乙炔生产过程危险性分析

邹泽平

（重庆长寿捷圆化工有限公司，重庆 401220）

乙炔生产过程危险性分析

邹泽平

（重庆长寿捷圆化工有限公司，重庆 401220）

对乙炔生产过程的几起典型事故进行了安全分析，对乙炔生产过程中火灾爆炸危险性、乙炔生产工艺过程危险有害因素等进行了辩识。采用预先危险分析方法进行分析，指出乙炔发生过程中火灾爆炸危险性存在的可能性，并提出了预防措施。

乙炔；生产过程；危险性分析

乙炔属于第2.1类易燃易爆气体，俗名电石气。其生产过程危险性大、事故发生率高，在各个操作环节上都存在诸多危险因素，极易燃烧爆炸，爆炸极限为2.3%~81.0%，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高温能引起燃烧爆炸，其最小点火能为0.02 mJ。因此，有必要对乙炔生产过程的危险性进行分析[1]。

1 乙炔生产工艺简述

工业上制取乙炔的方法很多，有电石法、甲烷裂解法、烃类裂解法等。重庆长寿捷圆化工有限公司采用电石湿法生产乙炔。电石车运来的电石经称量后，由加料斗加入电石贮斗内经电振机振荡加入发生器内，电石与由发生器上部加入的水发生反应。反应后的电石渣浆由底部排出。乙炔气由发生器顶部排出，经正水封进入冷却塔。冷却塔顶部喷入废次氯酸钠或自来水，冷却后的乙炔由塔顶出来，一部分去乙炔气柜贮存；另一部分经SHJ-40/1.5水环压缩机加压至下工段所需的压力，进入清净一塔底部。一塔上部喷入来自清净二塔底部出来的清净剂对乙炔进行清净，乙炔从一塔顶部出来，进入清净二塔底部。二塔顶喷入新鲜清净剂（次氯酸钠溶液），二塔顶出来的乙炔经中和塔用NaOH中和后，到反应工段[2]。

2 乙炔发生站典型事故案例与分析

2.1 发生器加料贮斗发生燃爆事故

氯丁投产以来，每年发生器加料贮斗数次发生燃爆事故，轻者，只发生爆鸣，瞬间自熄，或者在加料贮斗内加大氮气而熄灭；重者，发生爆炸后燃烧时间长，损坏设备管线或造成人员伤害，需动用消防器材扑灭。

原因分析：（1）加料前氮排乙炔不彻底，贮斗内有乙炔与空气形成爆炸性混合气体；（2）发生器液面过低，低于下料管管口，使本体内的乙炔窜入加料贮斗；（3）加料时充氮气过小，或甚至断了氮气，使贮斗内乙炔含量增加；（4）加料时贮斗口未加胶垫，加料斗与贮斗碰撞，产生火花；（5）抽风开得过大，空气进入贮斗内，与乙炔形成爆炸性混合物；（6）乙炔中磷化氢含量过高，在空气中自燃产生火花；（7）贮斗内壁衬垫损坏，电石撞击斗壁产生火花。

2.2 氮气窒息事故

1995年6月开始检修时，发生器用氮气排乙炔，中途突然断氮气，因忘关氮气阀，一工人认为设备对空置换乙炔差不多了，便爬进发生器准备清理，一进去便倒下，旁边另一工人立即将其从发生器内拖出。

分析原因是设备中存留氮气，工人进入前未确认及办理进入容器作业证。

2.3 清净次氯酸钠配制槽发生燃烧爆炸事故

2002年11月正常开车时，清净二塔泵突然跳闸。当操作工恢复清净二塔泵时，清净次氯酸钠配制槽发生燃烧爆炸。

分析原因是，乙炔采用加压清净，清净二塔离心泵突然跳闸，造成次氯酸钠中间贮槽液面满而使液位显示自锁，操作人员在未清楚其液面自锁情况下，开始恢复使用清净二塔泵，将次氯酸钠中间贮槽液面抽空使乙炔返回到次氯酸钠配制槽与氯气混合发生燃烧爆炸。

3 乙炔生产过程危险与有害因素辩识

3.1 物料的火灾爆炸危险性

（1）工业电石中一般含有微量的磷化钙、硫化钙等，磷化钙和硫化钙遇水可生成PH3和H2S气体，当乙炔气体中PH3的浓度超过0.15%时，遇空气可发生自燃。故生产乙炔用电石的含磷量不得超过0.08%，含硫量不得超过0.15%[1]。

（2）乙炔爆炸极限范围宽、危险程度大。乙炔极不稳定，在高温、加压或有某些物质存在时，具有强烈的爆炸性。工业乙炔当压力超过0.25 MPa时，温度在550℃以上，则发生爆炸。与空气混合的爆炸范围为2.3%~81.0%，其中7.0%~13%时，燥炸最为激烈，与氧混合的爆炸范围为2.3%~93.0%。乙炔对于氧化反应很敏感，常见的乙炔氧化反应是乙炔与空气中的氧气发生燃烧，乙炔和空气会形成浓度很高，幅度很宽的爆炸性混合物，其爆炸反应方程式为：

（3）乙炔分解爆炸。乙炔分解爆炸的可能性比氧化爆炸的可能性小得多，往往是由于局部过热使少量气体分解，分解反应速度很快，一旦反应开始，便会放出大量热能使温度迅速升高，加快分解速度，直到发生强烈的爆炸。分解爆炸的产物是黑烟状的细炭粒子，飘浮在空气中，并可能发生二次爆炸，放出巨大热量，其爆炸破坏力往往大于第一次爆炸。乙炔的分解反应方程式为：

由于乙炔分解时产生放热反应，在一定温度和压力条件下，即使没有氧气等助燃剂参与反应，也会导致爆炸。

（4）乙炔在常温时的热力学性质很不稳定，会在各种条件下聚合，其反应方程式为：

乙炔聚合时放出热量使温度升高。温度越高，聚合速度越快。当放出的热量使乙炔的温度升高到分解爆炸的温度时，尚未聚合的乙炔就发生分解爆炸。

（5）乙炔与空气混合气体的最小激发能量低，在常温下，混合气体中乙炔浓度为9%（V/V，下同）时，爆炸所需的激发能量最低，约0.02 mJ，随着乙炔浓度的增加，其激发能量也相应增高，人们穿脱化纤衣服时产生的静电足以将乙炔与空气的混合物引爆。

（6）乙炔和银、汞、铜等重金属接触可生成容易爆炸的炔金属。乙炔遇氟、氯等卤族元素易发生加成反应而着火引起爆炸。

（7）金属氧化物可降低乙炔分解爆炸的极限温度。乙炔在生产中经常会遇到金属的氧化物，都有可能使乙炔分解爆炸的极限温度降低。特别是微小颗粒状的金属氧化物碎屑，有可能成为乙炔分解的催化剂，其颗粒越小，作用越强，危险性越大。

3.2 工艺过程的危险有害因素

（1）在加料时，氮气置换乙炔不合格，致使乙炔含量高，在加料斗内，电石与电石产生火花而引爆发生事故。

（2）加料过程中，没有通入氮气或突然停止通入氮气，使空气随电石进入贮斗，而乙炔气也可能从本体上升。

（3）当排气合格时，由于所属阀门开闭错误，使空气进入加料贮斗。

（4）由于加入了潮湿电石，在加料贮斗中，分解出乙炔。

（5）发生器液封管以上部分不气密或操作大意、发生器液面过高或过低、乙炔和水蒸气上逸。

（6）电石和水反应为放热反应，电石粒度愈小，反应越激烈。如果电石为粉末状态，无搅拌即产生局部过热，造成乙炔分解。

（7）发生器各工艺指标控制不严而造成加料贮斗内有少量水蒸气，会使堆积电石局部过热产生热量累积发生燃爆事故。

（8）清净岗位次氯酸钠有效氯含量和pH值控制不严格，当有效氯为0.15%以上，容易生成氯乙炔，氯乙炔是极不稳定的化合物，遇空气也会着火爆炸，其过程为：

3.3 总图布置上的危险性

乙炔发生站位于氯丁二烯生产装置的最下游。上工序各种可燃物容易流入乙炔生产区域内。乙炔发生站北边和东边20 m之内有主公路和支公路火源容易带入乙炔生产区。

3.4 人身伤害

操作人员操作电动葫芦，上下楼梯进行巡查时，以及检修期的高空作业和进入设备作业容易发生人身伤害。

3.5 其他事故

电气设备故障、静电作用和雷击均可能引发火灾、爆炸事故。人体静电产生火花也易引起火灾、爆炸。

3.6 重大危险源辨识

重大危险源是指长期或临时生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。《重大危险源辨识》（GB18218-2000）中定义的生产场所，是指危险物质的生产、加工及使用等的场所，包括生产、加工及使用等过程中的中间贮罐存放区及半成品、成品的周转库房。乙炔气柜是为下工序提供乙炔气起缓冲作用，故乙炔气柜应按照生产区进行辨识。其临界量为1 t，即乙炔气柜有效容积为900 m3，压力为0.105 MPa，温度为20℃左右时，其密度为1.12 kg/m3，故其总量大于1 t，应按照重大危险源进行监管和控制[4]。

4 乙炔生产预先危险分析

预先危险分析是常用的危险性分析方法。通过预先危险分析，可以达到以下目的。大体识别与系统有关的主要危险；鉴别产生危险的原因；估计事故出现对人体及系统产生的影响；判定已识别的危险性等级；提出消除或控制危险性的措施。

在分析乙炔生产危险性时，为了衡量危险性的大小及其生产破坏性的影响程度，预先危险分析将各类危险性划分为4个等级，如表1所示。

表1 危险等级的划分表

采用预先危险分析法，对乙炔生产过程存在的危险、有害因素进行分析，分析结果见表2[2]。

表2 乙炔生产过程存在的危险、有害因素分析结果

通过采用预先危险分析法得到乙炔生产过程危险性分析的定性分析结果，乙炔生产过程发生的事故大多是由于误操作引起。对乙炔爆炸原因分析和重大危险源辩识以及乙炔生产过程安全管理，需要各个岗位共同实施，采取防范措施。

[1]刘清华.溶解乙炔站的防火、防爆设计.沈阳化工，1994，（4）：12.

[3]严福英.聚氯乙烯工艺学.北京：化学工业出版社，1990.

[4]张景林.重大危险源辩识.北京：煤炭工业出版社，2004.

[2]长寿化工总厂技工学校主编.氯丁二烯生产工艺.长寿：长寿化工总厂，1994，20-35.

Acetylene production process hazard analysis

ZOU Ze-ping
（Chongqing Changshou Chemical Co.,Ltd.,Chongqing 401220，China）

This article on the acetylene production process of several typical accident analysis,During the production of acetylene on fire and explosion hazard,acetylene production process of danger and harmful factors such as identification.This article use the method of risk analysis to carry on the analysis,pointed out that the acetylene occurred during the course of the fire and explosion risk the possibility exists,and puts forward relative prevention measures.

acetylene;production process;risk analysis

TQ086.3

B

1009－1785(2012)09-0033-03

邹泽平（1969—），男，化工工艺工程师。

2012-04-17