?? 石油化工行業(yè)和其他行業(yè)相比,在防爆方面有著特殊的重要性.這主要由其生產(chǎn) 特點(diǎn)決定的. a,石油化工行業(yè)爆炸源多,如原料,中間體,成品大多數(shù)都是易燃,易爆 物質(zhì);同時(shí),生產(chǎn)過程中的點(diǎn)火源很多,如明火,電火花,靜電火花都可能成為 爆炸的點(diǎn) 火源.易燃,易爆物質(zhì)或其蒸汽和氧氣等助燃性氣體混合達(dá)到一定的 比例形成的混合氣體遇點(diǎn)火源發(fā)生爆炸時(shí),其破壞程度不亞于烈性炸藥的威力, 這一特點(diǎn),決定 了石油化工行業(yè)的防火防爆工作的艱巨性. b,石油化工生產(chǎn)具有高溫,高壓,深冷凍的特點(diǎn),并且多數(shù)介質(zhì)具有較強(qiáng) 的腐蝕性,加上溫度應(yīng)力,交變應(yīng)力等的作用,受壓容器,設(shè)備常常因此而遭到 破壞,從而引起泄漏,造成大面積火災(zāi)和爆炸事故. c,石油化工生產(chǎn)具有高度自動(dòng)化,密閉化,連續(xù)化的特點(diǎn).生產(chǎn)工藝條件 日趨苛刻,操作要求嚴(yán)格,加之新老設(shè)備并存,多數(shù)設(shè)備已運(yùn)行多年,可靠性下 降,容易發(fā)生惡性爆炸事故. d,石油化工工業(yè)發(fā)展迅速,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,加上對新工藝,新技術(shù)的 爆炸危險(xiǎn)性認(rèn)識(shí)不足, 防爆設(shè)計(jì)不完善等, 運(yùn)行中發(fā)生爆炸事故損失將十分嚴(yán)重.
??? 氧化, 氧化,還原
??? 1,氧化反應(yīng) 氧化反應(yīng)需要加熱,反應(yīng)過程又會(huì)放熱,特別是催化氣相氧化反應(yīng)一般都是在 250～600℃的高溫下進(jìn)行.有的物質(zhì)的氧化,如氨在空氣中的氧化和甲醇蒸氣在 空氣中的氧化,其物料配比接近于爆炸下限,倘若配比失調(diào),溫度控制不當(dāng),極 易爆炸起火. 某些氧化過程中還可能生成危險(xiǎn)性較大的過氧化物, 如乙醛氧化生產(chǎn)醋酸的過程 中有過醋酸生成,性質(zhì)極不穩(wěn)定,受高溫,摩擦或撞擊便會(huì)分解或燃燒. 對某些強(qiáng)氧化劑,如高錳酸鉀,氯酸鉀,鉻酸酐等,由于其有很強(qiáng)的助燃性,遇 高溫或受撞擊,摩擦以及與有機(jī)物,酸類接觸,皆能引起燃燒或爆炸. 氧化過程中,在以空氣為氧化劑時(shí),反應(yīng)物料的配比(反應(yīng)可燃?xì)怏w和空氣的混 合比例)應(yīng)控制在爆炸極限范圍之外,空氣進(jìn)入反應(yīng)器之前,應(yīng)經(jīng)過氣體凈化裝 置,清除空氣中的灰塵,水汽,油污以及可使催化劑活性降低或中毒的雜質(zhì)以保 持催化劑的活性,減少著火和爆炸的危險(xiǎn). 在催化氧化過程中,對于放熱反應(yīng),應(yīng)控制適宜的溫度,流量,防止超溫超壓和 混合氣處于爆炸極限范圍. 為了防止接觸器在萬一發(fā)生爆炸或燃燒時(shí)危及人身和設(shè)備安全, 在反應(yīng)器前后管 道上應(yīng)安裝阻火器,阻止火焰蔓延,防止回火,使燃燒不致影響其他系統(tǒng).為了 防止接觸器發(fā)生爆炸,應(yīng)有泄壓裝置.應(yīng)盡可能采用自動(dòng)控制或調(diào)節(jié),以及警報(bào) 聯(lián)鎖裝置.使用硝酸,高錳酸鉀等氧化劑時(shí),要嚴(yán)格控制加料速度,防止多加, 錯(cuò)加.固體氧化劑應(yīng)該粉碎后使用,最好呈溶液狀態(tài)使用.反應(yīng)中要不間斷地?cái)?拌.
??? 使用氧化劑氧化無機(jī)物,如使用氯酸鉀生產(chǎn)鐵藍(lán)顏料時(shí),應(yīng)控制產(chǎn)品烘干溫度不 超過燃點(diǎn),在烘干之前用清水洗滌產(chǎn)品,將氧化劑徹底除凈,防止未起反應(yīng)的氯 酸鉀 引起已烘干的物料起火.有些有機(jī)化合物的氧化,特別是在高溫下的氧化 反應(yīng),在設(shè)備及管道內(nèi)可能產(chǎn)生焦?fàn)钗?應(yīng)及時(shí)清除以防自燃. 氧化反應(yīng)系統(tǒng)宜設(shè)置氮?dú)饣蛩魵鉁缁鹧b置. 2,還原反應(yīng) 還原反應(yīng)有的比較安全,但是有幾種還原反應(yīng)危險(xiǎn)性較大,如初生態(tài)氫還原和催 化加氫還原等均較危險(xiǎn).無論是利用初生態(tài)氫還原,還是用觸媒把氫氣活化后還 原, 都有氫氣存在,氫氣的爆炸極限為 4%～75%.特別是催化加氫,大都在加 熱加壓條件下進(jìn)行,如果操作失誤或因設(shè)備缺陷有氫氣泄漏,與空氣形成爆炸氣 體混合 物,遇上火源即能爆炸.操作過程中要嚴(yán)格控制溫度,壓力和流量;車 間內(nèi)的電氣設(shè)備必須符合該爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的防爆要求, 且不宜在車間頂部敷設(shè) 電線及安裝電 線接線箱;廠房通風(fēng)要好,采用輕質(zhì)屋頂,設(shè)置天窗或風(fēng)帽,使 氫氣及時(shí)逸出;反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣可用排氣管導(dǎo)出車間屋頂,經(jīng)過阻火器向外排 放;加壓反應(yīng)的設(shè)備 要配備安全閥,反應(yīng)中產(chǎn)生壓力的設(shè)備要裝設(shè)爆破板;還 可以安裝氫氣檢測和報(bào)警裝置. 雷內(nèi)鎳吸潮后在空氣中有自燃危險(xiǎn),即使沒有火源存在,也能使氫氣和空氣的混 合物發(fā)生爆炸,燃燒.因此,用它們來催化氫氣進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí),必須先用氮?dú)?置換 反應(yīng)器內(nèi)的全部空氣,經(jīng)過測定證實(shí)含氧量降低到符合要求后,方可通入 氫氣. 反應(yīng)結(jié)束后, 應(yīng)先用氮?dú)獍逊磻?yīng)器內(nèi)的氫氣置換干凈, 方能打開孔蓋出料, 以免外界 空氣與反應(yīng)器內(nèi)的氫氣相混,在雷內(nèi)鎳觸媒作用下發(fā)生燃燒,爆炸. 雷內(nèi)鎳活化后應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存于酒精中.鈀炭回收時(shí)要用酒精及清水充分洗滌,過濾抽 真空時(shí)不得抽得 太干,以免氧化著火. 用保險(xiǎn)粉(Na2S2O4)做還原劑時(shí),要注意保險(xiǎn)粉遇水發(fā)熱,在潮濕空氣中能分解 析出硫,硫蒸氣受熱有自燃的危險(xiǎn).保險(xiǎn)粉本身受熱到 190℃也有分解爆 炸的 危險(xiǎn),應(yīng)妥善儲(chǔ)藏,防止受潮;用水溶解時(shí),要控制溫度,可以在開動(dòng)攪拌的情 況下將保險(xiǎn)粉分批加入冷水中,待溶解后,再與有機(jī)物接觸進(jìn)行反應(yīng). 還原劑硼氫化鉀(鈉)是一種遇火燃燒物質(zhì),在潮濕空氣中能自燃,遇水和酸即分 解放出大量氫氣,同時(shí)產(chǎn)生高熱,可使氫氣燃燒而引起爆炸事故,應(yīng)儲(chǔ)于密閉容 器 中,置于干燥處,防水防潮并遠(yuǎn)離火源.在工藝過程中,調(diào)節(jié)酸,堿度時(shí)要 特別注意,防止加酸過快,過多.使用氫化鋰鋁作還原劑時(shí),要特別注意安全問 題,因?yàn)?這種催化劑危險(xiǎn)性很大,遇空氣和水都能燃燒,必須在氮?dú)獗Ｗo(hù)下使 用,平時(shí)浸沒于煤油中儲(chǔ)存. 上述還原劑遇氧化劑會(huì)猛烈發(fā)生反應(yīng), 產(chǎn)生大量熱量, 也有發(fā)生燃燒爆炸的危險(xiǎn). 還原反應(yīng)的中間體,特別是硝基化合物還原反應(yīng)的中間體具有一定的火災(zāi)危險(xiǎn). 例如,鄰硝基苯甲醚還原為鄰氨基苯甲醚的過程中,產(chǎn)生氧化偶氮苯甲醚,該中 間體受熱到 150℃能自燃.苯胺在生產(chǎn)中如果反應(yīng)條件控制不好,可以生成爆炸 危險(xiǎn)性很大的環(huán)已胺. 采用危險(xiǎn)性小,還原效率高的新型還原劑,對安全生產(chǎn)有很大的意義.例如采用 硫化鈉代替鐵粉還原,可以避免氫氣產(chǎn)生,同時(shí)還解決了鐵泥堆積的問題.
??? 電解
??? 電解在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用, 食鹽溶液電解是化學(xué)工業(yè)中最典型的電解反應(yīng) 例子之一.食鹽電解中的安全問題,主要是氯氣中毒和腐蝕,堿灼傷,氫氣爆炸 以及高溫,潮濕和觸電危險(xiǎn)等.現(xiàn)就防爆問題敘述如下: 在正常操作中,應(yīng)隨時(shí)向電解槽的陽極室內(nèi)添加鹽水,使鹽水始終保持在規(guī)定液 面. 否則, 如鹽水液面過低, 氫氣有可能通過陰極網(wǎng)滲入到陰極室內(nèi)與氯氣混合. 要 防止個(gè)別電解槽氫氣出口堵塞,引起陰極室壓力升高,造成氯氣含氫量過高. 氯氣內(nèi)含氯量達(dá) 5%以上,則隨時(shí)可能在光照或受熱情況下發(fā)生爆炸.在生產(chǎn)中, 單槽 氯含氫濃度一般控制在 2.0%以下,總管氯含氫濃度控制在 0.4%以下,都應(yīng) 嚴(yán)格控制.如果電解槽的隔膜吸附質(zhì)量差;石棉絨質(zhì)量不好;在安裝電解槽時(shí)碰 壞隔膜,造成隔膜局部脫落或者在送電前注入的鹽水量過大將隔膜沖壞;以及陰 極室中的壓力等于或超過陽極室的壓力時(shí)都可能使氫氣進(jìn)入陽極室, 引起氯含氫 量高.此時(shí)應(yīng)該對電解槽進(jìn)行全面檢查. 鹽水有雜質(zhì),特別是鐵雜質(zhì),致使產(chǎn)生第二陰極而放出氫氣;氫氣壓力過大,沒 有及時(shí)調(diào)整;隔膜質(zhì)量不好,有脫落之處;鹽水液面過低,隔膜露出;槽內(nèi)陰陽 極放 電而燒毀隔膜;以及氫氣系統(tǒng)不嚴(yán)密而逸出氫氣等,都可能引起電解槽爆 炸或著火事故. 引起氫氣或氫氣與氯氣的混合物燃燒或爆炸的著火源可能是槽體 接地產(chǎn)生的 電火花;斷電器因結(jié)鹽,結(jié)堿漏電及氫氣管道系統(tǒng)漏電產(chǎn)生電位差 而發(fā)生放電火花;排放堿液管道對地絕緣不好而發(fā)生放電火花;電解槽內(nèi)部構(gòu)件 間由于較大的電位 差或兩極之間的距離縮小而發(fā)生放電火花;雷擊排空管引起 氫氣燃燒;以及其他點(diǎn)火源等.水銀電解槽若鹽水中含有鐵,鈣,鎂等雜質(zhì)時(shí), 能分解鈉汞齊,產(chǎn)生氫氣 而引起爆炸.若解汞室的清水溫度過低,鈉汞齊來不 及在解汞室還原完,就可能在電解槽繼續(xù)解汞而生成大量氫氣,這也是水銀電解 發(fā)生爆炸的原因之一.因此,加 入的水溫應(yīng)能保持解汞室的溫度接近于 95℃, 解汞后汞中含鈉量宜低于 0.01%,一般每班應(yīng)作一次含鈉量分析. 由于鹽水中帶入銨鹽,在適宜的條件下(pH 值<4.5 時(shí)),銨鹽和氯作用產(chǎn)生三氯 化氮,這是一種爆炸性物質(zhì).三氯化氮和許多有機(jī)物質(zhì)接觸或加熱至 90℃以上, 以及被撞擊時(shí),即以劇烈爆炸的形式分解.因此在鹽水配制系統(tǒng)要嚴(yán)格控制無機(jī) 銨含量. 突然停電或其他原因突然停車時(shí),高壓閥門不能立即關(guān)閉,以避免電解槽中氯氣 倒流而發(fā)生爆炸. 電解槽食鹽水入口處和堿液出口處應(yīng)考慮采取電氣絕緣措施,以免漏電產(chǎn)生火 花.氫氣系統(tǒng)與電解槽的陰極箱之間亦應(yīng)有良好的電氣絕緣.整個(gè)氫氣系統(tǒng)應(yīng)良 好接地,并設(shè)置必要的水封或阻火器等安全裝置. 電解食鹽廠房應(yīng)有足夠的防爆泄壓面積, 并有良好的通風(fēng)條件, 應(yīng)安裝防雷設(shè)施, 保護(hù)氫氣排空管的避雷針應(yīng)高出管頂 3m 以上. 電解過程由于有氫氣存在,有起火爆炸危險(xiǎn).電解槽應(yīng)安置在自然通風(fēng)良好的單 層建筑物內(nèi).
??? 聚合
??? 由于聚合物的單體大多是易燃易爆物質(zhì),聚合反應(yīng)多在高壓下進(jìn)行,本身又是放 熱過程,如果反應(yīng)條件控制不當(dāng),很容易引起事故. 例如高壓聚乙烯反應(yīng)一般在 13～30MPa 壓力下進(jìn)行,反應(yīng)過程流體的流速很快, 停留于聚合裝置中的時(shí)間僅為 10s 到數(shù)分鐘,溫度保持在 150～300℃.在該溫度和高壓下,乙烯是不穩(wěn)定的,能分解成碳,甲烷,氫氣等.一旦發(fā)生裂解,所 產(chǎn)生的熱量,可以使裂解過程進(jìn)一步加速直到爆炸.國內(nèi) 外都曾發(fā)生過聚合反 應(yīng)器溫度異常升高,分離器超壓而發(fā)生火災(zāi);壓縮機(jī)爆炸以及反應(yīng)器管路中安全 閥噴火而后發(fā)生爆炸等事故.因此,嚴(yán)格地控制反應(yīng)條件是十分 重要的.在高 壓聚乙烯生產(chǎn)中,主要危險(xiǎn)因素有: a.該過程處在高壓下,所以當(dāng)設(shè)備和管道的密封有極小損壞時(shí),即會(huì)導(dǎo)致氣 體大量噴出到車間中,并和空氣形成爆炸性氣體混合物. b.該過程為放熱和熱動(dòng)力不穩(wěn)定過程.乙烯聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)為 96.3kJ/mol,所以當(dāng)熱量來不及導(dǎo)出時(shí),會(huì)引起乙烯爆炸性分解.