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氧化反應(yīng)本質(zhì)安全設(shè)計探討

文檔作者：吳李1 張娟2 文檔來源： 1. 浙江省天正設(shè)計工程有限公司 2. 杭州市余杭區(qū)環(huán)境檢測站		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月08日
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理論 · 實踐
168 | 2016年12月
氧化反應(yīng)為反應(yīng)物質(zhì)與氧原子化合或者脫去氫的反應(yīng)。氧
化工藝是涉及氧化反應(yīng)的化工工藝。主要使用氧化劑有:雙氧
水、氯酸鉀、氧氣和高錳酸鉀等。氧化反應(yīng)具有反應(yīng)溫度高,放
熱量大,升溫速度快等特點。反應(yīng)物質(zhì)及其產(chǎn)物具有燃燒爆炸
性。高錳酸鉀,氯酸鉀等部分氧化劑受碰撞、加熱及與酸接觸,
能引起劇烈化學(xué)反應(yīng)。氧化反應(yīng)所生成的過氧化物,容易分解,
加熱或撞擊易使其分解或爆炸。所以氧化反應(yīng)具有較大的火災(zāi)
危險性。在氧化反應(yīng)化工設(shè)計過程中必須采取有效本質(zhì)安全控
制措施。
1 氧化反應(yīng)操作單元設(shè)置要求
氧氣進(jìn)料系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置流量計、壓力表、開關(guān)閥、安全閥、止
回閥、氮氣吹掃、泄放系統(tǒng)及截流裝置( 如限流孔板)。液體氧化
劑進(jìn)料系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置高位槽( 帶液位計),氧化劑管道應(yīng)設(shè)置開關(guān)
閥、流量計及截流裝置( 如限流孔板)。氧化反應(yīng)安全泄放系統(tǒng)
應(yīng)設(shè)置安全泄放閥、安全閥及爆破片以及事故應(yīng)急接受槽。氧
化反應(yīng)釜設(shè)置雙套溫度計和壓力表,進(jìn)料管應(yīng)設(shè)置流量計。氧
化反應(yīng)釜夾套應(yīng)接入冷卻介質(zhì),冷卻介質(zhì)管道上設(shè)置開關(guān)閥
( 或調(diào)節(jié)閥)。氧化反應(yīng)釜應(yīng)接入氮氣管道并接放空管道。
2 氧化反應(yīng)裝置控制要求
氧化反應(yīng)重點監(jiān)控工藝參數(shù)包括氧化反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓
力;氧化反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速率;氧化劑流量;反應(yīng)物料的配比;
氣相氧含量;過氧化物含量等。氧化反應(yīng)安全控制的基本要求
包括反應(yīng)釜溫度和壓力的報警和聯(lián)鎖;反應(yīng)物料的比例控制
和聯(lián)鎖及緊急切斷動力系統(tǒng);緊急斷料系統(tǒng);緊急冷卻系統(tǒng);
緊急送入惰性氣體的系統(tǒng);氣相氧含量監(jiān)測、報警和聯(lián)鎖;安
全泄放系統(tǒng);可燃和有毒氣體檢測報警裝置等。氧化反應(yīng)工藝
應(yīng)采用的控制方法如下:將氧化反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓力與反應(yīng)
物的配比和流量、氧化反應(yīng)釜夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)出管道開關(guān)閥、
緊急冷卻系統(tǒng)形成聯(lián)鎖關(guān)系。設(shè)置緊急停車系統(tǒng),當(dāng)氧化反應(yīng)
釜內(nèi)溫度超標(biāo)或攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障時自動停止加料并緊急停
車。氧化反應(yīng)裝置配備安全閥、爆破片等安全設(shè)施[1]。氧化反應(yīng)
裝置具體自控方式:氧化反應(yīng)釜超溫超壓或攪拌電機(jī)異常則
報警,關(guān)氧化劑進(jìn)料開關(guān)閥,開安全泄放閥,關(guān)加熱介質(zhì)管道進(jìn)
出口管道開關(guān)閥,開冷卻介質(zhì)進(jìn)出口管道開關(guān)閥。
3 氧化反應(yīng)裝置設(shè)備材質(zhì)的選擇
設(shè)備材質(zhì)的選擇不僅要從反應(yīng)物料特性、制造工藝、設(shè)備
結(jié)構(gòu)、使用條件和使用時間等方面考慮,而且還應(yīng)從設(shè)備工作
條件下材料的物理性能, 力學(xué)性能、耐腐蝕性能、材料價格、來
源及供應(yīng)等方面綜合考慮。設(shè)備運行過程中應(yīng)精心維護(hù),保持
良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
4 氧化反應(yīng)工藝設(shè)計中應(yīng)注意的其他問題
液體氧化劑高位槽應(yīng)設(shè)置液位計,氮氣及放空系統(tǒng)。泄爆
系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置事故應(yīng)急接受槽,建議事故應(yīng)急接受槽為立式罐。
事故應(yīng)急接受槽接氮氣管道,設(shè)尾氣處理系統(tǒng)。緊急泄放時,泄
放管承受的力較大,泄放罐需用大半徑彎頭。氧化反應(yīng)結(jié)束后
應(yīng)采取氧化劑的去除措施,如加還原劑等。氧化反應(yīng)如有廢渣
應(yīng)密閉裝卸處理,涉及過氧化物的殘留物應(yīng)注意其受熱、振動
分解而發(fā)生爆炸的危險性。氧化劑如為液氧應(yīng)有確保液氧氣化
的措施,設(shè)置汽化器及緩沖罐,提供足夠的加熱熱量,一般冬天
使用熱水加熱空冷器。注意連鎖報警裝置及其他安全裝置定期
校驗,確保正常使用。以環(huán)氧乙烷為氧化劑時,環(huán)氧乙烷設(shè)備應(yīng)
設(shè)置氮封。環(huán)氧乙烷設(shè)備的安全閥前原則上應(yīng)設(shè)置爆破片。氮
封系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在爆破片入口管道處,安全閥的出口管道應(yīng)充惰
性氣體。
氧化反應(yīng)器的布置可設(shè)置操作面和配管面。操作面是為設(shè)
備運行操作及維修而設(shè)置的。包括人孔、安全閥、儀表、和物料
入口等。為了保證操作面設(shè)備的維修,必須保證有足夠維修空
間,氧化反應(yīng)器還應(yīng)考慮進(jìn)出通道。所有進(jìn)、出反應(yīng)器的物料管
線應(yīng)避免死角。氣相氧化反應(yīng)器系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置反應(yīng)物料的比例控
制和聯(lián)鎖系統(tǒng)及氧含量檢測儀。氧化設(shè)備布置在封閉式廠房內(nèi)
時,應(yīng)采用防止可燃?xì)怏w和腐蝕性氣體積聚,并具有防爆、泄壓
等措施,事故通風(fēng)機(jī)應(yīng)與設(shè)置的有毒氣體或可燃?xì)怏w檢測、報
警裝置聯(lián)鎖。
反應(yīng)釜需防止反應(yīng)失控而產(chǎn)生飛溫,其措施有:反應(yīng)釜應(yīng)
有較大的換熱面積,要連續(xù)通入冷卻介質(zhì),利用原料氣的溫度
調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。在大規(guī)模氧化反應(yīng)生產(chǎn)中應(yīng)采用外循環(huán)器冷
卻。在爆炸極限附件進(jìn)行的氧化反應(yīng)時,需控制物料氣與氧化
氣的比例。生產(chǎn)裝置要有自控系統(tǒng),氧化劑含量分析的安全聯(lián)
鎖警報裝置等。在原料混合設(shè)備和氧化反應(yīng)設(shè)備等易爆設(shè)備上
安裝爆破片及安全閥等泄放裝置。阻火器應(yīng)安裝在氧化反應(yīng)器
前的氣態(tài)進(jìn)料管道以及放空管上,防止回火在系統(tǒng)蔓延。
參考文獻(xiàn):
[1] 國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點監(jiān)管的危險化工
工藝目錄的通知[M]. 安監(jiān)總管三[2009]116 號.
作者簡介：吳李(1985-)，男，碩士研究生，工程師，從事醫(yī)藥化
工設(shè)計工作。
氧化反應(yīng)本質(zhì)安全設(shè)計探討
吳李1 張娟2(1. 浙江省天正設(shè)計工程有限公司, 浙江 杭州 310012 ;
2. 杭州市余杭區(qū)環(huán)境檢測站, 浙江 杭州 311100)
摘要：從氧化反應(yīng)操作單元設(shè)置要求，氧化反應(yīng)裝置控制要求，氧化反應(yīng)裝置設(shè)備材質(zhì)的選擇等方面，總結(jié)了化工設(shè)計中氧化反
應(yīng)本質(zhì)安全需注意的問題。
關(guān)鍵詞: 氧化反應(yīng)；設(shè)計；安全；控制
萬方數(shù)據(jù)

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