?? 石油化工行業和其他行業相比,在防爆方面有著特殊的重要性.這主要由其生產 特點決定的. a,石油化工行業爆炸源多,如原料,中間體,成品大多數都是易燃,易爆 物質;同時,生產過程中的點火源很多,如明火,電火花,靜電火花都可能成為 爆炸的點 火源.易燃,易爆物質或其蒸汽和氧氣等助燃性氣體混合達到一定的 比例形成的混合氣體遇點火源發生爆炸時,其破壞程度不亞于烈性炸藥的威力, 這一特點,決定 了石油化工行業的防火防爆工作的艱巨性. b,石油化工生產具有高溫,高壓,深冷凍的特點,并且多數介質具有較強 的腐蝕性,加上溫度應力,交變應力等的作用,受壓容器,設備常常因此而遭到 破壞,從而引起泄漏,造成大面積火災和爆炸事故. c,石油化工生產具有高度自動化,密閉化,連續化的特點.生產工藝條件 日趨苛刻,操作要求嚴格,加之新老設備并存,多數設備已運行多年,可靠性下 降,容易發生惡性爆炸事故. d,石油化工工業發展迅速,生產規模不斷擴大,加上對新工藝,新技術的 爆炸危險性認識不足, 防爆設計不完善等, 運行中發生爆炸事故損失將十分嚴重.
??? 氧化, 氧化,還原
??? 1,氧化反應 氧化反應需要加熱,反應過程又會放熱,特別是催化氣相氧化反應一般都是在 250～600℃的高溫下進行.有的物質的氧化,如氨在空氣中的氧化和甲醇蒸氣在 空氣中的氧化,其物料配比接近于爆炸下限,倘若配比失調,溫度控制不當,極 易爆炸起火. 某些氧化過程中還可能生成危險性較大的過氧化物, 如乙醛氧化生產醋酸的過程 中有過醋酸生成,性質極不穩定,受高溫,摩擦或撞擊便會分解或燃燒. 對某些強氧化劑,如高錳酸鉀,氯酸鉀,鉻酸酐等,由于其有很強的助燃性,遇 高溫或受撞擊,摩擦以及與有機物,酸類接觸,皆能引起燃燒或爆炸. 氧化過程中,在以空氣為氧化劑時,反應物料的配比(反應可燃氣體和空氣的混 合比例)應控制在爆炸極限范圍之外,空氣進入反應器之前,應經過氣體凈化裝 置,清除空氣中的灰塵,水汽,油污以及可使催化劑活性降低或中毒的雜質以保 持催化劑的活性,減少著火和爆炸的危險. 在催化氧化過程中,對于放熱反應,應控制適宜的溫度,流量,防止超溫超壓和 混合氣處于爆炸極限范圍. 為了防止接觸器在萬一發生爆炸或燃燒時危及人身和設備安全, 在反應器前后管 道上應安裝阻火器,阻止火焰蔓延,防止回火,使燃燒不致影響其他系統.為了 防止接觸器發生爆炸,應有泄壓裝置.應盡可能采用自動控制或調節,以及警報 聯鎖裝置.使用硝酸,高錳酸鉀等氧化劑時,要嚴格控制加料速度,防止多加, 錯加.固體氧化劑應該粉碎后使用,最好呈溶液狀態使用.反應中要不間斷地攪 拌.
??? 使用氧化劑氧化無機物,如使用氯酸鉀生產鐵藍顏料時,應控制產品烘干溫度不 超過燃點,在烘干之前用清水洗滌產品,將氧化劑徹底除凈,防止未起反應的氯 酸鉀 引起已烘干的物料起火.有些有機化合物的氧化,特別是在高溫下的氧化 反應,在設備及管道內可能產生焦狀物,應及時清除以防自燃. 氧化反應系統宜設置氮氣或水蒸氣滅火裝置. 2,還原反應 還原反應有的比較安全,但是有幾種還原反應危險性較大,如初生態氫還原和催 化加氫還原等均較危險.無論是利用初生態氫還原,還是用觸媒把氫氣活化后還 原, 都有氫氣存在,氫氣的爆炸極限為 4%～75%.特別是催化加氫,大都在加 熱加壓條件下進行,如果操作失誤或因設備缺陷有氫氣泄漏,與空氣形成爆炸氣 體混合 物,遇上火源即能爆炸.操作過程中要嚴格控制溫度,壓力和流量;車 間內的電氣設備必須符合該爆炸危險區域內的防爆要求, 且不宜在車間頂部敷設 電線及安裝電 線接線箱;廠房通風要好,采用輕質屋頂,設置天窗或風帽,使 氫氣及時逸出;反應中產生的氫氣可用排氣管導出車間屋頂,經過阻火器向外排 放;加壓反應的設備 要配備安全閥,反應中產生壓力的設備要裝設爆破板;還 可以安裝氫氣檢測和報警裝置. 雷內鎳吸潮后在空氣中有自燃危險,即使沒有火源存在,也能使氫氣和空氣的混 合物發生爆炸,燃燒.因此,用它們來催化氫氣進行還原反應時,必須先用氮氣 置換 反應器內的全部空氣,經過測定證實含氧量降低到符合要求后,方可通入 氫氣. 反應結束后, 應先用氮氣把反應器內的氫氣置換干凈, 方能打開孔蓋出料, 以免外界 空氣與反應器內的氫氣相混,在雷內鎳觸媒作用下發生燃燒,爆炸. 雷內鎳活化后應當儲存于酒精中.鈀炭回收時要用酒精及清水充分洗滌,過濾抽 真空時不得抽得 太干,以免氧化著火. 用保險粉(Na2S2O4)做還原劑時,要注意保險粉遇水發熱,在潮濕空氣中能分解 析出硫,硫蒸氣受熱有自燃的危險.保險粉本身受熱到 190℃也有分解爆 炸的 危險,應妥善儲藏,防止受潮;用水溶解時,要控制溫度,可以在開動攪拌的情 況下將保險粉分批加入冷水中,待溶解后,再與有機物接觸進行反應. 還原劑硼氫化鉀(鈉)是一種遇火燃燒物質,在潮濕空氣中能自燃,遇水和酸即分 解放出大量氫氣,同時產生高熱,可使氫氣燃燒而引起爆炸事故,應儲于密閉容 器 中,置于干燥處,防水防潮并遠離火源.在工藝過程中,調節酸,堿度時要 特別注意,防止加酸過快,過多.使用氫化鋰鋁作還原劑時,要特別注意安全問 題,因為 這種催化劑危險性很大,遇空氣和水都能燃燒,必須在氮氣保護下使 用,平時浸沒于煤油中儲存. 上述還原劑遇氧化劑會猛烈發生反應, 產生大量熱量, 也有發生燃燒爆炸的危險. 還原反應的中間體,特別是硝基化合物還原反應的中間體具有一定的火災危險. 例如,鄰硝基苯甲醚還原為鄰氨基苯甲醚的過程中,產生氧化偶氮苯甲醚,該中 間體受熱到 150℃能自燃.苯胺在生產中如果反應條件控制不好,可以生成爆炸 危險性很大的環已胺. 采用危險性小,還原效率高的新型還原劑,對安全生產有很大的意義.例如采用 硫化鈉代替鐵粉還原,可以避免氫氣產生,同時還解決了鐵泥堆積的問題.
??? 電解
??? 電解在工業生產中有廣泛的應用, 食鹽溶液電解是化學工業中最典型的電解反應 例子之一.食鹽電解中的安全問題,主要是氯氣中毒和腐蝕,堿灼傷,氫氣爆炸 以及高溫,潮濕和觸電危險等.現就防爆問題敘述如下: 在正常操作中,應隨時向電解槽的陽極室內添加鹽水,使鹽水始終保持在規定液 面. 否則, 如鹽水液面過低, 氫氣有可能通過陰極網滲入到陰極室內與氯氣混合. 要 防止個別電解槽氫氣出口堵塞,引起陰極室壓力升高,造成氯氣含氫量過高. 氯氣內含氯量達 5%以上,則隨時可能在光照或受熱情況下發生爆炸.在生產中, 單槽 氯含氫濃度一般控制在 2.0%以下,總管氯含氫濃度控制在 0.4%以下,都應 嚴格控制.如果電解槽的隔膜吸附質量差;石棉絨質量不好;在安裝電解槽時碰 壞隔膜,造成隔膜局部脫落或者在送電前注入的鹽水量過大將隔膜沖壞;以及陰 極室中的壓力等于或超過陽極室的壓力時都可能使氫氣進入陽極室, 引起氯含氫 量高.此時應該對電解槽進行全面檢查. 鹽水有雜質,特別是鐵雜質,致使產生第二陰極而放出氫氣;氫氣壓力過大,沒 有及時調整;隔膜質量不好,有脫落之處;鹽水液面過低,隔膜露出;槽內陰陽 極放 電而燒毀隔膜;以及氫氣系統不嚴密而逸出氫氣等,都可能引起電解槽爆 炸或著火事故. 引起氫氣或氫氣與氯氣的混合物燃燒或爆炸的著火源可能是槽體 接地產生的 電火花;斷電器因結鹽,結堿漏電及氫氣管道系統漏電產生電位差 而發生放電火花;排放堿液管道對地絕緣不好而發生放電火花;電解槽內部構件 間由于較大的電位 差或兩極之間的距離縮小而發生放電火花;雷擊排空管引起 氫氣燃燒;以及其他點火源等.水銀電解槽若鹽水中含有鐵,鈣,鎂等雜質時, 能分解鈉汞齊,產生氫氣 而引起爆炸.若解汞室的清水溫度過低,鈉汞齊來不 及在解汞室還原完,就可能在電解槽繼續解汞而生成大量氫氣,這也是水銀電解 發生爆炸的原因之一.因此,加 入的水溫應能保持解汞室的溫度接近于 95℃, 解汞后汞中含鈉量宜低于 0.01%,一般每班應作一次含鈉量分析. 由于鹽水中帶入銨鹽,在適宜的條件下(pH 值<4.5 時),銨鹽和氯作用產生三氯 化氮,這是一種爆炸性物質.三氯化氮和許多有機物質接觸或加熱至 90℃以上, 以及被撞擊時,即以劇烈爆炸的形式分解.因此在鹽水配制系統要嚴格控制無機 銨含量. 突然停電或其他原因突然停車時,高壓閥門不能立即關閉,以避免電解槽中氯氣 倒流而發生爆炸. 電解槽食鹽水入口處和堿液出口處應考慮采取電氣絕緣措施,以免漏電產生火 花.氫氣系統與電解槽的陰極箱之間亦應有良好的電氣絕緣.整個氫氣系統應良 好接地,并設置必要的水封或阻火器等安全裝置. 電解食鹽廠房應有足夠的防爆泄壓面積, 并有良好的通風條件, 應安裝防雷設施, 保護氫氣排空管的避雷針應高出管頂 3m 以上. 電解過程由于有氫氣存在,有起火爆炸危險.電解槽應安置在自然通風良好的單 層建筑物內.
??? 聚合
??? 由于聚合物的單體大多是易燃易爆物質,聚合反應多在高壓下進行,本身又是放 熱過程,如果反應條件控制不當,很容易引起事故. 例如高壓聚乙烯反應一般在 13～30MPa 壓力下進行,反應過程流體的流速很快, 停留于聚合裝置中的時間僅為 10s 到數分鐘,溫度保持在 150～300℃.在該溫度和高壓下,乙烯是不穩定的,能分解成碳,甲烷,氫氣等.一旦發生裂解,所 產生的熱量,可以使裂解過程進一步加速直到爆炸.國內 外都曾發生過聚合反 應器溫度異常升高,分離器超壓而發生火災;壓縮機爆炸以及反應器管路中安全 閥噴火而后發生爆炸等事故.因此,嚴格地控制反應條件是十分 重要的.在高 壓聚乙烯生產中,主要危險因素有: a.該過程處在高壓下,所以當設備和管道的密封有極小損壞時,即會導致氣 體大量噴出到車間中,并和空氣形成爆炸性氣體混合物. b.該過程為放熱和熱動力不穩定過程.乙烯聚合反應產生的熱效應為 96.3kJ/mol,所以當熱量來不及導出時,會引起乙烯爆炸性分解.