甲醛生产火灾爆炸危险性及安全策略分析

王 辉

（河南开祥精细化工有限公司，河南义马 472300）

1 甲醛生产的主要工艺

从当前甲醛生产情况来看，选择使用DBW工艺的情况较多，将甲醇和空气混合预热后在铁钼催化剂作用下反应生产甲醛，经吸收塔多层吸收，生成50%浓度甲醛溶液，具体工艺流程如图1所示。

图1 甲醛生产工艺流程

空气经过空气风机加压至45kPa，与循环气混合经循环风机加压至75kPa，进入反应器出口冷却器。甲醇经过预热器加热至60℃进入反应器出口冷却器。两者在反应器出口冷却器混合并被加热至160℃，进入反应器，在260℃环境下，经铁钼催化剂催化氧化反应生成甲醛，并放出大量热量，反应后的甲醛混合气体，进入反应器出口冷却器换热冷却，最终进入吸收塔，经过6层塔盘吸收，在塔底形成50%浓度的甲醛溶液，后采出至甲醛罐储存。未被吸收的甲醛气、空气等混合气体，一部分循环至循环风机入口继续循环使用，一部分进入尾气转化器，在尾气转化器内，尾气中甲醇、甲醛、一氧化碳、甲酸等有机物经铂钯催化剂氧化转化为二氧化碳、水，最终放空至大气中。

2 甲醛生产中存在的主要火灾爆炸危险

2.1 生产原材料容易发生燃烧爆炸

甲醇是重要的生产原材料，但甲醇是一种非常容易挥发的气体，属于甲类火灾危险性物质，若在甲醛生产的过程中，没有将甲醇储存好，或者出现了甲醇泄漏的情况，均有可能导致燃烧甚至爆炸的危险。甲醇通过甲醇预热器后，甲醇会转变为蒸汽，这个过程中不能出现泄漏，若出现了泄漏的问题，由于进料管中的压力相对较大，蒸汽会在压力的作用下喷出，喷出的过程中，遇到明火或者产生了静电，容易发生火灾。在空气和气态甲醇混合之后，会形成爆炸性混合气体，在遇到了火花、高温或者明火的情况下，发生燃烧、爆炸的概率非常大。

甲醇在气态的情况下，爆炸的速度非常快，其产生的火焰温度超过了1 000℃，通常情况下，1m3的甲醇若完全燃烧，燃烧产生的热量可超过万千焦，爆炸过程中形成的冲击波超压等同于同能量TNT炸药产生的超压。因为燃烧热值非常大，爆炸的速度也非常快，在一瞬间整个化学反应就会结束，破坏性非常强。

2.2 氧化反应温度高，产生的热量非常大

空气和甲醇气体混合后，在反应器中发生脱氢反应与氧化反应，整个过程中温度超过了300℃，属于强放热反应，随着反应的进行，反应器的竖向会有较大的温度差，在催化剂的某一位置会产生最高温度，也就是热点，随着热点温度的增加，催化剂的催化效果也会升高，加剧反应，甚至会出现飞温问题。与反应器换热的载体是联苯、联苯醚导热油，若导热油液位处于正常液位，反应产生的热量能及时被带走。若导热油液位过低或过高，导致反应器床层温度不能及时带走，可能产生飞温，火灾爆炸事故发生的概率随之增加。在反应过程中，甲醇与氧气的摩尔比必须控制好，严禁出现超温的情况。在温度不断提升的状态下，反应速度也随之增加，转化率提升明显，反应过程中放出的热量也会随之增加，若不能将反应热及时移走，温度控制的效果就会随之下降，飞温的情况就会随之发生。

2.3 各种类型的副反应较多，增加了火灾发生概率

在生产甲醛时，超过98%的甲醇发生了氧化反应，剩余的2%左右的甲醇参与到了深度氧化或者燃烧反应中，产生了氢气、甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳等，这些均是放热反应，整个过程产生的总热量较多，飞温出现的概率也随之增加，在温度达到了甲醛自燃点，就会发生燃烧爆炸。

2.4 反应器进出口混合气具有较强爆炸性

从甲醛的生产实践来看，一般情况下，将空气和甲醇的体积比控制在0.5左右，在这个比例下，虽然并没有在爆炸的范围内，但是若出现了操作偏差的问题，例如氧醇比例偏低，则反应进入到爆炸极限范围内的概率就会增加。在反应器与过热器之间，包含有空气、甲醇两种气体，属于爆炸性混合物。在反应器的出口位置存在氧气、甲烷、一氧化碳、甲醛及甲醇等成分，也属于爆炸性混合物。

3 甲醛生产火灾爆炸危险防范措施

3.1 严格防止反应物料泄漏

在具体实施的过程中，对于甲醛生产管理制度进行完善，从制度的层面实现对各项反应物料的有效控制。在完善时，企业应当针对自身甲醛生产中使用到的各类物质的实际特点，结合企业甲醛生产的新情况、新变化，找寻当前运行中存在的薄弱环节，针对性进行制度完善，确保各个环节物料使用均处于可控范围内。

3.2 对氧化单元反应物料爆炸危险性进行较好抑制

针对氧化单元反应物料爆炸危险性较好的实际，对整个过程中反应物料的爆炸性进行针对性的抑制非常关键。在具体实施的过程中，技术人员应当对空气、甲醇等组成的混合气体的比例设定操作范围，设置声光连锁报警，确保氧化反应在爆炸的极限内开展。

3.3 严格防止出现明火

明火是导致甲醛生产过程中事故发生的重要原因，为了降低甲醛生产过程中火灾爆炸发生的概率，必须强化对明火管理。在具体实施时，对甲醛生产过程中的各项安全生产管理制度进行全力梳理，结合甲醛生产实际，对安全生产管理制度进行针对性的完善，找出其中存在的薄弱环节，从体制机制的角度实现管理制度的完善，为高质量开展安全生产管理提供制度支撑。

3.4 科学配置防火装置及安全保护装置

在甲醛的生产过程中，氧化单元是最容易出现火灾爆炸的环节，全面做好这个环节的安全防护非常关键。在具体实施的过程中，技术人员应当在反应器床层温度及出口温度设置连锁报警系统，在反应系统设置氧含量连锁报警系统，反应系统设置压力连锁报警系统，在反应器顶部设置爆破片。当出现异常情况时，安全防护装置及时进行声光报警提示操作人员进行工艺调整，紧急状态下连锁停车，保护装置人员、设备安全。设置爆破片可以在事故状态下释放泄压，可以有效预防更大范畴内火灾爆炸事故的发生。

3.5 全面强化对操作人员的培训管理

甲醇氧化制甲醛是重点监管的化工工艺，操作人须取得氧化工艺资格证方可上岗作业。在具体的操作过程中，应当注重理论培训和实践培训相结合，在理论培训时，在采用传统的授课模式进行人员培训之外，还应当将座谈、讲座等应用到理论培训中，借助优秀人员现场授课的方式，加强对操作人员的培训力度，满足理论培训实际需求。同时，还应当适当将实践培训加入到其中，实践培训可选择采用对外交流等方式，让操作人员能够第一时间接触到当前较为先进的操控技术规定，不仅能够增强操作人员对相关理论的认可度，同时还可以让操作人员更为深入地感受到各项技术规定的先进性，这对于提升操作人员的整体水平非常关键。

4 结束语

综上分析，全面做好甲醛生产过程安全性防护，对于提升甲醛生产质效有着非常重要的作用，但是从当前很多企业生产甲醛的情况来看，在很多方面还存在明显的安全性问题，容易引发火灾爆炸的概率仍旧相对偏高，因此，甲醛生产企业应全面认识到确保甲醛安全生产的重要性，对甲醛生产中可能存在的风险进行分析、排查，并切实采取针对性的措施，全面降低甲醛生产过程中火灾爆炸发生概率，做到防患于未然，确保甲醛生产的安全性。