半水煤氣濕法脫硫安全問題淺析

陳　琳 王亮

【摘 要】在半水煤氣濕法脫硫生產操作過程中，始終存在著易燃、易爆、易中毒等危險危害因素，同時，因生產工藝連續(xù)性強，設備及管道部件泄露，還有內部介質的沖刷、滲透和外部環(huán)境的腐蝕等因素影響，火災、爆炸和重大設備事故經常發(fā)生。本文針對半水煤氣濕法脫硫工藝流程、原料及副產品、設備管道布置設計等方面進行安全分析，提出了有效的安全預防和改進措施。

【關鍵詞】半水煤氣；濕法脫硫；安全生產；泄露；爆炸性；可燃性；毒性；腐蝕性

本工序的主要危險物之一半水煤氣，其中半水煤氣含有的一氧化碳為易燃氣體，毒性為II（高度危害）；氫氣為易燃氣體；硫化氫為易燃氣體，毒性為II（高度危害）。硫磺為本工序的副產品，其為易燃固體，與鹵素、金屬粉末等接觸可發(fā)生劇烈反應，在儲運過程中易產生靜電荷，可導致硫塵起火。

1.半水煤氣脫硫流程概述

來自氣柜的半水煤氣經過一級靜電除焦送入鼓風機。由鼓風機加壓后，升壓49KPa后送入冷卻塔與循環(huán)冷卻水逆流接觸，使半水煤氣溫度由60～85℃降到35～40℃，該冷卻塔可隨氣溫的變化而調節(jié)水量，以保證出塔的氣體溫度適宜。冷卻塔出口半水煤氣進入預脫硫塔，使半水煤氣中的硫化氫含量由5.0g/Nm3脫到2.0g/Nm3。從預脫硫塔塔頂來的氣體進入脫硫塔脫硫，使半水煤氣中的硫化氫含量由2.0g/Nm3脫到80mg/Nm3，以達到后續(xù)工序要求。由脫硫塔塔頂來的半水煤氣進入清洗塔塔底，與循環(huán)水逆流接觸，降低氣體溫度，同時除去煤氣中夾帶的少許焦油以及單質硫后，進入二級靜電除焦塔。

進入二級靜電除焦塔的半水煤氣自下而上的通過沉淀管，管中電暈極產生電暈放電現象，當含塵的半水煤氣通過電暈極沉淀極之間形成的不均勻電場時，煤氣電離灰塵微粒游離便移向沉淀極，使半水煤氣的灰塵吸附在電暈極和沉淀極上，灰塵用水沖除，除去半水煤氣中夾帶的焦油和硫磺泡沫，半水煤氣由頂部出口管引出，送入半水煤氣壓縮機。

從預脫硫塔和脫硫塔塔底來的富栲膠溶液流入富液槽，由再生泵加壓至0.5～0.56Mpa（G）后，送入氧化再生槽的噴射器入口，在氧化再生槽中進行氧化再生，生成的貧栲膠液溢流至貧液槽，由脫硫泵入脫硫塔，與氣體逆流接觸，由上而下，循環(huán)使用。

從氧化再生槽浮選出的硫泡沫溢流到硫泡沫槽，經過熔硫泵送入連續(xù)熔硫釜，熔融出硫磺，做成硫錠，可對外銷售。

從連續(xù)熔硫釜濾出的清液經過收集，冷卻后，送回系統循環(huán)使用。

2.脫硫方法

干法脫硫一般采用固體脫硫劑脫除少量硫，其方法有活性炭、氧化鋅等。濕法脫硫一般可分為物理吸收和化學吸收、直接氧化法三種，本文主要討論栲膠濕法脫硫。

3.主要危險有害物質分析

該項目生產過程中涉及的化學毒物主要有：氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、硫磺。

4.火災、爆炸危險性分析

火災、爆炸危險性主要包括：

（1）煤氣泄漏導致火災爆炸，系統阻力過大，引起脫硫塔爆炸。

（2）硫磺庫通風不好粉塵含量過高，堆積過多引起火災、爆炸。

（3）系統氧含量高引起火災爆炸。

（4）溫度、壓力表失靈引起火災爆炸。

根據國家相關規(guī)范，生產裝置及裝置內單元的火災危險類別：

生產類別：甲

耐火等級：二

爆炸危險區(qū)域：2區(qū)

5.造成爆炸、火災事故的條件

引發(fā)爆炸的條件是：爆炸品（內含還原劑和氧化劑）或可燃物（可燃氣、蒸氣或粉塵）與空氣混合物和起爆能源同時存在、相互作用。

引發(fā)火災的三個條件是：可燃物、氧化劑和點火能源同時存在，相互作用。該項目爆炸性、可燃性的化學品的作業(yè)場所出現泄漏后，可能引發(fā)爆炸、火災事故的條件如下：

（1）可燃物：甲烷、氫氣、一氧化碳、硫化氫泄露后蒸汽遇火源發(fā)生延遲點火，存在發(fā)生蒸汽云爆炸的危險。

（2）氧化劑：空氣中的氧

（3）點火源：機械火源如摩擦、撞擊、絕熱壓縮等，熱火源如蒸汽高溫管道；高溫表面；電火源如電氣火花、靜電火花、雷電等；化學（或物理）火源如明火。

6.相關安全措施

主要危險源是煤氣泄漏引起的火災爆炸事故，主要安全措施有：

（1）設備和管道布置：設備管道盡可能露天布置，封閉廠房設置良好的通風設備。

（2）設備防爆：嚴格按爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范的要求選擇防爆型電氣設備，半脫工序裝置防爆區(qū)內的設備采用相應等級的防爆設備。

（3）防靜電接地：在防爆區(qū)域內的所有金屬設備、管道、儲罐都必須設計靜電接地，不允許設備及設備內部件有與地相絕緣的金屬體。管道內介質流速的選取應符合有關規(guī)定以控制靜電的產生，使其不能達到危險程度。

（4）安全保護設施：氣柜設置出口水封進洗氣塔，與煤氣管道相連的液體管道按規(guī)范要求設液封；一級焦油器進、出口設置水封，出冷卻塔設置液封槽，出清洗塔設置液封槽，進鼓風機煤氣管設置液封槽，設置工序安全水封，設置除焦器短路水封等。水封設計應符合相應國家標準或相應標準的規(guī)定。

（5）工藝：1）應注意羅茨鼓風機進出口壓力，防止負壓，應裝設負壓報警停車聯鎖裝置；2）靜電除焦器必須設置半水煤氣氧氣自動分析儀，且與靜電除焦控制柜聯鎖，一旦氧含量超過0.8%，電路即自動斷開，確保靜電除焦設備安全運行；3）在可能發(fā)生煤氣積聚的裝置內設固定式可燃氣體檢測報警儀及固定式有毒氣體檢測報警儀，并且按照相關規(guī)范的要求設置足夠的便攜式可燃（有毒）氣體濃度監(jiān)測器及空氣分析儀等便攜式探測設備；4）預脫硫塔及脫硫塔底設自動液位調節(jié)器，防止液體倒流至煤氣管道入口，或氣體進入液相系統，同時設置液位高低報警系統。5）半脫工序所有風機和泵出口設置止逆閥，防止液體倒流損壞電機；6）每個靜電除焦器設2個爆破片。7）洗滌塔排水管的水封有效高度為洗滌塔計算壓力水柱高度至少加500mm。8）為防止壓縮機段超壓，半脫系統應設置大回路管線。

（6）防泄漏：裝置的管道、接頭、法蘭、焊縫等應嚴格按照《工業(yè)管道工程施工及驗收規(guī)范》、《現場設備工業(yè)管道焊接施工驗收規(guī)范》進行竣工驗收；平時應經常檢查，防止泄漏。

（7）預防火災：硫磺倉庫的耐火等級不低于三級，主要結構采用非燃燒材料，并且硫磺倉庫的所有墻壁、屋頂的內表面、地坪都應平整光滑，降低粉塵的積聚。水煤氣脫硫工段的副產品硫磺自燃點很低，并設置良好的通風，以保證安全生產。

（8）防腐蝕：煤氣中的硫化氫與水作用會對設備產生腐蝕，因此本工序的設備全部做防腐處理，對腐蝕較嚴重的氧化再生槽的特殊部分采用不銹鋼。

（9）剩余煤氣放散裝置應設有點火裝置及蒸汽（或氮氣）滅火設施，需要放散時，一般應點燃。

（10）防止羅茨風機反轉：上述工藝中，羅茨風機進出口壓差達49Kpa，而羅茨風機出口半水煤氣是送到壓縮工序的，若壓縮機出現跳停，則很容易導致羅茨風機出口壓力超高，造成導致羅茨風機反轉，出現損壞設備的現象；針對此現象，有必要在清洗塔冷卻塔上下段設置安全水封，在壓縮機跳停時，壓力超過安全內水封壓力，就會使安全水封沖破，高壓段的半水煤氣大量泄到低壓段的設備管道中（下轉第188頁）（上接第60頁）去，從而保護羅茨風機。

【參考文獻】

[1]梅安華等.小合成氨廠工藝技術與設計手冊.化學工業(yè)出版社，1994.

[2]編輯委員會吳德榮等.化工工藝設計手冊第四版.化學工業(yè)出版社，2009.

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