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雙氧水裝置生產(chǎn)安全分析與控制

文檔作者：李云錢志均文檔來源：川化股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月12日
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ＳＯ２排放超標(biāo)現(xiàn)象出現(xiàn)，但多是受燃煤硫分變化、鍋爐燃燒運(yùn)行調(diào)整和石灰石系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整等因素影響所致，這些通過系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累是可以解決的。［參考文獻(xiàn)］［１］郭秀麗．石灰石脫硫工藝在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用［Ｊ］．安全、健康和環(huán)境，２００５ （７）［２］張桂玲，陳向群．大中小石灰石脫硫?qū)ρh(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的影響 ［Ｊ］．區(qū)域供熱，２００４ （３）雙氧水裝置生產(chǎn)安全分析與控制李 云，錢志均（川化股份有限公司，四川 成都 ６１０３０１）［中圖分類號］ＴＱ １２３６ ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］Ｂ ［文章編號］１００４ －９９３２（２０１３）０５ －００２８ －０３［收稿日期］２０１３０３１９［作者簡介］李 云（１９７２—），男，四川威遠(yuǎn)人，工程師，川化股份有限公司氣體廠副廠長。近年來，工業(yè)雙氧水生產(chǎn)發(fā)展迅猛，然而，雙氧水裝置的生產(chǎn)安全卻面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，特別是 ２０１２ 年中原大化 “２·１５”雙氧水裝置燃燒爆炸事故的發(fā)生，更是將雙氧水裝置生產(chǎn)安全問題暴露了出來。本文結(jié)合我公司雙氧水裝置的情況，對工業(yè)雙氧水裝置的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，提出預(yù)防控制要點(diǎn)。１ 生產(chǎn)工藝國內(nèi)工業(yè)雙氧水生產(chǎn)大多采用蒽醌法。其生產(chǎn)工藝為：以 ２乙基蒽醌為反應(yīng)載體，以重芳烴和磷酸三辛酯為載體物的混合溶劑 （三者的混合溶液稱為工作液），經(jīng)過氫化工序、氧化工序得到過氧化氫，再通過萃取工序分離出雙氧水和工作液，其中，雙氧水經(jīng)凈化后到成品灌裝，工作液 （萃余液）經(jīng)后處理工序后循環(huán)至氫化工序繼續(xù)生產(chǎn)。２ 危險(xiǎn)因素分析雙氧水裝置的主要原料為氫氣、壓縮空氣、２乙基蒽醌、重芳烴、磷酸三辛酯、磷酸、碳酸鉀、脫鹽水，輔料為低壓蒸汽、氮?dú)?、工業(yè)水，產(chǎn)品為過氧化氫 （Ｈ２Ｏ２）。各物料的危害特性見第 ５ 期２０１３ 年 ９ 月中 氮 肥ＭＳｉｚｅｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ＰｒｏｇｒｅｓｓＮｏ５Ｓｅｐ．２０１３表 １。表 １ 雙氧水裝置各物料的危害特性物 料 使用單元 危害特性氫 氣 變壓吸附、氫化工序易燃、易爆，爆炸極限４０％ ～７５６％壓縮空氣 空壓站、氧化工序在氧化塔內(nèi)與氧化液形成可燃、可爆混合物重芳烴 主工藝系統(tǒng) 易燃液體磷酸三辛酯 主工藝系統(tǒng) 可燃液體２乙基蒽醌 主工藝系統(tǒng) 可燃 固 體，溶 解 于 重 芳 烴、磷酸三辛酯磷 酸 氧化工序、萃取工序 腐蝕性碳酸鉀 后處理工序 腐蝕性脫鹽水 萃取工序 其重金屬含量不合格，可引發(fā)萃取塔中雙氧水分解蒸 汽 部分設(shè)備 易造成操作人員燙傷氮 氣 部分設(shè)備 與氫氣管線串接，操作不當(dāng)氫氣串入后引發(fā)事故過氧化氫 氧化、萃取、成品灌裝等易發(fā)生分解，分解時(shí)放出大量的熱和氧氣，易發(fā)生爆炸事故根據(jù)雙氧水裝置各介質(zhì)的危害特性，將危險(xiǎn)因素分為以下幾個(gè)系統(tǒng)。（１）工作液系統(tǒng)工作液由重芳烴、磷酸三辛酯、２乙基蒽醌按一定比例組成，為易燃性有機(jī)混合溶液，遇見明火或火星發(fā)生燃燒或爆炸。工作液始終貫穿整個(gè)雙氧水主工藝系統(tǒng)，裝置生產(chǎn)時(shí)若一處發(fā)生燃燒爆炸事故，極易引起其他相鄰設(shè)備燃燒爆炸，甚至波及整個(gè)系統(tǒng)，造成巨大的損失。（２）氫氣系統(tǒng) （氫氣 ＋工作液）氫氣系統(tǒng)可分為氫氣和氫氣 ＋工作液兩部分，前者主要是制氫系統(tǒng) （我公司采用變壓吸附制氫），后者為氫化工序。氫氣爆炸范圍大，在有火星、靜電等情況下，容易發(fā)生燃燒爆炸。氫氣系統(tǒng)可能發(fā)生燃燒爆炸事故的情況主要有以下幾種：① 裝置或裝置部分設(shè)備開車前，空氣置換不合格，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生靜電 （或遇其他能量）引起燃燒爆炸；② 裝置或裝置部分設(shè)備停車檢修時(shí)，由于氫氣或工作液置換不完全，遇見明火或火星時(shí)，發(fā)生燃燒爆炸事故；③ 氫化塔生產(chǎn)時(shí)，塔內(nèi)氧氣累積達(dá)到爆炸極限，或循環(huán)工作液中 Ｈ２Ｏ２ 含量太高，分解后氧氣含量達(dá)到爆炸極限，遇火星或靜電時(shí)發(fā)生燃燒爆炸事故；④ 設(shè)備泄漏氫氣 （或氫氣 ＋工作液），氫氣外泄時(shí)產(chǎn)生靜電或遇其他火源，引起燃燒爆炸；⑤ 氫氣串入氮?dú)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)或排污管網(wǎng)系統(tǒng)，在使用氮?dú)饣蜻M(jìn)行排污壓液等操作時(shí)引起燃燒爆炸事故；⑥ 設(shè)備超壓發(fā)生爆炸事故。（３）雙氧水系統(tǒng)雙氧水系統(tǒng)可分為雙氧水和雙氧水 ＋工作液兩部分，前者主要是成品儲罐區(qū)，后者主要是氧化、萃取工序。Ｈ２Ｏ２ 在堿性環(huán)境或有雜質(zhì)存在時(shí)易發(fā)生自分解反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生大量的氧氣和熱能，如果該過程遇可燃物或能量得不到釋放，將會引起燃燒爆炸事故。雙氧水系統(tǒng)可能發(fā)生燃燒爆炸事故的情況主要有以下幾種：① 生產(chǎn)過程中，由于氧化加酸 （萃取配酸）量不夠，后處理工序工作液帶堿嚴(yán)重，氧化空氣中含堿性氣體 （氨），萃取純水不合格 （呈堿性）等原 因，導(dǎo) 致 雙 氧 水 系 統(tǒng) 呈 堿 性，引 起Ｈ２Ｏ２ 分解，從而引發(fā)爆炸事故；② 生產(chǎn)過程中，由于氫化液過濾器濾芯破損，氧化空氣過濾器濾芯破損，萃取純水含雜質(zhì)（重金屬陽離子）等，導(dǎo)致雙氧水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)，引起 Ｈ２Ｏ２ 分解，從而引發(fā)爆炸事故；③ 氧化、萃取工序排污酸性廢水與后處理、氫化工序排污堿性廢水混合后，造成酸性廢水中Ｈ２Ｏ２ 分解，引發(fā)爆炸事故；④ 配制工序在清洗酸性廢工作液時(shí)，因操作不當(dāng)引起廢液中 Ｈ２Ｏ２ 分解，引發(fā)爆炸事故；⑤ 萃余液中 Ｈ２Ｏ２ 含量偏高，在干燥塔內(nèi)分解，導(dǎo)致干燥塔放空口跑料，甚至引起燃燒爆炸事故；⑥ 雙氧水在密閉的容器中 （比如充滿雙氧水的管道兩端閥門全部關(guān)死）緩慢分解，容器內(nèi)壓力不斷增高，最終使設(shè)備超壓，引起爆炸。３ 預(yù)防措施３１ 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)３１１ 安全自動化設(shè)計(jì)（１）氫氣系統(tǒng)各壓力容器的最高壓力點(diǎn)壓力設(shè)置遠(yuǎn)傳監(jiān)控報(bào)警信號，雙氧水系統(tǒng)各容器溫第 ５ 期 李 云等：雙氧水裝置生產(chǎn)安全分析與控制 ·２９·度設(shè)置遠(yuǎn)傳監(jiān)控報(bào)警信號，并全部集中于總控ＤＣＳ 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。（２）對氫化塔氫氣、工作液進(jìn)料，氫化液氣液分離器出料，氧化塔氫化液進(jìn)料，氧化液氣液分離器出料，設(shè)置緊急停車切斷聯(lián)鎖裝置。（３）變壓吸附、氫化工序設(shè)置氫氣泄漏報(bào)警裝置。（４）對裝置各方位建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)。３１２ 氫氣和氮?dú)庀到y(tǒng)、排污系統(tǒng)、補(bǔ)工作液系統(tǒng)隔離設(shè)計(jì)（１）變壓吸附裝置氮?dú)夤艿琅c原料氣管道接頭處、氫化塔氫氣輸送管道與氮?dú)夤艿澜宇^處設(shè)計(jì)放空裝置，氫化塔再生氮?dú)夤艿肋M(jìn)口處等設(shè)置放空管道 （如圖 １）。放空管設(shè)置在氫氣與氮?dú)饨宇^處，在氫氣系統(tǒng)停用氮?dú)鈺r(shí)，保持放空管閥門開啟 （其兩端閥門關(guān)閉）狀態(tài)，防止氫氣反串至氮?dú)夤芫W(wǎng)。圖 １ 放空管設(shè)置（２）氫化液氣液分離器和氫化塔尾氣芳烴回收器排污壓液管道要求單獨(dú)配管，杜絕與堿性工作液排污總管共用，防止特殊情況下氫氣串入排污總管。（３）堿性工作液排污系統(tǒng)與酸性工作液排污系統(tǒng)完全隔離，防止 ２ 種廢液混合后引起雙氧水分解。（４）裝置補(bǔ)工作液只能從后處理工序堿塔進(jìn)入系統(tǒng)，杜絕工作液從氧化工序補(bǔ)入。（５）在氫氣系統(tǒng)放空口及重要設(shè)備處設(shè)置氮?dú)?（或蒸汽）滅火裝置。３１３ 其他設(shè)計(jì)雙氧水系統(tǒng)各設(shè)備要設(shè)置相應(yīng)的泄壓裝置、放空裝置、緊急加酸裝置和緊急排放裝置等。裝置周圍設(shè)置環(huán)形環(huán)保溝和事故應(yīng)急池，氫氣系統(tǒng)各電力設(shè)備全部采用防爆設(shè)備，按規(guī)定設(shè)置消防應(yīng)急系統(tǒng)。３２ 過程控制的安全管理３２１ 氫氣系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)安全主要針對壓力容器和氫氣的易燃易爆性質(zhì)來進(jìn)行控制。（１）按規(guī)定對壓力容器、安全閥、壓力表等設(shè)備或安全附件進(jìn)行定期檢驗(yàn)和校驗(yàn)。（２）嚴(yán)格控制設(shè)備的操作壓力，避免設(shè)備超壓。（３）仔細(xì)巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備泄漏情況，并及時(shí)解決。（４）氫氣系統(tǒng)設(shè)備在開車、投用前或停車后檢修，要對設(shè)備內(nèi)空氣或殘余物料進(jìn)行嚴(yán)格置換、清洗。（５）嚴(yán)格控制氫化塔入塔物料氧含量 （控制萃余液 Ｈ２Ｏ２ 含量等），監(jiān)測尾氣排放氧含量，避免氧氣在氫化塔內(nèi)累積后達(dá)到爆炸極限。（６）氫化系統(tǒng)壓液要求采用氮?dú)饨毫?，避免操作時(shí)氫氣串出，引發(fā)事故。３２２ 雙氧水系統(tǒng)雙氧水系統(tǒng)要防止引入含雜質(zhì)或呈堿性的介質(zhì)，需注意以下幾點(diǎn)。（１）嚴(yán)格控制氧化塔入塔物料的潔凈度和酸度。及時(shí)檢查和更換氫化液過濾器濾芯，以防止催化劑粉塵或氧化鋁粉塵進(jìn)入氧化塔；根據(jù)工作液堿度或后處理帶堿情況調(diào)整入塔氫化液加酸量，保證氧化后酸指標(biāo)在控制范圍內(nèi)；及時(shí)檢查和更換空氣過濾器濾芯，以防止鐵銹等雜質(zhì)帶入氧化塔。（２）嚴(yán)格控制萃取塔入塔純水的電導(dǎo)率和配水酸度。（３）嚴(yán)格控制萃余液中 Ｈ２Ｏ２ 的含量。（４）酸性工作液排污要單獨(dú)收集，單獨(dú)清洗，清洗后工作液中的 Ｈ２Ｏ２ 含量要嚴(yán)格控制。（５）儲存雙氧水或氧化液的管道、設(shè)備不可密封，禁止將充滿雙氧水或氧化液的管道兩端閥門關(guān)死。４ 總 結(jié)雙 氧 水 生 產(chǎn) 屬 于 危 險(xiǎn) 化 工 生 產(chǎn)， 按 照ＧＢ１８２１８—２００９ 《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》進(jìn)行辨識，雙氧水裝置為重大危險(xiǎn)源，國內(nèi)雙氧水裝置也時(shí)有發(fā)生爆炸燃燒的情況。不過，只要雙氧水生產(chǎn)廠家嚴(yán)格按照規(guī)范管理執(zhí)行，特別是認(rèn)清 Ｈ２ 和 Ｈ２Ｏ２ 的危害特性，有針對性地控制好相應(yīng)的安全指標(biāo)，也能實(shí)現(xiàn)裝置的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。·３０· 中 氮 肥 第 ５ 期

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