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化工生產(chǎn)關(guān)鍵部位安全

  
評(píng)論: 更新日期:2013年02月01日

 化工裝置中有很多關(guān)鍵部位,特別是高負(fù)荷的塔、槽、壓力容器、反應(yīng)釜、大功率機(jī)泵及經(jīng)常開(kāi)閉的閥門等,運(yùn)行一定時(shí)間后,常會(huì)出現(xiàn)多發(fā)故障或集中發(fā)生故障的情況,對(duì)待多發(fā)故障事故,必須采取預(yù)防措施,加強(qiáng)設(shè)備及關(guān)鍵部位的監(jiān)測(cè)和監(jiān)護(hù)。

  雖然化工生產(chǎn)過(guò)程差異很大,但所使用的設(shè)備類型基本相同。化工的物料多具有易燃、易爆、易中毒、有腐蝕性等特點(diǎn),有些反應(yīng)是在危險(xiǎn)邊緣(如爆炸極限)附近進(jìn)行生產(chǎn)的,一旦溫度或壓力控制不好,或由于設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、選材不良、及人為的誤操作等因素,就有可能使物料泄漏,造成火災(zāi)爆炸事故及人員傷亡。

  可能存在潛在危險(xiǎn)的生產(chǎn)部位主要包括:

  (1)在爆炸范圍內(nèi)或接近爆炸極限范圍操作的部位;

 ?。?)在高溫或高壓下操作或在冷凍的液態(tài)下操作的部位;

 ?。?)產(chǎn)生大量反應(yīng)熱的操作部位;

 ?。?)會(huì)發(fā)生自聚反應(yīng)的操作部位;

  (5)與水或其它物質(zhì)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)或形成有毒、有腐蝕性的物質(zhì)的部位;

 ?。?)存在本質(zhì)不穩(wěn)定的化合物或中間體的部位;

  (7)反應(yīng)速度快,具有爆炸性的部位;

 ?。?)操作中具有粉塵或霧滴爆炸的危險(xiǎn)性的部位;

 ?。?)生產(chǎn)中有極毒的物質(zhì)產(chǎn)生的部位;

 ?。?0)操作中儲(chǔ)存有大量的壓縮能的部位;

 ?。?1)一旦泄漏就迅速擴(kuò)散,遇明火等產(chǎn)生爆炸的部位;

 ?。?2)易燃、易爆物料和儲(chǔ)存量大的部位。

  化工生產(chǎn)關(guān)鍵部位的安全也即指對(duì)關(guān)鍵的設(shè)備的溫度、壓力、流量等的控制,防止設(shè)備超溫、超壓,對(duì)產(chǎn)生的異常情況及時(shí)處理的安全措施。

 ?。?)反應(yīng)設(shè)備

  反應(yīng)設(shè)備是進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的設(shè)備。它是提供反應(yīng)物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備,而化學(xué)反應(yīng)又往往是在有壓力的情況下進(jìn)行。(因?yàn)樘岣邏毫⒂欣诜磻?yīng)物料的合成與聚合等)在反應(yīng)的同時(shí)還伴隨有溫度的變化,所以反應(yīng)設(shè)備內(nèi)通常還裝設(shè)一些加熱或冷卻裝置。

  化工生產(chǎn)中的反應(yīng)設(shè)備與工藝過(guò)程密切相關(guān),其結(jié)構(gòu)型式繁多。例如,PVC生產(chǎn)中的聚合釜、合成氨生產(chǎn)中的氨合成塔、電解工藝生產(chǎn)氫氣、氯氣的電解槽、裂解工藝制乙烯的裂解爐以及丙烯腈生產(chǎn)中的氧化的反應(yīng)器等。反應(yīng)釜、合成塔和流化床中的反應(yīng)介質(zhì)絕大多數(shù)是易燃易爆的氣體或粉末狀固體物料,因檢修中未進(jìn)行徹底置換、違章動(dòng)火、物料性能不清、開(kāi)車程序不嚴(yán)格、操作中超壓、超溫和泄漏而造成的爆炸事故極多。因泄漏嚴(yán)重、違章進(jìn)入釜、塔等容器內(nèi)作業(yè)造成的中毒事故也很多。

  例如:在烴裂解制乙烯的工藝中,裂解反應(yīng)通常可以劃分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng),一次反應(yīng)即由原料烴類經(jīng)熱裂解生成乙烯和丙烯等的反應(yīng)。二次反應(yīng)即是副反應(yīng)。副反應(yīng)產(chǎn)物焦和炭會(huì)堵塞管道及設(shè)備,影響裂解操作的穩(wěn)定。裂解爐生產(chǎn)乙烯過(guò)程是大型、連續(xù)、各工序密切相關(guān)的生產(chǎn)過(guò)程。裂解爐的計(jì)算機(jī)控制方案是對(duì)反應(yīng)溫度、稀釋蒸汽比、運(yùn)轉(zhuǎn)周期等進(jìn)行控制。除了配備大量的工藝參數(shù)測(cè)溫和報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)外,還必須設(shè)置有關(guān)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其中包括原料油溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng);總稀釋蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng),總?cè)剂蠅毫φ{(diào)節(jié)系統(tǒng);總?cè)剂嫌蛪毫φ{(diào)節(jié)系統(tǒng);爐頂火嘴、側(cè)壁火嘴用的燃料油與霧化蒸汽間壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng);各組爐管進(jìn)料流量調(diào)節(jié)系統(tǒng),各組爐管稀釋蒸汽注入流量調(diào)節(jié)系統(tǒng);爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng);裂解管出口溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。

  裂解爐主要由爐體和裂解管兩大部分組成。裂解時(shí)的溫度在800℃以上,裂解的原料為常壓柴油和減壓柴油或輕烴、石腦油等,配入一定比例的水蒸汽,在裂解爐內(nèi)于0.2MPa~0.3MPa壓力及800℃~850℃溫度下進(jìn)行裂解。裂解的反應(yīng)速度為0.1s,烴類原料發(fā)生斷鍵與脫烴,同時(shí)也發(fā)生縮合反應(yīng),生成包括乙烯、丙烯、甲烷、氫氣在內(nèi)的一系列裂解產(chǎn)物。裂解產(chǎn)物乙烯、丙烯、甲烷等大都為呈氣態(tài)的易燃易爆物質(zhì)。裂解操作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物的自燃點(diǎn),一旦因爐管結(jié)焦過(guò)熱燒穿或焊口開(kāi)裂而發(fā)生泄漏,會(huì)立即發(fā)生自燃,如與空氣混合達(dá)到爆炸濃度,遇明火會(huì)發(fā)生爆炸,而生產(chǎn)過(guò)程中就有加熱爐明火。另外,燃料氣含氧量超過(guò)3%,并帶液進(jìn)入爐膛會(huì)造成爐膛正壓回火,使裂解爐停車,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爐膛內(nèi)發(fā)生爆炸。如果停水和水壓不足,或因誤操作氣體壓力大于水壓而冷卻失效,會(huì)造成處于高溫下的裂解氣燒壞設(shè)備,造成爐管過(guò)熱燒穿,導(dǎo)致原料油大量泄漏引起火災(zāi)或爆炸。

  因此,在操作中,應(yīng)檢查分析燃料氣含氧量是否低于3%;檢查燃料油的霧化蒸氣壓力是否正常,看反應(yīng)溫度是否嚴(yán)格按工藝指標(biāo)進(jìn)行控制;經(jīng)常注意觀察爐內(nèi)火焰分布是否均勻,有無(wú)偏燒及爐管變形情況;當(dāng)裝置發(fā)生烴類氣體泄漏時(shí),應(yīng)立即開(kāi)啟裂解爐的水幕和蒸汽幕進(jìn)行保護(hù),切斷燃料使?fàn)t子熄火,同時(shí)切斷原料停爐。

  在氯乙烯聚合生產(chǎn)PVC的工藝過(guò)程中,其產(chǎn)品PVC為氯乙烯單體經(jīng)聚合而成的自聚物,PVC懸浮聚合是先將去離子水加到聚合釜內(nèi),在攪拌下將聚合配方中的其它助劑如分散劑,緩沖劑等加入,然后加引發(fā)劑,密封聚合釜并抽空,必要時(shí)可以用氮?dú)馀懦獌?nèi)空氣使殘留氧含量降至最低,最后加入單體,操作溫度為30℃~60℃和壓力0.3 MPa~1.0MPa,反應(yīng)熱由低溫冷凍鹽水移出。

  如果控溫控壓不嚴(yán),由于配料不準(zhǔn),引發(fā)劑過(guò)量或水比過(guò)低造成結(jié)塊,容易造成聚合溫度失控,壓力驟升,安全閥起跳而使大量的氯乙烯處逸,產(chǎn)生暴聚排料?;蛘咴诰酆戏磻?yīng)過(guò)程中突然停電、停水,反應(yīng)放出的熱量不能及時(shí)移去,也有引起暴聚導(dǎo)致聚合釜爆炸的危險(xiǎn)。另外,此處易發(fā)生泄漏的動(dòng)、靜密封點(diǎn)滲多,一旦出現(xiàn)漏料,遇明火、靜電或磨擦熱,可引起著火或爆炸。

  因此,應(yīng)定期檢查聚合釜軸封處及其它密封點(diǎn);運(yùn)行中嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、壓力、攪拌器、冷卻水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,嚴(yán)防超溫、超壓。一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常升高,應(yīng)加大冷卻水量進(jìn)行調(diào)節(jié);若發(fā)現(xiàn)壓力超標(biāo)、失控,應(yīng)迅速加入終止劑,將聚合反應(yīng)終止。為保證不斷電、不斷水,應(yīng)有備用電源和水源。

  在乙烯和氯氣生產(chǎn)二氯乙烷的工藝中,界區(qū)外來(lái)的氯氣通過(guò)焦碳過(guò)濾器后與乙烯一起加入到直接氯化反應(yīng)器內(nèi),溶解在EDC的母液中,乙烯和氯迅速發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成EDC。EDC的沸點(diǎn)為83.5℃,反應(yīng)是在微高于EDC的沸點(diǎn)條件下進(jìn)行,反應(yīng)器的操作壓力為0.015MPa(表壓)、操作溫度約為90℃。氣化的EDC從反應(yīng)器上部排出,并有一部分循環(huán)二氯乙烷母 液作為回流來(lái)移走反應(yīng)熱。

  該反應(yīng)器是整個(gè)裝置最主要的設(shè)備,乙烯和氯氣進(jìn)行的反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng),反應(yīng)的工藝條件要求比較苛刻,如果反應(yīng)溫度升高,副產(chǎn)物就會(huì)相應(yīng)增加,產(chǎn)品純度降低。因此一定要控制好反應(yīng)溫度、進(jìn)料比和進(jìn)料速度,并保證原料的純度,同時(shí)保證水、電、氣等公用工程的供應(yīng)。如果乙烯中含有雜質(zhì),如乙炔、油等雜質(zhì),油將與氯氣劇烈反應(yīng),使反應(yīng)失控,因此用確保乙烯的進(jìn)料純度;如果氯氣中含有雜質(zhì),雜質(zhì)是水,催化劑與水反應(yīng)腐蝕設(shè)備,溫度越高,腐蝕越嚴(yán)重,而且會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停車,所以應(yīng)確保氯氣中水含量很低;如果進(jìn)料不平衡,就可能發(fā)生失控反應(yīng),因此應(yīng)監(jiān)控進(jìn)料比,確保乙烯微過(guò)量;如果反應(yīng)器大量放熱,就有可能導(dǎo)致大量的氯、二氯乙烷、乙烯釋放,應(yīng)確保反應(yīng)器的壓力釋放系統(tǒng)能處理此事故;如果反應(yīng)器破裂,同樣將導(dǎo)致大量的氯、二氯乙烷、乙烯釋放,所以也應(yīng)控制進(jìn)料量,并在裝置處設(shè)圍堰,防止泄漏的物料擴(kuò)散;如果安全閥打開(kāi),氯氣、二氯乙烷及乙烯可能被釋放出來(lái),應(yīng)確保反應(yīng)器的壓力釋放系統(tǒng)能處理;如果反應(yīng)溫度升高,將使乙烯溶解性差,副產(chǎn)物三氯乙烷增多,應(yīng)對(duì)進(jìn)料溫度進(jìn)行控制調(diào)節(jié);如果反應(yīng)壓力升高,將破壞相平衡,可能發(fā)生失控反應(yīng),所以應(yīng)有進(jìn)料壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等措施。

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