二氧化碳?xì)馓岱蛩睾铣晒に嚨陌踩蛩仄饰?/h1>
2020-02-15 08:14:39石正國(guó)王濤玉
山東化工 2020年20期
石正國(guó)，王濤玉
(1.貴州應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，貴州 福泉 550500;2.廣工揭陽(yáng)理工學(xué)院，廣州 揭陽(yáng) 522031)
尿素，又稱(chēng)碳酰胺(carbamide)，是由碳、氮、氧、氫組成的有機(jī)化合物是一種白色晶體。最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物之一，是哺乳動(dòng)物和某些魚(yú)類(lèi)體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝分解的主要含氮終產(chǎn)物。也是目前含氮量最高的氮肥。
尿素可以用來(lái)制取高聚物合成材料、生產(chǎn)塑料漆料及膠合劑，也可用作利尿劑、鎮(zhèn)靜劑、止痛劑等。臨床用30%高滲尿素溶液作為脫水劑。由經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)后，約50%從腎小管中再吸收，其余50%留在腎小管內(nèi)。如給予足夠劑量，可在小管內(nèi)產(chǎn)生高滲壓而有利尿作用。該藥主要用于降低顱內(nèi)壓治療腦水腫，降低眼內(nèi)壓治療青光眼。尿素的脫水作用迅速，15～30min起作用，可維持3～6 h。可明顯改善顱內(nèi)高壓癥狀。但由于尿素能逐漸穿透血腦屏障而進(jìn)入腦脊液及腦組織中，帶入水分，故有“反跳”現(xiàn)象，顱內(nèi)壓回升，腦脊液壓力甚至可超過(guò)治療前水平。所以注射尿素后，須加用其他脫水利尿藥物。外用尿素軟膏或乳膏可使皮膚軟化，防止手足皸裂。
截止目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了50多種尿素合成生產(chǎn)工藝，但工業(yè)上尿素生產(chǎn)的核心工藝是用液氨和二氧化碳為原料，在高溫高壓條件下直接合成，經(jīng)二氧化碳?xì)馓岱ǚ蛛x回收未轉(zhuǎn)化物后，在甲醛的輔助下，在造粒塔內(nèi)噴灑造粒的尿素產(chǎn)品。
中國(guó)是世界上最大的化肥生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。消費(fèi)高峰期一個(gè)月的生產(chǎn)量可達(dá)到200萬(wàn)噸。尿素屬于微毒類(lèi)物質(zhì)，對(duì)眼睛、皮膚和黏膜有刺激作用，對(duì)環(huán)境也可能有危害，也可能造成水體污染。尿素生產(chǎn)過(guò)程中的工藝及設(shè)備方面的安全風(fēng)險(xiǎn)不容小視，如葉凱[1]、劉建章[2]對(duì)尿素生產(chǎn)的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了廣泛的研究。本文結(jié)合工藝及設(shè)備的管理要求，對(duì)尿素生產(chǎn)工藝進(jìn)行剖析。從安全生產(chǎn)與職業(yè)健康的角度對(duì)尿素生產(chǎn)合成工藝的安全因素作初步的剖析，并制定一定的應(yīng)對(duì)措施，與業(yè)界一并交流。
1 原料二氧化碳的安全風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施。
尿素的原料二氧化碳是碳原子與氧原子以1∶2的比例結(jié)合而形成的化合物，化學(xué)符號(hào)表示為CO2。在常溫常壓下是無(wú)色無(wú)味氣體，為空氣重量的1.5倍。二氧化碳?xì)怏w是一種窒息性氣體，即使在氧氣濃度正常的情況下，高濃度的二氧化碳也會(huì)使呼吸系統(tǒng)失效。當(dāng)其濃度為10%或更高時(shí)，會(huì)使人失去知覺(jué)或死亡。
應(yīng)對(duì)措施：①加強(qiáng)通風(fēng)，通過(guò)通風(fēng)來(lái)降低空氣中的二氧化碳濃度，最大限度降低泄漏二氧化碳帶來(lái)的危害。②加強(qiáng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)二氧化碳貯罐、管道的壓力監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的二氧化碳泄漏。
參照二氧化碳安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)，使用二氧化碳?xì)怏w的預(yù)防措施：應(yīng)回避熱源；禁止在靠近熱源或明火處使用或貯存；貯存于密封的容器中；置于陰涼處；在運(yùn)輸中鋼瓶上要加裝安全帽和防震橡皮圈；穿防護(hù)服和戴手套。
事故響應(yīng)：萬(wàn)一發(fā)生吸入性事故，將患者移至新鮮空氣處并保持安靜；如呼吸停止，進(jìn)行人工呼吸，如果呼吸困難，供給氧氣；皮膚接觸：若有凍傷，就醫(yī)；眼睛接觸：若有凍傷，就醫(yī)。
2 尿素生產(chǎn)中的易燃易爆因素及應(yīng)對(duì)措施
生產(chǎn)尿素的原料液氨本身不具備燃燒性，常溫下氨是一種可燃?xì)怏w，但較難點(diǎn)燃。爆炸極限為16%～25%，最易引燃濃度為17%。產(chǎn)生最大爆炸壓力時(shí)的濃度為22.5%。
氨基甲酸銨為化學(xué)工業(yè)中尿素生產(chǎn)過(guò)程的生成物，被加熱為尿素。氨基甲酸銨為有毒物品，毒性分級(jí)是中毒，急性毒性為靜脈-大鼠LD50值為毫克/公斤，靜脈-小鼠LD50值為77毫克/公斤。氨基甲酸銨可燃，燃燒放出有毒氮氧化物和氨氣。
氨氣-氫氣-氧氣的混合氣體具有爆炸性。成為潛在的不安全因素。生產(chǎn)過(guò)程中氧化為防腐蝕的一種有效手段，要預(yù)防這種混合型爆炸氣體的形成，只能是降低氫氣的含量，杜絕合成體系中的氫氣產(chǎn)生。
3 設(shè)備防腐與高壓操作的防護(hù)
尿素生產(chǎn)合成的壓力維持在14MPa左右，屬于典型的中壓容器(M)范疇。從生產(chǎn)管理來(lái)看，容器有壓力要求，并且內(nèi)容物有一定的毒性和腐蝕性。故設(shè)備的制造、操作均需要有特種設(shè)備的相應(yīng)資質(zhì)許可。作為壓力設(shè)備，使用過(guò)程中進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)和泄漏測(cè)試，都是必不可少的常規(guī)手段。
此外，由于生產(chǎn)期間設(shè)備是帶壓運(yùn)行。所以，設(shè)備的防腐蝕及維護(hù)就顯得特別的重要。根據(jù)尿素合成生產(chǎn)中的不同腐蝕機(jī)制，主要的防護(hù)工作就是要確保生產(chǎn)容器內(nèi)部的氧化膜保護(hù)層的完整性，通過(guò)工藝中使用氧氣、過(guò)氧化氫來(lái)確保氧化膜的完整。生產(chǎn)結(jié)束或開(kāi)始前進(jìn)行必要的鈍化操作，確保設(shè)備在使用前的氧化膜是完整的，對(duì)于設(shè)備的防護(hù)具有十分重要的意義。關(guān)于設(shè)備的鈍化，有一點(diǎn)需要提出來(lái)討論，那就是不銹鋼設(shè)備本身在常溫下，也有一定的氧化膜的形成，但是其不夠致密。所以一般工藝中認(rèn)為125℃的溫度進(jìn)行鈍化是能夠滿(mǎn)足工藝要求的。既然設(shè)備表面的鈍化處理是為了滿(mǎn)足工藝要求而進(jìn)行的，而且設(shè)備的最高溫度可達(dá)170℃，那么在條件最差的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，考慮到氧化膜的致密性要求，是否有必要提高鈍化溫度到175℃？這樣就可以獲得更好的鈍化膜致密性，也就減少了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的頻繁鈍化操作。
4 甲醛的使用與防護(hù)措施
在尿素生產(chǎn)的造粒階段，尿素熔融液造粒時(shí)要加入少量甲醛，以提高尿素成品的造粒質(zhì)量[3]。甲醛為原生質(zhì)毒素，屬于毒性較高的物質(zhì)，被世界衛(wèi)生組織列為致癌和致畸物質(zhì)，接觸后對(duì)皮膚、黏膜產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激作用。甲醛與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為7%～73%。
綜上所述，尿素合成中的材料具有易燃易爆性，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要避免明火、電火花，并防止靜電的產(chǎn)生。此外，甲醛、氨基甲酸銨對(duì)人體有毒，再者這兩個(gè)物料與產(chǎn)品尿素儀器對(duì)皮膚和黏膜有明顯的刺激作用。在生產(chǎn)過(guò)程中，任何階段應(yīng)嚴(yán)禁裸手操作，做好生產(chǎn)操作人員的防護(hù)，生產(chǎn)管理中，還要注意設(shè)備制造商、生產(chǎn)操作人員的高壓特種設(shè)備資質(zhì)許可，應(yīng)能滿(mǎn)足管理的要求。
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尿素，又稱(chēng)碳酰胺(carbamide)，是由碳、氮、氧、氫組成的有機(jī)化合物是一種白色晶體。最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物之一，是哺乳動(dòng)物和某些魚(yú)類(lèi)體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝分解的主要含氮終產(chǎn)物。也是目前含氮量最高的氮肥。
尿素可以用來(lái)制取高聚物合成材料、生產(chǎn)塑料漆料及膠合劑，也可用作利尿劑、鎮(zhèn)靜劑、止痛劑等。臨床用30%高滲尿素溶液作為脫水劑。由經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)后，約50%從腎小管中再吸收，其余50%留在腎小管內(nèi)。如給予足夠劑量，可在小管內(nèi)產(chǎn)生高滲壓而有利尿作用。該藥主要用于降低顱內(nèi)壓治療腦水腫，降低眼內(nèi)壓治療青光眼。尿素的脫水作用迅速，15～30min起作用，可維持3～6 h。可明顯改善顱內(nèi)高壓癥狀。但由于尿素能逐漸穿透血腦屏障而進(jìn)入腦脊液及腦組織中，帶入水分，故有“反跳”現(xiàn)象，顱內(nèi)壓回升，腦脊液壓力甚至可超過(guò)治療前水平。所以注射尿素后，須加用其他脫水利尿藥物。外用尿素軟膏或乳膏可使皮膚軟化，防止手足皸裂。
截止目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了50多種尿素合成生產(chǎn)工藝，但工業(yè)上尿素生產(chǎn)的核心工藝是用液氨和二氧化碳為原料，在高溫高壓條件下直接合成，經(jīng)二氧化碳?xì)馓岱ǚ蛛x回收未轉(zhuǎn)化物后，在甲醛的輔助下，在造粒塔內(nèi)噴灑造粒的尿素產(chǎn)品。
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應(yīng)對(duì)措施：①加強(qiáng)通風(fēng)，通過(guò)通風(fēng)來(lái)降低空氣中的二氧化碳濃度，最大限度降低泄漏二氧化碳帶來(lái)的危害。②加強(qiáng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)二氧化碳貯罐、管道的壓力監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的二氧化碳泄漏。
參照二氧化碳安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)，使用二氧化碳?xì)怏w的預(yù)防措施：應(yīng)回避熱源；禁止在靠近熱源或明火處使用或貯存；貯存于密封的容器中；置于陰涼處；在運(yùn)輸中鋼瓶上要加裝安全帽和防震橡皮圈；穿防護(hù)服和戴手套。
事故響應(yīng)：萬(wàn)一發(fā)生吸入性事故，將患者移至新鮮空氣處并保持安靜；如呼吸停止，進(jìn)行人工呼吸，如果呼吸困難，供給氧氣；皮膚接觸：若有凍傷，就醫(yī)；眼睛接觸：若有凍傷，就醫(yī)。
2 尿素生產(chǎn)中的易燃易爆因素及應(yīng)對(duì)措施
生產(chǎn)尿素的原料液氨本身不具備燃燒性，常溫下氨是一種可燃?xì)怏w，但較難點(diǎn)燃。爆炸極限為16%～25%，最易引燃濃度為17%。產(chǎn)生最大爆炸壓力時(shí)的濃度為22.5%。
氨基甲酸銨為化學(xué)工業(yè)中尿素生產(chǎn)過(guò)程的生成物，被加熱為尿素。氨基甲酸銨為有毒物品，毒性分級(jí)是中毒，急性毒性為靜脈-大鼠LD50值為毫克/公斤，靜脈-小鼠LD50值為77毫克/公斤。氨基甲酸銨可燃，燃燒放出有毒氮氧化物和氨氣。
氨氣-氫氣-氧氣的混合氣體具有爆炸性。成為潛在的不安全因素。生產(chǎn)過(guò)程中氧化為防腐蝕的一種有效手段，要預(yù)防這種混合型爆炸氣體的形成，只能是降低氫氣的含量，杜絕合成體系中的氫氣產(chǎn)生。
3 設(shè)備防腐與高壓操作的防護(hù)
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此外，由于生產(chǎn)期間設(shè)備是帶壓運(yùn)行。所以，設(shè)備的防腐蝕及維護(hù)就顯得特別的重要。根據(jù)尿素合成生產(chǎn)中的不同腐蝕機(jī)制，主要的防護(hù)工作就是要確保生產(chǎn)容器內(nèi)部的氧化膜保護(hù)層的完整性，通過(guò)工藝中使用氧氣、過(guò)氧化氫來(lái)確保氧化膜的完整。生產(chǎn)結(jié)束或開(kāi)始前進(jìn)行必要的鈍化操作，確保設(shè)備在使用前的氧化膜是完整的，對(duì)于設(shè)備的防護(hù)具有十分重要的意義。關(guān)于設(shè)備的鈍化，有一點(diǎn)需要提出來(lái)討論，那就是不銹鋼設(shè)備本身在常溫下，也有一定的氧化膜的形成，但是其不夠致密。所以一般工藝中認(rèn)為125℃的溫度進(jìn)行鈍化是能夠滿(mǎn)足工藝要求的。既然設(shè)備表面的鈍化處理是為了滿(mǎn)足工藝要求而進(jìn)行的，而且設(shè)備的最高溫度可達(dá)170℃，那么在條件最差的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，考慮到氧化膜的致密性要求，是否有必要提高鈍化溫度到175℃？這樣就可以獲得更好的鈍化膜致密性，也就減少了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的頻繁鈍化操作。
4 甲醛的使用與防護(hù)措施
在尿素生產(chǎn)的造粒階段，尿素熔融液造粒時(shí)要加入少量甲醛，以提高尿素成品的造粒質(zhì)量[3]。甲醛為原生質(zhì)毒素，屬于毒性較高的物質(zhì)，被世界衛(wèi)生組織列為致癌和致畸物質(zhì)，接觸后對(duì)皮膚、黏膜產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激作用。甲醛與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為7%～73%。
綜上所述，尿素合成中的材料具有易燃易爆性，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要避免明火、電火花，并防止靜電的產(chǎn)生。此外，甲醛、氨基甲酸銨對(duì)人體有毒，再者這兩個(gè)物料與產(chǎn)品尿素儀器對(duì)皮膚和黏膜有明顯的刺激作用。在生產(chǎn)過(guò)程中，任何階段應(yīng)嚴(yán)禁裸手操作，做好生產(chǎn)操作人員的防護(hù)，生產(chǎn)管理中，還要注意設(shè)備制造商、生產(chǎn)操作人員的高壓特種設(shè)備資質(zhì)許可，應(yīng)能滿(mǎn)足管理的要求。
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