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典型石油化工工艺过程中防爆安全技术措施

编辑:制度大全2019-05-06

摘?要介绍了典型石油化工工艺过程中产生爆炸的原因,提出了石油化工安全生产过程中应注意的事项和杜绝爆炸的具体措施。

?关键词石油化工工艺过程安全生产防爆措施

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1前言

石油化工行业和其他行业相比,在防爆方面有着特殊的重要性。这主要由其生产特点决定的。

a.石油化工行业爆炸源多,如原料、中间体、成品大多数都是易燃、易爆物质;同时,生产过程中的点火源很多,如明火、电火花、静电火花都可能成为爆炸的点火源。易燃、易爆物质或其蒸汽和氧气等助燃性气体混合达到一定的比例形成的混合气体遇点火源发生爆炸时,其破坏程度不亚于烈性炸药的威力,这一特点,决定了石油化工行业的防火防爆工作的艰巨性。

b.石油化工生产具有高温、高压、深冷冻的特点,并且多数介质具有较强的腐蚀性,加上温度应力,交变应力等的作用,受压容器、设备常常因此而遭到破坏,从而引起泄漏,造成大面积火灾和爆炸事故。

c.石油化工生产具有高度自动化、密闭化、连续化的特点。生产工艺条件日趋苛刻,操作要求严格,加之新老设备并存,多数设备已运行多年,可靠性下降,容易发生恶性爆炸事故。

d.石油化工工业发展迅速,生产规模不断扩大,加上对新工艺、新技术的爆炸危险性认识不足,防爆设计不完善等,运行中发生爆炸事故损失将十分严重。

2氧化还原

2.1氧化反应

氧化反应需要加热,反应过程又会放热,特别是催化气相氧化反应一般都是在250~600℃的高温下进行。有的物质的氧化,如氨在空气中的氧化和甲醇蒸气在空气中的氧化,其物料配比接近于爆炸下限,倘若配比失调,温度控制不当,极易爆炸起火。

某些氧化过程中还可能生成危险性较大的过氧化物,如乙醛氧化生产醋酸的过程中有过醋酸生成,性质极不稳定,受高温、摩擦或撞击便会分解或燃烧。

对某些强氧化剂,如高锰酸钾、氯酸钾、铬酸酐等,由于其有很强的助燃性,遇高温或受撞击、摩擦以及与有机物、酸类接触,皆能引起燃烧或爆炸。

氧化过程中,在以空气为氧化剂时,反应物料的配比(反应可燃气体和空气的混合比例)应控制在爆炸极限范围之外,空气进入反应器之前,应经过气体净化装置,清除空气中的灰尘、水汽、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质以保持催化剂的活性,减少着火和爆炸的危险。

在催化氧化过程中,对于放热反应,应控制适宜的温度、流量,防止超温超压和混合气处于爆炸极限范围。

为了防止接触器在万一发生爆炸或燃烧时危及人身和设备安全,在反应器前后管道上应安装阻火器,阻止火焰蔓延,防止回火,使燃烧不致影响其他系统。为了防止接触器发生爆炸,应有泄压装置。应尽可能采用自动控制或调节,以及警报联锁装置。使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂时,要严格控制加料速度,防止多加、错加。固体氧化剂应该粉碎后使用,最好呈溶液状态使用。反应中要不间断地搅拌。

使用氧化剂氧化无机物,如使用氯酸钾生产铁蓝颜料时,应控制产品烘干温度不超过燃点,在烘干之前用清水洗涤产品,将氧化剂彻底除净,防止未起反应的氯酸钾引起已烘干的物料起火。有些有机化合物的氧化,特别是在高温下的氧化反应,在设备及管道内可能产生焦状物,应及时清除以防自燃。

氧化反应系统宜设置氮气或水蒸气灭火装置。

2.2还原反应

还原反应有的比较安全,但是有几种还原反应危险性较大,如初生态氢还原和催化加氢还原等均较危险。无论是利用初生态氢还原,还是用触媒把氢气活化后还原,都有氢气存在,氢气的爆炸极限为4%~75%。特别是催化加氢,大都在加热加压条件下进行,如果操作失误或因设备缺陷有氢气泄漏,与空气形成爆炸气体混合物,遇上火源即能爆炸。操作过程中要严格控制温度、压力和流量;车间内的电气设备必须符合该爆炸危险区域内的防爆要求,且不宜在车间顶部敷设电线及安装电线接线箱;厂房通风要好,采用轻质屋顶,设置天窗或风帽,使氢气及时逸出;反应中产生的氢气可用排气管导出车间屋顶,经过阻火器向外排放;加压反应的设备要配备安全阀,反应中产生压力的设备要装设爆破板;还可以安装氢气检测和报警装置。

雷内镍吸潮后在空气中有自燃危险,即使没有火源存在,也能使氢气和空气的混合物发生爆炸、燃烧。因此,用它们来催化氢气进行还原反应时,必须先用氮气置换反应器内的全部空气,经过测定证实含氧量降低到符合要求后,方可通入氢气。反应结束后,应先用氮气把反应器内的氢气置换干净,方能打开孔盖出料,以免外界空气与反应器内的氢气相混,在雷内镍触媒作用下发生燃烧、爆炸。雷内镍活化后应当储存于酒精中。钯炭回收时要用酒精及清水充分洗涤,过滤抽真空时不得抽得太干,以免氧化着火。

用保险粉(Na2S2O4)做还原剂时,要注意保险粉遇水发热,在潮湿空气中能分解析出硫,硫蒸气受热有自燃的危险。保险粉本身受热到190℃也有分解爆炸的危险,应妥善储藏,防止受潮;用水溶解时,要控制温度,可以在开动搅拌的情况下将保险粉分批加入冷水中,待溶解后,再与有机物接触进行反应。

还原剂硼氢化钾(钠)是一种遇火燃烧物质,在潮湿空气中能自燃,遇水和酸即分解放出大量氢气,同时产生高热,可使氢气燃烧而引起爆炸事故,应储于密闭容器中,置于干燥处,防水防潮并远离火源。在工艺过程中,调节酸、碱度时要特别注意,防止加酸过快、过多。使用氢化锂铝作还原剂时,要特别注意安全问题,因为这种催化剂危险性很大,遇空气和水都能燃烧,必须在氮气保护下使用,平时浸没于煤油中储存。

上述还原剂遇氧化剂会猛烈发生反应,产生大量热量,也有发生燃烧爆炸的危险。

还原反应的中间体,特别是硝基化合物还原反应的中间体具有一定的火灾危险。例如,邻硝基苯甲醚还原为邻氨基苯甲醚的过程中,产生氧化偶氮苯甲醚,该中间体受热到150℃能自燃。苯胺在生产中如果反应条件控制不好,可以生成爆炸危险性很大的环已胺。

采用危险性小,还原效率高的新型还原剂,对安全生产有很大的意义。例如采用硫化钠代替铁粉还原,可以避免氢气产生,同时还解决了铁泥堆积的问题。

3电解

电解在工业生产中有广泛的应用,食盐溶液电解是化学工业中最典型的电解反应例子之一。食盐电解中的安全问题,主要是氯气中毒和腐蚀、碱灼伤、氢气爆炸以及高温、潮湿和触电危险等。现就防爆问题叙述如下:

在正常操作中,应随时向电解槽的阳极室内添加盐水,使盐水始终保持在规定液面。否则,如盐水液面过低,氢气有可能通过阴极网渗入到阴极室内与氯气混合。要防止个别电解槽氢气出口堵塞,引起阴极室压力升高,造成氯气含氢量过高。氯气内含氯量达5%以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。在生产中,单槽氯含氢浓度一般控制在2.0%以下,总管氯含氢浓度控制在0.4%以下,都应严格控制。如果电解槽的隔膜吸附质量差;石棉绒质量不好;在安装电解槽时碰坏隔膜,造成隔膜局部脱落或者在送电前注入的盐水量过大将隔膜冲坏;以及阴极室中的压力等于或超过阳极室的压力时都可能使氢气进入阳极室,引起氯含氢量高。此时应该对电解槽进行全面检查。

盐水有杂质,特别是铁杂质,致使产生第二阴极而放出氢气;氢气压力过大,没有及时调整;隔膜质量不好,有脱落之处;盐水液面过低,隔膜露出;槽内阴阳极放电而烧毁隔膜;以及氢气系统不严密而逸出氢气等,都可能引起电解槽爆炸或着火事故。引起氢气或氢气与氯气的混合物燃烧或爆炸的着火源可能是槽体接地产生的电火花;断电器因结盐、结碱漏电及氢气管道系统漏电产生电位差而发生放电火花;排放碱液管道对地绝缘不好而发生放电火花;电解槽内部构件间由于较大的电位差或两极之间的距离缩小而发生放电火花;雷击排空管引起氢气燃烧;以及其他点火源等。水银电解槽若盐水中含有铁、钙、镁等杂质时,能分解钠汞齐,产生氢气而引起爆炸。若解汞室的清水温度过低,钠汞齐来不及在解汞室还原完,就可能在电解槽继续解汞而生成大量氢气,这也是水银电解发生爆炸的原因之一。因此,加入的水温应能保持解汞室的温度接近于95℃,解汞后汞中含钠量宜低于0.01%,一般每班应作一次含钠量分析。

由于盐水中带入铵盐,在适宜的条件下(pH值<4.5时),铵盐和氯作用产生三氯化氮,这是一种爆炸性物质。三氯化氮和许多有机物质接触或加热至90℃以上,以及被撞击时,即以剧烈爆炸的形式分解。因此在盐水配制系统要严格控制无机铵含量。

突然停电或其他原因突然停车时,高压阀门不能立即关闭,以避免电解槽中氯气倒流而发生爆炸。

电解槽食盐水入口处和碱液出口处应考虑采取电气绝缘措施,以免漏电产生火花。氢气系统与电解槽的阴极箱之间亦应有良好的电气绝缘。整个氢气系统应良好接地,并设置必要的水封或阻火器等安全装置。

电解食盐厂房应有足够的防爆泄压面积,并有良好的通风条件,应安装防雷设施,保护氢气排空管的避雷针应高出管顶3m以上。

电解过程由于有氢气存在,有起火爆炸危险。电解槽应安置在自然通风良好的单层建筑物内。

4聚合

由于聚合物的单体大多是易燃易爆物质,聚合反应多在高压下进行,本身又是放热过程,如果反应条件控制不当,很容易引起事故。

例如高压聚乙烯反应一般在13~30MPa压力下进行,反应过程流体的流速很快,停留于聚合装置中的时间仅为10s到数分钟,温度保持在150~300℃。在该温度和高压下,乙烯是不稳定的,能分解成碳、甲烷、氢气等。一旦发生裂解,所产生的热量,可以使裂解过程进一步加速直到爆炸。国内外都曾发生过聚合反应器温度异常升高,分离器超压而发生火灾;压缩机爆炸以及反应器管路中安全阀喷火而后发生爆炸等事故。因此,严格地控制反应条件是十分重要的。在高压聚乙烯生产中,主要危险因素有:

a.该过程处在高压下,所以当设备和管道的密封有极小损坏时,即会导致气体大量喷出到车间中,并和空气形成爆炸性气体混合物。

b.该过程为放热和热动力不稳定过程。乙烯聚合反应产生的热效应为96.3kJ/mol,所以当热量来不及导出时,会引起乙烯爆炸性分解。

c.乙烯可能在设备和管道中聚合,使温度上升到危险程度,导致乙烯分解和聚合产品堵塞设备。

d.如果违反压力条件和规定的混合气体流量比,在设备中乙烯和氧气可能形成易爆混合物。

e.乙烯分解时产生的分解细粒状炭黑有可能堵塞反应器和管道,从而使过程难以正常进行,以致不得不停产进行设备清理。

由上述危险因素可见,必须对工艺流程的所有工序进行温度、压力和物料流速的严格自动控制和调节。尤其应该准确地控制乙烯中氧的限制含量,因为当氧含量超过允许量时,反应速度将迅速加快,反应热来不及导出,以致使过程反应强度显著提高,最终使过程由乙烯爆炸性分解为甲烷和碳而结束。此外,当过量供氧时,还会形成爆炸性混合物。

高压聚乙烯的聚合反应在开始阶段或聚合反应进行阶段都会发生暴聚反应,所以设计时必须充分考虑到这一点。可以添加反应抑制剂或加装安全阀来防止。在紧急停车时,聚合物可能固化,停车再开车时,要检查管内是否堵塞。高压部分应有两重、三重防护措施;要求远距离操作;由压缩机出来的油严禁混入反应系统,因为油中含有空气,进入聚合系统能形成爆炸性混合物。

氯乙烯聚合是属于连锁聚合反应,连锁反应的过程可分为3个阶段,即链的开始、链的增长、链的终止。聚合反应中链的引发阶段是吸热过程,所以需加热。在链的增长阶段又放热,需要将釜内的热量及时导走,将反应温度控制在规定值。这两个过程要分别向夹套通入加热蒸汽和冷却水。温度控制多采用串级调节系统。为了及时导走热量必须有可靠的搅拌装置。由于氯乙烯聚合是采用分批间歇方式进行的,反应主要依靠调节聚合温度,因此聚合釜的温度自动控制十分重要。

丁二烯聚合过程中接触和使用酒精、丁二烯、金属钠等危险物质。酒精和丁二烯与空气混合都能形成爆炸性混合物,金属钠遇水、空气激烈燃烧,引起爆炸,因此不能暴露于空气中。

为了控制猛烈反应,应有适当的冷却系统,并需严格控制反应温度。冷却系统应保证密闭良好,特别在使用金属钠的聚合反应中,最好采用不与金属钠反应的十氢化萘或四氢化萘作为冷却剂。如用冷水做冷却剂,应在微负压下输送,不可用压力输送。这样可减少水进入聚合釜的机会。

丁二烯聚合釜上应装安全阀,通常的办法是同时安装爆破板。爆破板应装在连接管上,在其后再连接一个安全阀。这样可以防止安全阀堵塞,又能防止爆破板爆破时大量可燃气逸出而引起二次爆炸。爆破板不能用铸铁,必须用铜或铝制作,避免在爆破时铸铁产生火花引起二次爆炸事故。

聚合生产系统应配有氮气保护系统,所用氮气要经过精制,用铜屑除氧,用硅胶或三氯化铝干燥,纯度保持在99.5%以上。无论在开始操作或操作完毕打开设备前,都应该用氮气置换整个系统。当发生故障,温度升高或发现有局部过热现象时,须立即向设备充入氮气加以保护。正常情况下,操作完毕后,从系统内抽出气体是安全生产的一项重要措施,可消除或减少爆炸的可能性,当工艺过程被破坏,发生事故,不能降低温度或发现局部过热现象时,应将气体抽出,同时往设备中送入氮气。以上是在聚合过程中,为了防爆而必须采取的安全措施。

5催化

催化反应分单相反应和多相反应两种,单相反应是在气态下或液态下进行的,危险性较小,因为在这种情况下,反应过程中的温度、压力及其他条件较易调节。在多相反应中,催化作用发生于相界面及催化剂的表面上,这时温度、压力较难控制。从防爆安全要求来看,催化过程中除要正确选择催化剂外,要注意散热需良好;催化剂加量适当,防止局部反应激烈;并注意严格控制温度。采用温度自动调节系统,就可以减少其危险性。

在催化反应过程中有的产生氯化氢,有腐蚀和中毒危险;有的产生硫化氢,则中毒危险性更大。另外,硫化氢在空气中的爆炸极限较宽(4.3%~45.5%),生产过程还有爆炸危险。在产生氢气的催化反应中,有更大的爆炸危险性,尤其高压下,氢的腐蚀作用使金属高压容器脆化,从而造成破坏性事故。

如原料气中某种能与催化剂发生反应的杂质含量增加,就可能生产爆炸危险物,也是非常危险的。例如,在乙烯催化氧化合成乙醛的反应中,由于在催化剂体系中含有大量的亚铜盐,若原料气含乙炔过高,则乙炔与亚铜会反应生成乙炔铜。乙炔铜呈红色,自燃点是260~270℃,干燥状态下极易爆炸,在空气作用下易氧化成暗黑色,并易起火。

6裂化

裂化可分为热裂化、催化裂化、加氢裂化3种类型。

6.1热裂化

热裂化在加热和加压下进行。根据所用压力的高低分高压热裂化和低压热裂化。高压热裂化在较低温度(约450~550℃)和较高压力(2~7MPa)下进行,低压热裂化在较高温度(约550~770℃)和较低压力(0.1~0.5MPa)下进行。处于高温下的裂解气,要直接喷水急冷,如果因停水和水压不足,或因操作失误,气体压力大于水压而冷却不下来,会烧坏设备从而引起火灾。为了防止此类事故发生,应配备两种电源和水源。操作时,要保证水压大于气压,发现停水或气压大于水压时要紧急放空。

裂解后的产品多数是以液态储存,有一定的压力,如有不严之处,储槽中的物料就会散发出来,遇明火发生爆炸。高压容器和管线要求不泄漏,并应安装安全装置和事故放空装置。压缩机房应安装固定的蒸汽灭火装置,其开关设在外边易接近的地方。机械设备、管线必须安装完备的静电接地和避雷装置。

分离主要是在气相下进行的,所分离的气体均有火灾爆炸危险,如果设备系统不严密或操作错误泄漏可燃气体,与空气混合形成爆炸性气体混合物,遇火源就会燃烧或爆炸。分离都是在压力下进行的,原料经压缩机压缩有较高的压力,若设备材质不良,误操作造成负压或超压;或者因压缩机冷却不好,设备因腐蚀、裂缝而泄漏物料,就会发生设备爆炸和油料着火。再者,分离又大都在低温下进行,操作温度有的低达-30~100℃。在这样的低温条件下,如果原料气或设备系统含水,就会发生冻结堵塞,以至引起爆炸起火。

分离的物质在装置系统内流动,尤其在压力下输送,易产生静电火花,引起燃烧,因此应该有完善的消除静电的措施。分离塔设备均应安装安全阀和放空管;低压系统和高压系统之间应有止逆阀;配备固定的氮气装置、蒸汽灭火装置。操作过程中要严格控制温度和压力。发生事故需要停车时,要停压缩机、关闭阀门,切断与其他系统的通路,并迅速开启系统放空阀,再用氮气或水蒸气、高压水等扑救。放空时应当先放液相后放气相。

6.2催化裂化

催化裂化装置主要由3个系统组成,即反应再生系统、分馏系统以及吸收稳定系统。在生产过程中,这3个系统是紧密相连的整体。反应系统的变化很快地影响到分馏和吸收稳定系统,后两个系统的变化反过程又影响到反应部分。在反应器和再生器间,催化剂悬浮在气流中,整个床层温度要保持均匀,避免局部过热,造成事故。

两器压差保持稳定,是催化裂化反应中最重要的安全问题,两器压差一定不能超过规定的范围。目的就是要使两器之间的催化剂沿一定方向流动,避免倒流,造成油气与空气混合发生爆炸。当维持不住两器压差时,应迅速启动自动保护系统,关闭两器间的单动滑阀。在两器内存有催化剂的情况下,必须通以流化介质维持流动状态,防止造成死床。正常操作时,主风量和进料量不能低于流化所需的最低值,否则应通入一定量的事故蒸汽,以保护系统内正常流化态度,保证压差的稳定。当主风量由于某种原因停止时,应当自动切断反应器进料,同时启动主风与原料及增压风自动保护系统,向再生器与反应器、提升管内通入流化介质,而原料则经事故旁通线进入回炼罐或分馏塔,切断进料,并应保持系统的热量。催化裂化装置关键设备应当具有两路以上的供电电源,自动切换装置应经常检查,保持灵敏好用,当其中一路停电时,另一路能在几秒内自动合闸送电,保持装置的正常运行。

6.3加氢裂化

加氢裂化是在有催化剂及氢气存在下,使蜡油通过裂化反应转化为质量较好的汽油、煤油和柴油等轻质油。它与催化裂化不同的是在进行裂化反应时,同时伴有烃类加氢反应、异构化反应等,所以称加氢裂化。

由于反应温度和压力均较高,又接触大量氢气,火灾爆炸危险性较大。加热炉平稳操作对整个装置安全运行十分重要,要防止设备局部过热,防止加热炉的炉管烧穿或者高温管线、反应器漏气。高压下钢与氢气接触易产生氢脆。因此应加强检查,定期更换管道和设备。

7硝化

硝化反应是强烈放热的反应,故硝化需在降温条件下进行。因为温度控制是安全的基础,所以应当安装温度自动调节装置。

常用的硝化剂是混酸(浓硝酸与浓硫酸的混合物)制备混酸时放出大量热,温度可达到90℃或更高。在这个温度下,硝酸部分分解为二氧化氮和水,假若有部分硝基物生成,高温下可能引起爆炸。

硝化器夹套中冷却水压力微呈负压,在水引入管上,必须安装压力计,在进水管及排水管上都需要安装温度计。应严防冷却水因夹套焊缝腐蚀而漏入硝化物中,因硝化物遇到水后温度急剧上升,反应进行很快,可分解产生气体物质而发生爆炸。

为严格控制硝化反应温度,应控制好加料速度,硝化剂加料应采用双重阀门控制。搅拌机应有自动启动的备用电源,以防止机械搅拌在突然断电时停止而引起事故,搅拌轴采用硫酸作润滑剂,温度套管用硫酸作导热剂。不可使用普通机械油或甘油,防止它们被硝化而形成爆炸性物质。由填料出落入硝化器中的油能引起爆炸事故,因此,在硝化器盖上不得放置用油浸过的填料。在搅拌器的轴上,应备有小槽,借以防止齿轮上的油落入硝化器中。

硝化过程中最危险的是有机物质的氧化,其特点是放出大量氧化氮气体的褐色蒸气并使混合物的温度迅速升高,引起硝化混合物从设备中喷出而引起爆炸事故。仔细地配制反应混合物并除去其中易氧化的组分、调节温度及连续混合是防止硝化过程中发生氧化作用的主要措施。

由于硝基化合物具有爆炸性,同时必须特别注意处理此类物质过程中的危险性。例如,二硝基苯酚甚至在高温下也无危险,但当形成二硝基苯酚盐时,则变为危险物质。三硝基苯酚盐(特别是铅盐)的爆炸力是很大的。在蒸馏硝基化合物时,必须特别小心。

硝化设备应确保严密不漏,防止硝化物料溅到蒸气管道等高温表面上而引起爆炸或燃烧。如管道堵塞时,可用蒸汽加温疏通,切不可用金属棒敲打或明火加热。

车间内禁止带入火种,电气设备要防爆。当设备需动火检修时,应拆卸设备和管道,并移至车间外安全地点,用水蒸汽反复冲刷残留物质,经分析合格后,方可施焊。需要报废的管道,应专门处理后堆放起来,不可随便挪用,避免意外事故发生。

8氯化

氯是强氧化剂,能与可燃气体形成易爆混合物。氯代烃与空气和氧气也能形成易爆混合物。氯与氢的混合物的爆炸浓度极限范围更宽。氯和可燃烃类、醇、羧酸和氯代烃的二元混合物在绝大多数情况下容易爆炸。众所周知,许多烃(乙烯、丙烯、正丁烯、正戊烯)能在100℃温度下,甚至在室温下以明显的速度与氯气反应,生成含氯产物。当烯烃与氯气形成混合物并将它加热时,可能产生由绝热反应引起的自燃。所以在一定条件下,工艺设备中会发生自行加速过程,并进而转为爆炸。乙炔加入氯气的反应过程非常剧烈,添加少量氧对这一反应可起催化作用。在氧存在下,乙炔与氯气在室温,甚至-78℃下即能相互作用,并引起爆炸。乙炔和氯气的相互作用会引发乙炔爆炸性分解。含氯的可燃混合物具有低温自燃特性,当形成爆炸性混合物时,这一特性会增加引起燃烧的危险性。

氯化过程的特点是被氯化的大多数烃和获得的一氯或二氯代衍生物能与空气或氧气形成爆炸性混合物,所以氯化过程的设备构造、控制和自动化系统均应不让可燃产物有可能与氧气或空气形成爆炸性混合物。反应时放热量大和与乙炔等不饱和烃作用时氯有活性是氯化过程的主要危险。

在化工生产中,最常用的氯化剂是氯气,它通常液化储存和运输。

储罐中的液氯在进入氯化器使用之前必须先进入蒸发器使其气化。通常不能把储存氯气的气瓶或槽车当储罐使用,因为这样有可能使被氯化的有机物质倒流进气瓶或槽车而引起爆炸。对于一般氯化器应装设氯气缓冲罐,防止氯气断流或压力减小时形成倒流。

氯化反应的危险性主要决定于被氯化物质的性质及反应过程的控制条件。由于氯气本身的毒性较大,储存压力较高,一旦泄漏是很危险的。反应过程所用的原料大多是有机物,易燃易爆,所以生产过程有燃烧爆炸危险,应严格控制各种点火能源,电气设备应符合防爆的要求。氯化反应是一个放热过程,尤其在较高温度下进行氯化,反应更为激烈。例如环氧氯丙烷生产中,丙烯预热至300℃左右进行氯化,反应温度可升至500℃,在这样高的温度下,如果物料泄漏就会造成燃烧或引起爆炸。因此,一般氯化反应设备必须备有良好的冷却系统,并严格控制氯气的流量。

篇2:空分设备安全防爆措施

一、引言:

哈尔滨气化厂空分分厂现有2套1万m3空分装置和1套60003空分装置,这3套空分设备都于1993年开始投产。自投产以来发生了2起主冷凝换热器爆炸事故:1994年11月19日,1#空分发生主冷微爆,1996年7月18日。3#空分发生主冷爆炸,致使主冷和上塔报废损失惨重。为了吸取教训,单位对2起事故做了认真分析,并根据实际情况采取了一系列安全措施,有效地杜绝了空分爆炸事故的发生。

二、加强原料空气质量的监测

空分设备的原料就是大气,大气质量的好与坏,直接关系着主冷液氧中碳氢化合物的含量。由于分厂空分设备所处地理位置欠佳,和造气、净化、甲醛三个分厂相领较近,当风向变化、气压下降时,空分厂上空的空气中碳氢化合物含量就会上升,液氧中碳氢化合物的含量明显增高,因此分厂建立了一整套监测制度:

(1)对大气组分进行定期分析。

(2)随时掌握风向,及时调整吸附器倒换频率,积累液面大量排放液氧。

(3)其他分厂如有不正常排放时,空分分厂及时加强液氧的分析和监控。

三、严格空气压缩质量的管理

(1)吸附的空气经过袋式过滤器滤掉杂质和灰尘,确保空气压缩机(以下简称空压机)吸气干净。

(2)空压机虽然采用透平油润滑,但是为确保空压机出口空气不带油,严格控制油压,及时检修油密封器。因为油脂是液氧中可爆物质的一种,杜绝油脂的带入就增强了空分的安全性。建立每周分析1次压缩空气油含量制度。

(3)完善空压机各项报警和联锁。保证发生故障能及时报警。另外空压机设置了防喘振放空阀,当发生超压,放空阀及时打开,确保压缩机不喘振,在空压机出口管道上设了安全阀,对安全阀每年校验1次,确保灵敏。

四、加强空气净化

(1)空冷塔采用单独的新鲜水冷却,确保空冷塔用水清洁、无油。

?(2)空冷塔设有高低水位联锁,杜绝水带入板式换热器,避免板式换热器发生冻堵。

(3)根据出空冷塔空气的温度随时调整冷却水量,降低压缩空气温度,减少水分进入板式换热器,提高了板式换热器对水分和二氧化碳的消除效率,提高了自清除能力,减少了二氧化碳和碳氢化合物带入分馏塔。

五、强化深净分离安全关

(1)采用全浸式操作,控制主冷液位在2500~3000mm,使主冷、蒸发器处于全浸液氧中,防止碳氢化合物的析出,防止液位波动发生碰撞产生静电,减少产生爆炸的危险性(固体乙炔所需起烛能很小)。

(2)连续排放1%的液氧和定期从吹出阀大量排放液氧,防止碳氢化合物的聚积,也排放掉了大量硅胶粉末,外售液氧可以带走碳氢化合物,也是保证主冷安全的一个重要措施。

(3)及时更换液空吸附器和液氧吸附器中的硅胶,增强吸附器对液空、液氧中碳氢化合物的吸收效率。严格执行吸附器再生制度,若发现空气质量变差或液氧中碳氢化合物含量上升时,增加吸附器倒换频率,增强脱碳氢化合物的能力。在操作时要精心细致,防止硅胶破碎并带到主冷中堵塞局部通道,造成液氧流动不畅,导致碳氢化合物浓缩,并在主冷通道中积累。

(4)采用液氧泵强制循环,使液氧在吸附器中流动加速。

(5)制定了严格的分析制度。主冷液氧中的乙炔要每天分析1次,主冷液氧中的油每周分析1次,循环水中油每周分析1次。氧气和氮气每小时分析1次,空气露点每班分析1次。如果发现有异常,增加分析次数,随时监控,确保装置的安全运行。确保空分设备良好接地,每年测1次接地电阻。

(6)空分设备每运行12个月停车进行全面加温1次,彻底清除碳氢化合物和油脂。

采取上述安全措施后,该厂空分设备已经稳定运行了7年,确保了各种气源的安全供给。

篇3:不锈钢储罐特点及防火防爆安全注意事项

一、不锈钢储罐的特点

1.不锈钢储罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100年以上。

2.不锈钢罐密封性好;密封式设计彻底杜绝了空气飘尘中有害物质和蚊虫入侵罐内,确保水质不受外界污染和滋生红虫。

3.科学的水流设计使罐底的沉淀物不因水流而翻起,保证生活用水和消防用水自然分层,经罐体出来的生活用水的混浊度降低48.5%;但水压却明显的增加。有利于提高生活用水和消防用水设施的性能。

4.不锈钢罐无需经常清洗;水中的沉淀物质只而定期打开罐底的排污阀便可排出。每3年可用简易设备清除水垢一次,大大降低清洗费用和完全避免人体细菌病毒污染。

二、储罐防火防爆安全注意事项

(1)储油罐、储罐区防火防爆应按GB50183,GB50074规定。低倍数空气泡沫灭火系统应按GB50151规定。

(2)储罐区应保持整洁,防火堤内应无干草,无油污,无可燃物。

(3)储罐区排水系统应设水封井;排水管在防火堤外应设置阀门;油罐放水时,应有专人监护,及时清除水封井内的残油。

(4)储罐区内不应装设非防爆电气设备和高压架空线路。

(5)储罐区应当按规定设置防火堤,防火堤应保持完好。

(6)储油罐顶部应无油污,无积水。储油罐进出油管线、阀门应采取保温措施。

(7)储油罐顶的透光孔、检尺孔盖、垫片应保持完好,孔盖应盖严密。量油口应装有不打火花的金属垫片。

(8)储油罐上的呼吸阀、液压安全阀底座应装设阻火器。阻火器每季至少检查一次。

(9)储油罐进出油管线应装设韧性软管补偿器。

(10)钢制储油罐罐体应设置防雷防静电接地装置,其接地电阻不应大于10Ω。接地点沿罐底边每30m至少设置一处,单罐接地不应少于两处。

(11)每年春季应全面检查防雷防静电接地装置,测试接地电阻值应符合要求。

(12)浮顶罐的浮船与罐壁之间应用两根截面积不小于25mm2的软铜线连接。

(13)储油罐装油量应在安全罐位内运行。

(14)当凝油油位高于加热盘管时,应先用蒸汽立管加热,待凝油溶化后,再用蒸汽盘管加热。

(15)不应穿化纤服装和带铁钉的鞋上罐。在罐顶不应开、关非防爆电筒。

(16)储罐区内油管线动火、清罐作业应执行行业规定。

(17)储油罐着火,应立即报告并停止着火油罐的一切作业。组织灭火并适时启动应急预案。

篇4:石油化工生产中火灾危险性消防安全控制措施

在世界范围内无数次的火灾、爆炸、中毒案例说明,工业过程特别是化工、石油化工生产过程中的火灾爆炸事故的分析及控制措施的研究与应用是我国经济建设、社会发展乃至世界范围内亟待解决的大课题。石油化工生产具有易燃易爆、有毒、腐蚀性物质多,易形成爆炸性混合物,高温高压设备多,建筑物的孔洞和沟道较多,生产高度密封化、连续化,工艺复杂,操作要求极其严格,发生事故容易形成连锁性反应等特点。这些特点决定了石油化工生产所固有的火灾爆炸危险性。

1石油化工生产的火灾危险性

1.1超温或加料过量等导致反应失控与介质分解石油化工生产中如果温度过高,设备局部受热或过热以及加料过量,都会影响化学反应速度,使某些反应过程产生更高的热量,会使一些低沸点介质突然气化,产生冲料现象或造成某些不稳定物质的分解(如作为热载体的联苯混合物在高温作用下会分解生成氢气、氧气、苯等),导致系统内压升高,甚至引起超压爆炸。如某厂润滑油车间重合工段,由于加入三氯化铝过量使反应过于激烈,产生大量瓦斯从观察孔处冒出并充满操作间,操作工切断照明电源时产生火花,引起瓦斯爆炸,造成现场人员一死四伤。

1.2低沸点介质进入高温系统气化造成系统超压低沸点介质常见的有水及某些有机溶剂等,由于沸点较低达到沸点以上温度时就会发生相变,生成蒸气,有机溶剂多数具有燃烧爆炸的危险,在高温系统中可能气化超压而爆炸。如某厂催化裂化装置,由于误操作将分馏塔底部冷凝水打人炼油罐,水接触到高温的油立即气化,造成系统内部超压爆炸。

1.3反应装置内产生新的易燃易爆物质某些设备及装置在正常情况下是安全的,但如果在反应及贮存过程中潜入某些物质,或者由于某些杂质含量过高而发生化学反应,特别是有些具有较大危险性的副反应,产生新的易燃易爆物质,接触明火或受到高温作用就会发生燃烧爆炸。例如在聚氯乙烯生产中,如电石中磷化钙含量过高,就会产生大量的磷化氢气体造成事故。

1.4高热物料喷出或物料遇到高温物体石油化工生产过程中有些物料的温度超过其自燃点,一旦喷出与空气接触就会着火燃烧。造成物料喷出的原因很多,如生产设备发生故障,容器、管线被腐蚀性的物料腐蚀造成泄漏,或操作失误,反应设备超压等。另外,如果放空管位置选择不当,物料放空时,喷落到附近的高温物体上,或因管道设备维修保养不及时,物料发生跑、冒、滴、漏,溅落到高温设备表面时,都可能发生燃烧。

1.5其他原因使工艺系统形成爆炸性混合物一般情况下,石油化工生产工艺系统内不允许存在爆炸的条件,但如果设备发生故障、损坏,操作人员缺乏应有的消防知识或操作失误,有可能导致物料的窜流、错投等,产生爆炸性混合物引发事故,尤其在装置停车、开车、检修过程中更容易发生这种情况。如某企业在对浓硫酸罐施焊前,用水清洗酸罐,以致罐体材料与稀硫酸产生氢气没有排空,在对罐体动焊时发生了爆炸,结果造成2名操作工当场死亡。

2工艺操作的消防安全控制措施

2.1温度控制温度是石油化工生产中的主要控制参数之一。正确有效地控制温度范围,不仅是保证产品质量的要求,也是防火防爆工艺控制的一项重点。物理操作过程温度超过控制指标,不仅会造成液态物料的急剧沸腾,导致溢料或爆炸,还会使一些干燥物料发生自燃。反之,如果温度过低,会使某些物料在管路或设备中凝固或冻结而堵塞管路,使设备胀裂。在实施操作温度控制的过程中,应做到正确选择传热介质、持续均匀搅拌、及时转移反应热、防止传热面结疤等。

(1)正确选择传热介质正确选择冷、热载体对冷却和加热过程的操作安全至关重要。石油化工企业常用的热载体有明火、电阻丝、热水、水蒸汽、熔盐、熔融金属、矿物油等;冷载体主要有空气、水、制冷剂等。在冷热载体的选用中,应注意避免使用和反应物料性质相抵触的物质作为加热或冷却介质。如环氧乙烷极易与水发生剧烈反应,应避免与水接触。热载体在使用中处于高温状态,如有低沸点物料漏人系统,遇高热热载体会立即气化使系统超压产生爆炸危险。因此,热载体运行系统不能有死角,以防水压实验时积存水或其他低沸点物质,必要时应进行干燥吹扫或脱水处理。

(2)持续均匀搅拌化学反应过程中,机械搅拌不仅可以使反应物料混合均匀、反应平稳,还可以加速热量传递,如果机械搅拌突然中断,可使反应系统产生局部反应剧烈和散热不良的危险。因此,要采取双回路供电、增设人工搅拌装置、通人惰性气体搅拌等方法,保证搅拌的连续运转。

(3)及时转移反应热基本有机合成中的各种氧化反应、氯化反应、水合和聚合反应等均为放热反应,必须有防止热量积聚和及时转移反应热的措施。移出反应热的主要方法有:夹套冷却,内蛇管冷却,冷料循环,淤浆循环、稀释剂循环、回流、惰性气体循环等。此外,还可以采用一些特殊结构的反应器或采取一些工艺措施,如在系统中通人水蒸气带走热量等,也是常见的方法。

(4)防止传热面结疤防止和及时清理传热面结疤,也是预防工艺设备运行中火灾发生的重要环节。结疤不仅影响传热效率,更危险的是因物料分解而引起爆炸。防止传热面结疤的措施应根据结疤的原因,从管理、工艺处理上采取相应的方法处置,如检验设备有无缺陷,改进搅拌方式,采用低液加热面或增加流速减少污垢在传热面上的沉积等,并定期检查结疤状况,及时清理除疤。

2.2投料配比和速度控制对于放热反应操作,严格地控制各种物料的配比是防止操作中火灾发生的一个重要环节。如环氧乙烷生产中,乙烷和氧的混合浓度接近爆炸极限,一旦配比失调,形成爆炸极限内的操作,就可能导致爆炸起火。另外,催化剂对化学反应速度影响很大,催化剂过量,反应速度过快,反应热移出困难,也会有造成火灾的危险。因此,操作中应严格掌握原料配比,准确计量,对连续的比例调节混合装置,应设置连锁控制系统,并经常核对进料配比;对可燃物与氧化剂的反应,主要应控制氧化剂的投料速度和投料量,如果工艺条件许可,还可以添加惰性气体进行稀释。对于放热反应,投料速度不能超过设备的传热能力,一是防止反应过速,二是防止造成系统温度下降,使物料积累过量,一旦温度适宜,反应又会加剧,造成温度压力异常。如某农药厂乐果车间硫化物反应岗位,由于工人向五硫化二磷母液中加甲醇过快,发生冲料起火。灭火中,一工人误将水管插入反应罐,硫化物遇水反应产生大量的硫化氢气体,引发中毒事故,致使152人中毒,其中6人死亡。因此工艺操作中,应严格按照规定的投料速度操作,更不能随意采用补加反应物的办法来提高反应速度,或采用增加投料量然后再加热的方法操作。

2.3严格控制超量杂质和副反应化学反应操作中,如果工艺操作条件改变,或原料中含有超量杂质,即有导致副反应、过反应而造成火灾爆炸的危险。如乙炔和氯化氢在转化器中合成氯乙烯时,如果氯化氢中的游离氯超过0.005%时,则过量的游离氯与乙炔反应会生成四氯乙烷立即爆炸。所以,操作中必须严格控制原料质量,禁止使用不符合标准的原料;同时,对于物料循环操作的过程,要有防止杂质聚集的措施;另外,对有些反应过程应采取一定的措施,使其反应完全,如果成品中含有大量未反应的半成品,也有发生异常反应的危险。有些反应过程则要严格防止过反应的发生。因为多数过反应生成物是不稳定的,有发生火灾或爆炸的潜在危险。如苯、甲苯硝化生成硝基苯和硝基甲苯,若发生过反应则生成二硝基苯和二硝基甲苯,二者均不稳定,在精馏时常会发生爆炸。

2.4两种异常情况的紧急处置

(1)动力源突然中断的处置

水、电、气是石油化工企业生产的命脉,一旦因某种故障或其他原因,使某种动力源突然中断,不但会造成生产的停顿,而且还有导致火灾、爆炸的危险。如电力中断,会使水泵、搅拌机停转,冷却水无法供应,物料混合不匀,反应热无法移出等。对动力源中断的处置,最好的方法是迅速恢复动力源供给,如果没有这种可能,应迅速采取人工搅拌、压入高压水(工艺许可情况下)、紧急排料等处理措施,抑制事故的继续发展。尽管如此,石油化工生产工艺要求,火灾危险大的重点操作设备动力源供给应保证双回路电源,双干线水源或气源;或备有发电机、备用水泵、事故处理装置等应急保障措施,以保证生产操作动力源的安全可靠性。

(2)溢料和泄漏的处置

溢料和泄漏是生产操作中经常发生的异常现象,若溢出物或泄漏物为可燃物,则发生火灾或爆炸的危险性极大,石油化工行业许多事故都是由此引发的。操作中如发生溢料,应先控制周围一切火源,限制溢料流淌或气化扩散。同时采取冷却降温或导料等措施防止物料继续溢出。对溢出的物料应尽快予以收集或采取稀释、排除等方法处理干净,防止积存酿成更大的火灾危险。设备损坏、管道破裂、人为操作失误、反应失去控制等原因都会造成物料泄漏。泄漏的应急处置措施包括堵漏、防止泄漏物质扩散,加强监测、管理好火源等。对微小泄漏一般采取紧固、拆换垫圈、及时补焊、带气烧焊等措施及时堵漏;对大量泄漏要利用防火堤、围堰、围墙等设施或采取水枪喷雾的方法将泄漏物限制在局部范围内。管理火源也十分重要,既要考虑到明火、非防爆电气设备滋火,又应考虑到高速喷出的气流等产生静电火花。此外,应在易产生泄漏的容器等设备或库房内安装监测报警系统,并加强维护,做到发现泄漏早期及时报警。

篇5:乙炔发生器防爆技术措施

乙炔发生器是利用电石和水相互作用而制取乙炔的设备。

⑴乙炔燃烧爆炸的危险性

乙炔属不饱和的碳氢化合物,化学性质非常活泼,容易发生加成、聚合、取代等各种反应。在常温常压下是一种高热值的易燃易爆气体。影响乙炔燃烧爆炸的因素有:

①压力和温度。乙炔的自燃点为335℃,容易受热自燃。200-300℃时,乙炔分子开始发生放热的聚合反应。当温度高于500℃时,乙炔会发生爆炸性分解。若该分解在密闭容器中进行,会因温度的升高,压力的增加而发生爆炸。温度和压力脓乙炔的聚合作用和爆炸分解的影响见下图。

②氧化剂。乙炔与空气混合形成爆炸性混合气体,爆炸极限为2.2—81%,自燃点为305℃;与氧气混合其爆炸极限为2.8—93%,自燃点为300℃;与氟气混合在日光照射下或加热就会爆炸。乙炔还能与氟、溴等化合,发生燃烧爆炸。

③杂质。乙炔中常含有磷化氢、硫代氢等有害杂质。磷化氢的自燃点较低,45—60℃时就会发生自燃、引爆乙炔与空气混合气体。

④触媒剂。氧化铁、氧化铜、氧化铝等触媒剂,能将乙炔的分子吸附在自己多孔的表面上,使乙炔浓度增加,促进乙炔分子的聚和反应和爆炸分解。

⑤容器容积。容器题小,越不易发生爆炸;反之,爆炸危险性也就越大。

此外,由于乙炔的点火能量小(0.019mJ),等金属接触后会形成爆炸性混合物等。

⑵电石燃烧爆炸危险性

电石是碳化钙的俗称,它本身不具有燃爆性质,其燃烧爆炸的危险性主要表现在:

①遇水燃烧爆炸。电石与火接触立即分解,产生乙炔并放出大量热

量,该热量即可引起乙炔着火爆炸。

②电石火花。电石中一般含有硅铁杂质,在碰撞或摩擦时,能产生火花,成为乙炔的引爆源;电石中含有的磷化钙杂质,与水作用生成磷化氢气体,该气体自然点较低,易引起发生器中爆炸性混合物爆炸。

③电石粒度。电石的粒度越小,与水作用的分解速度越快,瞬时释放的热量也就越多,容易造成局部过热而产生危险,见下表。

⑶乙炔发生aS防爆技术措施

①阻火措施。

当火焰的燃烧速度大于乙炔和氧气混合的气流速度时,气焊(割)火焰就会沿焊(割)炬烧向胶管燃烧,发生危险。为此,应安装阻火装置,常用的是回火防止器,防止火焰窜入贮气罐和主罐或防止火焰在管道中蔓延。回火防止器按压力分为低压式(<0.07MPA=和中压式(0.07—0.15MPa)两种;按结构分为开口式和闭合式两种;按阻火介质分为水封式和干式两种。

②泄压措施。泄压是当发生器的压力升高超过一定限值时,或是爆炸而产生压力时,能及时泄放压力,从而防止发生器的破裂。常用的泄压装置有安全阀、泄爆片。

A安全阀。亦称泄压阀,其作用是保证乙炔发生器的压力超过安全规定的压力(0.215MPa)时能自动开启,泄放部分气体;当压力降至安全范围时又自动关闭,以保证发生器不超压破坏。为保证安全阀的灵敏可靠,应定期作排气试验,以防排气管、阀体等被粘结堵塞。此外,应经常检查安全阀是否有漏气或不停地排气等现象,并应及时检修。

B泄爆片。用于发生器的泄爆片材料有铝箔片和橡胶片等。相比之下,铝箔片较为理想。泄爆片应具有中够的强度,以承受工作压力(一般在0.15MPa以下):良好的耐热、耐腐蚀性;同时应具有脆性;易于破裂;厚度应尽可能薄。对于容积大于300L的罐体,泄爆面积的选用应通过爆破试验来确定。泄爆片应用规定的材料、规格,不能随意更换。

③监控措施。

监控的作用是为了控制乙炔的压力、水和乙炔的温度及水量等。对于固定式乙炔发生器,必须监控以上所有的参数;对于容量较小的移动式发生器可不必进行温度监控。

A压力监控。中压乙炔发生器必须装设压力表,以直接显示罐体内部的乙炔压力值。为使压力表保持灵敏准确,在使用过程中应注意维护和检修。压力表应保持清洁,如表盘玻璃破碎或刻度模糊.则应停止使用。压力表的连接管要定期吹洗,以防堵塞。要经常检查指针转动后是否正常退回零位。压力表必须定期检验,超过有效期限的压力表应停止作用。

B水位控制。可以采用水位计或水位龙头指示水位。应按水位计的标志或水龙头指示的水位要求,给发生器各罐体加水。水位计的指示刻度应保持清晰易见,水位龙头不应被锈蚀。

C温度监控。采用酒精温度计测量乙炔气温和发生器电解分解区域水温的温度,禁止使用水银温度计。温度计的玻璃护管应经常擦洗,使温度计的刻度清晰。

④乙炔发生器的布局。

A移动式发生器禁止安置在锻工、铸工和热处理等热加工车间和正在运行的锅炉房内。

B固定式发生器应布置在单独的房间,在室外安置时,应有专用棚子。

C乙炔发生器与明火、散发火花地点、高压电源线及其他热源的水平距离应保持在10m以上,不准安放在剧烈震动的工作平台和设备上。

⑤乙炔使用前的准备工作。

A检查发生器的安全装置是否齐全,工作性能是否正常。

B按规定的装水量灌水。

C应根据各类发生器要求的定量装电石,不得装得过满。

D冬季作用发生器如发现结冻,只能用热水或蒸气解冻,严禁用明火或烧红铁烘烤,更不能使用铁器等易产生火花的物体敲击。

⑥乙炔发生器的使用。

A发生器启动前要检查回火防止器的水位,待一切正常,才可打开送水阀给电石送水。

B送水后应检查压力表、安全阀及各处接头等处是否正常。

C起动后若出现压力表读数上升过快,或有气体从安全阀逸出,或压力表指针仍停在零位等现象,应立即停气。待排除故障后,方可重新启动。

⑦工作过程的防爆。

A在供气使用前应捧放发生器内存留的乙炔与空气混合物。

B在进行中应随时检查发生器的各个部位,一旦发现漏气、水位不符或安全装置失灵等问题,应及时采取措施。

C运行过程中清除电石渣的工作,必须在电石安全分解后进行。

D发生器内水温超过80℃时,应灌注冷水或暂时停止工作,采取冷却措施使之降温。

E不可随便打开发生器和放水,以防电石过热引起的着火和爆炸。

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