甲醛生產(chǎn)火災(zāi)爆炸危險性及安全策略分析

王 輝

（河南開祥精細(xì)化工有限公司，河南義馬 472300）

1 甲醛生產(chǎn)的主要工藝

從當(dāng)前甲醛生產(chǎn)情況來看，選擇使用DBW工藝的情況較多，將甲醇和空氣混合預(yù)熱后在鐵鉬催化劑作用下反應(yīng)生產(chǎn)甲醛，經(jīng)吸收塔多層吸收，生成50%濃度甲醛溶液，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 甲醛生產(chǎn)工藝流程

空氣經(jīng)過空氣風(fēng)機加壓至45kPa，與循環(huán)氣混合經(jīng)循環(huán)風(fēng)機加壓至75kPa，進入反應(yīng)器出口冷卻器。甲醇經(jīng)過預(yù)熱器加熱至60℃進入反應(yīng)器出口冷卻器。兩者在反應(yīng)器出口冷卻器混合并被加熱至160℃，進入反應(yīng)器，在260℃環(huán)境下，經(jīng)鐵鉬催化劑催化氧化反應(yīng)生成甲醛，并放出大量熱量，反應(yīng)后的甲醛混合氣體，進入反應(yīng)器出口冷卻器換熱冷卻，最終進入吸收塔，經(jīng)過6層塔盤吸收，在塔底形成50%濃度的甲醛溶液，后采出至甲醛罐儲存。未被吸收的甲醛氣、空氣等混合氣體，一部分循環(huán)至循環(huán)風(fēng)機入口繼續(xù)循環(huán)使用，一部分進入尾氣轉(zhuǎn)化器，在尾氣轉(zhuǎn)化器內(nèi)，尾氣中甲醇、甲醛、一氧化碳、甲酸等有機物經(jīng)鉑鈀催化劑氧化轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水，最終放空至大氣中。

2 甲醛生產(chǎn)中存在的主要火災(zāi)爆炸危險

2.1 生產(chǎn)原材料容易發(fā)生燃燒爆炸

甲醇是重要的生產(chǎn)原材料，但甲醇是一種非常容易揮發(fā)的氣體，屬于甲類火災(zāi)危險性物質(zhì)，若在甲醛生產(chǎn)的過程中，沒有將甲醇儲存好，或者出現(xiàn)了甲醇泄漏的情況，均有可能導(dǎo)致燃燒甚至爆炸的危險。甲醇通過甲醇預(yù)熱器后，甲醇會轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，這個過程中不能出現(xiàn)泄漏，若出現(xiàn)了泄漏的問題，由于進料管中的壓力相對較大，蒸汽會在壓力的作用下噴出，噴出的過程中，遇到明火或者產(chǎn)生了靜電，容易發(fā)生火災(zāi)。在空氣和氣態(tài)甲醇混合之后，會形成爆炸性混合氣體，在遇到了火花、高溫或者明火的情況下，發(fā)生燃燒、爆炸的概率非常大。

甲醇在氣態(tài)的情況下，爆炸的速度非?？?，其產(chǎn)生的火焰溫度超過了1 000℃，通常情況下，1m3的甲醇若完全燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量可超過萬千焦，爆炸過程中形成的沖擊波超壓等同于同能量TNT炸藥產(chǎn)生的超壓。因為燃燒熱值非常大，爆炸的速度也非?？?，在一瞬間整個化學(xué)反應(yīng)就會結(jié)束，破壞性非常強。

2.2 氧化反應(yīng)溫度高，產(chǎn)生的熱量非常大

空氣和甲醇?xì)怏w混合后，在反應(yīng)器中發(fā)生脫氫反應(yīng)與氧化反應(yīng)，整個過程中溫度超過了300℃，屬于強放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)器的豎向會有較大的溫度差，在催化劑的某一位置會產(chǎn)生最高溫度，也就是熱點，隨著熱點溫度的增加，催化劑的催化效果也會升高，加劇反應(yīng)，甚至?xí)霈F(xiàn)飛溫問題。與反應(yīng)器換熱的載體是聯(lián)苯、聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油，若導(dǎo)熱油液位處于正常液位，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量能及時被帶走。若導(dǎo)熱油液位過低或過高，導(dǎo)致反應(yīng)器床層溫度不能及時帶走，可能產(chǎn)生飛溫，火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的概率隨之增加。在反應(yīng)過程中，甲醇與氧氣的摩爾比必須控制好，嚴(yán)禁出現(xiàn)超溫的情況。在溫度不斷提升的狀態(tài)下，反應(yīng)速度也隨之增加，轉(zhuǎn)化率提升明顯，反應(yīng)過程中放出的熱量也會隨之增加，若不能將反應(yīng)熱及時移走，溫度控制的效果就會隨之下降，飛溫的情況就會隨之發(fā)生。

2.3 各種類型的副反應(yīng)較多，增加了火災(zāi)發(fā)生概率

在生產(chǎn)甲醛時，超過98%的甲醇發(fā)生了氧化反應(yīng)，剩余的2%左右的甲醇參與到了深度氧化或者燃燒反應(yīng)中，產(chǎn)生了氫氣、甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳等，這些均是放熱反應(yīng)，整個過程產(chǎn)生的總熱量較多，飛溫出現(xiàn)的概率也隨之增加，在溫度達到了甲醛自燃點，就會發(fā)生燃燒爆炸。

2.4 反應(yīng)器進出口混合氣具有較強爆炸性

從甲醛的生產(chǎn)實踐來看，一般情況下，將空氣和甲醇的體積比控制在0.5左右，在這個比例下，雖然并沒有在爆炸的范圍內(nèi)，但是若出現(xiàn)了操作偏差的問題，例如氧醇比例偏低，則反應(yīng)進入到爆炸極限范圍內(nèi)的概率就會增加。在反應(yīng)器與過熱器之間，包含有空氣、甲醇兩種氣體，屬于爆炸性混合物。在反應(yīng)器的出口位置存在氧氣、甲烷、一氧化碳、甲醛及甲醇等成分，也屬于爆炸性混合物。

3 甲醛生產(chǎn)火災(zāi)爆炸危險防范措施

3.1 嚴(yán)格防止反應(yīng)物料泄漏

在具體實施的過程中，對于甲醛生產(chǎn)管理制度進行完善，從制度的層面實現(xiàn)對各項反應(yīng)物料的有效控制。在完善時，企業(yè)應(yīng)當(dāng)針對自身甲醛生產(chǎn)中使用到的各類物質(zhì)的實際特點，結(jié)合企業(yè)甲醛生產(chǎn)的新情況、新變化，找尋當(dāng)前運行中存在的薄弱環(huán)節(jié)，針對性進行制度完善，確保各個環(huán)節(jié)物料使用均處于可控范圍內(nèi)。

3.2 對氧化單元反應(yīng)物料爆炸危險性進行較好抑制

針對氧化單元反應(yīng)物料爆炸危險性較好的實際，對整個過程中反應(yīng)物料的爆炸性進行針對性的抑制非常關(guān)鍵。在具體實施的過程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對空氣、甲醇等組成的混合氣體的比例設(shè)定操作范圍，設(shè)置聲光連鎖報警，確保氧化反應(yīng)在爆炸的極限內(nèi)開展。

3.3 嚴(yán)格防止出現(xiàn)明火

明火是導(dǎo)致甲醛生產(chǎn)過程中事故發(fā)生的重要原因，為了降低甲醛生產(chǎn)過程中火災(zāi)爆炸發(fā)生的概率，必須強化對明火管理。在具體實施時，對甲醛生產(chǎn)過程中的各項安全生產(chǎn)管理制度進行全力梳理，結(jié)合甲醛生產(chǎn)實際，對安全生產(chǎn)管理制度進行針對性的完善，找出其中存在的薄弱環(huán)節(jié)，從體制機制的角度實現(xiàn)管理制度的完善，為高質(zhì)量開展安全生產(chǎn)管理提供制度支撐。

3.4 科學(xué)配置防火裝置及安全保護裝置

在甲醛的生產(chǎn)過程中，氧化單元是最容易出現(xiàn)火災(zāi)爆炸的環(huán)節(jié)，全面做好這個環(huán)節(jié)的安全防護非常關(guān)鍵。在具體實施的過程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在反應(yīng)器床層溫度及出口溫度設(shè)置連鎖報警系統(tǒng)，在反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置氧含量連鎖報警系統(tǒng)，反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置壓力連鎖報警系統(tǒng)，在反應(yīng)器頂部設(shè)置爆破片。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，安全防護裝置及時進行聲光報警提示操作人員進行工藝調(diào)整，緊急狀態(tài)下連鎖停車，保護裝置人員、設(shè)備安全。設(shè)置爆破片可以在事故狀態(tài)下釋放泄壓，可以有效預(yù)防更大范疇內(nèi)火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。

3.5 全面強化對操作人員的培訓(xùn)管理

甲醇氧化制甲醛是重點監(jiān)管的化工工藝，操作人須取得氧化工藝資格證方可上崗作業(yè)。在具體的操作過程中，應(yīng)當(dāng)注重理論培訓(xùn)和實踐培訓(xùn)相結(jié)合，在理論培訓(xùn)時，在采用傳統(tǒng)的授課模式進行人員培訓(xùn)之外，還應(yīng)當(dāng)將座談、講座等應(yīng)用到理論培訓(xùn)中，借助優(yōu)秀人員現(xiàn)場授課的方式，加強對操作人員的培訓(xùn)力度，滿足理論培訓(xùn)實際需求。同時，還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)將實踐培訓(xùn)加入到其中，實踐培訓(xùn)可選擇采用對外交流等方式，讓操作人員能夠第一時間接觸到當(dāng)前較為先進的操控技術(shù)規(guī)定，不僅能夠增強操作人員對相關(guān)理論的認(rèn)可度，同時還可以讓操作人員更為深入地感受到各項技術(shù)規(guī)定的先進性，這對于提升操作人員的整體水平非常關(guān)鍵。

4 結(jié)束語

綜上分析，全面做好甲醛生產(chǎn)過程安全性防護，對于提升甲醛生產(chǎn)質(zhì)效有著非常重要的作用，但是從當(dāng)前很多企業(yè)生產(chǎn)甲醛的情況來看，在很多方面還存在明顯的安全性問題，容易引發(fā)火災(zāi)爆炸的概率仍舊相對偏高，因此，甲醛生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)全面認(rèn)識到確保甲醛安全生產(chǎn)的重要性，對甲醛生產(chǎn)中可能存在的風(fēng)險進行分析、排查，并切實采取針對性的措施，全面降低甲醛生產(chǎn)過程中火災(zāi)爆炸發(fā)生概率，做到防患于未然，確保甲醛生產(chǎn)的安全性。