危险化学品安全生产系列讲座第二讲 危险化工工艺的主要安全技术

周学良

（杭州杭氧化医工程有限公司，浙江 杭州 310053）

根据国家安全生产监督管理总局2009年6月12日安监总管三 〔2009〕116号文公布的首批重点监管危险化工工艺15个 （化工自动化控制仪表除外），2013年1月15日国家安监总局又以安监总管三 〔2013〕3号文公布第二批重点监管的危险化工工艺3个，至今，属国家重点监管的危险化工工艺计18个。这些工艺目前在许多化工企业中都有着大量的使用。为使这些企业，尤其是未经正规设计的在役化工装置和中小型化工企业的安全状况有所改善和提升，特将这些工艺的过程危险性、重点监控的工艺参数和推荐的安全措施方式等内容在上述文件基础上加以整理归纳如下：

1 光气及光气化工艺

它系含光气制备及以光气为原料制备光气化产品的工艺过程。

1.1 工艺过程的主要危险性

（1）光气为剧毒品，在生产、使用、储运过程中如有泄漏易造成人员中毒，甚至致命，以及环境污染等严重事故。

（2）反应介质有燃爆危险性。

（3）副产物氯化氢有一定毒害性（作业场所氯化氢及盐酸浓度不得超过7.5 mg／m3），遇水后有腐蚀性。

1.2 重点监控的主要工艺参数

（1）控制一氧化碳含水量不宜大于50 mg／m3，氯气含水量不宜大于 50 mg／m3。

（2）严格监控反应釜的温度、压力和反应物配料比。

（3）在制备光气化产品时尤其要严控光气进料速度。

（4）管控好冷却介质温度、压力、流量等。

1.3 推荐的主要安全措施

（1）当出现光气、氯气等剧毒气体泄漏等异常情况时，应立即启动停止进料、系统停车、冷却、安全泄放等自控措施。

（2）泄漏出来的剧毒气体应排至处理系统，用氨水或稀碱液吸收。

（3）本工艺应采用双回路供电。

（4）设置可燃和有毒气体检测报警等安全设施。

2 电解工艺（氯碱）

它系电流通过电解质水溶液或熔融电解质时，在正负极上引起化学变化的工艺过程。以氯化钠水溶液电解为例，通过电解可生产出氯气、氢气和氢氧化钠。

2.1 工艺过程的主要危险性

（1）氯气是氧化性很强的剧毒气体。在生产、使用、储运过程中，它如有泄漏，会使人中毒甚至致命。

（2）虽然氯气中氢含量达到5%以上、在光照或受热时有爆炸危险，但在实际生产中，要求氯气中氢含量严格控制在 ≤0.4%（体积比）。

（3）液氯中三氯化氮超标并积聚易发生爆炸。

（4）氢气为易燃易爆物，它在空气中爆炸极限为4～75%（体积比），因其爆炸下限低且爆炸范围宽，危险性较大。

（5）氢氧化钠属于强碱，腐蚀性强。

（6）生产过程中有触电危险。

2.2 重点监控的主要工艺参数

（1）严格控制电解槽阴阳极液面高度，防止电短路。

（2）严格控制氯气中氢、氧、水、三氯化氮含量。（3）严格控制氢气中氯、氧等含量。（4）控制好电解槽的电流和电压。

2.3 推荐的主要安全措施

（1）将进槽的电解液流量、槽内液位、温度、压力以及电流、电压等参数自控调节，如有异常情况能自动停车处理。

（2）如有氯气外泄，迅即排至中和系统处理。

（3）设置可燃和有毒气体（作业场所氯气浓度不得超过1 mg／m3）检测报警等安全设施。

3 氯化工艺

它系在化合物分子中引入氯原子的工艺过程。

3.1 工艺过程的主要危险性

（1）常用氯化剂氯气为剧毒品，如在生产、使用、储运过程中发生泄漏，会使人中毒，甚至致命。

（2）氯化反应多为放热过程，尤其在较高温度时氯化，因反应剧烈、放热量大，危险性增大。

（3）所用原料大多有燃爆性。

（4）反应后尾气可能会形成爆炸性混合物。副产物氯化氢遇水后有强腐蚀性。

（5）氯中杂质如氢气、氧气、三氯化氮、水等超标，尤其是三氯化氮积累后会引发爆炸。

3.2 重点监控的主要工艺参数

（1）严格监控氯化反应釜内温度、压力、配料比、氯化剂流量、釜中搅拌速率和冷却系统冷却介质的温度、流量、压力等工艺参数。

（2）严格监控氯气中杂质含量（液氯产品纯度≥ 0.996［质量分数］、含水量 ≤ 0.0004［质量分数］、三氯化氮 ≤ 0.00004［质量分数］）。

（3）监控氯化反应尾气组成，防止尾气中排出有毒气体和燃爆混合气。

3.3 推荐的主要安全措施

（1）对反应釜内压力、温度、氯气（氯化剂）流量、搅拌、冷却水流量等工艺参数建立自控调节、报警系统。在工况异常时，能紧急停车并安全泄放。

（2）设置可燃和有毒气体（作业场所氯气浓度不得超过1 mg／m3）检测报警等安全设施。

4 硝化工艺

它系在有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的工艺过程。

4.1 工艺过程的主要危险性

（1）因反应速度快，放热量大，易引发爆炸。

（2）物料中大多具有燃爆性。

（3）硝化剂有强氧化性和强腐蚀性，与油脂、有机化合物接触易引发燃爆。

（4）硝化产物、副产物常具有爆炸危险性。

4.2 重点监控的主要工艺参数

（1）在制备混酸时，应严格控制酸的配比、配制方法和温度。

（2）严格监控反应中的温度、加料流速、配比、搅拌、冷却水流量、酸碱度等参数。

（3）严格监控精馏过程的工艺参数。

4.3 推荐的主要安全措施

（1）硝化剂加料时应采用双阀门控制。

（2）建立反应温度、物料流量、配比、冷却等自控调节，应有备用冷却水源和紧急冷却系统。

（3）设置搅拌的稳定控制和联锁系统，搅拌器应配备自动启动和备用电源。

（4）反应釜应设置泄爆管和紧急放料槽。

（5）配置混酸时，应将浓硫酸缓慢加入水中（带搅拌），然后在不断搅拌和冷却下缓慢加入浓硝酸。

（6）设置分离系统的温度控制与联锁、塔釜杂质监控系统。

5 合成氨工艺

它系将氮气和氢气按1∶3比例组成混合气，在高温（一般为400～450℃）、高压（15～30 MPa）下经催化反应生产氨的工艺过程。

5.1 工艺过程的主要危险性

（1）氢气、氨气、甲烷等为易燃易爆气体，在高温高压下其爆炸极限范围扩大，危险性增大，一旦遇到氧气，极易在设备或者管道内爆炸。

（2）高温高压下的氢气会对钢材产生氢蚀，氮气会对钢材发生渗氮，从而使设备强度下降，会引发物理爆炸。

（3）气体压缩机在高温下运转，可导致积炭燃爆。

（4）液氨或者氨气泄漏，会引起中毒、燃爆。

5.2 重点监控的主要工艺参数

（1）严格监控合成塔、压缩机、氨储存系统的温度、压力、液位、物料流量、配比等基本工艺参数。

（2）监控废锅液位、蒸汽压力、流量等工艺参数。

5.3 推荐的主要安全措施

（1）建立合成塔温度、压力、进料流量、配比、冷却等参数间的自控调节。

（2）建立循环压缩机温度、压力、分离器液位与供电系统的自控调节。

（3）建立合成系统的紧急停车。

（4）建立合成单元的氨分、冷交、循环量、废锅蒸汽压力、流量、液位等工艺参数自控调节。

6 裂解（裂化）工艺

它系烃类在高温（一般在700℃ 以上）下分子链断裂成小分子的不饱和烃的工艺过程。

6.1 工艺过程的主要危险性

（1）裂解过程是在高温高压下进行的，本身具有发生物理爆炸的危险性。

（2）在高温高压下反应，装置内物料温度一般已超过其自燃点，若泄漏，会立即引起火灾。

（3）炉管壁内壁结焦会使流体阻力增加影响传热，当焦层达到一定厚度时，因炉管管壁温度过高会烧穿炉管，使裂解气外泄引起裂解炉爆炸。

（4）引风机因断电或故障，使炉膛内为正压，从窥视孔或烧嘴等处会向外喷火，引起爆炸。

（5）当燃气压力过低时，可能造成炉烧嘴回火，引起爆炸。

6.2 重点监控的主要工艺参数

（1）严格监控裂解炉进料流量、温度等工艺参数。

（2）严格监控燃料油进料流量、压力等参数。

（3）控制引风机的电流。

（4）控制稀释蒸汽比及压力。

（5）监控滑阀差压超驰、主风流量、外取热器、机组及锅炉的运行参数。

6.3 推荐的主要安全措施

（1）在燃料油压力与其进料阀、裂解炉进料阀、引风机电流、稀释蒸汽阀之间建立自动调节。

（2）分离塔应有安全阀、放空管，低压系统与高压系统之间应有止逆阀并配氮气、蒸汽灭火装置。

（3）在裂解炉电流、锅炉给水流量、稀释蒸汽流量之间建立自控关系。

（4）反应和再生压力的安全控制措施。

（5）再生、待生滑阀的安全控制措施。

（6）外取热汽包、锅炉汽包液位的安全控制措施。

（7）设置锅炉（带明火）熄火保护装置和大型机组运转参数的控制系统。

（8）设置可燃和有毒气体检测报警等安全设施。

7 氟化工艺

它系化合物分子中引入氟原子的工艺过程。

7.1 工艺过程的主要危险性

（1）反应物料具有燃爆性。

（2）氟化反应为强放热化学反应，在反应过程中如不及时移去热量，易导致超温超压，从而引起设备爆炸。

（3）多数氟化剂为剧毒化学品，且有强腐蚀性，一旦泄漏，易引起中毒、化学灼伤等事故。

7.2 重点监控的主要工艺参数

（1）严格监控氟化反应釜内温度、压力、搅拌速率、氟化剂和助剂流量、反应物的配料比等工艺参数。

（2）监控氟化产物的浓度及杂质含量。

7.3 推荐的主要安全措施

（1）反应过程中严格控制氟化物浓度、物料配比、进料速度和反应温度、压力、搅拌及反应釜夹套冷却水进水阀等以及这些参数之间的联锁控制。

（2）在反应釜处设立紧急停车和安全泄放系统。

（3）设置可燃和有毒气体检测报警灯安全设施。

8 加氢工艺

它系在有机化合物分子中加入氢原子的工艺过程。

8.1 工艺过程的主要危险性

（1）反应物料具有燃爆性。

（2）氢气在高温高压下与钢材接触易发生氢脆，使钢制设备强度降低，引起设备的物理爆炸。

（3）催化剂在再生和活化过程中，易引发燃爆。

（4）在加氢反应的尾气中，如有未反应的氢气和其他杂质组分，在排放时，有引发燃爆的危险性。

8.2 重点监控的主要工艺参数

（1）严格监控反应釜和催化剂床层温度、压力、搅拌速率、氢气流量、物料配比、系统氧含量、冷却水流量。

（2）监控氢气压缩机的各项运行参数。

（3）监控加氢反应后尾气中各组分含量，尤其是氢含量等。

8.3 推荐的主要安全措施

（1）设置反应釜内温度、压力、物料配比和搅拌等的报警和联锁装置。

（2）安装紧急冷却系统。

（3）安装氢气紧急切断系统。

（4）配置搅拌的稳定控制系统。

（5）设置循环氢压缩机停机报警和联锁。

（6）加装安全阀、爆破片等安全设施。

（7）配置氢气检测报警装置。