论氪氙回收的安全生产

冯雷

(河北钢铁集团邯钢公司气体厂,河北邯郸 056000)

论氪氙回收的安全生产

冯雷

(河北钢铁集团邯钢公司气体厂,河北邯郸 056000)

氪和氙,空气中含量分别为1.14ppm和0.086ppm的稀有气体,由于提取工艺复杂,售价高昂,因而素有“黄金气体”之称。氪气和氙气因其透射率高、发光强度强等特点,在特种照明灯具、医疗、科研、军事等多个领域中的应用正在逐步扩大。

氪氙回收 安全生产

随着深冷技术的发展和进步,大型气体分离设备在生产氧、氮的同时,也可以分离出浓缩液形态的粗氪-氙,经过进一步回收提纯,实现了高纯氪气和高纯氙气的工业化生产。

氪、氙的回收提取过程属于危险化学品生产项目。在工业化生产中,要对危险物质的有害因素进行辨识,对其有害程度的进行定性、定量分析,制定出切实有效的安全对策措施。形成《安全操作规程》等一系列的安全管理制度,以确保稀有气体生产的顺利进行。

1 氪、氙回收工艺流程

首先将来自空分设备中的一次液体氪-氙浓缩物收集到收集器中,通过增压、蒸发、冷却、加热流程,然后送到装有催化剂的焙烧炉中对其中碳氢化合物进行氧化反应,使之生成水蒸汽和二氧化碳。

浓缩物在换热器冷却器和换热器中完成冷却。在除湿器中分离水分。被冷却浓缩物进入装有吸附剂的纯化器。在过滤器中清除吸附剂粉尘。

浓缩物进入二次浓缩流程后,开始在精馏塔的蒸发器冷却到接近在换热器中来自冷凝器之氮蒸汽的饱和温度。在精馏塔中完成氪氙浓缩物分离,分为液氪氙混合物和氧气。来自精馏塔蒸发器下部的液氪氙混合物在蒸发器和水换热蒸发。

气态氪氙混合物经过焙烧炉,冷却器,吸附器和过滤器之后进入压缩机,再经过冷却器后进入充灌台的气瓶。从精馏塔蒸发器的液体引出以间断或者周期形式进行。在下来的设备中烧尽氪-氙混合物中的残余甲烷,清除氪-氙混合物中的水分和二氧化碳。纯净的氪-氙混合物在精馏塔中通过蒸发和冷凝的原理实现氪、氙分离。待液态氪和氙蒸发成气态后分别用压缩机在装料台灌入气瓶。

2 生产过程危险、有害因素的辨识与分析

生产过程所涉及到的原料有：粗氪氙,氧气、氮气、氩气,产品为氪气和氙气均为危险化学品。氪为无色无臭气体,本身无毒,但是当人吸的混合气体浓度达到50%氪和和20%氧气时,会使吸入气氧分压下降而引起窒息,甚至陷入完全昏迷。氙也是无色无臭气体,空气中氙气含量过高,人吸入混有70%氙气的氧也会引起缺氧窒息,甚至引起轻度麻醉,约经3分钟后即意识丧失。

按照系统安全分析方法,生产系统存在的其他危险、有害因素还有机械伤害、触电、火灾、爆炸、雷击、车辆伤害、灼烫、低温伤害、高处坠落、噪声等。

3 危险、有害程度的定性、定量分析

(1)定性分析：氪气、氙气为窒息性危险化学品,危险程度较低。

(2)定量分析：氪和氙,分布于稀有气体回收装置和气瓶中,危险特性均为第2.2类不燃气体。操作条件：氪气为0.067Mpa、165℃;氙气为0.067Mpa、140℃。

4 安全生产对策措施

(1)防止火灾、爆炸安全对策措施：1)总图布置中,考虑风向因素,安全防护距离及消防通道等问题,以利消防和安全疏散。2)建筑设计按抗震烈度7度设防,车间火灾危险为戊类。3)生产装置设静电接地系统。4)工艺采用DCS分散型控制系统,装置内设控制室进行集中控制,对有火灾爆炸危险存在场所安装火灾报警设施和联锁保护系统。5)物料储罐均设安全阀、压力表和温度表。6)对气瓶、容器、管道及安全附件定期检测。7)应用合格的气瓶进行充装;充装时严格执行操作规程。灌瓶间、实瓶间有防晒措施。气瓶库不设在高温、易燃易爆物附近。气瓶不与易燃易爆物同库储存。气瓶保持附件完好。气瓶应轻搬轻放。

(2)防窒息安全对策措施。生产装置采用框架式厂房布置,使之通风良好,安全可靠。

回收设备的容器或管道因腐蚀会造成破裂而发生气体泄漏,因此对设备及安全附件经常进行检查和检测。

(3)防雷防静电安全对策措施。保证防雷设施完整,接地可靠,定期检测接地电阻。防雷接地与工作接地、保护接地、防静电接地共用接地装置并对建筑物、电气设备、工艺设备完成等电位联结。电气线路安装电涌保护器,消除强电、弱电系统的高电压危险。

(4)防机械伤害及坠落安全对策措施。操作工要配备适用的劳动保护用品;机械外露的传动、转动部件应加设有效的安全防护罩;定期维护、检修机械设备。

(5)防触电安全对策措施。定期检查电气线路,保证线路绝缘良好;设备采用接地或接零保护;严格执行安全操作和检修规程;入户总开关和插座回路的漏电保护器要定期检验,保护接地线要可靠连接,接地电阻值要符合规定值。

(6)防噪声安全对策措施。选择低噪声设备,并采用减震胶垫减少噪声。设置阻抗复合消声器等隔音设施,配置隔声门窗,敷设吸声材料。操作人员佩戴防噪声耳塞等。

(7)防低温灼伤安全对策措施。选用质量良好的加压泵、汽化器和管道阀门等设备和管件,经常检查管道及阀门,防止破裂和泄漏造成的低温伤害。

(8)生产系统单元对策措施：1)厂房内任一点到最近安全出口的距离应按建规设定。2)厂房内的疏散楼梯、走道、门的各自总净宽度应根据疏散人数确定。3)更换氪、氙系统的设备零件应严格脱脂。4)生产场所应有通风换气设施和明显的安全警示标志。5)本项目应当制定相应的气瓶安全管理制度和事故应急处理措施,并有专人负责气瓶安全工作,定期对气瓶运输、储存、销售人员进行气瓶安全技术教育。6)本项目应当购买具有制造许可证的企业制造的合格气瓶。7)企业应按照气瓶充装许可规则办理气瓶充装许可证后,方可从事氪、氙气瓶充装工作。

(9)储存安全对策措施。储存方式为气瓶,贮存于阴凉、干燥的库房中。贮运装卸过程中应轻拿轻放,谨防包装破损。

(10)事故应急安全对策措施：1)对于Ⅰ类负荷,如仪表电源等,设UPS不间断电源装置,以确保装置安全停车;2)当停电、仪表空气中断或发生某些不正常操作因素时,自动联锁装置起作用或启动手启动停车按钮,使装置安全停车。3)物料泄漏时,须戴防护用具进入泄漏现场,排除一切火情隐患。4)按照设计规范设置安全照明、安全通道和安全标志等,以便发生事故时操作人员能及时处理事故并安全疏散。5)生产装置及建构筑物的布置充分利用自然采光。具有火灾爆炸、中毒窒息危害的作业区,设计事故状态时能延时工作的事故照明。