝過程泄壓措施及泄放量，明確排放系統(tǒng)的設計原則，保證足夠有效的泄放面積；

3)應考慮正常停車、正常操作、異常操作處理及緊急事故處理時的安全對策措施和設施；

4)電石儲存、破碎、輸送及加料系統(tǒng)設置氮氣管線，一方面可用于開停車時候的吹掃、置換，另一方面用于正常開車時的充氮正壓保護；

5)在乙炔生產(chǎn)裝置應設置可靠的溫度、壓力、流量、液面等工藝參數(shù)的控制聯(lián)鎖系統(tǒng)；還應設置必要的超溫、超壓報警、監(jiān)視、泄壓安全排放裝置；

6)乙炔發(fā)生器出氣管上設置正逆水封及安全水封，乙炔壓縮機出氣管上設置安全閥及壓力表，相應放空管道上需設置阻火器并保證有效安全放空；

7)在廢次氯酸鈉溶液回用之前設置專門的吹脫裝置，保證溶液中溶解夾帶的乙炔氣被有效的吹脫分離，并保證容器頂部氣相有效、安全的放空。

4.2 工藝條件控制

在生產(chǎn)操作過程中嚴格控制原料配比、反應溫度及壓力。

1)要嚴格控制電石與水的進料配比及速率，既保證電石的充分水解反應，又保證反應產(chǎn)生的熱量能及時移走，不至于引起局部過熱而發(fā)生意外；

2)選用次氯酸鈉為清凈劑凈化乙炔時，應將次氯酸鈉中有效氯的質(zhì)量分數(shù)控制在0.1%以下，防止乙炔與游離氯反應生成氯乙炔引起爆炸；

3)溫度對電石水解反應速度的影響是顯著的，溫度越高水解速度越快，同時乙炔的溶解損失越少，但反應溫度越高，粗乙炔氣中的水蒸汽含量越高，將造成后續(xù)冷卻負荷的加大，同時發(fā)生器排出的電石渣含固量越高，造成排渣困難，所以一般控制反應溫度為80～90℃；

4)壓力升高使乙炔分子密集，自燃溫度降低，分解爆炸危險增加。壓力升高使乙炔在渣漿內(nèi)的溶解度增加，同時對設備的氣密性要求也高，容易發(fā)生跑冒滴漏現(xiàn)象。實際操作過程中，反應壓力將根據(jù)發(fā)生系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣柜壓力以及乙炔氣流量來決定，只要保證乙炔壓縮機進口有一定的正壓，發(fā)生器可以控制在較低壓力下操作，一般壓力控制在6～10 kPa左右。

4.3 操作與管理

制定和實施嚴格的生產(chǎn)操作規(guī)程和管理措施：

1)根據(jù)乙炔的生產(chǎn)工藝及原輔助材料的特點，制定相應的安全技術(shù)規(guī)程及安全衛(wèi)生管理機構(gòu)并配置必要的設備和專職管理人員，制定安全生產(chǎn)責任制，明確安全責任人，簽定安全責任書[4]；

2)提高職工的綜合素質(zhì)，重視對職工的安全技術(shù)培訓，對新進公司或調(diào)整崗位的職工必須進行三級安全教育并考試合格后方能上崗；保證從業(yè)人員的勞動防護用品；

3)定期對生產(chǎn)工藝過程的危險性進行分析，改進工藝操作規(guī)程，針對設備及工藝的變化，相應的對工藝操作規(guī)程、安全規(guī)程進行修訂，使其更加合理、科學、符合安全要求；

4)生產(chǎn)管理中嚴格控制各類用火，對生產(chǎn)性用火（檢修動火、乙炔火焰等）需經(jīng)現(xiàn)場班組長、裝置負責人、安全負責人簽字確認后方可實行，對非生產(chǎn)性用火（機動車輛排氣等）需加裝有效的阻火裝置方可進入廠區(qū)；禁止穿戴不符合要求的勞保用品（如釘子鞋等）進入廠區(qū)；嚴禁使用鐵制器具磨擦、敲擊設備、管道產(chǎn)生火星；在設備、管道維修時應首先利用閥門、盲板等措施隔離后，再使用氮氣或惰性氣體吹掃置換整個系統(tǒng)并檢測合格后方可進行維修作業(yè)。在生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)的一切作業(yè)均需嚴格執(zhí)行工作票制度。

5 結(jié)束語

針對電石法乙炔生產(chǎn)工藝過程，依據(jù)國家法律法規(guī)、國家或行業(yè)標準、規(guī)范，結(jié)合實際設計、施工和生產(chǎn)中容易發(fā)生的問題，提出嚴格的安全技術(shù)措施，要把這些安全技術(shù)措施落實到從系統(tǒng)設計、施工到投產(chǎn)使用的整個過程中，以提高系統(tǒng)的安全性和生產(chǎn)效率，有效地防止事故的發(fā)生。

[1]鄭石子.聚氯乙烯生產(chǎn)問答[M].北京:化學工業(yè)出版社,1986.

[2]周國泰.危險化學品安全技術(shù)全書[M].北京:化學工業(yè)出版社,1997.

[3]宋建池,范秀山,王訓遒.化工廠系統(tǒng)安全工程[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.

[4]周忠元,陳桂琴.化工安全技術(shù)與管理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.

TQ086.3

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.02.015

2011-01-20；

2011-02-20