乙炔生產(chǎn)的危險性分析及安全措施*

姚 泳，李 娜

(1 連云港潤眾制藥有限公司，江蘇 連云港 222000； 2 江蘇海洋大學環(huán)境與化學工程學院，江蘇 連云港 222000)

乙炔重要的化工原料，由于其爆炸極限很寬，極易發(fā)生爆炸[1]，因此乙炔生產(chǎn)中的事故發(fā)生率較高。本文以某公司溶解乙炔生產(chǎn)工藝為例，對工藝流程中各單元、環(huán)節(jié)進行危險性分析，針對存在問題提出安全對策，降低乙炔生產(chǎn)事故發(fā)生率。

1 乙炔的生產(chǎn)工藝過程

在我國，乙炔的生產(chǎn)方法主要有兩種，電石法和天然氣法，采用電石法生產(chǎn)乙炔，雖然能耗大，但工藝流程簡單，易操作，得到的乙炔純度也高，所以電石法是我國目前生產(chǎn)乙炔采用的主要方法。

將粉碎后的電石和水加入發(fā)生器中，電石與水反應(yīng)產(chǎn)生乙炔氣，反應(yīng)溫度一般控制在70 ℃左右。生產(chǎn)的粗制乙炔氣經(jīng)過冷卻至小于40 ℃，儲存在儲氣柜中。儲氣柜內(nèi)的乙炔通入清凈器，在清凈器中通過清凈劑次氯酸鈉，除去硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)進入中和塔，用堿液進行中和，然后進入乙炔壓縮機，成為精制乙炔[2]。精制乙炔利用高壓分離器和高壓干燥器(氯化鈣干燥器)將伴隨在氣體中的潤滑油和水分除掉水分后，最大壓力壓縮到2.5 MPa。加壓后的乙炔，再送達乙炔充裝臺，通過回火阻止器充裝至乙炔瓶中，檢驗后出廠。圖1為溶解乙炔的生產(chǎn)工藝流程圖。

圖1 溶解乙炔的生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of dissolved acetylene

2 溶解乙炔生產(chǎn)過程危險性分析

2.1 乙炔制取危險性分析

乙炔制取的主要原料是電石，乙炔發(fā)生器是生產(chǎn)乙炔的主要設(shè)備，必須選用有關(guān)部門鑒定合格定點企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，否則如發(fā)生乙炔泄漏極有可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。

在乙炔的生產(chǎn)過程中嚴禁使用含銅的材料和水銀溫度計，防止生成有爆炸危險性的乙炔酮、乙炔汞。生產(chǎn)前應(yīng)用惰性氣體置換設(shè)備和管道中氣體，排放氣體中含氧量應(yīng)小于3%，否則極有可能發(fā)生爆炸。在加料時，加料速度不能過快，否則生產(chǎn)的乙炔會急劇增加，會出現(xiàn)乙炔不能及時送走的狀況，從而導(dǎo)致乙炔發(fā)生器內(nèi)的壓力增高，形成超壓，導(dǎo)致乙炔從安全水封中排放而發(fā)生事故，嚴重時，發(fā)生器有發(fā)生爆炸的危險[3]。此外，乙炔發(fā)生水封也必須符合相關(guān)標準的要求，因為乙炔發(fā)生水封可以起到阻火作用或防止空氣進入，如水封不符合要求有可能發(fā)生回火、進入空氣等而發(fā)生事故。

2.2 粗制乙炔的儲存和凈化危險性分析

乙炔儲存的設(shè)備是乙炔儲氣柜，氣柜氣體進出口有安全水封，儲氣柜周邊嚴禁明火，氣柜本體必須有良好的接地裝置，同時應(yīng)安裝獨立的避雷針，防止雷擊和靜電。乙炔凈化過程主要要防止設(shè)備、管道發(fā)生泄漏而引起事故。

乙炔氣柜過高，易造成氣柜滑輪脫軌，發(fā)生乙炔泄漏，有發(fā)生燃燒爆炸的危險。乙炔氣柜過低，氣柜有抽癟的危險，氣柜抽癟，水進入壓縮機，造成液擊。乙炔氣柜過低，加大投電石時，發(fā)生器壓力升高后，安全水封沖破，溢流管內(nèi)大量電石渣沖出，發(fā)生器液位降低，有帶入空氣的可能，一旦帶入空氣，在充裝時，有發(fā)生爆炸的危險。

2.3 壓縮機的危險性分析

乙炔壓縮機屬于高溫、高壓類型的設(shè)備，在壓縮機運行前，應(yīng)該用符合相關(guān)要求的氮氣吹掃整個系統(tǒng)，使系統(tǒng)的空氣中的氧氣含量小于3%，同時要確保壓縮系統(tǒng)的密封要求，防止乙炔外溢發(fā)生事故。乙炔壓縮機應(yīng)有良好的潤滑和冷卻系統(tǒng)，防止溫度過高而發(fā)生事故。乙炔壓縮應(yīng)有可靠的安全閥，防止壓力過高發(fā)生爆炸。乙炔壓縮機運行時，更換安全閥、壓力表等安全附件時，有帶入空氣，發(fā)生爆炸的危險。在乙炔壓縮過程中，當乙炔的壓力在不斷升高的情況下，在高壓段非常容易產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象從而導(dǎo)致分解爆炸[4]。

干燥劑要定期補充，并在規(guī)定的范圍內(nèi)。更換、補充干燥劑前后必須用氮氣置換，并采用不發(fā)火工具，以免產(chǎn)生火花而發(fā)生事故。壓縮機運轉(zhuǎn)過程中存在機械傷害的危險。電氣設(shè)施防護不當，有觸電的危險。

2.4 充裝過程危險性分析

充裝前應(yīng)對氣瓶外觀、瓶內(nèi)溶劑、充填物等進行詳細檢查，瓶內(nèi)溶劑不足需補加，無剩余壓力必須進行了氣體洗滌，初次充裝的乙炔瓶應(yīng)采用乙炔氣置換。充裝溫度過低或超量充裝會給儲存、使用造成瓶體、管路爆裂危險。

充裝時，乙炔工作壓力為0.02～0.15 MPa時，管道流速不大于8 m/s，工作壓力2.5 MPa以下時其最大流速為4 m/s。充裝時，溶解乙炔瓶內(nèi)的溫度應(yīng)在40 ℃以下，超溫會引起壓力升高，有可能發(fā)生充裝軟管爆裂，進而引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。溶解乙炔在充裝的過程中，當乙炔壓力的不斷升高到一定程度時，非常容易引起局部過熱而導(dǎo)致分解爆炸。

乙炔、丙酮屬甲類火災(zāi)危險性，如空氣中的濃度達到一定的爆炸極限，遇點火源或高熱等引發(fā)條件，極有可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸，另外靜電也是一種潛在危險，電氣設(shè)備、線路如不符合防爆要求，也有可能發(fā)生火災(zāi)爆炸[5]。

2.5 電石和丙酮危險性分析

電石對皮膚會產(chǎn)生的損害作用，如果與皮膚接觸會使皮膚瘙癢，引發(fā)一些炎癥，嚴重的會導(dǎo)致“鳥眼”樣潰瘍和黑皮病等。當皮膚被電石灼傷時的表現(xiàn)為，皮膚的創(chuàng)面時間不好轉(zhuǎn)并造成慢性潰瘍型，接觸的人員會有排汗較少、牙釉質(zhì)受損并且齲齒發(fā)病增多的現(xiàn)象[6]。電石為第4.3類遇濕易燃物品，禁止與水接觸，包裝要嚴密，切勿受潮，應(yīng)儲存于高干燥清潔的倉庫內(nèi)，庫房絕對不能漏雨，否則有引起燃燒，發(fā)生火災(zāi)的危險。

丙酮為第3.1類低閃點易燃液體，閃點-20 ℃。丙酮的爆炸極限大約在2.5%～13.0%之間，其蒸汽與空氣混合易形成爆炸性的混合物質(zhì)，當遇到明火、或與高熱物接觸時非常容易產(chǎn)生燃燒爆炸。所以丙酮儲存時應(yīng)該儲存在陰涼、干燥通風的倉庫間[7]。并遠離火種、熱源，防止靜電積聚，防止容器和包裝損壞。

3 安全生產(chǎn)對策措施及建議

3.1 乙炔安全措施

乙炔易燃易爆，作業(yè)場所嚴禁煙火。作業(yè)、檢修應(yīng)使用不發(fā)火花的工具。不準使用鐵器敲擊，防止敲擊設(shè)備、管道時產(chǎn)生火花。禁止乙炔和強酸物質(zhì)、強氧化劑、鹵素物質(zhì)等接觸。乙炔系統(tǒng)著火可用霧狀水、泡沫、二氧化碳滅火器滅火，禁止使用四氯化碳滅火器滅火。

操作人員吸入高濃度乙炔氣，應(yīng)迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處，注意保暖，當出現(xiàn)呼吸困難的情況時要立刻給輸氧，呼吸停止時立刻進行人工呼吸，進行心跳復(fù)蘇，送醫(yī)院及時治療。

3.2 電石安全措施

電石質(zhì)量應(yīng)符合GB 10665-2004《碳化鈣》的質(zhì)量指標，電石庫房應(yīng)保持干燥通風，要有防止雨水與地面水等侵入的措施。 電石包裝桶要防止吸濕受潮后產(chǎn)生乙炔。電石桶搬運時應(yīng)輕裝輕卸，雨天搬運必須要有可靠的遮雨設(shè)備。在開啟桶蓋時，禁止用氣焊或鋼鑿的方法，使用任何工具都不該產(chǎn)生火花。開桶時作業(yè)人員頭臉部不應(yīng)對準桶口，要輕輕開啟桶蓋，防止桶內(nèi)電石受潮后產(chǎn)生乙炔，受撞擊、震蕩而炸開桶蓋，傷及人員。電石桶里的電石應(yīng)該倒在規(guī)定的地方，并且應(yīng)該倒干凈，防止出現(xiàn)意外。電石禁止與醇類、酸混放。電石著火禁止用水、泡沫滅火器滅火。作業(yè)人員應(yīng)穿工作服，戴防護手套，佩帶防塵口罩[8]。

3.3 丙酮安全對策措施

丙酮隨用隨購，購入后立即送入丙酮儲槽內(nèi)。丙酮存放時應(yīng)該與其他物質(zhì)分開存放，尤其是氧化物質(zhì)，應(yīng)做好密封工作。搬運丙酮時應(yīng)該注意要輕拿輕放，盡量避免把包裝弄壞，從而對人身造成不必要的傷害。管道應(yīng)該要做好防靜電工作，所以應(yīng)該設(shè)置好接地裝置，同時管道里的液體的流速不能大于 3 m/s，從而產(chǎn)生事故隱患[9]。當丙酮著火時，應(yīng)該采用抗溶性的泡沫滅火器，不能直接用水滅火。當要與高濃度的丙酮接觸時，必須配戴防護性的手套、安全防護眼鏡，當空氣中丙酮的濃度超標時，應(yīng)當佩戴防毒口罩。當皮膚與丙酮接觸時，應(yīng)當立刻把弄臟的衣服脫掉，并立即用流動的清水沖洗。當吸進人體時，要立刻逃到空氣清新的地方，緊急情況時候要送到醫(yī)院檢查，及時治療。

3.4 電石加料安全對策措施

電石加料斗內(nèi)裝載的電石不能太滿，防止吊斗在提升中發(fā)生晃動，電石墜落傷人。吊料口應(yīng)有明顯醒目的安全標志。吊料時，人員不準站立在吊料口處，防止吊斗脫落發(fā)生惡性事故。加料槽應(yīng)始終保持干燥。電石推入落料管中，動作應(yīng)輕緩，防止發(fā)生撞擊火花。連接活門鋼纜應(yīng)經(jīng)常調(diào)節(jié)，確?；铋T嚴密不漏氣加電石前應(yīng)及時開啟引風機，引風機應(yīng)有一定的抽力，及時將加料管內(nèi)逸出的乙炔氣抽掉。電石的粒度應(yīng)該受到嚴格的把關(guān)，尤其是電石粉末和小顆粒的電石一定不可集中使用，從而防止發(fā)生意外。

3.5 乙炔壓縮充裝安全對策措施

壓縮機的吸氣壓力不得低于0.5 kPa，終端最高排氣壓力不得高于2.5 MPa。其各級排氣的溫度一律不得高于90 ℃，經(jīng)過冷卻后的乙炔氣體的溫度也必須要低于35 ℃。

定期檢查壓縮機的潤滑油和冷卻水的供給量，壓縮機運轉(zhuǎn)時，不得中斷潤滑油和冷卻水供給。定期排放壓縮機后的氣液分離器內(nèi)的油水，排放時動作要輕緩。定期要對干燥后乙炔氣體的含水量進行檢查，不能夠超過1 g(水)/m3。定期對高壓干燥器內(nèi)的廢液進行排放，無水氯化鈣也要及時的進行補充或者更換。補充、更換干燥劑時，應(yīng)將干燥器與乙炔系統(tǒng)切斷，作業(yè)前后用氮氣置換。壓縮機在投入使用時，應(yīng)該把乙炔氣體來置換氮氣，一直到乙炔的純度大于98%，才能夠并到乙炔系統(tǒng)里面。裝填無水氯化鈣干燥劑時，應(yīng)盡量將干燥器填滿。

乙炔氣瓶在充裝前，一定要安排專門的工作人員逐只對乙炔氣瓶進行認真的全面的檢查，同時對氣瓶內(nèi)的丙酮損耗進行挨個檢查，確定其損耗量，從而能夠確定丙酮的補加量。丙酮的補加也必須嚴格按相關(guān)的標準進行補加。在補加丙酮的時候，一定要用氮氣來加壓，并且要按照規(guī)定嚴格地控制加壓氮氣的壓力小于0.5 MPa[10]。

4 結(jié) 論

通過乙炔生產(chǎn)過程危險性分析可知，乙炔生產(chǎn)工藝過程中乙炔發(fā)生作業(yè)、乙炔壓縮作業(yè)、乙炔充裝作業(yè)以及電石和丙酮等危險化學品使用環(huán)節(jié)具有不同程度的危險性。在生產(chǎn)過程中，必須建立完善的安全生產(chǎn)規(guī)章制度和嚴格的操作規(guī)程，加強安全管理，對關(guān)鍵生產(chǎn)裝置和重點危險部位，必須制定事故的緊急措施和事故預(yù)案，并在實踐中不斷完善。