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煤制甲醇主要危害源分析及安全生产策略

2018-05-11魏甜甜

山西化工 2018年1期
关键词:合成塔煤制气化炉

魏甜甜

(同煤广发化学工业有限公司,山西 大同 037009)

引 言

甲醇作为基础化工原料,已被广泛地应用到甲醛、醋酸、氯甲烷、二甲醚等有机化工品的生产当中,具有消耗量大、用途范围广的特点,尤其是以甲醇为原料的辛烷值汽油添加剂更是得到了广泛的应用,因此,甲醇的市场前景一片大好,在未来能源领域中占有着很高的地位[1]。

1 煤制甲醇生产工艺

1.1 GSP气化工艺

GSP气化工艺过程主要由给料系统、气化炉、粗煤气洗涤系统组成。由输送系统输送来的原料煤送至煤斗,经称重给料机控制输送量,进入碾磨机,并加入一定量的添加剂进行湿磨。出碾磨机的煤浆浓度为60%~65%,经出口槽加压后送至气化工段煤浆槽。

煤浆经加压泵加压后连同高压氧通过烧嘴进入气化炉,在气化炉中煤浆与氧气发生反应。气化反应在气化炉反应段瞬间完成,生成CO等气体。

离开气化炉的热气体和熔渣进入激冷室,降温后出气化炉,气体经洗涤、冷却后送至变换工段。具体流程如图1所示。

1.2 净化装置

此工段采用低温甲醇洗工艺。此工艺是酸性气体净化技术,使用冷甲醇作为吸收液,利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度强的特性,选择性地吸收原料气中的C及各种杂质。

图1 GSP气化工艺流程

1.3 甲醇合成

来自脱碳装置的新鲜气与循环气一起经甲醇合成压缩机压缩至5.14MPa后,经过入塔气预热器加热到225℃,进入甲醇合成塔内。

甲醇合成塔为列管式等温反应器,内部有甲醇合成催化剂,外部为沸腾锅炉水。

反应后放出大量的热,通过管壁传给锅炉水,产生大量中压蒸汽,减压后送至蒸汽管网。副产蒸汽确保了甲醇合成塔内的压力恒定,且反应温度也可以通过蒸汽压力来调节。

甲醇合成塔(R7001)出来的合成气,经入塔气预热器(E7001)、甲醇水冷器(E7002A,E7002B),进入甲醇分离器(V7002),粗甲醇在此被分离。分离出来的粗甲醇进入甲醇膨胀槽(V7003),减压后送至精馏装置。甲醇分离器(V7002)分离出来的混合气与新鲜气按比例混合后进入甲醇合成塔继续反应[3]。具体工艺流程如第175页图2所示。

2 生产中主要危险及有害物质

甲醇生产过程中所涉及到的主要材料、中间产品、副产品种类、危险级别和位置分布具体如第175页表1所示。

图2 合成工艺流程

3 生产煤制甲醇的危险因素

3.1 火灾爆炸

在生产过程中,从原料煤到中间产物都有着易燃易爆且燃点低的特性,如,一氧化碳、氢气、硫化氢等。生产过程中由于操作温度高、压力大,极容易引发火灾或爆炸的可能。另外,储存的原料煤有自燃的可能性,而且在煤粉输送的过程中如遇明火或高温可引起粉尘爆炸事故。表2所示为车间内空气粉尘的容许质量浓度。

表1 甲醇生产涉及的主要危险有害物质的种类及位置分布

表2 工作场所中空气粉尘容许质量浓度

3.2 中毒

由于在甲醇生产过程中含有多种有毒物质,一旦出现操作失误或设备故障,会直接使有毒有害物质泄漏,若工作人员吸入,会直接引发中毒或窒息事故。例如,煤气净化装置运行时,需要用到硫化剂二硫化碳、吸收剂甲醇及冷冻剂液氨等,如果管道、阀门、仪表接头等出现松动或损坏会导致泄露;水处理过程中使用的盐酸属于中毒危害的有毒物质,如果燃料煤不能充分燃烧会产生一氧化碳。这些问题都可引发工作人员中毒、窒息的安全事故。

3.3 灼伤烫伤

在生产过程中,生产装置内部会存留许多低温物料和低温设备,如,液氧、液氮、液氨蒸发器等。一旦出现物料喷溅或不慎触碰等情况,会对工作人员造成低温冻伤等。另外,在生产过程中会涉及一系列的化学反应,设备外部温度较高,加之热力管道及换热设备多,若保护措施或操作不当,会对工作人员造成高温烫伤或化学灼伤。又如,在水处理过程中会用到盐酸、氢氧化钠等,具有极强的腐蚀性,如果接触到此类物质会形成严重灼伤,同时对设备造成腐蚀[2]。

3.4 其他危险因素

甲醇生产过程中除上述几种主要的内在危险因素外,还存在着较多的外在危险因素,如,触电、物体打击、机械伤害、高处坠落、噪音污染等。这些外在因素同样对安全生产存在极大的隐患。

4 煤制甲醇的安全生产策略

4.1 提高生产工艺的自动化控制

煤气化炉是煤制甲醇生产工艺的重要环节,也是生产单位需要中间监控的单元。由于煤气化炉控制的项目较多,因此,应设置煤气化炉紧急停车系统、烧嘴氧气紧急停车系统等,从而提升其应急能力[3]。

加氢反应釜和氢气压缩机是加氢工艺的重点监控单元。针对加氢反应釜和低压分离器设置液位低低联锁和高高联锁;设置压力及温度控制,通过控制进料量及温度来调节压力;通过对变换气的温度及加热蒸汽的控制来进行温度调节。

氧化反应釜是氧化工艺的重点监控单元。通过调节燃烧炉的空气流量对尾气中的配比进行控制,以此满足生产条件;调节过程气的蒸汽流量来控制反应器的温度,从而满足最佳反应温度。

4.2 提高对危险化学品的重点监管

甲醇生产过程中涉及到的化学原料均为易燃易爆、有毒有害危险化学品,一旦出现人为操作失误或设备故障导致的泄漏,会引发重大安全事故,对人员造成的伤害和直接经济损失都无法估量。危险品和危害种类如表3所示。因此,应根据不同介质安装相匹配的检测报警装置;提升工作人员的安全意识,对易发生泄漏的设备及区域加大检查和监管力度;加强对监控室的管理,以此提升整个厂区监控系统的运行。

4.3 基于安全生产标准规划厂区

厂区整体布置要符合国家安全生产的最高标准。首先,要根据生产系统、生产安全、生产卫生的要求,对分区进行合理规划。分区内部相互间要保持间距,并设安全通道。其次,甲类生产设施,如,甲醇生产装置区、储罐区、装车平台等,必须严格按照国家标准进行规划,保持相互间的安全防火间距及规范生产操作。最后,厂房的建筑结构和建筑材料要严格执行国家相关规定,厂区的地形及路面的规划要严格依据交通密度和安全因素来确定,为安全生产构建良好的基础环境。

5 结束语

甲醇作为一种新型能源,不仅是基础的有机化工原料,也是一种可再生的石油替代品,随着甲醇在众多领域的广泛应用,安全生产成为当务之急。本文针对煤制甲醇生产工艺及生产过程中危害因素的分析提出了煤制甲醇安全生产的具体措施,从而提高了煤制甲醇的生产安全水平。

表3 危险品和危害种类

参考文献:

[1] 邵永飞.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].化工管理,2017(1):109-109.

[2] 徐龙军.煤制甲醇装置酸性气体脱除工艺技术的选择分析[J].化工设计通讯,2017,43(9):9.

[3] 相少华.煤制甲醇工艺设备及能耗的几点分析[J].能源技术与管理,2017,42(3):150-151.

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