苯酐生產(chǎn)過程中危險有害因素分析

閆 雙

（中機工程（西安)啟源咨詢設(shè)計有限公司，陜西西安 710018)

苯酐是重要的基礎(chǔ)有機化工原料之一，廣泛應(yīng)用于增塑劑、醇酸樹脂、不飽和聚酯、染料、醫(yī)藥等行業(yè)。生產(chǎn)過程中的主要危害包括泄漏、火災(zāi)爆炸、中毒、等各種因素。火災(zāi)事故和爆炸事故均能造成較大的人員傷亡及財產(chǎn)損失。機械傷害、觸電、墜落、碰撞等事故均能對人體造成傷害，嚴(yán)重時可造成人員死亡。停電事故影響生產(chǎn)，甚至損壞設(shè)備。

1 泄漏

化學(xué)品泄漏是造成火災(zāi)、爆炸、中毒、窒息和燙傷等事故的主要危險因素。

在物料儲存、輸送和裝卸過程中，因設(shè)備、管道、法蘭、閥門等的損壞、破裂、腐蝕，或超溫、超壓、驟冷、急熱、操作失誤或突發(fā)事故均會導(dǎo)致物料泄漏。

1.1 萘

萘在卸車場卸車后主要儲存于罐區(qū)，通過泵輸送至苯酐裝置與空氣反應(yīng)生產(chǎn)苯酐。盛裝萘的高溫儲罐、苯酐反應(yīng)器或輸送萘的高溫管道若發(fā)生泄漏，會引發(fā)火災(zāi)、爆炸和中毒等嚴(yán)重的事故。

1.2 鄰二甲苯

鄰二甲苯主要儲存于罐區(qū)，通過泵輸送至苯酐裝置與空氣反應(yīng)生產(chǎn)苯酐。盛裝鄰二甲苯的儲罐、苯酐反應(yīng)器或輸送鄰二甲苯的管道若發(fā)生泄漏，會引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故。

1.3 苯酐

產(chǎn)品袋裝苯酐主要存儲于苯酐倉庫，生成苯酐的苯酐反應(yīng)器、結(jié)片機、包裝設(shè)備、盛裝苯酐的高溫儲罐或輸送苯酐的高溫管道若發(fā)生泄漏，會引發(fā)火災(zāi)、爆炸和中毒等事故。

1.4 蒸汽

苯酐裝置和焚燒裝置副產(chǎn)蒸汽，產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備、存儲蒸汽的汽包和輸送蒸汽的管道若發(fā)生泄漏，會引發(fā)燙傷等嚴(yán)重的事故。

1.5 熔鹽

苯酐裝置使用熔鹽冷卻苯酐反應(yīng)器，使用冷卻器冷卻高溫熔鹽，若盛裝高溫熔鹽的冷卻器或管道發(fā)生泄漏，高溫的熔鹽遇到可燃物、有機物會引起著火，發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，與人接觸會發(fā)生燙傷等事故。

1.6 導(dǎo)熱油

苯酐裝置使用冷導(dǎo)熱油將苯酐氣體凝華，使用熱導(dǎo)熱油將苯酐固體熔化。導(dǎo)熱油為碳氫化合物，屬可（易）燃物質(zhì)，若使用導(dǎo)熱油的切換冷凝器和導(dǎo)熱油系統(tǒng)發(fā)生泄漏，易引起火災(zāi)、爆炸等事故。

2 火災(zāi)

生產(chǎn)過程中反應(yīng)原料涉及的危險化學(xué)品有鄰二甲苯和萘，反應(yīng)過程中副產(chǎn)物有甲烷、一氧化碳等物質(zhì)，在生產(chǎn)、貯存、使用、輸送過程中一旦發(fā)生泄漏，其空氣形成爆炸性混合物極易引起火災(zāi)爆炸事故。

苯酐工藝系統(tǒng)按功能劃分可分為：原料供應(yīng)系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、精制系統(tǒng)、蒸汽凝液循環(huán)系統(tǒng)，各個工段有著前后聯(lián)系緊密，危險性高。苯酐裝置各工段火災(zāi)爆炸危險性辨識如下：

1）原料供應(yīng)中，原料鄰二甲苯或萘與空氣按比例混合，如比例失調(diào)或混合不均勻，易燃易爆物質(zhì)與空氣形成爆炸性混合物，極易導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。

2）鄰二甲苯和萘需在預(yù)熱器加熱氣化后與空氣混合，如發(fā)生預(yù)熱器溫度過低、鄰二甲苯和萘輸送流量過快、氣化噴嘴設(shè)計缺陷等情況，原料未完全汽化，液態(tài)原料進入反應(yīng)系統(tǒng)遇高溫大量汽化可能導(dǎo)致以下不正常工況及其后果：

（1）大量汽化可能導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)超壓引發(fā)危險；反應(yīng)系統(tǒng)超壓導(dǎo)致設(shè)備管道發(fā)生超壓泄漏引起危險；超壓還可能導(dǎo)致整個工藝系統(tǒng)壓力失衡，反應(yīng)過程紊亂引起危險。

（2）大量汽化可能導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)溫度降低，副反應(yīng)增多，引起危險。

3）物料供應(yīng)系統(tǒng)中如物料雜質(zhì)過多，未經(jīng)過有效地過濾，雜質(zhì)可能會堵塞管道、氣化器噴嘴，導(dǎo)致反應(yīng)物比例失衡引起危險。雜質(zhì)中可能夾帶活性物質(zhì)直接參與反應(yīng)，還可能導(dǎo)致工藝危險。

4）從氣化器噴嘴高速射出的易燃易爆物質(zhì)與空氣和設(shè)備摩擦極易產(chǎn)生靜電火花，如易燃易爆物質(zhì)在氣化器系統(tǒng)中與進入的空氣混合過程中易引起火災(zāi)爆炸事故。

5）原料和空氣預(yù)熱溫度控制過高，可能導(dǎo)致汽化器超壓引起危險；溫度控制過低進入反應(yīng)系統(tǒng)后催化劑不能有效地進行催化反應(yīng)，副反應(yīng)增多導(dǎo)致生產(chǎn)危險。

6）空氣系統(tǒng)中鼓風(fēng)機葉輪磨損，長期使用中葉輪黏附物多，空氣過濾器變臟未及時清潔或更換，這些現(xiàn)象均會使系統(tǒng)進氣量減少，鼓風(fēng)輸出壓力不足形成喘振，從而導(dǎo)致電機負荷劇烈波動，縮短設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時會造成裝置損壞、停車，引起危險。

7）苯酐生產(chǎn)中副反應(yīng)較多，反應(yīng)機理復(fù)雜，如生產(chǎn)工藝控制失效、催化劑失活，可能會導(dǎo)致副反應(yīng)增多，副產(chǎn)物具有高度危險性，會威脅到裝置的正常生產(chǎn)，容易引起火災(zāi)爆炸事故。導(dǎo)致副反應(yīng)增多的原因主要有：催化劑失活、反應(yīng)參數(shù)控制不當(dāng)、反應(yīng)系統(tǒng)堵塞、物料配比不當(dāng)、雜質(zhì)進入反應(yīng)系統(tǒng)等。

8）反應(yīng)系統(tǒng)中溫度監(jiān)控參數(shù)失效或溫度參數(shù)出現(xiàn)偏差不能正確顯示反應(yīng)系統(tǒng)溫度，會導(dǎo)致誤操作引發(fā)危險。

9）反應(yīng)中鄰二甲苯和萘含量過高可能導(dǎo)致反應(yīng)放熱量增大（一般鄰二甲苯質(zhì)量濃度每增加1g/m3，熱點溫度上升3～10℃），反應(yīng)系統(tǒng)溫度過高會使苯酐進一步深度氧化（即過氧化）從而釋放更多熱量，輕者使反應(yīng)收率降低，嚴(yán)重時會產(chǎn)生飛溫造成反應(yīng)器爆炸。

10）反應(yīng)系統(tǒng)使用熔鹽帶走反應(yīng)熱，熔鹽的主要成分為亞硝酸鈉、硝酸鉀，亞硝酸鈉、硝酸鉀，均為強氧化劑，遇有機物易燃燒，溫度若超過540℃能與鐵反應(yīng)，對設(shè)備產(chǎn)生破壞作用。反應(yīng)系統(tǒng)長時間運行，設(shè)備未進行檢測可能會導(dǎo)致設(shè)備穿孔泄漏引起危險。

11）反應(yīng)系統(tǒng)使用冷導(dǎo)熱油用于苯酐氣體的凝華，熱導(dǎo)熱油用于苯酐固體的熔化，若導(dǎo)熱油泄漏，遇空氣和明火后會引起火災(zāi)爆炸事故。

12）反應(yīng)系統(tǒng)中催化劑失活、催化劑結(jié)碳、催化劑充填過量均可能導(dǎo)致反應(yīng)不充分，未完全反應(yīng)的鄰二甲苯進入后系統(tǒng)與空氣達到爆炸極限，遇點火源會引起后系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

13）冷凝系統(tǒng)中氣體冷卻器在苯酐生產(chǎn)中極易發(fā)生漏水、著火、爆管等事故，這是因為一方面設(shè)備材料、加工制造上存在缺陷；另一方面換熱器管束因腐蝕，造成水微量泄漏與苯酐及副產(chǎn)物反應(yīng)生成酞酸等，它進一步與鐵銹（鐵銹即氧化鐵，鐵銹可能來源于物料中含有的雜質(zhì)未過濾或過濾不徹底而帶入系統(tǒng)及以反應(yīng)設(shè)備生銹），反應(yīng)生成易燃的鐵鹽絡(luò)合物。另外副反應(yīng)生成的苯甲酸和馬來酸在冷凝系統(tǒng)中凝結(jié)可對鐵腐蝕生成苯甲酸鐵鹽和馬來酸鐵鹽，這些鐵鹽均可自燃，在180℃即可燃燒，遠低于工藝系統(tǒng)溫度。如冷凝系統(tǒng)中易燃易爆氣體達到爆炸極限極易引起火災(zāi)爆炸事故。此類事故在苯酐生產(chǎn)中占據(jù)比重最大，生產(chǎn)中應(yīng)特別注意。

14）上游的反應(yīng)系統(tǒng)中如副產(chǎn)物增多，在冷凝系統(tǒng)中附著、堆積極可能導(dǎo)致設(shè)備堵塞，冷卻器爆管，介質(zhì)泄漏，引起火災(zāi)或爆炸事故。

15）苯酐生產(chǎn)中，生產(chǎn)裝置如未進行有效的接地，生產(chǎn)系統(tǒng)如發(fā)生電荷差極易產(chǎn)生靜電火花。生產(chǎn)系統(tǒng)在有氧高溫氣相條件下進行反應(yīng)，正常的反應(yīng)溫度處于物質(zhì)的自燃點附近，如遇明火極易引起系統(tǒng)內(nèi)燃燒，如達到爆炸極限還可引起爆炸事故。

16）鄰二甲苯原料質(zhì)量不合格，如苯乙烯含量偏高（應(yīng)小于500×10-6），苯乙烯聚合掛壁，產(chǎn)生靜電火花，極易引發(fā)反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸。

3 爆炸

3.1 壓力容器爆炸

本項目壓力容器較多，如氧化反應(yīng)器、蒸發(fā)器、冷卻器、廢熱鍋爐、氣包等為壓力容器，若容器、設(shè)備制造時選材不當(dāng)，設(shè)計失誤、內(nèi)部有裂紋、容器焊縫有虛焊和漏焊現(xiàn)象，使用過程中壓力容器受壓超過設(shè)計壓力，安全閥校驗設(shè)置壓力有誤或失效，壓力容器腐蝕嚴(yán)重，承壓能力下降或操作失誤等均可造成壓力容器爆炸。壓力容器內(nèi)的介質(zhì)處于壓縮狀態(tài)，一旦容器發(fā)生爆炸，介質(zhì)將產(chǎn)生降壓膨脹，壓力容器爆炸時產(chǎn)生的能量大部分形成沖擊波，毀壞設(shè)備，危害人員的安全。

3.2 壓力管道爆炸

壓力管道如物料輸送管道、蒸汽管道等較為突出的危險因素是超溫、超壓、腐蝕和振動。超溫超壓與系統(tǒng)工藝條件控制異常有關(guān)；振動來源于轉(zhuǎn)動機械的動平衡不良或基礎(chǔ)設(shè)計不符合要求及管道未進行良好的固定，振動易造成管道連接件的松動泄漏和疲勞斷裂。在管道設(shè)計、選材、制造、安裝、操作、維修等過程中未達到標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程的要求，可導(dǎo)致管道發(fā)生爆炸事故危險。

4 結(jié)束語

苯酐生產(chǎn)工藝過程中存在危險及有害因素，在建設(shè)方案中應(yīng)采取有效安全設(shè)施，有效抑制各種危險和危害的發(fā)生，設(shè)置高的安全設(shè)施以及事故預(yù)防和應(yīng)急救援措施，確保安全。