引言(1)
氰化鈉屬劇毒危險化學品,主要用于冶金、電鍍、醫(yī)藥及一些精細化工生產。輕油裂解法生產氰化鈉是我國研究開發(fā)的生產工藝,為目前國內部分中小企業(yè)所采用。由于該生產工藝中采用的原料、中間產品和最終產品多為易燃易爆或劇毒有害物質,生產操作中潛在的危險性較大,加之有些中小企業(yè)資金短缺,設備簡陋,人員素質低下,事故隱患很多。因此,有必要對其安全性進行深入分析,采取有效措施控制和減少事故發(fā)生。
生產工藝簡介(2)
輕油裂解法生產氰化鈉工藝流程見圖1。主要原料為輕油(或汽油)、液氨和燒堿。產品為液體氰化鈉(簡稱液氰)、固體氰化鈉(簡稱固氰)。生產過程主要分為三個階段:氰化氫氣體的制備與凈化、液氰制備、固氰制備。
圖1 輕油裂解法生產氰化鈉工藝流程簡圖
1.氰化氫氣體的制備與凈化
液氨經汽化器汽化后與汽油在文丘里管中混合,然后通過預熱器加熱到250℃~280℃進入裂解爐底部。爐內三相石墨電極浸入石油焦粒沸騰床層中,由于大電流導電發(fā)熱作用,原料氣在1450℃高溫、微負壓條件下發(fā)生裂解反應:
CnH2n+n+nNH3→nNCN+(2n+1)H2
2NH3→N2+3H2
CnH2n+2→nC+(n+1)H2
生成以氰化氫、氫氣為主并含有少量氮氣和炭粉的裂解物,經換熱冷卻及旋風、布袋除塵器先后脫除炭粉,得到純凈裂解爐氣。
2.液氰制備
純凈裂解爐氣通入中和罐,與其中的液體氫氧化鈉發(fā)生中和反應:
HCN+NaOH→NaCH+H2O
生成液氰。未反應的氣體進入尾氣吸收罐用液堿進一步吸收后,通過真空泵排至煙囪。尾氣的主要成分是氫氣。
3.固氰制備
液氰被送入節(jié)發(fā)器中,在負壓條件下加熱蒸發(fā),蒸出的水蒸氣用水冷凝,不凝氣用真空泵抽送至煙囪。經蒸發(fā)濃縮后的母液進入結晶器,用水冷卻降溫,固液混合物排放到離心機中進行固液分離,固體產品稱重裝桶。為進一步減少固氰含水量,有的廠家在離心分離后增加一道烘干除水工序。
生產過程的危險性分析(3)
1.火災爆炸危險性
生產中火災爆炸危險性大且數量欽的物料主要有汽油、氨、氫氣、氰化氫。其部分理化參數如表1所示。
表1 主要火災爆炸危險物料的燃燒爆炸相關參數表
序號 | 物料名稱 | 沸點 (℃) | 自燃點 (℃) | 閃點 (℃) | 爆炸極限 (V%) | 火險類別 |
1 | 汽油 | 40~200 | 415~530 | <28 | 1.3~6.0 | 甲 |
2 | 氨 | -33.5 | 651 | — | 15.7~27.4 | 乙 |
3 | 氫氣 | -252.8 | 560 | — | 4.1~74.2 | 甲 |
4 | 氰化氫 | 25.7 | 538 | -17.8 | 5.6~40 | 甲 |
汽油庫、氨庫、高位汽油箱、氨氧化器中儲存有較多的易燃易爆物質,正常情況下就有可燃蒸氣散發(fā)出來。若設備、設施存在隱患或操作不當,可能發(fā)生化學性爆炸。
裂解反應在高溫和微負壓下進行。裂解爐區(qū)屬甲類火災危險區(qū),裂解反應溫度均高于表1所列物料的自燃點,易燃易爆物質和高溫火源兩個爆炸要素已不可排除。若設備、管線和閥門等處密封不良,漏進空氣或發(fā)生外泄,均有發(fā)生化學性爆炸的危險。
裂解爐變壓器(占固定資產比例較大)中的變壓器油重3t左右,相電流在2000~3000A之間。若爐內石油焦粒過量注入,淹沒電極,或電極表面沉積的細灰長期得不到清除,易使相間短路,相電流急劇增大,油溫升高,有可能使變壓器炸裂,隨即引發(fā)火災。
在用鍋爐壓力容器出現(xiàn)設備故障或操作失誤時有可能發(fā)生物理性爆炸。
2.中毒危險性
生產過程中主要有毒有害物料種類、分布及危害性如表2所示。由表2可見,劇毒物質氰化氫和氰化鈉在廠區(qū)分布廣泛。劇毒氣體HCN作為中間產物,主要存在于HCN制備與凈化單元和液氰制備單元;在固氰制備單元和固氰庫房中,NaCH易吸收空氣中的水氣和CO2,釋放出HCN劇毒氣體。有毒物質的泄漏、飛濺均會對人造成不同程度的毒害。
表2 主查有毒有害物料種類、危害性及分布表
序號 | 物料 名稱 | 危害情況 | 分布情況(“+”表示有) | |||||||||
主要危害性質 | 毒物危害級別 | 容許濃度mg/m3 | HCN制備與凈化 | 液氰制備 | 固氰制備 | 液氰罐區(qū) | 固氰庫房 | 茍性堿罐區(qū)、庫房 | 氨庫 | 汽油庫 | ||
1 | 氰化氫 | 劇毒、弱酸性、可爆 | Ⅰ級(極度危害) | 0.3 | + | + | + | + | ||||
2 | 氰化鈉 | 劇毒 | Ⅰ級(極度危害) | 0.3 | + | + | + | + | ||||
3 | 氫氧化鈉 | 強堿、強腐蝕性 | Ⅳ(輕度危害) | 0.5 | + | + | + | + | ||||
4 | 氨 | 有毒、刺激性、腐蝕性、可爆 | Ⅳ級(輕度危害) | 30 | + | + | + | |||||
5 | 汽油 | 有毒、麻醉性、去脂、易燃易爆 | Ⅳ級(輕度危害) | 300 | + | + |
3.粉塵危害
裂解爐氣夾帶的炭粉,由于和HCN接觸,吸附HCN,毒性很大。生產中定期或不定期排放炭粉時會飄浮于作業(yè)場所空氣中,導致中毒。固氰生產車間和固氰庫房存在劇毒氰化鈉粉塵。
4.灼傷危險性
存在兩類灼傷,一類是化學灼傷,一類是高溫灼傷。生產中大量使用的氫氧化鈉、液氨等堿性物質,容易對皮膚、眼睛、呼吸道造成傷害;生產系統(tǒng)中的高溫設備、裝置、管道若不采取隔熱防護措施,也有灼傷的危險。
5.其它
除上述四種主要危險性外,還存在電氣傷害、機械傷害、高處墜落的危險性以及腐蝕靜電、噪聲、振動、高溫等危害。
由以上危險分析可知,裂解爐生產裝置、汽油及氨儲存裝置(包括中間儲罐)、裂解爐變壓器是有可能產生重大危險的設備,它們與存有劇毒品氰化鈉的生產裝置和儲運設施,共同構成主要危險有害作業(yè)場所。