加氫反應(yīng)大多為放熱反應(yīng),而且大多在較高溫度下進(jìn)行,氫氣以及大部分所使用的物料具有燃爆危險(xiǎn)性,一部分物料、產(chǎn)品或中間產(chǎn)物存在毒性、腐蝕性。一旦出現(xiàn)泄漏、反應(yīng)器堵塞等故障,發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)性很大。
1、固有危險(xiǎn)性
固有危險(xiǎn)性指加氫反應(yīng)中的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等本身具有的危險(xiǎn)有害特性。
1.1火災(zāi)危險(xiǎn)性:
1)氫氣:與空氣混合能成為爆炸性混合物、遇火星、高熱能引起燃燒。室內(nèi)使用或儲(chǔ)存氫氣,當(dāng)有漏氣時(shí),氫氣上升滯留屋頂,不易自然排出,遇到火星時(shí)會(huì)引起爆炸。
2)原料及產(chǎn)品:加氫反應(yīng)的原料及產(chǎn)品多為易燃、可燃物質(zhì)。例如:苯、萘等芳香烴類;環(huán)戊二烯、環(huán)戊烯等不飽和烴;硝基苯、乙二腈等硝基化合物或含氮烴類;一氧化碳、丁醛、甲醇等含氧化合物以及石油化工中餾分油、減壓餾分油等油品。
3)催化劑:部分氫化反應(yīng)使用的催化劑如雷尼鎳屬于易燃固體可以自燃。
4)在氫化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物如硫化氫、氨氣多為可燃物質(zhì)。
1.2爆炸危險(xiǎn)性:
1)物理爆炸:加氫工藝多為氣液相或氣相反應(yīng),在整個(gè)加氫過程中,裝置內(nèi)基本處于高壓條件下進(jìn)行。在操作條件下,氫腐蝕設(shè)備產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象,降低設(shè)備強(qiáng)度。如操作不當(dāng)或發(fā)生事故,發(fā)生物理爆炸。
2)化學(xué)爆炸:加氫工藝中,氫氣爆炸極限為4.1%-74.2%,當(dāng)出現(xiàn)泄漏;或裝置內(nèi)混入空氣或氧氣;易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。
在某些加氫工藝中如一氧化碳加氫制甲醇工藝,其原料一氧化碳亦為易燃易爆氣體,產(chǎn)品甲醇為甲B類可燃液體,在操作溫度下甲醇為氣態(tài),當(dāng)出現(xiàn)泄漏也可能導(dǎo)致設(shè)備爆炸。如苯加氫制環(huán)己烷、苯酚加氫制環(huán)己醇、丁醛氣相加氫生產(chǎn)丁醇等工藝中原料、產(chǎn)品在常溫下為液態(tài),但在操作條件下為氣態(tài),出現(xiàn)泄漏導(dǎo)致爆炸。另外,如硝基苯液相加氫生產(chǎn)苯胺等工藝,反應(yīng)溫度、壓力相對(duì)較低,反應(yīng)為氣液兩相反應(yīng),其爆炸危險(xiǎn)性主要來自氫。
1.3中毒危險(xiǎn)危害性:
氫化反應(yīng)中不同原料和產(chǎn)品毒性差別較大,具體如下:
1)不飽和烴及餾分油;如環(huán)戊二烯、乙炔、常、減壓餾分油等無毒
2)芳香烴:如苯酚、甲苯等為中低毒性物質(zhì),部分有腐蝕性。
3)含氮化合物:如硝基苯、苯胺等有較強(qiáng)的毒性。
1.4腐蝕及其他危險(xiǎn)性:
氫化反應(yīng)腐蝕性具體如下:
1)氫:氫化反應(yīng)大多在高溫高壓下進(jìn)行,在這種條件下,氫可以對(duì)設(shè)備鋼材產(chǎn)生腐蝕,出現(xiàn)鋼脆現(xiàn)象。
2)其他:在石油化工中加氫精制多同時(shí)伴隨脫硫脫氮過程,產(chǎn)生的副產(chǎn)品硫化氫、氨氣等物質(zhì)均有腐蝕性。
對(duì)于某些加氫工藝的原料或產(chǎn)品本身帶有腐蝕性,如苯酚。
2、工藝過程危險(xiǎn)性分析
加氫反應(yīng)過程為放熱反應(yīng),且反應(yīng)溫度、壓力較高,所用原料大多為易燃易爆,部分原料和產(chǎn)品有毒性、腐蝕性。所以加氫反應(yīng)工程中存在諸多不安全因素。
加氫反應(yīng)均為放熱反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)物反應(yīng)不均勻、管式反應(yīng)器堵塞、反應(yīng)器受熱不均勻等原因造成的反應(yīng)器內(nèi)溫度、壓力急劇升高導(dǎo)致爆炸或局部溫度升高產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致反應(yīng)器泄漏導(dǎo)致爆炸。氫高壓下腐蝕工藝設(shè)備,使設(shè)備強(qiáng)度下降導(dǎo)致物理爆炸或產(chǎn)生泄漏導(dǎo)致爆炸。
加氫反應(yīng)均為氣相或氣液相反應(yīng),設(shè)備操作壓力均為高壓甚至超高壓,因此對(duì)反應(yīng)器的強(qiáng)度、連接處的焊接、法蘭連接有較高的要求。
本指導(dǎo)方案在實(shí)際應(yīng)用中,某工藝產(chǎn)品的具體危險(xiǎn)應(yīng)按危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)或預(yù)先危險(xiǎn)分析(PHA)或事故樹分析(ETA)等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,對(duì)整個(gè)工藝過成的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析。