己內(nèi)酰胺加氫精制工藝危險性分析與控制措施

蘆建國

（潞安集團(tuán)太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400）

0 引言

在合成纖維、工程塑料領(lǐng)域中，己內(nèi)酰胺是一種重要的有機(jī)化工原材料[1]。其通過聚合工藝生成聚酰胺后，聚酰胺大部分用于制備聚酰胺-6 纖維（尼龍-6），按用途分為民用絲和工業(yè)用絲；聚酰胺一小部分用作制聚酰胺塑料（工程塑料）；也可用于制備其他有機(jī)化合物或與其他有機(jī)物共聚，例如制備環(huán)己胺，合成賴氨酸等，用途十分廣泛。同時其產(chǎn)品性能良好，強(qiáng)度、耐磨性等均較好。

己內(nèi)酰胺裝置原料種類繁多、工藝流程復(fù)雜，反應(yīng)過程中會生成30 多種雜質(zhì)[2]。這些雜質(zhì)會嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而影響聚酰胺-6 質(zhì)量，影響下游行業(yè)的發(fā)展。己內(nèi)酰胺加氫精制工藝就是通過加氫反應(yīng)，最終實現(xiàn)將這些與己內(nèi)酰胺相似性質(zhì)的不飽和雜質(zhì)脫除。

由于己內(nèi)酰胺加氫精制過程中使用到苯、環(huán)己烷、氫氣等原料，故其生產(chǎn)的整個過程，具有易燃燒、易爆炸、有毒性等特點。因此，有必要進(jìn)行危險性分析，通過危險性分析，掌握生產(chǎn)過程中的危害和危險因素影響，采取必要的預(yù)防措施，確保生產(chǎn)整個過程的安全性和穩(wěn)定性。

1 己內(nèi)酰胺加氫精制工藝

1.1 己內(nèi)酰胺工藝流程簡述

己內(nèi)酰胺裝置工藝流程主要包括三個環(huán)節(jié)：環(huán)己酮肟工段、硫酸銨工段和己內(nèi)酰胺加氫精制工段。環(huán)己酮肟工段利用原料環(huán)己酮、氨和雙氧水等在低壓下，由鈦硅分子篩反應(yīng)催化直接制取環(huán)己酮肟，然后通過萃取水洗技術(shù)、精餾等系統(tǒng)后，再以環(huán)己酮肟為原料，在發(fā)煙硫酸存在下經(jīng)貝克曼法分離重排，獲得己內(nèi)酰胺重排液。

硫銨工段將環(huán)己酮肟工段來的重排液中的硫酸和己內(nèi)酰胺溶液進(jìn)行分離，用氨水把重排液中的硫酸進(jìn)行中和，得到副產(chǎn)物硫銨，通過離心分離、干燥后送包裝單元包裝；沉降分離出的酰胺溶液送精制工段精制，得到己內(nèi)酰胺。

己內(nèi)酰胺精制過程主要經(jīng)過4 個步驟，分別為萃取分離、離子交換、加氫精制、蒸發(fā)蒸餾，最終得到己內(nèi)酰胺成品。具體工藝過程見圖1。

圖1 己內(nèi)酰胺工藝流程圖

1.2 己內(nèi)酰胺加氫工藝流程及重要性

己內(nèi)酰胺加氫精制反應(yīng)主要設(shè)備為加氫反應(yīng)器。在一定溫度、壓力條件下，己內(nèi)酰胺水溶液進(jìn)入加氫反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)器中配有攪拌器，攪拌器實現(xiàn)充分混合作用。加氫過程使得不飽和雜質(zhì)變成飽和雜質(zhì)，后續(xù)單元利用雜質(zhì)與己內(nèi)酰胺沸點不同通過蒸發(fā)，實現(xiàn)雜質(zhì)與己內(nèi)酰胺的分離。

己內(nèi)酰胺裝置生產(chǎn)過程中，涉及的原料品種非常多，工藝流程長且復(fù)雜，伴隨著生產(chǎn)，產(chǎn)生的各種雜質(zhì)也非常多，這些雜質(zhì)直接影響著己內(nèi)酰胺產(chǎn)品品質(zhì)。己內(nèi)酰胺精制工段可將這些與己內(nèi)酰胺相似性質(zhì)的不飽和雜質(zhì)脫除，因此己內(nèi)酰胺精制工段必不可少。又因為己內(nèi)酰胺精制工段是通過加氫反應(yīng)實現(xiàn)雜質(zhì)脫除的，同時在己內(nèi)酰胺精制過程中又使用到了各種化工原料，例如苯、環(huán)己烷、氫氣等，故己內(nèi)酰胺精制過程具有易燃燒、易爆炸、且有毒等特點，屬于危險工藝。如果不重視，隨意操作，很有可能釀成重大事故。所以，提前對其物料及工藝進(jìn)行危險性分析，有利于明確己內(nèi)酰胺精制過程中的危害和危險因素，提前采取必要的防范措施，可保證化工生產(chǎn)過程的安全穩(wěn)定。

2 加氫工藝主要物料危險性分析

2.1 苯

在常溫下，苯是有強(qiáng)烈芳香氣味的無色透明液體。苯的沸點為80.1 ℃，閃點為-11 ℃，爆炸上限是8.0%，爆炸下限是1.2%，點火溫度為560 ℃。苯具有易燃燒、易爆炸、易揮發(fā)、易中毒等特點。其中易燃燒、易爆炸是苯蒸汽與空氣混合，形成爆炸性混合物后，如果遇到明火或者高熱都極容易發(fā)生燃燒爆炸；苯易揮發(fā)，是苯蒸汽能擴(kuò)散到很遠(yuǎn)的距離；苯有毒，同時有致癌可能性。

2.2 氫氣

氫氣是無色無味氣體，其相對密度為0.07，自燃點是570 ℃，閃點小于-50 ℃，爆炸上限為75%，爆炸下限為4%。氫氣的爆炸范圍非常寬泛，非常容易發(fā)生爆炸燃燒。氫氣比空氣輕，一般發(fā)生泄漏后，氫氣會逐漸上升積聚在室內(nèi)屋頂，當(dāng)有火花出現(xiàn)，瞬間發(fā)生爆炸。

2.3 其他

1）己內(nèi)酰胺：有低毒、可燃燒等特點。己內(nèi)酰胺會造成人的皮膚損害，發(fā)生全身性皮炎，長期接觸有可能引起神衰綜合征。受到高熱后會分解，產(chǎn)生氮氧化物，造成人體中毒。己內(nèi)酰胺遇到高熱、明火或與氧化劑接觸等情況，都會有引起燃燒的危險。如果己內(nèi)酰胺粉塵和空氣混合，當(dāng)達(dá)到爆炸濃度時，遇到火星等會立即爆炸。

2）環(huán)己烷：爆炸極限是1.31%～8.35%，易燃易爆。環(huán)己烷對人的皮膚有輕度刺激作用，如長期吸入，人會發(fā)生麻醉癥狀，如頭暈、惡心等一些現(xiàn)象。

3）硝酸：有酸性腐蝕性。硝酸蒸氣對人會產(chǎn)生刺激作用，例如上呼吸道等都會有被刺激的癥狀，皮膚接觸己內(nèi)酰胺，會引起皮膚灼傷。

4）氫氧化鈉：堿性腐蝕。氫氧化鈉對部分金屬有腐蝕性，例如鋅及其合金、鋁、鋅等。氫氧化鈉有分解蛋白質(zhì)的作用，人體接觸可引起皮膚化學(xué)灼傷，長期接觸氫氧化鈉稀溶液會造成皮膚問題，如皮炎、慢性濕疹等，高濃度氫氧化鈉會造成皮膚的局部劇烈腐蝕。

3 工藝過程危險性分析

從己內(nèi)酰胺加氫精制的工藝流程來看，己內(nèi)酰胺加氫精制過程中的主要危險源是加氫反應(yīng)。在催化劑的作用下，己內(nèi)酰胺溶液與氫氣發(fā)生加氫反應(yīng)。

在石油化工生產(chǎn)中，原料在催化劑和氫氣的作用下發(fā)生脫硫、脫氮或去不飽和鍵、烯烴或者使原料發(fā)生裂解反應(yīng)時稱為加氫反應(yīng)。

加氫反應(yīng)的危險性包括以下幾點：

1）爆炸、火災(zāi)。加氫反應(yīng)是在高溫高壓條件下，大量的氫氣環(huán)境下進(jìn)行，如果發(fā)生意外，例如操作錯誤或設(shè)備損壞導(dǎo)致氫氣泄漏，就容易發(fā)生爆炸、火災(zāi)。

2）氫脆。加氫反應(yīng)是一種強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，氫在高溫下與鋼材接觸，鋼材中的碳分子容易與氫氣反應(yīng)生成碳?xì)浠衔铮瑥亩档弯撝圃O(shè)備的強(qiáng)度，引起氫脆[3]。

4 安全控制防范措施

4.1 設(shè)計上

化工裝置首先通過工程設(shè)計進(jìn)行全盤考慮，工程設(shè)計是化工生產(chǎn)的第一步，工程設(shè)計的好壞會直接影響到化工項目的投資和今后效益，化工裝置是否能安全生產(chǎn)首先由工程設(shè)計決定。

化工生產(chǎn)較為復(fù)雜，通常具有高溫度、高壓力、易燃燒、易爆炸以及易中毒、有腐蝕性、有刺激性等危險危害因素特點?；どa(chǎn)自動化操作是實現(xiàn)化工裝置高產(chǎn)量、優(yōu)品質(zhì)、長周期穩(wěn)定運行的必要手段。通過自動化操作可以嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，避免手動誤操作，可以降低勞動強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境。己內(nèi)酰胺加氫精制采用單參數(shù)控制、分程控制和串級控制等多種控制方案實現(xiàn)自控。同時安裝在線分析儀、可燃有毒氣體檢測儀，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中危險物料的含量和濃度，以保證化工裝置安全穩(wěn)定生產(chǎn)，避免發(fā)生人員中毒、傷亡事故。

4.2 設(shè)備上

在己內(nèi)酰胺加氫精制工段防爆區(qū)內(nèi)設(shè)置隔熱、防噪聲等保護(hù)措施，完善所有金屬設(shè)備、管道等配套。對加氫反應(yīng)器、高轉(zhuǎn)速機(jī)泵、危化品儲罐、氫氣管線以及控制儀表等，需定期檢查檢修，排查隱患，發(fā)現(xiàn)立即處理。大修前應(yīng)提前編制完善大修方案，要對系統(tǒng)全面考量，將檢修系統(tǒng)做好隔離防護(hù)，可以加設(shè)盲板等，防止物料泄漏后造成危險。大修時應(yīng)徹底消除系統(tǒng)中存在的隱患，大修后應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行清潔和氣密處理后再啟動系統(tǒng)。化工裝置安全閥、爆破片等安全附件、安全設(shè)施，禁止隨意拆除，需按要求定期校驗，保證安全附件、安全設(shè)施完好有效。

4.3 操作上

無論對風(fēng)險因素的分析有多徹底，無論對安全防范措施的分析有多詳細(xì)，最終還是需要人來落實完成。人員的安全操作是最終實現(xiàn)設(shè)備安全運行的必要條件。

己內(nèi)酰胺加氫反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，是危險工藝，溫度壓力控制非常重要，如不按規(guī)定操作，會增加危險系數(shù)。因此加氫反應(yīng)溫度、壓力以及投料速度比例等，都應(yīng)嚴(yán)格控制在指標(biāo)范圍內(nèi)。按規(guī)定投掛全部聯(lián)鎖，禁止隨意修改聯(lián)鎖指標(biāo)，禁止隨意關(guān)斷聲光報警。嚴(yán)格按照裝置操作規(guī)程進(jìn)行操作，遵守生產(chǎn)紀(jì)律，保證生產(chǎn)平穩(wěn)。發(fā)現(xiàn)裝置出現(xiàn)跑冒滴漏，必須立即消漏，保證現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境安全可靠。同時有必要加強(qiáng)對操作人員的安全技術(shù)培訓(xùn)，提高工人專業(yè)水平的同時，提高其安全意識，以保證裝置安全可靠運行。

5 結(jié)語

己內(nèi)酰胺裝置精制加氫工段必不可少，其加氫工藝屬于重點監(jiān)管的危險工藝。在生產(chǎn)過程中，如果處理不當(dāng)，很有可能發(fā)出突發(fā)性、災(zāi)害性事故。故應(yīng)對其進(jìn)行危險性分析，包括主要物料危險性以及工藝危險性分析。針對其危險性，從工程設(shè)計、化工設(shè)備、化工操作等三方面制定安全防范措施，嚴(yán)格按照設(shè)計，做好設(shè)備選型，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，定期檢查檢修設(shè)備，對異常情況及時分析總結(jié)等，才能杜絕事故發(fā)生，保證化工裝置的安全穩(wěn)定連續(xù)運行。