燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制.docx

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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

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单位：

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文件编号：

KG-AO-1536-80

燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制

使用备注：

本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。

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　　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,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,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,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,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,只允许空气流过,因而可以防止爆炸事故的发生.

　　安全联锁就是利用机械或电气控制依次接通各个仪器和设备,使之彼此发生联系,达到安全运行的目的.例如硫酸与水的混合操作,必须先把水加入设备,再注入硫酸,否则将会发生喷溅和灼伤事故.把注水阀门和注酸阀门依次联锁起来,就可以达到此目的.某些需要经常打开孔盖的带压反应容器,在开盖之前必须卸压.频繁的操作容易疏忽出现差错,如果把卸掉罐内压力和打开孔盖联锁起来,就可以安全无误.

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