化工裝置中有很多關鍵部位,特別是高負荷的塔、槽、壓力容器、反應釜、大功率機泵及經(jīng)常開閉的閥門等,運行一定時間后,常會出現(xiàn)多發(fā)故障或集中發(fā)生故障的情況,對待多發(fā)故障事故,必須采取預防措施,加強設備及關鍵部位的監(jiān)測和監(jiān)護。
雖然化工生產(chǎn)過程差異很大,但所使用的設備類型基本相同?;さ奈锪隙嗑哂幸兹?、易爆、易中毒、有腐蝕性等特點,有些反應是在危險邊緣(如爆炸極限)附近進行生產(chǎn)的,一旦溫度或壓力控制不好,或由于設備腐蝕嚴重、選材不良、及人為的誤操作等因素,就有可能使物料泄漏,造成火災爆炸事故及人員傷亡。
可能存在潛在危險的生產(chǎn)部位主要包括:
?。?)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;
(3)產(chǎn)生大量反應熱的操作部位;
(4)會發(fā)生自聚反應的操作部位;
?。?)與水或其它物質(zhì)會發(fā)生強烈反應或形成有毒、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;
?。?)反應速度快,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)操作中儲存有大量的壓縮能的部位;
?。?1)一旦泄漏就迅速擴散,遇明火等產(chǎn)生爆炸的部位;
?。?2)易燃、易爆物料和儲存量大的部位。
化工生產(chǎn)關鍵部位的安全也即指對關鍵的設備的溫度、壓力、流量等的控制,防止設備超溫、超壓,對產(chǎn)生的異常情況及時處理的安全措施。
?。?)反應設備
反應設備是進行化學反應過程的設備。它是提供反應物料進行化學反應的設備,而化學反應又往往是在有壓力的情況下進行。(因為提高壓力將有利于反應物料的合成與聚合等)在反應的同時還伴隨有溫度的變化,所以反應設備內(nèi)通常還裝設一些加熱或冷卻裝置。
化工生產(chǎn)中的反應設備與工藝過程密切相關,其結(jié)構型式繁多。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)中的氧化的反應器等。反應釜、合成塔和流化床中的反應介質(zhì)絕大多數(shù)是易燃易爆的氣體或粉末狀固體物料,因檢修中未進行徹底置換、違章動火、物料性能不清、開車程序不嚴格、操作中超壓、超溫和泄漏而造成的爆炸事故極多。因泄漏嚴重、違章進入釜、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,裂解反應通常可以劃分為一次反應和二次反應,一次反應即由原料烴類經(jīng)熱裂解生成乙烯和丙烯等的反應。二次反應即是副反應。副反應產(chǎn)物焦和炭會堵塞管道及設備,影響裂解操作的穩(wěn)定。裂解爐生產(chǎn)乙烯過程是大型、連續(xù)、各工序密切相關的生產(chǎn)過程。裂解爐的計算機控制方案是對反應溫度、稀釋蒸汽比、運轉(zhuǎn)周期等進行控制。除了配備大量的工藝參數(shù)測溫和報警聯(lián)鎖系統(tǒng)外,還必須設置有關的調(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℃溫度下進行裂解。裂解的反應速度為0.1s,烴類原料發(fā)生斷鍵與脫烴,同時也發(fā)生縮合反應,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)。裂解操作溫度遠遠超過反應產(chǎn)物的自燃點,一旦因爐管結(jié)焦過熱燒穿或焊口開裂而發(fā)生泄漏,會立即發(fā)生自燃,如與空氣混合達到爆炸濃度,遇明火會發(fā)生爆炸,而生產(chǎn)過程中就有加熱爐明火。另外,燃料氣含氧量超過3%,并帶液進入爐膛會造成爐膛正壓回火,使裂解爐停車,嚴重時會造成爐膛內(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,會造成處于高溫下的裂解氣燒壞設備,造成爐管過熱燒穿,導致原料油大量泄漏引起火災或爆炸。
因此,在操作中,應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,看反應溫度是否嚴格按工藝指標進行控制;經(jīng)常注意觀察爐內(nèi)火焰分布是否均勻,有無偏燒及爐管變形情況;當裝置發(fā)生烴類氣體泄漏時,應立即開啟裂解爐的水幕和蒸汽幕進行保護,切斷燃料使爐子熄火,同時切斷原料停爐。
在氯乙烯聚合生產(chǎn)PVC的工藝過程中,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,必要時可以用氮氣排除釜內(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,反應熱由低溫冷凍鹽水移出。
如果控溫控壓不嚴,由于配料不準,引發(fā)劑過量或水比過低造成結(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^程中突然停電、停水,反應放出的熱量不能及時移去,也有引起暴聚導致聚合釜爆炸的危險。另外,此處易發(fā)生泄漏的動、靜密封點滲多,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,應定期檢查聚合釜軸封處及其它密封點;運行中嚴格控制反應溫度、壓力、攪拌器、冷卻水系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況,嚴防超溫、超壓。一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常升高,應加大冷卻水量進行調(diào)節(jié);若發(fā)現(xiàn)壓力超標、失控,應迅速加入終止劑,將聚合反應終止。為保證不斷電、不斷水,應有備用電源和水源。
在乙烯和氯氣生產(chǎn)二氯乙烷的工藝中,界區(qū)外來的氯氣通過焦碳過濾器后與乙烯一起加入到直接氯化反應器內(nèi),溶解在EDC的母液中,乙烯和氯迅速發(fā)生反應轉(zhuǎn)化成EDC。EDC的沸點為83.5℃,反應是在微高于EDC的沸點條件下進行,反應器的操作壓力為0.015MPa(表壓)、操作溫度約為90℃。氣化的EDC從反應器上部排出,并有一部分循環(huán)二氯乙烷母 液作為回流來移走反應熱。
該反應器是整個裝置最主要的設備,乙烯和氯氣進行的反應是強放熱反應,反應的工藝條件要求比較苛刻,如果反應溫度升高,副產(chǎn)物就會相應增加,產(chǎn)品純度降低。因此一定要控制好反應溫度、進料比和進料速度,并保證原料的純度,同時保證水、電、氣等公用工程的供應。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,使反應失控,因此用確保乙烯的進料純度;如果氯氣中含有雜質(zhì),雜質(zhì)是水,催化劑與水反應腐蝕設備,溫度越高,腐蝕越嚴重,而且會導致系統(tǒng)停車,所以應確保氯氣中水含量很低;如果進料不平衡,就可能發(fā)生失控反應,因此應監(jiān)控進料比,確保乙烯微過量;如果反應器大量放熱,就有可能導致大量的氯、二氯乙烷、乙烯釋放,應確保反應器的壓力釋放系統(tǒng)能處理此事故;如果反應器破裂,同樣將導致大量的氯、二氯乙烷、乙烯釋放,所以也應控制進料量,并在裝置處設圍堰,防止泄漏的物料擴散;如果安全閥打開,氯氣、二氯乙烷及乙烯可能被釋放出來,應確保反應器的壓力釋放系統(tǒng)能處理;如果反應溫度升高,將使乙烯溶解性差,副產(chǎn)物三氯乙烷增多,應對進料溫度進行控制調(diào)節(jié);如果反應壓力升高,將破壞相平衡,可能發(fā)生失控反應,所以應有進料壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等措施。