(一)生產(chǎn)過程危險(xiǎn)因素分析
PTA裝置是一套典型的高溫、中壓、強(qiáng)腐蝕性,部分單元臨氫操作的危險(xiǎn)性極高的化工生產(chǎn)裝置,為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性裝置。其工藝特點(diǎn)是:工藝過程復(fù)雜、臨氫、操作條件苛刻。生產(chǎn)中使用15種以上的原輔化工材料及產(chǎn)成品大部分介質(zhì)屬于易燃易爆、有毒有害強(qiáng)腐蝕介質(zhì)。從裝置的TA單元,PTA單元以及中間罐區(qū)等輔助單元看,在連續(xù)化生產(chǎn)過程中各危險(xiǎn)區(qū)域的危險(xiǎn)部位都存著火災(zāi)、爆炸,不同程度的毒性危害和強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)。根據(jù)同類型裝置事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,其主要事故形態(tài)是物料的泄漏與空氣形成的爆炸混合物,造成火災(zāi)爆炸的惡性事件。根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)際及經(jīng)驗(yàn),在生產(chǎn)過程PTA裝置易發(fā)生影響開工率的危險(xiǎn)因素主要有下述幾方面。
1.生產(chǎn)物料的危險(xiǎn)性
由于TA單元在生產(chǎn)過程所需的主要物料PX、IdAC、NBA等均為易燃易爆物質(zhì)。對(duì)二甲苯的火災(zāi)危險(xiǎn)存在于原料配制、氧化反應(yīng)工序中。醋酸的火災(zāi)危險(xiǎn)性存在于原料配制、氧化反應(yīng)、結(jié)晶、過濾、干燥、浴劑和催化劑回收等各個(gè)過程,貫穿于TA單元的整個(gè)工藝過程。而醋酸丁酯的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要存在于溶劑回收的共沸蒸餾工藝過程。
以上的三種物質(zhì)其操作溫度均高于其閃點(diǎn),如,對(duì)二甲苯為25℃,醋酸為39℃,醋酸丁酯為22℃,在操作、儲(chǔ)存、輸送過程中,當(dāng)管道、機(jī)泵以及所經(jīng)過的工藝設(shè)備一旦發(fā)生泄漏,易燃物料遇到火源或高溫物體時(shí),非常容易起火,如未及時(shí)控制即可釀成火災(zāi)事故。其次在TA單元的整個(gè)工藝過程,都存在著醋酸和溴化氫中溴離子的腐蝕問題,特別是高溫醋酸泄漏對(duì)設(shè)備和環(huán)境的腐蝕更為加劇。由于腐蝕使機(jī)械設(shè)備、容器、管道材料強(qiáng)度大為降低,長期腐蝕會(huì)造成管道、設(shè)備、閥門、機(jī)封的破壞,引起了泄漏著火事故的發(fā)生。如出現(xiàn)高溫醋酸或堿NaOH液泄漏中噴射,極易造成操作人員和維修人員的呼吸系統(tǒng)和皮膚的嚴(yán)重灼傷,尤其是大面積的酸、堿灼傷,讓人慘不忍睹。
另外,PTA單元的氫氣如發(fā)生泄漏很容易與空氣形成爆炸混合物,不管是靜電打火,還是遇到金屬撞擊都可引發(fā)一場惡性事故的發(fā)生。其次,物料的毒性對(duì)裝置的操作者也構(gòu)成極大的危害。如:溴化氫促進(jìn)劑加料間存在著因加料過程易吸人HBr蒸汽而存在著中毒的危險(xiǎn),尤其是HBr在氧化反應(yīng)高溫高壓條件下可產(chǎn)生溴甲烷。因此在反應(yīng)尾氣、氣體膨脹機(jī)、吸附塔、氣體洗滌塔及尾氣輸送TA及PTA產(chǎn)品時(shí),都可能存在一定濃度的溴甲烷。上述設(shè)備、管道如果發(fā)生氣體外逸,不但污染環(huán)境,并可引發(fā)操作人員的急性溴甲烷中毒事故。
2.氧化反應(yīng)過程的危險(xiǎn)性
氧化反應(yīng)系統(tǒng)包括氧化反應(yīng)器、結(jié)晶器、冷凝器、漿料罐、母液循環(huán)罐和醋酸精餾塔等工藝設(shè)備。氧化反應(yīng)是多種易燃物料:PX、HAC、HBr、鈷錳催化劑、循環(huán)母液、硅油等與大量的空氣混合,在高溫、低壓的氧化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行激烈放熱的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)器內(nèi)存在大量高溫、高壓的可燃物、助燃物其危險(xiǎn)性不言而喻。因此,大多數(shù)專利商都要求把氧化反應(yīng)器放在厚厚的防爆墻內(nèi),以降低氧化反應(yīng)器發(fā)生爆炸時(shí)造成的損失。生產(chǎn)過程反應(yīng)器的安全操作是通過控制氧化尾氣中的氧含量來實(shí)現(xiàn)的,正常生產(chǎn)時(shí)尾氣氧含量均為3%左右,若氧含量達(dá)到5%,反應(yīng)器就會(huì)報(bào)警以致停車。如果操作或控制不當(dāng),氧化尾氣含量超過8%,氧化反應(yīng)就有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。因此氧化反應(yīng)的工藝操作必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和壓力,避免出現(xiàn)反應(yīng)速度過快,導(dǎo)致溫升過高而發(fā)生失控的危險(xiǎn)。另外,重要的是在反應(yīng)的引發(fā)過程,尤其是在切換尾氣控制閥時(shí)操作不當(dāng),或發(fā)生三取二的尾氣氧含量監(jiān)測儀表故障等問題,極易造成尾氣氧含量不斷上升,當(dāng)氧含量超過8%左右濃度時(shí),會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)醋酸蒸汽的燃燒直至發(fā)生爆炸。而分布在氧化反應(yīng)器周圍的結(jié)晶器,第一到第四冷凝器以及循環(huán)母液醋酸罐,精餾塔醋酸閃蒸罐等,一旦發(fā)生大面積泄漏也隨時(shí)存在著火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)性。
3,尾氣吸附過程危險(xiǎn)性
尾氣吸附塔內(nèi)主要有氧氣、溴甲烷、甲苯、醋酸、活性炭、硅膠等物質(zhì)。正常操作溫度較低,但當(dāng)超過150℃或停車時(shí)溫度上升過高,會(huì)發(fā)生塔內(nèi)活性炭自燃而發(fā)生的火災(zāi)事故。
4,加氫精制系統(tǒng)的危險(xiǎn)性
PTA單元加氫反應(yīng)器是火災(zāi)爆炸重要的危險(xiǎn)源。反應(yīng)介質(zhì)為氫氣和TA的混合物,操作溫度為288℃,操作壓力最高為8.8MPa。由于操作溫度和壓力較高,而且氫氣介質(zhì)的爆炸極限寬為4.1%-74.1%,加氫精制單元屬甲類防火類別,爆炸危險(xiǎn)Ⅱ區(qū),發(fā)生火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)程度高。由于此系統(tǒng)為臨氫狀態(tài),設(shè)備及氫管線存在著氫氣泄漏和發(fā)生氫腐蝕和氫脆的危險(xiǎn)性。系統(tǒng)中的氫氣緩沖罐容積非常小,但它是儲(chǔ)氫的三類壓力容器,同樣存在超壓爆炸的危險(xiǎn)因素。其次系統(tǒng)內(nèi)的氫氣壓縮機(jī)將來自煉油廠的重整氫,經(jīng)氫氣壓縮機(jī)增壓,然后送人加氫反應(yīng)器,系統(tǒng)為臨氫區(qū)域,氫氣壓縮機(jī)的出口壓力達(dá)11.0MPa,出口溫度為200℃以上更加增大了壓縮機(jī)及出口管線,閥門發(fā)生泄漏所引起的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性。
5.原料及PX及化工原料罐區(qū)危險(xiǎn)性
裝置罐區(qū)內(nèi)有PX、HAC、HBr、NaOH、共沸劑NBA等易燃、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。除醋酸罐的容積達(dá)1000m3以上能夠形成防火堤內(nèi)積液池火災(zāi)外,對(duì)二甲苯、熱油、醋酸、燃料油等也都有發(fā)生罐內(nèi)池火災(zāi)的可能。因此在防止介質(zhì)的腐蝕泄漏和事故泄漏之時(shí),應(yīng)杜絕罐區(qū)內(nèi)存在各種火源的可能性,才能防止罐區(qū)火災(zāi)事故的發(fā)生。為防止罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生,除減少泄漏和杜絕火源外,還應(yīng)防止誤操作造成的冒罐跑料和抽空的事故發(fā)生。
6.PTA輸送、-包裝及儲(chǔ)存系統(tǒng)的危險(xiǎn)性
PTA產(chǎn)品在氣流輸送、包裝、存儲(chǔ)、除塵等各個(gè)生產(chǎn)過程,自始至終都存在著PTA或TA粉塵發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。由于PTA或TA的粉塵本身具有可燃性,其最低爆炸濃度為0.05g/L,極限氧濃度為15%(電火花點(diǎn)火)。當(dāng)粉塵懸浮物與空氣形成的混合物達(dá)到一定濃度,如52—718g/m3時(shí),遇有足以引起粉塵爆炸的起始能量,如出現(xiàn)明火、靜電、電火花等
條件就會(huì)發(fā)生惡性的粉塵爆炸事故。
7.高壓蒸汽和開停車及小包裝氮?dú)庀到y(tǒng)的危險(xiǎn)性
PTA裝置除設(shè)熱油爐外,加氫單元的進(jìn)料預(yù)熱系統(tǒng)全部用高壓蒸汽,PTA裝置中用于主要生產(chǎn)的加熱蒸汽有9.0MPa(表)、1.0MPa(表)及0.43MPa(表)三種規(guī)格,其中0.43MPa(表)為氧化反應(yīng)副產(chǎn)的低壓蒸汽,高壓9.0MPa(表)蒸汽溫度480℃,中壓1.0MPa(表),蒸汽也在230℃,因此高壓蒸汽系統(tǒng)及其凝液系統(tǒng)的集管、閥門、流水器、管網(wǎng)焊接質(zhì)量以及外保溫材料的選擇十分重要,如有漏泄、噴濺、裸管會(huì)造成嚴(yán)重的燙傷事故。另外PTA裝置工藝過程和PTA小包裝置系統(tǒng)以及開停工搶修中都需要大量的氮?dú)?。同類PTA裝置由于氮?dú)庑孤┖凸芾聿划?dāng)造成窒息傷人致死的事故多有發(fā)生。因此該裝置的氮?dú)庀到y(tǒng)必須確保密封循環(huán)系統(tǒng)良好,杜絕誤操作,堅(jiān)持巡檢,以防止各類惡性事故的發(fā)生。