三、工艺参数的防火、防爆措施
石油化工生产中,生产工艺参数主要是指温度、压力、流量、液位及投料等。生产工艺防火、防爆措施,就是将上述工艺参数按工艺要求严格控制在安全范围之内,防止超温、超压和物料泄漏是防止火灾爆炸事故发生的根本措施。
(一)温度控制
温度是石油化工生产中主要的控制参数之一。不同的化学反应都有其自己最适宜的反应温度,正确控制反应温度,不但对保证产品质量、降低消耗有重要意义,而且也是防火防爆所必须的。温度过高,可能会引起剧烈反应而压力突增,造成冲料或爆炸,也可能会引起反应物的分解着火。温度过低,有可能会造成反应速度减慢或停滞,而一旦反应温度恢复正常时,则往往会因为未反应的物料过多而发生剧烈反应而引起爆炸;温度过低还会使某些物料冻结,造成管路堵塞或破裂,致使易燃物料泄漏而发生火灾爆炸。为严格控制温度,应在以下几个方面采取措施:
(1)除去反应热。对于相当多的放热化学反应应选择有效的传热设备、传热方式,保证反应热及时导出,防止超温。
(2)防止搅拌中断。搅拌可以加速热传导,但是若在反应中搅拌器突然停电,造成散热不良或局部反应加剧,会造成超压爆炸。为防止换热突然中断可用双路供电、双路供水(指冷却用的传热介质)。
(3)正确选择传热介质。石油化工生产中常用载体加热,常用的热载体有水蒸气、水、矿物油、联苯醚、熔盐、汞和熔融金属、烟道气等。正确选择热载体,对加热过程的安全有十分重要的意义。 应当尽量避免使用与反应物料性质相抵触的物质作为热载体。例如,环氧乙烷很容易与水发生剧烈反应,甚至有极其微量的水渗进液体环氧乙烷中,也容易引起自聚发热而爆炸。这类物质的冷却或加热不能用水和水蒸气,而应该使用液体石蜡等作为传热介质。
(二)压力控制
生产用的反应器和设备只能承受一定的压力,如果压力过高,可能造成设备、管道爆裂或化学反应剧烈而发生爆炸。正压生产的设备、管道等如果形成负压,把空气吸入设备、管道内,与易燃易爆物质形成爆炸性混合物,有发生火灾爆炸的危险。负压生产的设备、管道,如果出现正压情况,易跑、漏易燃易爆物料而发生轰燃。在各种不同压力下生产的设备和管道,要防止高压系统的压力窜入低压系统造成设备、管道爆裂,高压设备、管道和容器应有足够的耐压强度,定期进行耐压试验,并安装安全阀、压力计等安全装置。
(三)投料控制
(1)控制投料速度。对于放热反应,进料速度不能超过设备的散热能力,否则物料温度将会急剧升高,引起物料的分解,有可能造成爆炸事故。进料速度过低,部分物料可能因温度过低,反应不完全而积聚。一旦达到反应温度时,就有可能使反应加剧进行,因温度、压力急剧升高而产生爆炸。
(2)控制投料配比。对反应物料的配比要严格控制,对可燃或易燃物与氧化剂的反应,要严格控制氧化剂的速度和投料量。如环氧乙烷生产中,反应原料乙烯与氧的浓度接近爆炸极限范围,须严格控制。尤其在开停车过程中,乙烯和氧的浓度在不断变化,且开车时催化剂活性较低,容易造成反应器出口氧浓度过高。为保证安全,如果工艺条件允许,可采用水蒸气或惰性气体稀释保护。
(3)控制投料顺序。这些生产过程,进料顺序是不能颠倒的。石油化工生产中的投料顺序是根据物料性质、反应机理等要求而进行的。例如氯化氢的合成,应先投氢气后投氯;三氯化磷的生产应先投磷后投氯,否则有可能发生爆炸。
(4)控制投料纯度。在石油化工生产中,许多化学反应由于反应物料中危险杂质的增加会导致副反应、过反应的发生而造成燃烧或爆炸。因此,生产原料、中间产品及成品都应有严格的质量检验,保证其纯度。例如,聚氯乙烯的生产中乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯,氯化氢中游离氯一般不允许超过0.005%,因为氯与乙炔反应会生成四氯乙烷而立即爆炸。如电石法生产乙炔时要求电石中含磷量不超过0.08%,因为磷(即磷化钙)遇水后生成磷化氢,它遇空气燃烧,可导致乙炔-空气混合气体爆炸。
(四)紧急情况停车处理
在石油化工生产中,当发生突然停电、停水、停汽、停风、可燃物大量泄漏等紧急情况时,生产装置就要停车处理,此时若处理不当,就可能发生事故。 在紧急情况下,整个生产控制,原料、气源、蒸汽、冷却水等都有一个平衡的问题,这种平衡必须保证生产装置的安全。一旦发生紧急情况,就应有严密的组织,果断的指挥、调度,操作人员正确的判断,熟练的处理,来达到保证生产装置和人员安全的目的。
(1)停电。为防止因突然停电而发生事故,关键设备一般都应具备双电源联锁自控装置。如因电路发生故障装置全部无电时,要及时汇报和联系,查明停电原因,并要特别注意重点设备的温度、压力变化,保持必要的物料畅通,某些设备的手动搅拌、紧急排空等安全装置都要有专人看管。发现因停电而造成冷却系统停车时,要及时将放热设备中的物料进行妥善处理,避免超温超压事故。
(2)停水。局部停水可视情况减量或维持生产,如大面积停水则应立即停止生产进料,注意温度压力变化,如超过正常值时,应视情况采取放空降压措施。
(3)停汽。停汽后加热设备温度下降,汽动设备停运,一些在常温下呈固态而在操作温度下为液态的物料,应防止凝结堵塞管道。另外,应及时关闭物料连通的阀门,防止物料倒流至蒸汽系统。
(4)停风。当停风时,所有以气为动力的仪表、阀门都不能动作,此时必须立即改为手动操作。有些充气防爆电器和仪表也处于不安全状态,必须加强厂房内通风换气,以防可燃气体进入电器和仪表内。
(5)可燃物大量泄漏。在生产过程中,当有可燃物大量泄漏时,首先应正确判断泄漏部位,及时报告有关领导和部门,切断泄漏物料来源,在一定区域范围内严格禁止动火及其他火源。操作人员应控制一切工艺变化,工艺控制如果达到了临界温度、临界压力等危险值时,应正确进行停车处理,开动喷水灭火器,将蒸气冷凝,液态烃回收至事故槽内,并用惰性介质保护。有条件时可采用大量喷水系统在装置周围和内部形成水雾,以达到冷却有机蒸气,防止可燃物泄漏到附近装置中的目的。