克勞斯硫回收裝置危險(xiǎn)物質(zhì)分析與安全控制

韓兵營，宋建池（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001）

在化工行業(yè)中，隨著國家對(duì)環(huán)保要求的逐步提高，硫回收裝置越來越受到高度重視。硫回收裝置處于高溫、易燃、易爆、有毒介質(zhì)操作環(huán)境，其產(chǎn)品硫磺凝固點(diǎn)高，從原料到產(chǎn)品所接觸的介質(zhì)均為有毒、有害且易腐蝕的含硫物質(zhì)，如H2S、SO2及液態(tài)硫磺等，一旦發(fā)生泄漏，不僅影響裝置正常生產(chǎn)而污染環(huán)境，還有可能造成操作人員中毒的惡性事故發(fā)生[1]。因此，本文通過對(duì)某化工廠三級(jí)克勞斯硫回收裝置進(jìn)行危險(xiǎn)有害物質(zhì)分析，進(jìn)而提出相應(yīng)的安全預(yù)防控制措施，這對(duì)于化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)具有非常重要的實(shí)際意義。

1 主要危險(xiǎn)物分析

1.1 硫化氫

硫化氫是一種無色類似“臭雞蛋”氣味的氣體，其毒性很強(qiáng)，吸入高濃度的H2S將會(huì)引起嗅覺神經(jīng)失靈，使人難以聞到硫化氫的氣味給人以提醒。長期與其接觸也不會(huì)增加對(duì)硫化氫的抵抗力，相反卻增加了對(duì)它的靈敏度。H2S中毒影響隨其濃度變化很大：低濃度的H2S刺激氣管、粘液膜及眼睛的角膜，高濃度的H2S將會(huì)引起嚴(yán)重中毒，并迅速死亡。

H2S屬第2.1類易燃?xì)怏w，火災(zāi)危險(xiǎn)類別為甲類。20℃時(shí)飽和蒸氣壓為1874.5KPa，空氣中爆炸極限為4.3%-45.5%(體積比)[2]，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與濃硝酸、發(fā)煙硝酸或其它強(qiáng)氧化劑劇烈反應(yīng)，發(fā)生爆炸。氣體比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火并回燃。工作場所有害因素職業(yè)接觸限值：最高容許濃度為10mg/m3。[3]職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)為Ⅱ級(jí)（高度危害）。[4]

正常生產(chǎn)情況下，硫化氫主要存在于管道設(shè)備內(nèi)，酸性氣中的硫化氫含量最高達(dá)90%以上，其主要危害存在于酸性氣緩沖罐、酸性氣分液罐、鼓風(fēng)機(jī)、燃燒爐、克勞斯反應(yīng)器、硫冷凝器、換熱器等處。由于硫化氫為高毒物品，且在設(shè)備管道內(nèi)濃度較高，一旦發(fā)生跑、冒、滴、漏，極有可能發(fā)生急性中毒等職業(yè)病危害。

1.2 二氧化硫

SO2為無色氣體，特臭。易被濕潤的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。對(duì)眼及呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。急性中毒：輕度中毒時(shí)，發(fā)生流淚、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；嚴(yán)重中毒可在數(shù)小時(shí)內(nèi)發(fā)生肺水腫；極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致窒息。皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷。慢性影響：長期低濃度接觸，可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等。工作場所有害因素職業(yè)接觸限值：短時(shí)間接觸為10mg/m3，時(shí)間加權(quán)平均濃度5mg/m3。[3]職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)：Ⅲ級(jí)（中度危害）。[4]

SO2主要存在于管道設(shè)備內(nèi)，酸性氣中的二氧化硫主要來自硫化氫的氧化轉(zhuǎn)換，其主要危害存在于燃燒爐、克勞斯反應(yīng)器、冷凝器、換熱器等處。因其具有毒性，泄漏后易發(fā)生中毒事故。

1.3 硫磺

硫磺屬第4.1類易燃固體，火災(zāi)危險(xiǎn)類別為乙類，低毒。與鹵素、金屬粉末等接觸劇烈反應(yīng)。硫磺為不良導(dǎo)體，在儲(chǔ)運(yùn)過程中易產(chǎn)生靜電荷，可導(dǎo)致硫塵起火。粉塵或蒸氣與空氣或氧化劑混合形成爆炸性混合物。人體吸入硫磺粉塵后還會(huì)引起咳嗽、喉痛等。

硫磺主要存在于硫冷凝器、液硫槽、液硫泵和硫磺庫中。其主要危害在于液硫泄漏引起的燙傷和火災(zāi)及硫磺粉塵發(fā)生的火災(zāi)和爆炸。

2 安全控制措施

針對(duì)上述對(duì)各危險(xiǎn)物質(zhì)的分析，為確保硫回收裝置安全穩(wěn)定的運(yùn)行和防止事故的發(fā)生，主要從自動(dòng)控制設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)備及管道、輔助設(shè)施和安全管理等方面考慮，提出相應(yīng)合理的安全控制措施。

2.1 自動(dòng)控制設(shè)施方面

2.1.1 裝置生產(chǎn)過程控制采用DCS系統(tǒng)，并設(shè)有越限報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，確保在誤操作或非正常工況下對(duì)危險(xiǎn)物料的安全控制。為確保裝置的安全，對(duì)裝置的緊急停車和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)采用獨(dú)立于DCS控制系統(tǒng)的SIS系統(tǒng)。[5]

2.1.2 設(shè)置可燃及有毒氣體檢測報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)裝置危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)可燃及有毒氣體進(jìn)行監(jiān)測。所有H2S氣體可能泄漏和積聚的場所設(shè)置H2S氣體檢測器，信號(hào)同時(shí)顯示在檢測儀和中心控制室內(nèi)，發(fā)生泄漏可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理。[5]

2.1.3 火災(zāi)報(bào)警按鈕及感溫感煙探測器在現(xiàn)場安裝，信號(hào)送消防站等獨(dú)立的報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。

2.1.4 對(duì)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)通過各種類型的傳感器，變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)安全柵進(jìn)入DCS在操作站上進(jìn)行集中監(jiān)視、管理和報(bào)警。

2.2 生產(chǎn)設(shè)備及管道方面

2.2.1 裝置采用密閉的生產(chǎn)工藝，各個(gè)連接處均采用可靠的密封措施。生產(chǎn)設(shè)備和管道必須防雷、防靜電、耐腐蝕、耐高溫并做防腐處理。

2.2.2 克勞斯?fàn)t設(shè)置阻火器、防爆板或安全水封等安全設(shè)施，點(diǎn)火系統(tǒng)使用煤氣做燃料，設(shè)計(jì)須可靠，以實(shí)現(xiàn)安全開停車。

2.2.3 酸性氣分液罐應(yīng)設(shè)高、低液位報(bào)警，防止發(fā)生帶液、竄氣。酸性氣設(shè)備、管線的排凝應(yīng)采用密閉排凝設(shè)施，排放的含硫污水應(yīng)回收處理。

2.2.4 酸性氣主燃燒爐應(yīng)設(shè)置安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)燃燒爐發(fā)生熄火、停電等事故時(shí)，含H2S酸性氣應(yīng)自動(dòng)切斷并放入酸性氣火炬。燃燒爐空氣鼓風(fēng)機(jī)出口應(yīng)設(shè)有止逆閥、自動(dòng)切斷閥，防止停電或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，酸性氣倒入風(fēng)機(jī)。另外，酸性氣火炬排氣管線應(yīng)設(shè)置氮?dú)獯祾摺⒅脫Q設(shè)施，以防止停用時(shí)酸性氣對(duì)排氣管線產(chǎn)生腐蝕。[5]

2.2.5 廢熱鍋爐產(chǎn)生中、低壓蒸汽，運(yùn)行中如水位過低、發(fā)生干鍋，易發(fā)生爆管事故。運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制水質(zhì)、水位和壓力，防止發(fā)生超壓、超溫。[5]

2.2.6 將硫磺倉庫設(shè)在輔助生產(chǎn)區(qū)，硫磺成型、計(jì)量、包裝等易產(chǎn)生粉塵的場所設(shè)置通風(fēng)除塵設(shè)施。除塵器選用除塵效率高、運(yùn)行周期長的設(shè)備。除塵器收集的硫粉塵應(yīng)回收處理，防止產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。除塵系統(tǒng)還應(yīng)設(shè)防靜電接地。[5]

2.3 輔助設(shè)施方面

2.3.1 現(xiàn)場安裝的各種電氣儀表應(yīng)選用防爆型,防爆結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)符合下列規(guī)定：爆炸危險(xiǎn)場所(2區(qū))的儀表盤和儀表箱的儀表應(yīng)為防爆儀表，否則應(yīng)作正壓通風(fēng)。

2.3.2 為防人員觸電，裝置的傳動(dòng)部分和電機(jī)均要設(shè)有防護(hù)罩。對(duì)傳動(dòng)設(shè)備安裝防護(hù)設(shè)施或安全罩，防止其對(duì)人造成傷害。

2.3.3 設(shè)置儀表接地系統(tǒng)，按照儀表和控制系統(tǒng)要求分別進(jìn)行保護(hù)接地和工作接地。

2.3.4 按規(guī)范對(duì)電氣設(shè)備設(shè)置過載、過電流、短路等電氣保護(hù)裝置，并采取漏電保護(hù)措施。另外，電氣設(shè)備還需具有塵密、防腐、防水和防塵等功能。

2.3.5 生產(chǎn)裝置區(qū)及輔助設(shè)施區(qū)周圍，根據(jù)消防用水的需要和所在區(qū)域的現(xiàn)場具體情況，每間隔一段距離設(shè)置室外消火栓，并在消火栓附近配套設(shè)置室外消防器材箱，箱內(nèi)各配備消防水帶、消防水槍等。還在需要遠(yuǎn)程消防的工藝生產(chǎn)裝置區(qū)周圍設(shè)置消防水炮。根據(jù)規(guī)范要求，在建筑物內(nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓及滅火器，輸煤棧橋等廠房設(shè)置噴淋系統(tǒng)。在可能引起硫磺火災(zāi)的區(qū)域，應(yīng)配備充足的消防沙。

2.3.6 根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50160-2008），工藝生產(chǎn)裝置室外框架部分靠近樓梯出設(shè)置半固定式消防豎管，并在各層設(shè)置帶閥門的管牙接口。[6]

2.3.7 根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50140-2005），工藝生產(chǎn)裝置內(nèi)設(shè)置磷酸銨鹽ABC類干粉滅火器，在配電室及控制室設(shè)置磷酸銨鹽ABC類干粉滅火器及二氧化碳滅火器用于撲救初期火。[7]

2.3.8 各崗位按最大班人數(shù)配備必要的勞動(dòng)保護(hù)用品，如防護(hù)眼鏡、防塵口罩、防護(hù)手套、防護(hù)服、防護(hù)鞋、防噪聲耳罩、過濾式呼吸器和防毒面具等。由于工藝中還涉及硫化氫、二氧化硫等，相關(guān)崗位還需配備自給正壓式空氣呼吸器，并定期檢查、更換，以防失效，緊急事態(tài)如搶救或逃生時(shí)佩戴。配備一定數(shù)目的長管呼吸器，統(tǒng)一保管，檢驗(yàn)、維修時(shí)使用。

2.4 安全管理方面

2.4.1 新員工必須參加三級(jí)安全教育培訓(xùn)，主要包括勞動(dòng)紀(jì)律教育、法制教育、安全生產(chǎn)知識(shí)、安全意識(shí)、安全操作技能教育以及典型經(jīng)驗(yàn)和事故教訓(xùn)的教育等，考核合格后才能正式工作，以后還需定期接受類似安全教育。另外，企業(yè)負(fù)責(zé)人、安全生產(chǎn)管理人員、特種作業(yè)人員在上崗前須接受安全培訓(xùn)，取得相應(yīng)資格證后方能上崗。

2.4.2 日常工作人員必須嚴(yán)格準(zhǔn)守相關(guān)安全規(guī)定，進(jìn)入裝置區(qū)域必須全勞保上崗，要熟悉裝置內(nèi)的各項(xiàng)工藝，能夠識(shí)別潛在的硫化氫中毒危險(xiǎn)；熟練掌握各種類型呼氣器材的使用方法，包括便攜式防毒面具、正壓式空氣呼吸器、長管式空氣呼吸器等；熟練掌握便攜式檢測儀的使用方法；熟練掌握檢測儀報(bào)警時(shí)應(yīng)該采取的行動(dòng)和措施、硫化氫泄露時(shí)緊急處理程序以及對(duì)硫化氫中毒人員的急救措施。[2]

2.4.3對(duì)設(shè)備、管線進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行檢修。設(shè)備檢修和事故處理時(shí)，操作人員需配戴防毒面具，并嚴(yán)格按安全規(guī)定進(jìn)行操作。在進(jìn)入有可能泄漏高濃度H2S的區(qū)域時(shí)，要攜帶便攜式H2S檢測儀和空氣呼吸器，以便發(fā)生泄漏事故時(shí)進(jìn)行救護(hù)及緊急控制操作。事故時(shí)，操作人員完成必須的緊急操作后，應(yīng)按逃生路線迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)。[5]

2.4.4 建立健全安全管理機(jī)構(gòu)，建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，編制安全技術(shù)措施計(jì)劃，制定安全操作規(guī)程，加強(qiáng)安全監(jiān)督和檢查。[8]

2.4.5 定期進(jìn)行有關(guān)預(yù)防H2S中毒救護(hù)知識(shí)和技能的培訓(xùn)和應(yīng)急救援演練，實(shí)現(xiàn)“人人要安全，人人懂安全”的全員安全意識(shí)，形成具有企業(yè)自身特色的安全文化。

3 結(jié)語

通過對(duì)某化工廠三級(jí)克勞斯硫回收裝置中存在的主要危險(xiǎn)有害物質(zhì)進(jìn)行分析，并針對(duì)其危險(xiǎn)特性提出了相應(yīng)的安全控制措施。只有同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置的本質(zhì)安全化、人員操作的安全規(guī)范化和生產(chǎn)企業(yè)的安全管理制度化，才能確保硫回收裝置的安全運(yùn)行。

[1]艾鐵.硫磺回收裝置安全設(shè)施設(shè)置的考慮[J].石油化工設(shè)計(jì),2009,22(4):50-53.

[2]李萌軍,任世淵,曹偉.硫磺回收裝置中H2S的安全管理[J].廣東化工,2014,41(10):91-92.

[3]GB230-2010.職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)[S].

[4]GBZ2.1-2007.工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值[S].

[5]王家見，張弘.硫磺回收裝置危害分析與安全控制[J].安全、健康和環(huán)境,2011,11(7):24-28.

[6]GB 50160-2008.石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[7]GB 50140-2005.建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8]林柏泉，張景林.安全系統(tǒng)工程[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.