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化工过程安全及技术控制措施
关注:136发布日期:2018-10-11 15:00:10

       当前,化工安全生产关系到国家的财产安全以及职工的安康,关系到化工企业的经济效益和社会效益。但是与其他行业相比,很多化工生产中的易燃性、反应性和毒性,决定了化工生产潜在的不安全因素更多,一旦发生事故后危害性更大。一般的化工生产,是原材料经过提纯、粉碎、混合等处理后,在反应器经过一系列化学反应得到产品,然后把产品经分离、结晶等后处理的过程。生产中涉及的危化品多,反应的工艺条件苛刻,高温、高压设备多、操作严格,“三废”多,易造成事故多、损失重大。

化工过程中的安全问题

       化工过程中的安全风险受到很多因素的影响,有人的失误操作,物料的不稳定性,化工反应的苛刻条件不满足,设备的故障,温度、湿度、通风、照明、噪声等不利的环境条件、现场管理混乱等各方面的因素。从工艺角度考虑,主要表现在原料风险、化学反应中存在的风险以及单元操作中的风险,这三个是影响化工工艺安全的重要因素。

物料安全事故

      化工生产过程中涉及品种繁多的原料、添加剂、催化剂、中间产品、副产品、产品。有机原料一般来说易燃、易爆,与氧气、空气接触易形成爆炸性混合物,有的物料反应活性极强,遇水遇湿发生爆炸,遇光分解,如氧化剂遇高温或撞击、遇酸类物质接触易引发爆炸,聚合反应的引发剂、催化剂有自燃危险,易着火引发爆炸,硝化反应中硝酸、硫酸是强腐蚀性原料,卤化反应的氯气、冷冻剂液氨为有毒物质,有机溶剂甲苯为易制毒试剂。按照《危险化学品目录》(2015版)中规定分类,这些物质除了理化方面的危害,还有对健康和环境方面的危害,生产过程中这些物料一旦泄漏会发生火灾或爆炸,污染环境,甚至造成严重危及生命的事故后果及恶劣的社会影响[1]。

化学反应控制不当引发事故

       化学反应是化工过程的核心,对生产产品和成本有着重要影响,控制化工反应的温度、流量、压力、物料配比等工艺参数,达到反应转化率和收率停止反应,可以获得用户所需的不同产物。化工生产中化学反应类型很多:如无机原料的氧化、还原、电解、空分,涉及有机原料的氧化、加氢、脱氢、裂解、聚合、卤化、酰化、硝化、磺化、重氮化、异构化、烷基化反应等各种复杂的化学反应。这些化学反应过程所需工艺条件苛刻,需要特定的温度、压力、速度、配料比,有些反应对物料的添加顺序有要求。如氧化反应先加热或放热,前期加热慢易拖长反应时间,后期若反应热不及时移去温度急剧升高易引发爆炸;硝化反应时硫酸稀释时应往水中缓慢加入酸,若加料顺序不对可导致爆溅、冲料,若硫酸不稀释直接和硝酸混合则容易引起硝酸分解成多种氮氧化物,发生冲料,甚至爆炸事故;聚合反应达到收率时不及时添加阻聚剂容易导致大量副产物的出现甚至引发爆聚事故。乙炔和氯化氢合成氯乙烯时,氯化氢中游离氯含量不得超过0.005%,因为过量氯和乙炔反应生成四氯乙烷会引火爆炸[2],有些烷基化反应若原料、催化剂、烷基化剂等加料次序颠倒、速度过快或搅拌中断停止,会剧烈反应,造成冲料,引发火灾爆炸。

单元操作不当引发事故

       化工生产过程中,化学反应改变物质化学结构,操作单元不改变物质化,但起着传递作用,改变了反应器内各处的温度、浓度,从而影响到反应结果。以动量传递为主的单元操作,有物料输送、混合、粉碎、过滤等;以热量传递为主的单元操作如加热、冷凝和冷冻、蒸发;以质量传递为主的单元操作蒸馏、萃取、吸收、干燥、结晶等各种物理过程。这些单元操作均需要特定的设备,这些设备在运转时易产生机械伤害、噪音、振动,对于易燃物料在设备搅拌过程中可能产生的静电火花可能引发火灾、爆炸,加热、蒸馏熔融过程可能产生高温、热辐射,冷冻过程可能产生冻伤。

安全技术措施

物料选择

      按照危险源辨识危险物质的数量越少,造成的危害概率就小。根据《危险化学品目录》2015版,现行化学品危险性28类分类体系,按照物理性危险、健康危害、环境危害类别进行辨识,只要符合危险化学品原则确定条件的,按照危化品规定进行使用。在工艺可行的条件下,根据生产、储存各阶段物料用量和理化、健康标识,优先使用无危险性或危险性小、不燃、毒性小、腐蚀性弱的原料,减少*类危险源带来的危害。

工艺过程防护措施选择

       化工过程中针对工艺方面的防护,尽可能在设计阶段进行预先危险评价提出整体优化的工艺技术,设计时应采用本质安全过程,尽量采用没有危害或危害较小的工艺,避免危险的原料和副产物的产生;采用远程自动控制系统。生产中严格控制反应速度、原料配比、压力、热量等工艺条件非常重要。实现基本参数检测或控制:如安装如压力表、水位计、温度计等器具;关键参数报警:如安装设备运行过程中出现不安全因素能自动发出声响的压力报警仪、温度检测仪、可燃有毒气体检测仪;工艺联锁系统:如安装设备超压时能自动排放压力的安全阀、爆破片,防止操作失误而设的联锁开关、联动阀等;设置冗余装置、紧急排放系统、双路供电、惰性气体吹扫及有效的降温这些措施都能确保反应正常进行。

单元操作防护措施选择

       针对单元操作过程中造成的物理性伤害,生产企业可以采用如下防护措施:物料输送、粉碎、混合设备等对人有危险的转动件和往复件应安装防护装置;消除雷电、静电:对输送有机溶剂如苯、丙酮的泵、管道等装置应注意消除雷电,防爆电气设备,将蒸馏设备管道良好接地以防静电聚集放电引起火灾可燃气体,室外蒸馏塔应有可靠的避雷装置;消音防振:对容易产生噪音、震动的泵、压缩机等装置尽可能集中在一起,可以采用墙壁、顶棚吸音材料等建筑材料或穿墙隔离设置;采用防腐蚀的设备,防爆电气设备;压缩机润滑系统应定时测定油耗,防止润滑油摩擦着火;应用通风除尘来降低工作场所有害气体的浓度;关键设备警示标志来警示高温、冻伤、中毒及触电事故的发生,条件许可可采用远程自动操作减少人为失误带来的事故隐患。

结语

       化工过程安全应注重过程经济和安全健康,采用本质化安全措施是预防化工过程的有效途径,主要体现在物料路线、反应路线和关键设备几个方面。凡涉及人身安全、可能导致重大事故发生的关键物料、工艺指标、设备管道、操作岗位,要针对性重点管理,同时加强化工过程危险源检测、监控、预警和应急救援是保证化工过程顺利进行的有效途径[3]。

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