1.控制工藝參數
在有爆炸性物質參與的各種生產過程中,正確控制各種工藝參數,防止超溫、超壓和物料漏失是防止發生爆炸事故的重要措施。現將各種重要措施分述如下:
⑴ 溫度控制
不同的化學反應都有其最適宜的反應溫度,正確控制反應溫度不但對保證產品質量、降低消耗有重要意義,而且也是防爆所必須的。溫度過高,可能引起劇烈的反應而發生沖料或爆炸。溫度過低,有時會造成反應停滯,而一旦反應溫度恢復正常時,則往往會由于未反應的物料過多而發生劇烈反應,甚至引起爆炸。溫度低到一定程度,也會使某些物料凍結,造成管路堵塞或破裂,引起易燃物料的外泄。
溫度的控制,可從以下幾個方面采取相應措施:
① 控制反應的熱量。化學反應過程,一般都有熱效應,所以在生產工藝中要正確地選擇傳熱的方法、傳熱的介質和傳熱的設備。對于吸熱反應還要正確地控制傳熱介質的溫度,防止超溫給物料帶來的過熱。對于放熱反應,為了使放出的熱量及時傳出,防止超溫,也需要控制傳熱介質的溫度,保持適當的傳熱速度。
② 防止攪拌中斷。攪拌可以加速熱量的傳遞。有的生產過程如果攪拌中斷,可能會造成散熱不良或局部反應過于劇烈而發生危險。例如,苯與濃硫酸進行磺化反應時,物料加入后由于遲開攪拌,造成物料分層。攪拌開動后,反應劇烈,冷卻系統不能及時地將大量的反應熱移去,導致熱量積累,溫度升高,未反應完的苯很快受熱氣化,造成設備、管線超壓爆裂。所以,加料前必須開動攪拌,防止物料積存。生產過程中,若由于停電、攪拌機械發生故障等造成攪拌中斷時,加料應立即停止,并且應當采取有效的降溫措施。對因攪拌中斷可能引起事故的反應裝置,應當采取防止攪拌中斷的措施,例如,采用雙路供電。
③ 正確選擇傳熱介質。爆炸性物品加熱時,禁止采用明火直接加熱,應采用傳熱介質間接加熱的方式。生產中常用的傳熱介質有熱水、水蒸氣、甘油、礦物油、聯苯醚、熔鹽、汞和熔融金屬、煙道氣等。正確選擇傳熱介質對加熱過程的安全有十分重要的意義。
選擇傳熱介質除了要考慮使用的溫度范圍和傳熱速率外,應當盡量避免使用與反應物料性質相抵觸的物質作為傳熱介質。例如,環氧乙烷很容易與水發生劇烈的反應,甚至極微量的水分滲到液體環氧乙烷中,也容易引起自聚發熱,導致爆炸。所以,這類物料冷卻或加熱時,不能選用水或水蒸氣作為傳熱介質。防止泄漏發生事故,應該選用液體石蠟作為傳熱介質。
⑵ 投料控制
① 投料速度。對于放熱反應,加熱速度不能超過設備的傳熱能力,否則將會引起溫度急劇升高,并發生副反應,甚至引起物料的分解。如果加料速度突然減小,則使溫度降低,導致反應物不能完全作用而積聚。此時,采取不適當的升溫措施,會使積聚物同時參與反應,而使反應加劇進行,溫度和壓力突然升高而造成事故。所以要保持適當的均衡的投料速度。
② 投料配比。反應物料的配比要嚴格控制,影響配比的因素都要準確的分析和計量。例如,反應物料的濃度、含量、流量、重量等。對連續化程度較高,危險性較大的生產,在剛開車時要特別注意投料的配比。例如,在環氧乙烷生產中,乙烯和氧混合進行反應,其配比臨近爆炸極限,為保證安全,應經常分析氣體含量,嚴格控制配比,并盡量減少開停車次數。
催化劑對化學反應的速度影響很大,如果配料失誤,多加催化劑,就可能發生危險。可燃物與氧化劑進行的反應,要嚴格控制氧化劑的投料量。在某一比例下能形成爆炸性混合物的物料,生產時其投料量應盡量控制在爆炸范圍之外,如果工藝條件允許,可以添加水、水蒸氣或惰性氣體進行稀釋保護。
③ 投料順序。在涉及危險品的生產中,必須按照一定的順序進行投料。例如,氯化氫的合成,應先向合成塔通入氫氣,然后通入氯氣;生產三氯化磷,應先投磷,后投氯,否則可能發生爆炸。又如,用2,4-二氯酚和對硝基氯苯加堿生產除草醚,3種原料必須同時加入反應罐,在190℃下進行縮合反應。假若忘加硝基氯苯,只加2,4-二氯酚和堿,結果生成二氯酚鈉鹽,在240℃下能分解爆炸。如果只加硝基氯苯與堿反應,則能生成對硝基氯酚鈉鹽,在200℃下也會分解爆炸。為了防止誤操作,造成顛倒程序投料,可將進料閥門進行聯鎖動作。
④ 控制原料純度。有許多化學反應,往往由于反應物料中的雜質而發生劇烈的副反應。雜質有時也會使反應異乎尋常的加快,以致造成爆炸事故。因此,對生產原料、中間產品以及成品應有嚴格的質量檢驗制度,保證它們的純度和含量。
例如,聚氯乙烯生產中,采用乙炔和氯化氫怍原料,氯化氫中游離氯不允許超過0.005%,因為氯遇乙炔會立即發生燃燒爆炸反應,生成四氯乙烷。制造乙炔的原料是電石,要求電石中含磷不超過0.08%,因為電石中的磷以磷化鈣的形式存在,遇水后生成易燃的磷化氫,它可導致乙炔和空氣混合物的爆炸。
反應原料中的少量有害成分,在生產的初始階段可能無明顯影響,但在物料循環使用過程中,有害成分越積越多,以致影響生產正常進行,造成嚴重問題。所以在生產過程中,需定期排放有害成分。
