論氪氙回收的安全生產(chǎn)

馮雷

(河北鋼鐵集團邯鋼公司氣體廠,河北邯鄲 056000)

論氪氙回收的安全生產(chǎn)

馮雷

(河北鋼鐵集團邯鋼公司氣體廠,河北邯鄲 056000)

氪和氙,空氣中含量分別為1.14ppm和0.086ppm的稀有氣體,由于提取工藝復(fù)雜,售價高昂,因而素有“黃金氣體”之稱。氪氣和氙氣因其透射率高、發(fā)光強度強等特點,在特種照明燈具、醫(yī)療、科研、軍事等多個領(lǐng)域中的應(yīng)用正在逐步擴大。

氪氙回收 安全生產(chǎn)

隨著深冷技術(shù)的發(fā)展和進步,大型氣體分離設(shè)備在生產(chǎn)氧、氮的同時,也可以分離出濃縮液形態(tài)的粗氪-氙,經(jīng)過進一步回收提純,實現(xiàn)了高純氪氣和高純氙氣的工業(yè)化生產(chǎn)。

氪、氙的回收提取過程屬于危險化學(xué)品生產(chǎn)項目。在工業(yè)化生產(chǎn)中,要對危險物質(zhì)的有害因素進行辨識,對其有害程度的進行定性、定量分析,制定出切實有效的安全對策措施。形成《安全操作規(guī)程》等一系列的安全管理制度,以確保稀有氣體生產(chǎn)的順利進行。

1 氪、氙回收工藝流程

首先將來自空分設(shè)備中的一次液體氪-氙濃縮物收集到收集器中,通過增壓、蒸發(fā)、冷卻、加熱流程,然后送到裝有催化劑的焙燒爐中對其中碳氫化合物進行氧化反應(yīng),使之生成水蒸汽和二氧化碳。

濃縮物在換熱器冷卻器和換熱器中完成冷卻。在除濕器中分離水分。被冷卻濃縮物進入裝有吸附劑的純化器。在過濾器中清除吸附劑粉塵。

濃縮物進入二次濃縮流程后,開始在精餾塔的蒸發(fā)器冷卻到接近在換熱器中來自冷凝器之氮蒸汽的飽和溫度。在精餾塔中完成氪氙濃縮物分離,分為液氪氙混合物和氧氣。來自精餾塔蒸發(fā)器下部的液氪氙混合物在蒸發(fā)器和水換熱蒸發(fā)。

氣態(tài)氪氙混合物經(jīng)過焙燒爐,冷卻器,吸附器和過濾器之后進入壓縮機,再經(jīng)過冷卻器后進入充灌臺的氣瓶。從精餾塔蒸發(fā)器的液體引出以間斷或者周期形式進行。在下來的設(shè)備中燒盡氪-氙混合物中的殘余甲烷,清除氪-氙混合物中的水分和二氧化碳。純凈的氪-氙混合物在精餾塔中通過蒸發(fā)和冷凝的原理實現(xiàn)氪、氙分離。待液態(tài)氪和氙蒸發(fā)成氣態(tài)后分別用壓縮機在裝料臺灌入氣瓶。

2 生產(chǎn)過程危險、有害因素的辨識與分析

生產(chǎn)過程所涉及到的原料有：粗氪氙,氧氣、氮氣、氬氣,產(chǎn)品為氪氣和氙氣均為危險化學(xué)品。氪為無色無臭氣體,本身無毒,但是當人吸的混合氣體濃度達到50%氪和和20%氧氣時,會使吸入氣氧分壓下降而引起窒息,甚至陷入完全昏迷。氙也是無色無臭氣體,空氣中氙氣含量過高,人吸入混有70%氙氣的氧也會引起缺氧窒息,甚至引起輕度麻醉,約經(jīng)3分鐘后即意識喪失。

按照系統(tǒng)安全分析方法,生產(chǎn)系統(tǒng)存在的其他危險、有害因素還有機械傷害、觸電、火災(zāi)、爆炸、雷擊、車輛傷害、灼燙、低溫傷害、高處墜落、噪聲等。

3 危險、有害程度的定性、定量分析

(1)定性分析：氪氣、氙氣為窒息性危險化學(xué)品,危險程度較低。

(2)定量分析：氪和氙,分布于稀有氣體回收裝置和氣瓶中,危險特性均為第2.2類不燃氣體。操作條件：氪氣為0.067Mpa、165℃;氙氣為0.067Mpa、140℃。

4 安全生產(chǎn)對策措施

(1)防止火災(zāi)、爆炸安全對策措施：1)總圖布置中,考慮風(fēng)向因素,安全防護距離及消防通道等問題,以利消防和安全疏散。2)建筑設(shè)計按抗震烈度7度設(shè)防,車間火災(zāi)危險為戊類。3)生產(chǎn)裝置設(shè)靜電接地系統(tǒng)。4)工藝采用DCS分散型控制系統(tǒng),裝置內(nèi)設(shè)控制室進行集中控制,對有火災(zāi)爆炸危險存在場所安裝火災(zāi)報警設(shè)施和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。5)物料儲罐均設(shè)安全閥、壓力表和溫度表。6)對氣瓶、容器、管道及安全附件定期檢測。7)應(yīng)用合格的氣瓶進行充裝;充裝時嚴格執(zhí)行操作規(guī)程。灌瓶間、實瓶間有防曬措施。氣瓶庫不設(shè)在高溫、易燃易爆物附近。氣瓶不與易燃易爆物同庫儲存。氣瓶保持附件完好。氣瓶應(yīng)輕搬輕放。

(2)防窒息安全對策措施。生產(chǎn)裝置采用框架式廠房布置,使之通風(fēng)良好,安全可靠。

回收設(shè)備的容器或管道因腐蝕會造成破裂而發(fā)生氣體泄漏,因此對設(shè)備及安全附件經(jīng)常進行檢查和檢測。

(3)防雷防靜電安全對策措施。保證防雷設(shè)施完整,接地可靠,定期檢測接地電阻。防雷接地與工作接地、保護接地、防靜電接地共用接地裝置并對建筑物、電氣設(shè)備、工藝設(shè)備完成等電位聯(lián)結(jié)。電氣線路安裝電涌保護器,消除強電、弱電系統(tǒng)的高電壓危險。

(4)防機械傷害及墜落安全對策措施。操作工要配備適用的勞動保護用品;機械外露的傳動、轉(zhuǎn)動部件應(yīng)加設(shè)有效的安全防護罩;定期維護、檢修機械設(shè)備。

(5)防觸電安全對策措施。定期檢查電氣線路,保證線路絕緣良好;設(shè)備采用接地或接零保護;嚴格執(zhí)行安全操作和檢修規(guī)程;入戶總開關(guān)和插座回路的漏電保護器要定期檢驗,保護接地線要可靠連接,接地電阻值要符合規(guī)定值。

(6)防噪聲安全對策措施。選擇低噪聲設(shè)備,并采用減震膠墊減少噪聲。設(shè)置阻抗復(fù)合消聲器等隔音設(shè)施,配置隔聲門窗,敷設(shè)吸聲材料。操作人員佩戴防噪聲耳塞等。

(7)防低溫灼傷安全對策措施。選用質(zhì)量良好的加壓泵、汽化器和管道閥門等設(shè)備和管件,經(jīng)常檢查管道及閥門,防止破裂和泄漏造成的低溫傷害。

(8)生產(chǎn)系統(tǒng)單元對策措施：1)廠房內(nèi)任一點到最近安全出口的距離應(yīng)按建規(guī)設(shè)定。2)廠房內(nèi)的疏散樓梯、走道、門的各自總凈寬度應(yīng)根據(jù)疏散人數(shù)確定。3)更換氪、氙系統(tǒng)的設(shè)備零件應(yīng)嚴格脫脂。4)生產(chǎn)場所應(yīng)有通風(fēng)換氣設(shè)施和明顯的安全警示標志。5)本項目應(yīng)當制定相應(yīng)的氣瓶安全管理制度和事故應(yīng)急處理措施,并有專人負責(zé)氣瓶安全工作,定期對氣瓶運輸、儲存、銷售人員進行氣瓶安全技術(shù)教育。6)本項目應(yīng)當購買具有制造許可證的企業(yè)制造的合格氣瓶。7)企業(yè)應(yīng)按照氣瓶充裝許可規(guī)則辦理氣瓶充裝許可證后,方可從事氪、氙氣瓶充裝工作。

(9)儲存安全對策措施。儲存方式為氣瓶,貯存于陰涼、干燥的庫房中。貯運裝卸過程中應(yīng)輕拿輕放,謹防包裝破損。

(10)事故應(yīng)急安全對策措施：1)對于Ⅰ類負荷,如儀表電源等,設(shè)UPS不間斷電源裝置,以確保裝置安全停車;2)當停電、儀表空氣中斷或發(fā)生某些不正常操作因素時,自動聯(lián)鎖裝置起作用或啟動手啟動停車按鈕,使裝置安全停車。3)物料泄漏時,須戴防護用具進入泄漏現(xiàn)場,排除一切火情隱患。4)按照設(shè)計規(guī)范設(shè)置安全照明、安全通道和安全標志等,以便發(fā)生事故時操作人員能及時處理事故并安全疏散。5)生產(chǎn)裝置及建構(gòu)筑物的布置充分利用自然采光。具有火災(zāi)爆炸、中毒窒息危害的作業(yè)區(qū),設(shè)計事故狀態(tài)時能延時工作的事故照明。