危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)系列講座第二講 危險(xiǎn)化工工藝的主要安全技術(shù)

周學(xué)良

（杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司，浙江 杭州 310053）

根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2009年6月12日安監(jiān)總管三 〔2009〕116號文公布的首批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝15個(gè) （化工自動(dòng)化控制儀表除外），2013年1月15日國家安監(jiān)總局又以安監(jiān)總管三 〔2013〕3號文公布第二批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝3個(gè)，至今，屬國家重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝計(jì)18個(gè)。這些工藝目前在許多化工企業(yè)中都有著大量的使用。為使這些企業(yè)，尤其是未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)的在役化工裝置和中小型化工企業(yè)的安全狀況有所改善和提升，特將這些工藝的過程危險(xiǎn)性、重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)和推薦的安全措施方式等內(nèi)容在上述文件基礎(chǔ)上加以整理歸納如下：

1 光氣及光氣化工藝

它系含光氣制備及以光氣為原料制備光氣化產(chǎn)品的工藝過程。

1.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）光氣為劇毒品，在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)運(yùn)過程中如有泄漏易造成人員中毒，甚至致命，以及環(huán)境污染等嚴(yán)重事故。

（2）反應(yīng)介質(zhì)有燃爆危險(xiǎn)性。

（3）副產(chǎn)物氯化氫有一定毒害性（作業(yè)場所氯化氫及鹽酸濃度不得超過7.5 mg／m3），遇水后有腐蝕性。

1.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）控制一氧化碳含水量不宜大于50 mg／m3，氯氣含水量不宜大于 50 mg／m3。

（2）嚴(yán)格監(jiān)控反應(yīng)釜的溫度、壓力和反應(yīng)物配料比。

（3）在制備光氣化產(chǎn)品時(shí)尤其要嚴(yán)控光氣進(jìn)料速度。

（4）管控好冷卻介質(zhì)溫度、壓力、流量等。

1.3 推薦的主要安全措施

（1）當(dāng)出現(xiàn)光氣、氯氣等劇毒氣體泄漏等異常情況時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)停止進(jìn)料、系統(tǒng)停車、冷卻、安全泄放等自控措施。

（2）泄漏出來的劇毒氣體應(yīng)排至處理系統(tǒng)，用氨水或稀堿液吸收。

（3）本工藝應(yīng)采用雙回路供電。

（4）設(shè)置可燃和有毒氣體檢測報(bào)警等安全設(shè)施。

2 電解工藝（氯堿）

它系電流通過電解質(zhì)水溶液或熔融電解質(zhì)時(shí)，在正負(fù)極上引起化學(xué)變化的工藝過程。以氯化鈉水溶液電解為例，通過電解可生產(chǎn)出氯氣、氫氣和氫氧化鈉。

2.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）氯氣是氧化性很強(qiáng)的劇毒氣體。在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)運(yùn)過程中，它如有泄漏，會(huì)使人中毒甚至致命。

（2）雖然氯氣中氫含量達(dá)到5%以上、在光照或受熱時(shí)有爆炸危險(xiǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，要求氯氣中氫含量嚴(yán)格控制在 ≤0.4%（體積比）。

（3）液氯中三氯化氮超標(biāo)并積聚易發(fā)生爆炸。

（4）氫氣為易燃易爆物，它在空氣中爆炸極限為4～75%（體積比），因其爆炸下限低且爆炸范圍寬，危險(xiǎn)性較大。

（5）氫氧化鈉屬于強(qiáng)堿，腐蝕性強(qiáng)。

（6）生產(chǎn)過程中有觸電危險(xiǎn)。

2.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）嚴(yán)格控制電解槽陰陽極液面高度，防止電短路。

（2）嚴(yán)格控制氯氣中氫、氧、水、三氯化氮含量。（3）嚴(yán)格控制氫氣中氯、氧等含量。（4）控制好電解槽的電流和電壓。

2.3 推薦的主要安全措施

（1）將進(jìn)槽的電解液流量、槽內(nèi)液位、溫度、壓力以及電流、電壓等參數(shù)自控調(diào)節(jié)，如有異常情況能自動(dòng)停車處理。

（2）如有氯氣外泄，迅即排至中和系統(tǒng)處理。

（3）設(shè)置可燃和有毒氣體（作業(yè)場所氯氣濃度不得超過1 mg／m3）檢測報(bào)警等安全設(shè)施。

3 氯化工藝

它系在化合物分子中引入氯原子的工藝過程。

3.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）常用氯化劑氯氣為劇毒品，如在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)運(yùn)過程中發(fā)生泄漏，會(huì)使人中毒，甚至致命。

（2）氯化反應(yīng)多為放熱過程，尤其在較高溫度時(shí)氯化，因反應(yīng)劇烈、放熱量大，危險(xiǎn)性增大。

（3）所用原料大多有燃爆性。

（4）反應(yīng)后尾氣可能會(huì)形成爆炸性混合物。副產(chǎn)物氯化氫遇水后有強(qiáng)腐蝕性。

（5）氯中雜質(zhì)如氫氣、氧氣、三氯化氮、水等超標(biāo)，尤其是三氯化氮積累后會(huì)引發(fā)爆炸。

3.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）嚴(yán)格監(jiān)控氯化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、配料比、氯化劑流量、釜中攪拌速率和冷卻系統(tǒng)冷卻介質(zhì)的溫度、流量、壓力等工藝參數(shù)。

（2）嚴(yán)格監(jiān)控氯氣中雜質(zhì)含量（液氯產(chǎn)品純度≥ 0.996［質(zhì)量分?jǐn)?shù)］、含水量 ≤ 0.0004［質(zhì)量分?jǐn)?shù)］、三氯化氮 ≤ 0.00004［質(zhì)量分?jǐn)?shù)］）。

（3）監(jiān)控氯化反應(yīng)尾氣組成，防止尾氣中排出有毒氣體和燃爆混合氣。

3.3 推薦的主要安全措施

（1）對反應(yīng)釜內(nèi)壓力、溫度、氯氣（氯化劑）流量、攪拌、冷卻水流量等工藝參數(shù)建立自控調(diào)節(jié)、報(bào)警系統(tǒng)。在工況異常時(shí)，能緊急停車并安全泄放。

（2）設(shè)置可燃和有毒氣體（作業(yè)場所氯氣濃度不得超過1 mg／m3）檢測報(bào)警等安全設(shè)施。

4 硝化工藝

它系在有機(jī)化合物分子中引入硝基（－NO2）的工藝過程。

4.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）因反應(yīng)速度快，放熱量大，易引發(fā)爆炸。

（2）物料中大多具有燃爆性。

（3）硝化劑有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)腐蝕性，與油脂、有機(jī)化合物接觸易引發(fā)燃爆。

（4）硝化產(chǎn)物、副產(chǎn)物常具有爆炸危險(xiǎn)性。

4.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）在制備混酸時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制酸的配比、配制方法和溫度。

（2）嚴(yán)格監(jiān)控反應(yīng)中的溫度、加料流速、配比、攪拌、冷卻水流量、酸堿度等參數(shù)。

（3）嚴(yán)格監(jiān)控精餾過程的工藝參數(shù)。

4.3 推薦的主要安全措施

（1）硝化劑加料時(shí)應(yīng)采用雙閥門控制。

（2）建立反應(yīng)溫度、物料流量、配比、冷卻等自控調(diào)節(jié)，應(yīng)有備用冷卻水源和緊急冷卻系統(tǒng)。

（3）設(shè)置攪拌的穩(wěn)定控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)，攪拌器應(yīng)配備自動(dòng)啟動(dòng)和備用電源。

（4）反應(yīng)釜應(yīng)設(shè)置泄爆管和緊急放料槽。

（5）配置混酸時(shí)，應(yīng)將濃硫酸緩慢加入水中（帶攪拌），然后在不斷攪拌和冷卻下緩慢加入濃硝酸。

（6）設(shè)置分離系統(tǒng)的溫度控制與聯(lián)鎖、塔釜雜質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)。

5 合成氨工藝

它系將氮?dú)夂蜌錃獍?∶3比例組成混合氣，在高溫（一般為400～450℃）、高壓（15～30 MPa）下經(jīng)催化反應(yīng)生產(chǎn)氨的工藝過程。

5.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）氫氣、氨氣、甲烷等為易燃易爆氣體，在高溫高壓下其爆炸極限范圍擴(kuò)大，危險(xiǎn)性增大，一旦遇到氧氣，極易在設(shè)備或者管道內(nèi)爆炸。

（2）高溫高壓下的氫氣會(huì)對鋼材產(chǎn)生氫蝕，氮?dú)鈺?huì)對鋼材發(fā)生滲氮，從而使設(shè)備強(qiáng)度下降，會(huì)引發(fā)物理爆炸。

（3）氣體壓縮機(jī)在高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，可導(dǎo)致積炭燃爆。

（4）液氨或者氨氣泄漏，會(huì)引起中毒、燃爆。

5.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）嚴(yán)格監(jiān)控合成塔、壓縮機(jī)、氨儲(chǔ)存系統(tǒng)的溫度、壓力、液位、物料流量、配比等基本工藝參數(shù)。

（2）監(jiān)控廢鍋液位、蒸汽壓力、流量等工藝參數(shù)。

5.3 推薦的主要安全措施

（1）建立合成塔溫度、壓力、進(jìn)料流量、配比、冷卻等參數(shù)間的自控調(diào)節(jié)。

（2）建立循環(huán)壓縮機(jī)溫度、壓力、分離器液位與供電系統(tǒng)的自控調(diào)節(jié)。

（3）建立合成系統(tǒng)的緊急停車。

（4）建立合成單元的氨分、冷交、循環(huán)量、廢鍋蒸汽壓力、流量、液位等工藝參數(shù)自控調(diào)節(jié)。

6 裂解（裂化）工藝

它系烴類在高溫（一般在700℃ 以上）下分子鏈斷裂成小分子的不飽和烴的工藝過程。

6.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）裂解過程是在高溫高壓下進(jìn)行的，本身具有發(fā)生物理爆炸的危險(xiǎn)性。

（2）在高溫高壓下反應(yīng)，裝置內(nèi)物料溫度一般已超過其自燃點(diǎn)，若泄漏，會(huì)立即引起火災(zāi)。

（3）爐管壁內(nèi)壁結(jié)焦會(huì)使流體阻力增加影響傳熱，當(dāng)焦層達(dá)到一定厚度時(shí)，因爐管管壁溫度過高會(huì)燒穿爐管，使裂解氣外泄引起裂解爐爆炸。

（4）引風(fēng)機(jī)因斷電或故障，使?fàn)t膛內(nèi)為正壓，從窺視孔或燒嘴等處會(huì)向外噴火，引起爆炸。

（5）當(dāng)燃?xì)鈮毫^低時(shí)，可能造成爐燒嘴回火，引起爆炸。

6.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）嚴(yán)格監(jiān)控裂解爐進(jìn)料流量、溫度等工藝參數(shù)。

（2）嚴(yán)格監(jiān)控燃料油進(jìn)料流量、壓力等參數(shù)。

（3）控制引風(fēng)機(jī)的電流。

（4）控制稀釋蒸汽比及壓力。

（5）監(jiān)控滑閥差壓超馳、主風(fēng)流量、外取熱器、機(jī)組及鍋爐的運(yùn)行參數(shù)。

6.3 推薦的主要安全措施

（1）在燃料油壓力與其進(jìn)料閥、裂解爐進(jìn)料閥、引風(fēng)機(jī)電流、稀釋蒸汽閥之間建立自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（2）分離塔應(yīng)有安全閥、放空管，低壓系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)之間應(yīng)有止逆閥并配氮?dú)狻⒄羝麥缁鹧b置。

（3）在裂解爐電流、鍋爐給水流量、稀釋蒸汽流量之間建立自控關(guān)系。

（4）反應(yīng)和再生壓力的安全控制措施。

（5）再生、待生滑閥的安全控制措施。

（6）外取熱汽包、鍋爐汽包液位的安全控制措施。

（7）設(shè)置鍋爐（帶明火）熄火保護(hù)裝置和大型機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的控制系統(tǒng)。

（8）設(shè)置可燃和有毒氣體檢測報(bào)警等安全設(shè)施。

7 氟化工藝

它系化合物分子中引入氟原子的工藝過程。

7.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）反應(yīng)物料具有燃爆性。

（2）氟化反應(yīng)為強(qiáng)放熱化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中如不及時(shí)移去熱量，易導(dǎo)致超溫超壓，從而引起設(shè)備爆炸。

（3）多數(shù)氟化劑為劇毒化學(xué)品，且有強(qiáng)腐蝕性，一旦泄漏，易引起中毒、化學(xué)灼傷等事故。

7.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）嚴(yán)格監(jiān)控氟化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、攪拌速率、氟化劑和助劑流量、反應(yīng)物的配料比等工藝參數(shù)。

（2）監(jiān)控氟化產(chǎn)物的濃度及雜質(zhì)含量。

7.3 推薦的主要安全措施

（1）反應(yīng)過程中嚴(yán)格控制氟化物濃度、物料配比、進(jìn)料速度和反應(yīng)溫度、壓力、攪拌及反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥等以及這些參數(shù)之間的聯(lián)鎖控制。

（2）在反應(yīng)釜處設(shè)立緊急停車和安全泄放系統(tǒng)。

（3）設(shè)置可燃和有毒氣體檢測報(bào)警燈安全設(shè)施。

8 加氫工藝

它系在有機(jī)化合物分子中加入氫原子的工藝過程。

8.1 工藝過程的主要危險(xiǎn)性

（1）反應(yīng)物料具有燃爆性。

（2）氫氣在高溫高壓下與鋼材接觸易發(fā)生氫脆，使鋼制設(shè)備強(qiáng)度降低，引起設(shè)備的物理爆炸。

（3）催化劑在再生和活化過程中，易引發(fā)燃爆。

（4）在加氫反應(yīng)的尾氣中，如有未反應(yīng)的氫氣和其他雜質(zhì)組分，在排放時(shí)，有引發(fā)燃爆的危險(xiǎn)性。

8.2 重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)

（1）嚴(yán)格監(jiān)控反應(yīng)釜和催化劑床層溫度、壓力、攪拌速率、氫氣流量、物料配比、系統(tǒng)氧含量、冷卻水流量。

（2）監(jiān)控氫氣壓縮機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。

（3）監(jiān)控加氫反應(yīng)后尾氣中各組分含量，尤其是氫含量等。

8.3 推薦的主要安全措施

（1）設(shè)置反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、物料配比和攪拌等的報(bào)警和聯(lián)鎖裝置。

（2）安裝緊急冷卻系統(tǒng)。

（3）安裝氫氣緊急切斷系統(tǒng)。

（4）配置攪拌的穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

（5）設(shè)置循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)報(bào)警和聯(lián)鎖。

（6）加裝安全閥、爆破片等安全設(shè)施。

（7）配置氫氣檢測報(bào)警裝置。