燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制

燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制 在化学工业生产中 工艺参数主要是指温度 压力 流量 物料 配比等 严格控制工艺参数在安全限度以内 是实现安全生产的基 本保证 一一 反应温度的控制反应温度的控制 温度是化学工业生产的主要控制参数之一 各种化学反应都 有其最适宜的温度范围 正确控制反应温度不但可以保证产品的 质量 而且也是防火防爆所必须的 如果超温 反应物有可能分解 起火 造成压力升高 甚至导致爆炸 也可能因温度过高而产生副 反应 生成危险的副产物或过反应物 升温过快 过高或冷却设施 发生故障 可能会引起剧烈反应 乃至冲料或爆炸 温度过低会造 成反应速度减慢或停滞 温度一旦恢复正常 往往会因为未反应物 料过多而使反应加剧 有可能引起爆炸 温度过低还会使某些物料 冻结 造成管道堵塞或破裂 致使易燃物料泄漏引发火灾或爆炸 1 移出反应热 方法 夹套冷却 内蛇管冷却 或两者兼用 稀释剂回流冷却 惰性气体循环冷却 采用一些特殊结构的反应器或在工艺上采取一些措施 合成 甲醇是强放热反应 在反应器内装配热交换器 混合合成气分两路 其 中一路控制流量以控制反应温度 加入其他介质 如通入水蒸气带走部分反应热 如乙醇氧化制 取乙醛就是采用乙醇蒸气 空气和水蒸气的混合气体 将其送入氧 化炉 在催化剂作用下生成乙醛 利用水蒸气的吸热作用将多余的 反应热带走 2 传热介质选择 传热介质 即热载体 常用的有水 水蒸气 碳氢化合物 熔盐 汞 和熔融金属 烟道气等 1 避免使用性质与反应物料相抵触的介质 应尽量避免使用性质与反应物料相抵触的物质作冷却介质 例如 环氧乙烷很容易与水剧烈反应 甚至极微量的水分渗入液态 环氧乙烷中 也会引发自聚放热产生爆炸 又如 金属钠遇水剧烈 反应而爆炸 所以在加工过程中 这些物料的冷却介质不得用水 一般采用液体石蜡 2 防止传热面结垢 在化学工业中 设备传热面结垢是普遍现象 传热面结垢不仅 会影响传热效率 更危险的是在结垢处易形成局部过热点 造成物 料分解而引发爆炸 结垢的原因有 由于水质不好而结成水垢 物 料粘结在传热面上 特别是因物料聚合 缩合 凝聚 炭化而引起结 垢 极具危险性 换热器内传热流体宜采用较高流速 这样既可以 提高传热效率 又可以减少污垢在传热表面的沉积 3 传热介质使用安全 传热介质在使用过程中处于高温状态 安全问题十分重要 高 温传热介质 如联苯混合物 73 5 联苯醚和 26 5 联苯 在使用过 程中要防止低沸点液体 如水或其他液体 进入 低沸点液体进入 高温系统 会立即气化超压而引起爆炸 传热介质运行系统不得有 死角 以免容器试压时积存水或其他低沸点液体 传热介质运行系 统在水压试验后 一定要有可靠的脱水措施 在运行前应进行干燥 吹扫处理 3 热不稳定物质的处理 对于热不稳定物质 要特别注意降温和隔热措施 对能生成过 氧化物的物质 在加热之前应该除去 热不稳定物质的贮存温度应 该控制在安全限度之内 乐果原油贮存温度超过 55 1605 原油 与乳化剂共用一根保温管道 都曾发生过爆炸事故 对于这些热不 稳定物质 在使用时应该注意同其他热源隔绝 受热后易发生分解 爆炸的危险物质 如偶氮染料及其半成品重氮盐等 在反应过程中 要严格控制温度 反应后必须清除反应釜壁上的剩余物 二二 物料配比和投料速率控制物料配比和投料速率控制 1 物料配比控制 普通化学反应 控制物料配比以保证反应进程和产品质量 例 如 松香钙皂的生产 是把松香投入反应釜内 加热至 240 缓慢加 入氢氧化钙 生成目的产物和水 反应生成水在高温下变成蒸气 投入的氢氧化钙如果过量 水的生成量也相应增加 生成的水蒸气 量过多而容易造成跑锅 对于能形成爆炸性混合物的生产 物料配比应严格控制在爆 炸极限以外 如果工艺条件允许 可以添加水蒸气 氮气等惰性气 体稀释 催化剂对化学反应速率影响很大 如果催化剂过量 就有可能 发生危险 可燃或易燃物料与氧化剂的反应 要严格控制氧化剂的 投料速率和投料量 2 投料速率控制 对于放热反应 投料速率不能超过设备的传热能力 否则 物 料温度将会急剧升高 引起物料的分解 突沸 造成事故 加料时如 果温度过低 往往造成物料的积累 过量 温度一旦适宜反应加剧 加之热量不能及时导出 温度和压力都会超过正常指标 导致事故 如 某农药厂 保棉丰 反应釜 按工艺要求 在不低于 75 的温度下 4h 内加完 100kg 双氧水 但由于投料温度为 70 开始反应速率 慢加之投入冷的双氧水使温度降至 52 因此将投料速度加快 在 1h20min 投入双氧水 80kg 造成双氧水与原油剧烈反应 反应 热来不及导出而温度骤升 仅在 6s 内温度就升至 200 以上 使釜 内物料气化引起爆炸 投料速度太快 除影响反应速度外 还可能造成尾气吸收不完 全 引起毒性或可燃性气体外逸 如某农药厂乐果生产硫化岗位 由于投料速度太快 硫化氢尾气来不及吸收而外逸 引起中毒事故 当 反应温度不正常时 首先要判明原因 不能随意采用补加反应物的 办法提高反应温度 更不能采用先增加投料量而后补热的办法 在投料过程中 注意投料顺序的问题 例如 氯化氢合成应先 加氢后加氯 三氯化磷合成应先投磷后加氯 磷酸酯与甲胺反应时 应 先投磷酸酯 再滴加甲胺等 反之就有可能发生爆炸 投料过少也可能引起事故 加料过少 使温度计接触不到料面 温 度计显示出的不是物料的真实温度 导致判断错误 引起事故 三三 物料成分和过反应的控制物料成分和过反应的控制 反应物料中危险杂质的增加可能会导致副反应或过反应 引 发燃烧或爆炸事故 对于化工原料和产品 纯度和成分是质量要求 的重要指标 对生产和管理安全也有着重要影响 比如 乙炔和氯 化氢合成氯乙烯 氯化氢中游离氯不允许超过 0 005 因为过量 的游离氯与乙炔反应生成四氯乙烷会立即起火爆炸 又如在乙炔 生产中 电石中含磷量不得超过 0 08 因为磷在电石中主要是以 磷化钙的形式存在 磷化钙遇水生成磷化氢 遇空气燃烧 导致乙 炔和空气混合物的爆炸 反应原料气中 如果其中含有的有害气体不清除干净 在物料 循环过程中会不断积累 最终会导致燃烧或爆炸等事故的发生 清 除有害气体 可以采用吸收的方法 也可以在工艺上采取措施 使 之无法积累 例如高压法合成甲醇 在甲醇分离器之后的气体管道 上设置放空管 通过控制放空量以保证系统中有用气体的比例 有 时有害杂质来自未清除干净的设备 例如在六六六生产中 合成塔 可能留有少量的水 通氯后水与氯反应生成次氯酸 次氯酸受光照 射产生氧气 与苯混合发生爆炸 所以这类设备一定要清理干净 符合要求后才能投料 有时在物料的贮存和处理中加入一定量的稳定剂 以防止某 些杂质引起事故 如氰化氢在常温下呈液态 贮存时水分含量必须 低于 1 置于低温密闭容器中 如果有水存在 可生成氨 作为催化 剂引起聚合反应 聚合热使蒸气压力上升 导致爆炸事故的发生 为了提高氰化氢的稳定性 常加入浓度为 0 001 0 5 的硫酸 磷 酸或甲酸等酸性物质作为稳定剂或吸附在活性炭上加以保存 许多过反应的生成物是不稳定的 容易造成事故 所以在反应 过程中要防止过反应的发生 如三氯化磷合成是把氯气通入黄磷 中 产物三氯化磷沸点为 75 很容易从反应釜中移出 但如果反 应过头 则生成固体五氯化磷 100 时才升华 五氯化磷比三氯化 磷的反应活性高得多 由于黄磷的过氧化而发生爆炸的事故时有 发生 对于这一类反应 往往保留一部分未反应物 使过反应不至 于发生 在某些化工过程中 要防止物料与空气中的氧反应生成不稳 定的过氧化物 有些物料 如乙醚 异丙醚 四氢呋喃等 如果在蒸馏 时有过氧化物存在 极易发生爆炸 四四 自动控制系统和安全保险装置自动控制系统和安全保险装置 1 自动控制系统 自动控制系统按其功能分为以下四类 自动检测系统 对机械 设备或过程进行连续检测 把检测对 象的参数如温度 压力 流量 液位 物料成分等讯号 由自动装置转 换为数字 并显示或记录出来的系统 自动调节系统 通过自动装置的作用 使工艺参数保持在设定 值的系统 自动操纵系统 对机械 设备或过程的启动 停止及交换 接通 等 由自动装置进行操纵的系统 自动讯号 联锁和保护系统 机械 设备或过程出现不正常情 况时 会发出警报并自动采取措施 以防事故的安全系统 2 信号报警 保险装置和安全联锁 在化学工业生产中 可配置信号报警装置 情况失常时发出警 告 以便及时采取措施消除隐患 报警装置与测量仪表连接 用声 光或颜色示警 例如在硝化反应中 硝化器的冷却水为负压 为了 防止器壁泄漏造成事故 在冷却水排出口装有带铃的导电性测量 仪 若冷却水中混有酸 导电率提高 则会响铃示警 随着化学工业 的发展 警报信号系统的自动化程度不断提高 例如反应塔温度上 升的自动报警系统可分为两级 急剧升温检测系统 以及与进出口 流量相对应的温差检测系统 警报的传送方式按故障的轻重设置 倍号 保险装置是在危险状态下自动消除危险状态 例如氨的氧化 反应是在氨和空气混合物爆作极限边缘进行的 在气体输送管路 上应该安装保险装置 以便在紧急状态下切断气体的输入 在反应 过程中 空气的压力过低或氨的温度过低 都有可能使混合气体中 氨的浓度提高 达到爆作下限 在这种情况下 保险装置就会切断 氨的输送 只允许空气流