乙炔生產(chǎn)過程危險(xiǎn)性分析

鄒澤平

（重慶長(zhǎng)壽捷圓化工有限公司，重慶 401220）

乙炔生產(chǎn)過程危險(xiǎn)性分析

鄒澤平

（重慶長(zhǎng)壽捷圓化工有限公司，重慶 401220）

對(duì)乙炔生產(chǎn)過程的幾起典型事故進(jìn)行了安全分析，對(duì)乙炔生產(chǎn)過程中火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性、乙炔生產(chǎn)工藝過程危險(xiǎn)有害因素等進(jìn)行了辯識(shí)。采用預(yù)先危險(xiǎn)分析方法進(jìn)行分析，指出乙炔發(fā)生過程中火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性存在的可能性，并提出了預(yù)防措施。

乙炔；生產(chǎn)過程；危險(xiǎn)性分析

乙炔屬于第2.1類易燃易爆氣體，俗名電石氣。其生產(chǎn)過程危險(xiǎn)性大、事故發(fā)生率高，在各個(gè)操作環(huán)節(jié)上都存在諸多危險(xiǎn)因素，極易燃燒爆炸，爆炸極限為2.3%~81.0%，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高溫能引起燃燒爆炸，其最小點(diǎn)火能為0.02 mJ。因此，有必要對(duì)乙炔生產(chǎn)過程的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析[1]。

1 乙炔生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述

工業(yè)上制取乙炔的方法很多，有電石法、甲烷裂解法、烴類裂解法等。重慶長(zhǎng)壽捷圓化工有限公司采用電石濕法生產(chǎn)乙炔。電石車運(yùn)來的電石經(jīng)稱量后，由加料斗加入電石貯斗內(nèi)經(jīng)電振機(jī)振蕩加入發(fā)生器內(nèi)，電石與由發(fā)生器上部加入的水發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后的電石渣漿由底部排出。乙炔氣由發(fā)生器頂部排出，經(jīng)正水封進(jìn)入冷卻塔。冷卻塔頂部噴入廢次氯酸鈉或自來水，冷卻后的乙炔由塔頂出來，一部分去乙炔氣柜貯存；另一部分經(jīng)SHJ-40/1.5水環(huán)壓縮機(jī)加壓至下工段所需的壓力，進(jìn)入清凈一塔底部。一塔上部噴入來自清凈二塔底部出來的清凈劑對(duì)乙炔進(jìn)行清凈，乙炔從一塔頂部出來，進(jìn)入清凈二塔底部。二塔頂噴入新鮮清凈劑（次氯酸鈉溶液），二塔頂出來的乙炔經(jīng)中和塔用NaOH中和后，到反應(yīng)工段[2]。

2 乙炔發(fā)生站典型事故案例與分析

2.1 發(fā)生器加料貯斗發(fā)生燃爆事故

氯丁投產(chǎn)以來，每年發(fā)生器加料貯斗數(shù)次發(fā)生燃爆事故，輕者，只發(fā)生爆鳴，瞬間自熄，或者在加料貯斗內(nèi)加大氮?dú)舛?；重者，發(fā)生爆炸后燃燒時(shí)間長(zhǎng)，損壞設(shè)備管線或造成人員傷害，需動(dòng)用消防器材撲滅。

原因分析：（1）加料前氮排乙炔不徹底，貯斗內(nèi)有乙炔與空氣形成爆炸性混合氣體；（2）發(fā)生器液面過低，低于下料管管口，使本體內(nèi)的乙炔竄入加料貯斗；（3）加料時(shí)充氮?dú)膺^小，或甚至斷了氮?dú)?，使貯斗內(nèi)乙炔含量增加；（4）加料時(shí)貯斗口未加膠墊，加料斗與貯斗碰撞，產(chǎn)生火花；（5）抽風(fēng)開得過大，空氣進(jìn)入貯斗內(nèi)，與乙炔形成爆炸性混合物；（6）乙炔中磷化氫含量過高，在空氣中自燃產(chǎn)生火花；（7）貯斗內(nèi)壁襯墊損壞，電石撞擊斗壁產(chǎn)生火花。

2.2 氮?dú)庵舷⑹鹿?/h3>

1995年6月開始檢修時(shí)，發(fā)生器用氮?dú)馀乓胰?，中途突然斷氮?dú)猓蛲P(guān)氮?dú)忾y，一工人認(rèn)為設(shè)備對(duì)空置換乙炔差不多了，便爬進(jìn)發(fā)生器準(zhǔn)備清理，一進(jìn)去便倒下，旁邊另一工人立即將其從發(fā)生器內(nèi)拖出。

分析原因是設(shè)備中存留氮?dú)猓と诉M(jìn)入前未確認(rèn)及辦理進(jìn)入容器作業(yè)證。

2.3 清凈次氯酸鈉配制槽發(fā)生燃燒爆炸事故

2002年11月正常開車時(shí)，清凈二塔泵突然跳閘。當(dāng)操作工恢復(fù)清凈二塔泵時(shí)，清凈次氯酸鈉配制槽發(fā)生燃燒爆炸。

分析原因是，乙炔采用加壓清凈，清凈二塔離心泵突然跳閘，造成次氯酸鈉中間貯槽液面滿而使液位顯示自鎖，操作人員在未清楚其液面自鎖情況下，開始恢復(fù)使用清凈二塔泵，將次氯酸鈉中間貯槽液面抽空使乙炔返回到次氯酸鈉配制槽與氯氣混合發(fā)生燃燒爆炸。

3 乙炔生產(chǎn)過程危險(xiǎn)與有害因素辯識(shí)

3.1 物料的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性

（1）工業(yè)電石中一般含有微量的磷化鈣、硫化鈣等，磷化鈣和硫化鈣遇水可生成PH3和H2S氣體，當(dāng)乙炔氣體中PH3的濃度超過0.15%時(shí)，遇空氣可發(fā)生自燃。故生產(chǎn)乙炔用電石的含磷量不得超過0.08%，含硫量不得超過0.15%[1]。

（2）乙炔爆炸極限范圍寬、危險(xiǎn)程度大。乙炔極不穩(wěn)定，在高溫、加壓或有某些物質(zhì)存在時(shí)，具有強(qiáng)烈的爆炸性。工業(yè)乙炔當(dāng)壓力超過0.25 MPa時(shí)，溫度在550℃以上，則發(fā)生爆炸。與空氣混合的爆炸范圍為2.3%~81.0%，其中7.0%~13%時(shí)，燥炸最為激烈，與氧混合的爆炸范圍為2.3%~93.0%。乙炔對(duì)于氧化反應(yīng)很敏感，常見的乙炔氧化反應(yīng)是乙炔與空氣中的氧氣發(fā)生燃燒，乙炔和空氣會(huì)形成濃度很高，幅度很寬的爆炸性混合物，其爆炸反應(yīng)方程式為：

（3）乙炔分解爆炸。乙炔分解爆炸的可能性比氧化爆炸的可能性小得多，往往是由于局部過熱使少量氣體分解，分解反應(yīng)速度很快，一旦反應(yīng)開始，便會(huì)放出大量熱能使溫度迅速升高，加快分解速度，直到發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。分解爆炸的產(chǎn)物是黑煙狀的細(xì)炭粒子，飄浮在空氣中，并可能發(fā)生二次爆炸，放出巨大熱量，其爆炸破壞力往往大于第一次爆炸。乙炔的分解反應(yīng)方程式為：

由于乙炔分解時(shí)產(chǎn)生放熱反應(yīng)，在一定溫度和壓力條件下，即使沒有氧氣等助燃劑參與反應(yīng)，也會(huì)導(dǎo)致爆炸。

（4）乙炔在常溫時(shí)的熱力學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，會(huì)在各種條件下聚合，其反應(yīng)方程式為：

乙炔聚合時(shí)放出熱量使溫度升高。溫度越高，聚合速度越快。當(dāng)放出的熱量使乙炔的溫度升高到分解爆炸的溫度時(shí)，尚未聚合的乙炔就發(fā)生分解爆炸。

（5）乙炔與空氣混合氣體的最小激發(fā)能量低，在常溫下，混合氣體中乙炔濃度為9%（V/V，下同）時(shí)，爆炸所需的激發(fā)能量最低，約0.02 mJ，隨著乙炔濃度的增加，其激發(fā)能量也相應(yīng)增高，人們穿脫化纖衣服時(shí)產(chǎn)生的靜電足以將乙炔與空氣的混合物引爆。

（6）乙炔和銀、汞、銅等重金屬接觸可生成容易爆炸的炔金屬。乙炔遇氟、氯等鹵族元素易發(fā)生加成反應(yīng)而著火引起爆炸。

（7）金屬氧化物可降低乙炔分解爆炸的極限溫度。乙炔在生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到金屬的氧化物，都有可能使乙炔分解爆炸的極限溫度降低。特別是微小顆粒狀的金屬氧化物碎屑，有可能成為乙炔分解的催化劑，其顆粒越小，作用越強(qiáng)，危險(xiǎn)性越大。

3.2 工藝過程的危險(xiǎn)有害因素

（1）在加料時(shí)，氮?dú)庵脫Q乙炔不合格，致使乙炔含量高，在加料斗內(nèi)，電石與電石產(chǎn)生火花而引爆發(fā)生事故。

（2）加料過程中，沒有通入氮?dú)饣蛲蝗煌Ｖ雇ㄈ氲獨(dú)?，使空氣隨電石進(jìn)入貯斗，而乙炔氣也可能從本體上升。

（3）當(dāng)排氣合格時(shí)，由于所屬閥門開閉錯(cuò)誤，使空氣進(jìn)入加料貯斗。

（4）由于加入了潮濕電石，在加料貯斗中，分解出乙炔。

（5）發(fā)生器液封管以上部分不氣密或操作大意、發(fā)生器液面過高或過低、乙炔和水蒸氣上逸。

（6）電石和水反應(yīng)為放熱反應(yīng)，電石粒度愈小，反應(yīng)越激烈。如果電石為粉末狀態(tài)，無攪拌即產(chǎn)生局部過熱，造成乙炔分解。

（7）發(fā)生器各工藝指標(biāo)控制不嚴(yán)而造成加料貯斗內(nèi)有少量水蒸氣，會(huì)使堆積電石局部過熱產(chǎn)生熱量累積發(fā)生燃爆事故。

（8）清凈崗位次氯酸鈉有效氯含量和pH值控制不嚴(yán)格，當(dāng)有效氯為0.15%以上，容易生成氯乙炔，氯乙炔是極不穩(wěn)定的化合物，遇空氣也會(huì)著火爆炸，其過程為：

3.3 總圖布置上的危險(xiǎn)性

乙炔發(fā)生站位于氯丁二烯生產(chǎn)裝置的最下游。上工序各種可燃物容易流入乙炔生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)。乙炔發(fā)生站北邊和東邊20 m之內(nèi)有主公路和支公路火源容易帶入乙炔生產(chǎn)區(qū)。

3.4 人身傷害

操作人員操作電動(dòng)葫蘆，上下樓梯進(jìn)行巡查時(shí)，以及檢修期的高空作業(yè)和進(jìn)入設(shè)備作業(yè)容易發(fā)生人身傷害。

3.5 其他事故

電氣設(shè)備故障、靜電作用和雷擊均可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。人體靜電產(chǎn)生火花也易引起火災(zāi)、爆炸。

3.6 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)

重大危險(xiǎn)源是指長(zhǎng)期或臨時(shí)生產(chǎn)、加工、搬運(yùn)、使用或貯存危險(xiǎn)物質(zhì)，且危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量等于或超過臨界量的單元?！吨卮笪ｋU(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218-2000）中定義的生產(chǎn)場(chǎng)所，是指危險(xiǎn)物質(zhì)的生產(chǎn)、加工及使用等的場(chǎng)所，包括生產(chǎn)、加工及使用等過程中的中間貯罐存放區(qū)及半成品、成品的周轉(zhuǎn)庫(kù)房。乙炔氣柜是為下工序提供乙炔氣起緩沖作用，故乙炔氣柜應(yīng)按照生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行辨識(shí)。其臨界量為1 t，即乙炔氣柜有效容積為900 m3，壓力為0.105 MPa，溫度為20℃左右時(shí)，其密度為1.12 kg/m3，故其總量大于1 t，應(yīng)按照重大危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)管和控制[4]。

4 乙炔生產(chǎn)預(yù)先危險(xiǎn)分析

預(yù)先危險(xiǎn)分析是常用的危險(xiǎn)性分析方法。通過預(yù)先危險(xiǎn)分析，可以達(dá)到以下目的。大體識(shí)別與系統(tǒng)有關(guān)的主要危險(xiǎn)；鑒別產(chǎn)生危險(xiǎn)的原因；估計(jì)事故出現(xiàn)對(duì)人體及系統(tǒng)產(chǎn)生的影響；判定已識(shí)別的危險(xiǎn)性等級(jí)；提出消除或控制危險(xiǎn)性的措施。

在分析乙炔生產(chǎn)危險(xiǎn)性時(shí)，為了衡量危險(xiǎn)性的大小及其生產(chǎn)破壞性的影響程度，預(yù)先危險(xiǎn)分析將各類危險(xiǎn)性劃分為4個(gè)等級(jí)，如表1所示。

表1 危險(xiǎn)等級(jí)的劃分表

采用預(yù)先危險(xiǎn)分析法，對(duì)乙炔生產(chǎn)過程存在的危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表2[2]。

表2 乙炔生產(chǎn)過程存在的危險(xiǎn)、有害因素分析結(jié)果

通過采用預(yù)先危險(xiǎn)分析法得到乙炔生產(chǎn)過程危險(xiǎn)性分析的定性分析結(jié)果，乙炔生產(chǎn)過程發(fā)生的事故大多是由于誤操作引起。對(duì)乙炔爆炸原因分析和重大危險(xiǎn)源辯識(shí)以及乙炔生產(chǎn)過程安全管理，需要各個(gè)崗位共同實(shí)施，采取防范措施。

[1]劉清華.溶解乙炔站的防火、防爆設(shè)計(jì).沈陽化工，1994，（4）：12.

[3]嚴(yán)福英.聚氯乙烯工藝學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

[4]張景林.重大危險(xiǎn)源辯識(shí).北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

[2]長(zhǎng)壽化工總廠技工學(xué)校主編.氯丁二烯生產(chǎn)工藝.長(zhǎng)壽：長(zhǎng)壽化工總廠，1994，20-35.

Acetylene production process hazard analysis

ZOU Ze-ping
（Chongqing Changshou Chemical Co.,Ltd.,Chongqing 401220，China）

This article on the acetylene production process of several typical accident analysis,During the production of acetylene on fire and explosion hazard,acetylene production process of danger and harmful factors such as identification.This article use the method of risk analysis to carry on the analysis,pointed out that the acetylene occurred during the course of the fire and explosion risk the possibility exists,and puts forward relative prevention measures.

acetylene;production process;risk analysis

TQ086.3

B

1009－1785(2012)09-0033-03

鄒澤平（1969—），男，化工工藝工程師。

2012-04-17