談“氮?dú)獗Ｗo(hù)”在農(nóng)藥化工事故預(yù)防中的應(yīng)用

孫兆青，宮薇薇，蔣春曉

(京博農(nóng)化科技有限公司，山東博興 256500)

當(dāng)前農(nóng)藥等精細(xì)化工生產(chǎn)多以間歇和半間歇操作為主，工藝復(fù)雜多變，自動(dòng)化控制水平低，現(xiàn)場(chǎng)操作人員多，部分企業(yè)對(duì)生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足，對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品及工藝控制要點(diǎn)不掌握或認(rèn)識(shí)不科學(xué)，容易因靜電管理不當(dāng)、過(guò)程反應(yīng)失控導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒事故，造成群死群傷。通過(guò)引入以氮?dú)鉃橹鞯亩栊詺怏w保護(hù)，以此改進(jìn)安全設(shè)施設(shè)計(jì)，完善風(fēng)險(xiǎn)控制措施，能提升企業(yè)本質(zhì)安全水平，有效防范事故發(fā)生。

1 火災(zāi)、爆炸危害概述

精細(xì)化工一直以來(lái)是事故多發(fā)的行業(yè)。事故發(fā)生，輕者造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，重者會(huì)帶來(lái)重大的人員傷亡。在2020年多起化工事故造成了人員傷亡，如2020年7月27日，浙江司太立制藥股份有限公司3車(chē)間碘海醇粗品精制崗位過(guò)濾洗滌干燥機(jī)壓濾過(guò)程中發(fā)生正丁醇(溶劑)泄漏引發(fā)爆炸事故，爆炸后發(fā)生火災(zāi)，造成2死2傷；2020年8月3日17時(shí)30分左右，仙桃市西流河鎮(zhèn)藍(lán)化有機(jī)硅有限公司由于不規(guī)范操作導(dǎo)致甲基三丁酮肟基硅烷車(chē)間發(fā)生閃爆事故，致6死4傷；2020年9月25日16時(shí)10分許，安徽省合肥市肥東縣清泉路循環(huán)經(jīng)濟(jì)園內(nèi)安徽久易農(nóng)業(yè)有限公司苯磺隆車(chē)間內(nèi)一反應(yīng)釜底部閥門(mén)泄漏爆燃，致2死3傷；2020年12月19日零點(diǎn)46分，安達(dá)市萬(wàn)寶山園區(qū)海納貝爾化工有限公司格雷車(chē)間一乳化反應(yīng)釜發(fā)生爆炸，造成3人死亡、2人重傷、2人輕傷。

2 控制火災(zāi)、爆炸的思路

通過(guò)對(duì)以上案例事故原因分析，可以得出以下預(yù)防或減輕事故后果的措施：⑴ 識(shí)別工藝系統(tǒng)中的主要危害；⑵ 利用本質(zhì)安全的措施消除或減少危害；⑶ 控制危害，防止發(fā)生火災(zāi)或爆炸(氮?dú)舛栊曰Ｗo(hù))；⑷ 減輕火災(zāi)或爆炸的后果。

3 氮?dú)舛栊曰Ｗo(hù)場(chǎng)景應(yīng)用分析

氮?dú)舛栊曰哪康氖菧p少工藝系統(tǒng)內(nèi)的氧氣含量，避免在工藝系統(tǒng)中形成爆炸性的混合物。在工廠(chǎng)，通常以下場(chǎng)景需要采用氮?dú)舛栊曰Ｗo(hù)：

⑴ 易燃液體原料和產(chǎn)品的金屬儲(chǔ)罐

對(duì)于導(dǎo)電性差的溶劑，如甲苯，即使有妥善的靜電接地，也必須為其設(shè)置氮封；對(duì)于導(dǎo)電性好的溶劑，如甲醇，在有靜電接地的情況下，設(shè)置氮封。

⑵ 車(chē)間中間貯罐和離心母液罐或槽

如果這些罐或槽的材質(zhì)不能導(dǎo)靜電(搪瓷等非金屬材質(zhì)或金屬內(nèi)襯非金屬)，應(yīng)采取氮?dú)獗Ｗo(hù)措施；如果是金屬材質(zhì)的罐或槽，且在操作過(guò)程中會(huì)持續(xù)產(chǎn)生靜電(無(wú)論溶劑的導(dǎo)電性好壞)，都應(yīng)采取氮?dú)獗Ｗo(hù)措施；對(duì)于母液罐或槽，如果母液是易燃液體，無(wú)論液體的導(dǎo)電性如何，都應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)。

⑶ 反應(yīng)系統(tǒng)

如果反應(yīng)系統(tǒng)中涉及導(dǎo)電性差的溶劑，如甲苯，無(wú)論反應(yīng)釜采用何種材質(zhì)，即使有靜電接地，也應(yīng)考慮氮?dú)獗Ｗo(hù)措施(進(jìn)料前的氮?dú)庵脫Q，反應(yīng)過(guò)程中防止空氣進(jìn)入反應(yīng)釜)；如果反應(yīng)系統(tǒng)中的溶劑導(dǎo)電性好(如甲醇體系)，但是反應(yīng)釜的材質(zhì)是搪瓷等非導(dǎo)電材質(zhì)，應(yīng)采取氮?dú)獗Ｗo(hù)措施(進(jìn)料前的氮?dú)庵脫Q，反應(yīng)過(guò)程中防止空氣進(jìn)入反應(yīng)釜)；原則上，避免敞口方式往有易燃溶劑的反應(yīng)器內(nèi)加固體物料，如果必須采取此方式，則應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)措施。

⑷ 離心

原則上，常溫下涉及閃點(diǎn)低于60 ℃的溶劑的離心操作，都應(yīng)該采取氮?dú)獗Ｗo(hù)措施。不但需要保護(hù)離心機(jī)，也需要保護(hù)離心母液罐。

4 氮?dú)獗Ｗo(hù)在公司火災(zāi)爆炸事故預(yù)防中的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 氮?dú)獗Ｗo(hù)在易燃液體金屬儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故預(yù)防中的應(yīng)用實(shí)踐

儲(chǔ)罐氮?dú)舛栊曰殖晒潭髁康夂妥兞髁康?圖1和圖2)。固定流量氮封裝置投資較少，但氮?dú)庀拇蟆Ｒ吮M量采用變流量氮封裝置，在有自控系統(tǒng)的工藝單元，盡量采用自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(圖2)，控制比較準(zhǔn)確；如果沒(méi)有自控系統(tǒng)，也可以采用自勵(lì)式調(diào)節(jié)閥(如果采用自勵(lì)式調(diào)節(jié)閥，止回閥的位置應(yīng)該在其上游)。氧濃度分析儀投資額較大，原則上不需設(shè)置，如果工藝危害分析要求設(shè)置，則應(yīng)設(shè)置。

圖1 固定流量流速控制的典型安裝形式

圖2 變流量流速控制的典型安裝形式

4.2 氮?dú)獗Ｗo(hù)在反應(yīng)過(guò)程爆炸事故預(yù)防中的應(yīng)用實(shí)踐

4.2.1 反應(yīng)系統(tǒng)的置換

如果反應(yīng)系統(tǒng)中涉及易燃溶劑，在進(jìn)料之前，需要先置換反應(yīng)系統(tǒng)中的氧氣。對(duì)于通常反應(yīng)，置換后殘余氧含量不應(yīng)超過(guò)5% (體積比，下同)；對(duì)于加氫反應(yīng)，殘余氧含量不應(yīng)超過(guò)3%。

可以采用抽真空置換方式(如果有抽真空裝置，推薦此方法)，也可以采用加壓-釋放-再加壓-再釋放的方式(反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)能承壓)，還可以采用氮?dú)饬鹘?jīng)系統(tǒng)的方式置換，此方法置換效率低，消耗氮?dú)廨^多，通常不推薦。

采用抽真空置換時(shí)，可以一次性抽真空至-0.08MPaG，然后補(bǔ)充氮?dú)庵脸?，即可滿(mǎn)足惰性化的要求(要求氮?dú)饧兌炔坏陀?9%)。

如果在上一批次反應(yīng)轉(zhuǎn)料時(shí)，轉(zhuǎn)料期間往反應(yīng)釜內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，則在下一批次進(jìn)料時(shí)，可以跳過(guò)氮?dú)庵脫Q步驟(此時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)是氮?dú)?。如果對(duì)反應(yīng)釜執(zhí)行了敞口清洗等操作，則應(yīng)執(zhí)行氮?dú)庵脫Q步驟。

4.2.2 反應(yīng)過(guò)程中的氮?dú)獗Ｗo(hù)

如果反應(yīng)過(guò)程是長(zhǎng)時(shí)間的滴加操作，可以在高位槽和反應(yīng)器之間設(shè)置平衡管(圖3)。反應(yīng)后的放料操作，也可以采用平衡管(圖4)。

以上操作的技術(shù)要求：⑴ 氣相平衡系統(tǒng)物料相互輸送時(shí)無(wú)氮?dú)鈸p耗(理論)，可以使用管線(xiàn)將相互轉(zhuǎn)料的設(shè)備連接。管徑根據(jù)液相物料的流量進(jìn)行計(jì)算，本公司無(wú)大型轉(zhuǎn)料泵，DN40管線(xiàn)基本滿(mǎn)足需要。⑵材質(zhì)根據(jù)液相物料性質(zhì)進(jìn)行選擇(考慮適當(dāng)?shù)姆栏?。⑶ 在反應(yīng)釜上配備真空管線(xiàn)，便于氮?dú)庵脫Q將整個(gè)系統(tǒng)抽真空。⑷ 氣相平衡系統(tǒng)閥門(mén)不再設(shè)計(jì)自力式調(diào)節(jié)閥和自動(dòng)閥。⑸ 在放空總管下游需要設(shè)置一個(gè)緩沖罐，以確保整個(gè)放空系統(tǒng)是惰性環(huán)境。

有禁忌反應(yīng)的物料不能采用此連接方式接入放空總管，應(yīng)考慮單獨(dú)設(shè)置放空管。

圖3 滴加反應(yīng)模式

圖4 放料反應(yīng)模式

4.3 氮?dú)獗Ｗo(hù)在離心機(jī)使用過(guò)程爆炸事故預(yù)防中的應(yīng)用實(shí)踐

根據(jù)我公司對(duì)離心機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐情況，提出在離心機(jī)的使用過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：⑴ 在使用離心機(jī)前必須進(jìn)行安全檢查，檢查盤(pán)車(chē)是否松動(dòng)、三角帶是否松動(dòng)，地腳螺栓、離心機(jī)卡子是否松動(dòng)等。⑵ 離心機(jī)濾液槽必須設(shè)置內(nèi)置隔板，并且安裝氮?dú)饩€(xiàn)，對(duì)濾液槽進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，離心后母液進(jìn)入濾液槽必須采用液下進(jìn)料。⑶ 離心過(guò)程中發(fā)現(xiàn)氧含量大于5%時(shí)，必須立即停止離心作業(yè)，查找原因，進(jìn)行處理后，再通氮?dú)膺M(jìn)行置換，低于要求后繼續(xù)進(jìn)行離心操作。⑷ 不得隨意改變離心機(jī)預(yù)定用途，以免物料密度、腐蝕介質(zhì)、工況條件等不利變化，影響氮?dú)獗Ｗo(hù)的效果，進(jìn)而影響離心機(jī)運(yùn)行安全。若出現(xiàn)離心機(jī)預(yù)定用途變化，必須按照公司《變更管理制度》進(jìn)行審批完成后方可進(jìn)行變化。⑸ 操作過(guò)程中必須使用防爆工具、防爆手電筒。⑹ 伸入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的進(jìn)料管線(xiàn)不得用鋼絲軟管、聚丙烯管線(xiàn)等非導(dǎo)電材質(zhì)的管件，防止摩擦出現(xiàn)靜電。⑺ 放料管線(xiàn)有電阻不高于10 Ω的接地線(xiàn)，法蘭之間必須用靜電跨接線(xiàn)連接。⑻ 離心機(jī)使用過(guò)程中需進(jìn)行周期性的維護(hù)保養(yǎng)，并落實(shí)專(zhuān)人負(fù)責(zé)。

圖5 離心模式

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上闡述，對(duì)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)有了初步認(rèn)識(shí)。引起火災(zāi)有3個(gè)基本要素：可燃物、助燃物、著火源，可燃物是生產(chǎn)工藝需要的，不可避免使用，而在著火源中，一個(gè)非常重要且不可避免的點(diǎn)就是靜電，由于其廣泛存在，預(yù)防難度很大，所以對(duì)于火災(zāi)爆炸的有效預(yù)防，主要體現(xiàn)在如何控制助燃物的含量，正是基于此，我們引入氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠通過(guò)對(duì)容器內(nèi)的空氣進(jìn)行置換，使得體系中助燃物(通常情況下為氧氣)濃度降至安全范圍，即使在體系內(nèi)出現(xiàn)火花也不能引起燃燒。所以我們采取氮?dú)舛栊曰却胧﹣?lái)控制火災(zāi)爆炸危害，保障工廠(chǎng)的安全生產(chǎn)。然而任何事物總是一分為二的，氮?dú)庠诒ＷC農(nóng)藥化工安全生產(chǎn)有著積極的一面；同時(shí)，客觀上也存在著不利的一面，如果氮?dú)馐褂貌划?dāng)，輕則會(huì)致人昏迷窒息，重則導(dǎo)致死亡事故，因此在使用氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，也應(yīng)當(dāng)重視氮?dú)獾陌踩a(chǎn)問(wèn)題。