寧東化工基地甲醛生產(chǎn)危險(xiǎn)因素分析及預(yù)防

王惠娥，賈 薇，趙彩云，李 霞

（寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院能源化工學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

1 我國(guó)甲醛生產(chǎn)及使用現(xiàn)狀

甲醛俗稱蟻醛。是重要的化工原料之一。甲醛在我國(guó)廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、化工、紡織、醫(yī)藥、農(nóng)藥、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，甲醛在紡織業(yè)、木材加工、防腐工程、食品行業(yè)、中有著無(wú)可取代的作用。

圖1 甲醛行業(yè)產(chǎn)能

由圖1看出，在2014年之前，我國(guó)甲醛消費(fèi)一直處于直線增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2014年后處于一個(gè)水平階段。2018年我國(guó)總計(jì)甲醛生產(chǎn)企業(yè)500家，占了全球產(chǎn)能的半壁江山達(dá)到55%。

圖2是我國(guó)甲醛消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

圖2 我國(guó)甲醛消費(fèi)結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2看出，甲醛在化工領(lǐng)域用途極廣。我們生活的方方面面都離不開(kāi)甲醛。最早在德國(guó)甲醛生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，它的生產(chǎn)方法歷經(jīng)了以液化石油氣為原料的甲醇空氣氧化法→非催化氧化法→二甲醚氧化法→甲縮醛氧化法→甲烷氧化法等。

目前，全球甲醛生產(chǎn)采用甲醇氧化法占到90%以上。寧東甲醛生產(chǎn)也采用此法，該生產(chǎn)工藝是以煤氣化得到的甲醇為原料，再經(jīng)催化氧化、脫氫二制造出甲醛。

甲醛屬于易燃、易爆有毒化學(xué)品[2-3]，所以，為此必須實(shí)現(xiàn)甲醛的安全生產(chǎn)。

2 甲醛生產(chǎn)危險(xiǎn)有害因素分析

甲醇為原料生產(chǎn)甲醛工藝簡(jiǎn)述：由煤炭氣化得到的甲醇做為原料，經(jīng)計(jì)量進(jìn)入甲醇蒸發(fā)器。甲醇?xì)饣筮M(jìn)人混合器與空氣（氧氣）混合，加入一定量水蒸氣。經(jīng)過(guò)加熱器。甲醇、水蒸氣和空氣混合氣體加熱到320℃后進(jìn)入反應(yīng)器，在320～350℃時(shí)在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為甲醛氣體。甲醛冷卻后經(jīng)過(guò)多級(jí)吸收。最后不能吸收的尾氣經(jīng)塔頂排出。甲醛生產(chǎn)主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O

關(guān)于系統(tǒng)工程素養(yǎng)問(wèn)題，我只想開(kāi)個(gè)頭，這個(gè)問(wèn)題很大、很復(fù)雜，需要深入的研究，對(duì)系統(tǒng)工程人才培養(yǎng)、系統(tǒng)工程研究和實(shí)踐以及系統(tǒng)工程活動(dòng)提供一些參考。

甲醛生產(chǎn)中要適時(shí)注意安全防范[4-6]，就要明白生產(chǎn)中的危險(xiǎn)物質(zhì)及危險(xiǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

2.1 有害物質(zhì)

1）甲醇。甲醇化學(xué)分子式為 CH3OH，分子量32.04，沸點(diǎn)64.7℃。甲醇是在木材干餾中首先發(fā)現(xiàn)，所以也俗稱“木醇”或“木精”，其結(jié)構(gòu)屬于飽和一元醇，是醇類中最簡(jiǎn)單的，通常狀態(tài)下是易揮發(fā)液體。人口服最小劑量 100mg/kg體重就會(huì)引起中毒，經(jīng)從口部攝入達(dá)到0.3～1g/kg可以致人死亡。甲醇可以麻醉人的中樞神經(jīng)，使人神經(jīng)衰弱，功能失調(diào)。甲醇對(duì)動(dòng)人的視網(wǎng)膜、視神經(jīng)有選擇性傷害，會(huì)引起視覺(jué)模糊，計(jì)量嚴(yán)重時(shí)致人失明。甲醇會(huì)引起人代謝性酸中毒，這會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)二氧化碳的結(jié)合力下降、使人呼吸急速等。

甲醇系易燃易爆品，隸屬甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)。甲醇爆炸上線為36.5%，爆炸下限為6%，自燃溫度為436℃，燃燒熱726.51 kJ/mol，甲醇的最高濃度（氣態(tài)）不能超過(guò)50 mg/m3，1m3甲醇完全燃燒，熱量高達(dá)數(shù)萬(wàn)千焦，若發(fā)生爆炸，其產(chǎn)生的沖擊波超壓等同于同能量的TNT爆炸產(chǎn)生的超壓。破壞性特別強(qiáng)。

2）甲醛。無(wú)色有刺激性氣體，化學(xué)分子式為HCHO，當(dāng)達(dá)到零下19℃時(shí)就可以得到液體甲醛。甲醛具有毒性，濃度低時(shí)會(huì)對(duì)人的口腔粘膜、眼睛、呼吸道和皮膚有強(qiáng)烈刺激性；甲醛蒸氣一旦接觸，會(huì)引起角膜炎、結(jié)膜炎、支氣管炎、鼻炎等；嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生喉部痙攣、喉部水腫甚至肺炎等。甲醛對(duì)人的皮膚有刺激作用，也可致敏，造成皮炎；甲醛濃溶液會(huì)導(dǎo)致皮膚凝固性壞死。若誤服會(huì)灼傷人的口腔和消化道，會(huì)致使胃腸臟器穿孔、腎臟和肝臟損傷，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)休克。如果長(zhǎng)期接觸低濃度甲醛，也會(huì)使人有輕度咽喉、眼、鼻刺激，使人皮膚皸裂或干燥，甚至指甲軟化等。

甲醛系強(qiáng)還原劑，空氣與甲醛蒸氣會(huì)形成爆炸性混合物，不慎遇明火、強(qiáng)熱會(huì)引起燃燒甚至爆炸，甲醛爆炸上線為73%。

3）尾氣。甲醇生產(chǎn)甲醛的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量尾氣，其主要成分有 CO、CH4、H2、CH3OH、CH2O等氣體，都屬于易燃易爆品，容易發(fā)生爆炸，而爆炸造成的危害根據(jù)這些尾氣成分含量的變化而發(fā)生大的變化。

2.2 甲醛生產(chǎn)中的主要危險(xiǎn)有害因素分析

甲醛生產(chǎn)中甲醇以蒸汽形式與空氣混合，進(jìn)入氧化器，使其進(jìn)行催化氧化反應(yīng)及脫氫反應(yīng)，甲醛生產(chǎn)反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器，在620℃～650℃反應(yīng)溫度，屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)。床層溫度受傳熱速率的影響，反應(yīng)器內(nèi)溫差較大，溫度的不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致燃燒或爆炸事故。反應(yīng)容器內(nèi)一定要控制好甲醇、氧氣及水蒸氣的配比，防止反應(yīng)不穩(wěn)定造成高溫。導(dǎo)致難以控制溫度，繼而引發(fā)爆燃事故。甲醛生產(chǎn)中主要危險(xiǎn)因素具體分析：

l）儲(chǔ)存運(yùn)輸。在甲醛的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，甲醇、甲醛等易燃易爆危險(xiǎn)品的儲(chǔ)存運(yùn)輸不當(dāng)會(huì)造成事故，如法蘭、管道等連發(fā)生泄漏，裝置摩擦產(chǎn)生靜電、不慎的明火等，都會(huì)引發(fā)意外的燃燒爆炸事故。

2）開(kāi)車階段。煤化工產(chǎn)出的甲醇原料，其經(jīng)蒸發(fā)器后變成甲醇蒸氣，當(dāng)空氣和甲醇蒸汽混合時(shí)容易形成爆炸性混合體系，準(zhǔn)確掌握設(shè)備容器內(nèi)甲醇濃度、是否進(jìn)行吹掃置換等，使醇氧比避開(kāi)爆炸極限范圍，否則，開(kāi)車點(diǎn)火時(shí)會(huì)發(fā)生爆燃事故。

3）冷卻階段。生產(chǎn)時(shí)若冷卻不到位或冷卻中斷，會(huì)造成反應(yīng)裝置溫度超限，會(huì)造成原料氣從反應(yīng)器的氣相管到過(guò)濾器時(shí)，可能造成燃燒或爆炸事故。

4）設(shè)備問(wèn)題。由于生產(chǎn)裝置的材質(zhì)、安裝缺陷、維護(hù)保養(yǎng)不到位、安全閥出現(xiàn)問(wèn)題等，從而導(dǎo)致設(shè)備容器泄漏，泄漏物如果沒(méi)有及時(shí)處理，會(huì)造成人員的意外中毒，如遇明火會(huì)發(fā)生爆燃事故。

5）停車階段。在甲醛生產(chǎn)中，一般是連續(xù)生產(chǎn)，如遇大修或檢修，才會(huì)出現(xiàn)停車。停車后要對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)、槽罐及塔未用惰性氣體進(jìn)行徹底置換，沒(méi)有經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，便開(kāi)始檢修系統(tǒng)動(dòng)火等，不遵守規(guī)定辦理動(dòng)火手續(xù)，進(jìn)塔人因電氣設(shè)備高溫或檢修時(shí)電焊產(chǎn)生電火花，造成灼傷、中毒乃至爆炸事故。

6）尾氣問(wèn)題。其主要成分CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)、H2(氫)、CH3OH(甲醇)、CH2O(甲醛)等，其都屬于易燃易爆品、有些物質(zhì)具有有毒有害等特點(diǎn)，尾氣處置不當(dāng)會(huì)發(fā)生高溫灼燙、中毒、使人窒息甚至火災(zāi)及爆炸等事故。

3 甲醛生產(chǎn)安全預(yù)防

分析研究甲醛生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)。如對(duì)生產(chǎn)管理、物料輸運(yùn)、生產(chǎn)裝置、工藝流程等可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)及危險(xiǎn)發(fā)生后造成的后果，仔細(xì)甄別生產(chǎn)中潛在的安全隱患，確定甲醛生產(chǎn)過(guò)程中的主要危險(xiǎn)因素，得出這些危險(xiǎn)因素導(dǎo)致事故發(fā)生的誘因，再針對(duì)甲醛生產(chǎn)過(guò)程，提出防范措施。

寧東甲醛生產(chǎn)以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛，以甲醛等為共聚單體，在催化劑及其他輔助添加劑的作用下聚合成共聚甲醛，經(jīng)研磨、離心分離、過(guò)濾、干燥、再干燥等等，得到最終產(chǎn)品共聚甲醛。在這一整套的生產(chǎn)過(guò)程中，主要危險(xiǎn)及危害因素很多，如：噪聲、高溫灼燙、中毒、腐蝕、燃燒/爆炸危險(xiǎn)等。具體預(yù)防措施如下：

1）首先從人下手預(yù)防。企業(yè)安全教育必須遵循全員原則。在嚴(yán)格遵守入廠職工的幾級(jí)安全教育的基礎(chǔ)上。安全教育的對(duì)象要擴(kuò)大，不僅包括企業(yè)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、企業(yè)職工，還要包括企業(yè)所有職工家屬以及臨時(shí)參訪人員的安全教育，要做到安全教育無(wú)死角。

2）儲(chǔ)存運(yùn)輸預(yù)防事項(xiàng)。甲醛生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)多屬于易燃易爆品，要儲(chǔ)存在遠(yuǎn)離火源熱源、通風(fēng)良好、陰涼的專用倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度不宜超過(guò)37℃，容器保持密封。要與酸類、強(qiáng)氧化劑、堿金屬等分類存放，切忌一庫(kù)混儲(chǔ)。采用防爆型的照明、通風(fēng)設(shè)備。庫(kù)區(qū)應(yīng)備有事故發(fā)生時(shí)必要的處置設(shè)備。運(yùn)輸要遵守國(guó)家易燃易爆品運(yùn)輸管理規(guī)定。運(yùn)輸時(shí)要按公安部門報(bào)備的規(guī)定路線行駛，勿在人口稠密區(qū)和居民區(qū)停留，運(yùn)輸途中應(yīng)做好防曬、防高溫、防雨淋措施，運(yùn)輸中途停留時(shí)要做好警戒。裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備和裝卸工具必須防靜電且不易產(chǎn)生火花。嚴(yán)禁使用水泥船、木船散裝運(yùn)輸。

3）開(kāi)車預(yù)防事項(xiàng)。嚴(yán)格控制甲醇蒸氣和空氣的濃度，對(duì)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行吹掃置換工作，使醇氧比避開(kāi)爆炸極限的范圍。生產(chǎn)中采用甲醇在原料中的濃度高于爆炸區(qū)域上限的方法，氧醇比等采用自動(dòng)化儀表自動(dòng)調(diào)節(jié)主要工藝參數(shù)，避免人工遺誤。

4）甲醛生產(chǎn)冷卻環(huán)節(jié)。生產(chǎn)時(shí)要保證冷卻到位，切不可造成冷卻中斷，溫度的檢測(cè)和控制采用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，冷卻中斷要有防范措施，溫度超標(biāo)要及時(shí)報(bào)警。

5）設(shè)備問(wèn)題的預(yù)防措施。設(shè)備采購(gòu)和制造時(shí)要達(dá)標(biāo)，保證生產(chǎn)裝置的材質(zhì)，設(shè)備安裝要請(qǐng)專業(yè)的安裝公司，避免安裝缺陷，設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)要按規(guī)程，保養(yǎng)要到位，對(duì)設(shè)備閥門、安全閥等要及時(shí)檢查，進(jìn)行排查，如出現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)解除。否則，因設(shè)備容器泄漏沒(méi)及時(shí)處理造成人員的意外中毒，甚至遇明火發(fā)生爆燃事故等?？傊?，盡量使用防爆型設(shè)備。

6）廠房結(jié)構(gòu)措施。在蒸發(fā)→氧化→吸收工序環(huán)節(jié)，生產(chǎn)廠房要采用半敞開(kāi)結(jié)構(gòu)，使有毒有害氣體不會(huì)發(fā)生積聚，即使有泄漏也可以即使散去，避免人員中毒或更大事故的發(fā)生。

7）尾氣問(wèn)題的預(yù)防。其主要成分CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)、H2(氫)、CH3OH(甲醇)、CH2O(甲醛)等，都有易燃易爆品、有毒有害等特點(diǎn)，所以在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)有產(chǎn)生，就要及時(shí)回收，及時(shí)除去。處置不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致高溫灼燙、中毒等殘局，更甚著會(huì)造成更大的火災(zāi)爆炸事故。

8）停車階段。在甲醛生產(chǎn)中，一般是連續(xù)生產(chǎn)，如遇大修或檢修，才會(huì)出現(xiàn)停車。停車后要對(duì)槽罐、塔以及生產(chǎn)系統(tǒng)用惰性氣體進(jìn)行徹底置換。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，開(kāi)始檢修要按規(guī)定辦理動(dòng)火手續(xù)。進(jìn)塔人也要遵守進(jìn)塔安防規(guī)定。以避免因高溫或電氣設(shè)備檢修電焊產(chǎn)生的電火花造成灼傷、中毒乃至爆炸事故。

9）防高溫措施。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)在夏季高溫時(shí)，要做好必要的防高溫措施。其中，要采用槽外噴淋冷卻將甲醇貯槽冷卻，減少揮發(fā)，原料貯槽、輸運(yùn)管線要設(shè)置防靜電裝置。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)甲醇生產(chǎn)甲醛流程，對(duì)其危險(xiǎn)及有毒有害物質(zhì)進(jìn)行了分析，淺顯的總結(jié)了甲醛生產(chǎn)過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)點(diǎn)，也提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。1）全員安全教育的理念要貫穿企業(yè)生產(chǎn)的始終，也是企業(yè)安全生產(chǎn)的基石。只有全方位的重視安全教育，人人眼里有安全，才可以做到企業(yè)生產(chǎn)安全無(wú)死角。2）危險(xiǎn)點(diǎn)的找尋方法針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)。以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛，無(wú)論是原料還是產(chǎn)物都屬于一級(jí)危險(xiǎn)物品，在其生產(chǎn)的過(guò)程中，有機(jī)物的生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，這些輔助產(chǎn)物也屬于易燃易爆品，都要進(jìn)行妥善處理。3）針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)提出相應(yīng)的防范措施是安全生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)，有的放矢。預(yù)防措施才有血有肉，對(duì)癥下藥才會(huì)制定出合理的安全預(yù)防措施。為企業(yè)安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。