廣西某化工廠采用電石法工藝路線生產(chǎn)聚氯乙烯，在合成工段混合脫水系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生爆炸事故。本文對(duì)合成工段混合脫水系統(tǒng)典型事故案例進(jìn)行研究，提出有效的安全防范技術(shù)措施，對(duì)防止此類事故發(fā)生有一定的幫助。
1 工藝流程
電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，合成工段混合脫水系統(tǒng)工藝流程圖見(jiàn)圖1。
圖1 合成工段混合脫水系統(tǒng)工藝流程圖
從乙炔裝置送來(lái)的精乙炔氣，經(jīng)乙炔預(yù)冷器預(yù)冷和砂封后，與氯化氫裝置送來(lái)的干燥氯化氫氣體通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)配比，在混合器充分混合后，進(jìn)入串聯(lián)的石墨冷凝器，用鹽水間接冷卻。混合氣中水分一部分以鹽酸形式排出，部分則夾帶于氣體中進(jìn)入串聯(lián)的酸霧過(guò)濾器，由氟硅油玻璃棉捕集分離。然后該氣體經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱，再進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。
2 典型事故案例
2003年10月12日，該廠氯化氫合成爐崗位由于操作不當(dāng)，氯化氫含有較高的游離氯，引起混合脫水系統(tǒng)的混合器等設(shè)備爆炸而造成緊急停車。經(jīng)分析，氯化氫合成爐的原料氯氣和氫氣壓力波動(dòng)，造成氯化氫含游離氯高，游離氯和乙炔氣劇烈反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氯乙炔，并放出大量的熱量，促使混合脫水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)爆炸。
3 易燃易爆物質(zhì)性質(zhì)分析
合成工段混合脫水系統(tǒng)存在易燃易爆物質(zhì)乙炔，還可能存在氯乙炔等物質(zhì)（還可能含有極少量的氫氣，其對(duì)系統(tǒng)影響不大）。
乙炔：乙炔性質(zhì)活潑，在高溫、高壓下具有強(qiáng)烈的爆炸能力。乙炔與空氣能在很寬的范圍內(nèi)，即2.3％～81％（其中7％～13％最易爆炸，最適宜的混合比為13％）形成爆炸混合物。它屬于快速爆炸混合物，其爆炸延滯時(shí)間只有0.017s。
氯乙炔：氯化氫與乙炔反應(yīng)生成氯乙炔，此物質(zhì)很不穩(wěn)定，遇光、振動(dòng)等就能發(fā)生爆炸。
4 爆炸事故原因分析
電石法工藝路線已經(jīng)趨于成熟，導(dǎo)致混合脫水系統(tǒng)發(fā)生爆炸的原因，可能有兩個(gè)：
4.1 超負(fù)荷生產(chǎn)導(dǎo)致混合氣體在管道流速過(guò)大，以至產(chǎn)生大量的靜電荷，在靜電接地裝置失靈的情況下，當(dāng)氣體流經(jīng)管道截面積突變較大的部位時(shí)，有可能產(chǎn)生靜電火花，從而點(diǎn)燃了易燃易爆的乙炔氣體，在密閉的管道或容器內(nèi)就有爆炸的可能。
4.2 氯化氫合成中的氫氣和氯氣如配比不當(dāng)或壓力波動(dòng)時(shí)，會(huì)使氯化氫氣中含有過(guò)量的游離氯，它與乙炔氣在混合器中進(jìn)行混合即產(chǎn)生劇烈反應(yīng)生成氯乙炔，并放出大量熱量，促使混合氣體瞬間膨脹，從而在混合脫水系統(tǒng)的混合器、石墨冷凝器、酸霧過(guò)濾器等薄弱環(huán)節(jié)處爆炸。
5 安全技術(shù)防范措施
針對(duì)以上導(dǎo)致發(fā)生爆炸的2種原因，提出以下安全技術(shù)防范措施：
5.1 在混合器前各設(shè)置氫氣緩沖罐和氯化氫緩沖罐，并安裝自控調(diào)節(jié)閥門，以控制氣體流量和流速，防止由于流速突變且過(guò)大時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的靜電荷。
5.2 在氯化氫合成工段采用自動(dòng)調(diào)節(jié)氯、氫比例替代看爐內(nèi)火焰顏色的人工操作法和間歇式化學(xué)分析法，準(zhǔn)確地控制氯化氫含游離氯量，防止氯化氫含游離氯量過(guò)高。
5.3 在混合器前安裝事故閥，當(dāng)合成工段混合脫水系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，事故閥自動(dòng)關(guān)閉，將合成工段混合脫水系統(tǒng)與乙炔系統(tǒng)完全隔離。
5.4 在氯化氫總管出口處安裝游離氯自動(dòng)測(cè)定儀、游離氯自動(dòng)報(bào)警裝置，并將游離氯自動(dòng)測(cè)定儀與乙炔氣事故閥聯(lián)鎖。當(dāng)游離氯過(guò)高時(shí)，乙炔氣事故閥自動(dòng)關(guān)閉。
5.5在混合器、石墨冷凝器、酸霧過(guò)濾器及其之間的管道上安裝溫度自動(dòng)測(cè)定儀測(cè)定管道或容器內(nèi)的混合氣氣相溫度（還可以安裝溫度自動(dòng)報(bào)警裝置），并將溫度自動(dòng)測(cè)定儀與乙炔氣事故閥聯(lián)鎖。當(dāng)氣相溫度過(guò)高時(shí)，乙炔氣事故閥自動(dòng)關(guān)閉。
5.6 在混合器、管道的某些部位等安裝超壓爆破膜和排空等安全裝置，當(dāng)發(fā)生爆炸事故時(shí)，壓力自動(dòng)排空，防止容器和管道被破壞。
6 結(jié)束語(yǔ)
目前、國(guó)內(nèi)乙炔電石法工藝路線生產(chǎn)聚氯乙烯技術(shù)比較成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì)，合成工段混合脫水系統(tǒng)發(fā)生爆炸事故最為頻繁，這主要是由于目前對(duì)氯化氫含游離氯量仍采用看爐內(nèi)火焰顏色的人工操作方法和間歇式化學(xué)分析方法，在氯、氫比例突然失調(diào)的情況下，操作工難以做到準(zhǔn)確、及時(shí)地調(diào)節(jié)，這是發(fā)生事故的直接原因。只要保證氯化氫游離氯不過(guò)高，一般合成工段混合脫水系統(tǒng)都能避免發(fā)生爆炸事故。
作者：藍(lán)柳恒
