控制化工工藝參數(shù),即控制反應(yīng)溫度、壓力,控制投料的速度、配比、順序以及原材料的純度和副反應(yīng)等。工藝參數(shù)失控,不但破壞了平穩(wěn)的生產(chǎn)過程,還常常是導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的“禍根”之一,所以嚴(yán)格控制工藝參數(shù),使之處于安全限度內(nèi),是化工裝置防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的根本措施之一。
1、溫度失控
溫度是石化生產(chǎn)中主要控制參數(shù)。準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度不但對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗由重要意義,也是防火防爆所必需的。溫度過高,可能引起反應(yīng)失控發(fā)生沖料或爆炸;也可能引起反應(yīng)物分解燃燒、爆炸;或由于液化氣體介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體介質(zhì)急劇蒸發(fā),造成超壓爆炸。溫度過低,則有時(shí)會因反應(yīng)速度減慢或停滯造成反應(yīng)物積聚,一旦溫度正常時(shí),往往回因未反應(yīng)物料過多而發(fā)生劇烈反應(yīng)引起爆炸。溫度過低還可能是某些物料凍結(jié),造成管路堵塞或破裂,致使易燃物泄漏引起燃燒、爆炸。
為了嚴(yán)格控制溫度,須從以下三個(gè)方面采取相應(yīng)措施。
①有效去除反應(yīng)熱;對于相當(dāng)多數(shù)的放熱反應(yīng)應(yīng)選擇有效的傳熱設(shè)備、傳熱設(shè)備及傳熱介質(zhì),保證反應(yīng)熱及時(shí)導(dǎo)出,防止超高溫。
還要注意隨時(shí)解決傳熱面結(jié)垢、結(jié)焦的問題,因?yàn)樗鼤蟠蠼档蛡鳠嵝?,而這種結(jié)垢、結(jié)焦現(xiàn)象在石化生產(chǎn)中有是較常見的。
②正確選用傳熱介質(zhì);在石化生產(chǎn)中常用載體來進(jìn)行加熱。常用的熱載體有水蒸氣、熱水、煙道氣、碳?xì)浠衔铮ㄈ鐚?dǎo)熱油、聯(lián)苯混合物及道生液)、熔鹽、汞和熔融金屬等。正確選擇載體對加熱過程的安全十分重要。如應(yīng)避免選擇容易與反應(yīng)物料相作用的物質(zhì)作為傳熱介質(zhì),如不能用水來加熱或冷卻環(huán)氧乙烷,因?yàn)槲⒘克矔鹨后w環(huán)氧乙烷自聚發(fā)熱而爆炸,此種情況宜選用液體石蠟做傳熱介質(zhì)。
③防止攪拌中斷;攪拌可以加速反應(yīng)物料混合以及熱傳導(dǎo)。有的生產(chǎn)過程如果攪拌中斷,肯呢過會造成局部反應(yīng)加聚和散熱不良而發(fā)生超壓爆炸。對因攪拌中斷可能引起事故的石化裝置,應(yīng)采取防止攪拌中斷的措施,例如采用雙倍供電等。
2、壓力控制
壓力是化工生產(chǎn)的基本參數(shù)之一。在化工生產(chǎn)中,有許多反應(yīng)需要在一定壓力下才能進(jìn)行,或者需要用假牙的方法來加快反應(yīng)速度,提高效率。因此,加壓操作在化工生產(chǎn)中普遍采用,所使用的塔、釜、器、罐等大部分是壓力容器。
但是,超壓也是造成火災(zāi)爆炸事故的重要 原因之一。例如,加壓能夠強(qiáng)化可燃物料的化學(xué)活性,擴(kuò)大爆炸極限范圍;久受高壓作用的設(shè)備容易脫碳、變形、滲漏,以至破裂和爆炸;處于高壓的可燃?xì)怏w介質(zhì)從設(shè)備、系統(tǒng)連接薄弱處(如焊接處或法蘭、螺栓、絲扣連接處甚至因腐蝕穿孔出等)泄漏,還會猶豫急劇噴出或靜電而導(dǎo)致火災(zāi)爆炸等。反之,壓力過低,會使設(shè)備變形。在負(fù)壓操作系統(tǒng),空氣容易從外部滲入,與設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)的可燃物料形成幫助性混合物而導(dǎo)致燃燒、爆炸。
因此,為了確保安全生產(chǎn),不因壓力失控造成事故,除了要求受壓系統(tǒng)中的所有設(shè)備、管道必須按照設(shè)計(jì)要求,保證其耐壓強(qiáng)度、氣密性;有安全閥等泄壓設(shè)備;還必須裝設(shè)靈敏、準(zhǔn)確、可靠的測量壓力的儀表-壓力計(jì)。而且要按照設(shè)計(jì)壓力或最高工作壓力以及有關(guān)規(guī)定,正確選用、安裝和使用壓力計(jì),并在生產(chǎn)運(yùn)行期間保持完好。
3、進(jìn)料控制
①進(jìn)料速度;對于放熱反應(yīng),進(jìn)料速度不能超過設(shè)備的散熱能力,否則物料溫度將會急劇升高,引起物料的分解,有可能造成爆炸事故。進(jìn)料速度過低,部分物料可能因溫度過低,反應(yīng)不完全而積聚。一旦達(dá)到反應(yīng)溫度是,就有可能使反應(yīng)加劇進(jìn)行,因溫度,壓力急劇升高而產(chǎn)生爆炸。
②進(jìn)料溫度;進(jìn)料溫度過高,可能造成反應(yīng)失控而發(fā)生事故;進(jìn)料溫度過低,情況與進(jìn)料速度過低相似。
③進(jìn)料配比;對反應(yīng)物料的配比要嚴(yán)格控制,尤其是對連續(xù)化程度較高、危險(xiǎn)性較大的生產(chǎn),更需注意。如環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中,反應(yīng)原料乙烯與氧的濃度接近爆炸極限范圍,須嚴(yán)格控制。尤其在開停車過程中,乙烯和氧的濃度在不斷變化,且開車時(shí)催化劑活性較低,容易造成反應(yīng)器出口氧濃度過高。為保證安全,應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖裝置,經(jīng)常核對循環(huán)氣的組成,盡量減少開車停車次數(shù)。
對可燃或易燃物與氧化劑的反應(yīng),要嚴(yán)格控制氧化劑的速度和投料量。兩種或兩種以上原料能形成爆炸性混合物的生產(chǎn),其配料比應(yīng)嚴(yán)格控制在爆炸極限范圍以外,如果工藝條件允許,可采用水蒸氣或惰性氣體稀釋。
催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度影響很大,如果催化劑過量,就可能發(fā)生危險(xiǎn)。因此,對催化劑的加入量也應(yīng)嚴(yán)格控制。
④進(jìn)料順序;有些生產(chǎn)過程,進(jìn)料順序是不能顛倒的。如氯化氫合成應(yīng)先投氫后投氯;三氯化磷生產(chǎn)應(yīng)先投磷后投氯;磷酸酯與甲胺反應(yīng)時(shí),應(yīng)先頭磷酸酯,再滴加甲胺等。反之反應(yīng)就會爆炸。
4、控制原料純度
許多化學(xué)反應(yīng),由于反應(yīng)物種危險(xiǎn)雜質(zhì)的增加導(dǎo)致副反應(yīng)、過反應(yīng)的發(fā)生而引起燃燒、爆炸。
①原料中某種雜質(zhì)含量過高,生產(chǎn)過程中易發(fā)生燃燒爆炸。如生產(chǎn)乙炔是要求電石中含磷量不超過0.08%,因?yàn)榱祝戳谆})遇水后生成磷化氫,它與空氣燃燒,可導(dǎo)致乙炔-空氣混合氣爆炸。
②循環(huán)使用的反應(yīng)原料氣體,如果其中有害雜質(zhì)氣體不清除干凈,在循環(huán)過程中就會越積越多,最終導(dǎo)致爆炸。如空分裝置中液氧中的有害物(烴)含量過高,就會引起爆炸。這需要在工藝上采取措施,如在循環(huán)使用前將有害雜質(zhì)吸收清除或?qū)⒉糠址磻?yīng)氣體放空,以及加強(qiáng)監(jiān)測等,以保證有害雜質(zhì)氣體含量不超過標(biāo)準(zhǔn)。
有時(shí)為了防止某些有害雜質(zhì)的存在引起事故,還可采用穩(wěn)定劑的辦法。
需要說明的是,溫度、壓力、進(jìn)料量與進(jìn)料溫度、原料純度等工藝參數(shù),甚至是一些看起來“較不重要”的工藝參數(shù)都是相互影響的,有時(shí)是“牽一發(fā)而動全身”,所以對任何一項(xiàng)工藝參數(shù)都要認(rèn)真對待,不能“掉以輕心”。