石油化工工艺过程中的防爆安全技术

c.乙烯可能在设备和管道中聚合,使温度上升到危险程度,导致乙烯分解和 聚合产品堵塞设备. d.如果违反压力条件和规定的混合气体流量比, 在设备中乙烯和氧气可能形 成易爆混合物. e.乙烯分解时产生的分解细粒状炭黑有可能堵塞反应器和管道, 从而使过程 难以正常进行,以致不得不停产进行设备清理. 由上述危险因素可见,必须对工艺流程的所有工序进行温度,压力和物料流速的 严格自动控制和调节.尤其应该准确地控制乙烯中氧的限制含量,因为当氧含量 超过 允许量时,反应速度将迅速加快,反应热来不及导出,以致使过程反应强 度显著提高,最终使过程由乙烯爆炸性分解为甲烷和碳而结束.此外,当过量供 氧时,还会 形成爆炸性混合物. 高压聚乙烯的聚合反应在开始阶段或聚合反应进行阶段都会发生暴聚反应, 所以 设计时必须充分考虑到这一点.可以添加反应抑制剂或加装安全阀来防止.在紧 急停 车时,聚合物可能固化,停车再开车时,要检查管内是否堵塞.高压部分 应有两重,三重防护措施;要求远距离操作;由压缩机出来的油严禁混入反应系 统,因为油 中含有空气,进入聚合系统能形成爆炸性混合物. 氯乙烯聚合是属于连锁聚合反应, 连锁反应的过程可分为 3 个阶段, 即链的开始, 链的增长,链的终止.聚合反应中链的引发阶段是吸热过程,所以需加热.在链 的 增长阶段又放热,需要将釜内的热量及时导走,将反应温度控制在规定值. 这两个过程要分别向夹套通入加热蒸汽和冷却水.温度控制多采用串级调节系 统.为了及 时导走热量必须有可靠的搅拌装置.由于氯乙烯聚合是采用分批间 歇方式进行的,反应主要依靠调节聚合温度,因此聚合釜的温度自动控制十分重 要. 丁二烯聚合过程中接触和使用酒精,丁二烯,金属钠等危险物质.酒精和丁二烯 与空气混合都能形成爆炸性混合物,金属钠遇水,空气激烈燃烧,引起爆炸,因 此不能暴露于空气中. 为了控制猛烈反应,应有适当的冷却系统,并需严格控制反应温度.冷却系统应 保证密闭良好,特别在使用金属钠的聚合反应中,最好采用不与金属钠反应的十 氢化萘或四氢化萘作为冷却剂.如用冷水做冷却剂,应在微负压下输送,不可用 压力输送.这样可减少水进入聚合釜的机会. 丁二烯聚合釜上应装安全阀,通常的办法是同时安装爆破板.爆破板应装在连接 管上,在其后再连接一个安全阀.这样可以防止安全阀堵塞,又能防止爆破板爆 破时大量可燃气逸出而引起二次爆炸.爆破板不能用铸铁,必须用铜或铝制作, 避免在爆破时铸铁产生火花引起二次爆炸事故. 聚合生产系统应配有氮气保护系统,所用氮气要经过精制,用铜屑除氧,用硅胶  或三氯化铝干燥,纯度保持在 99.5%以上.无论在开始操作或操作完毕打开设备 前,都应该用氮气置换整个系统.当发生故障,温度升高或发现有局部过热现象 时,须立即向设备充入氮气加以保护.正常情况下,操作完毕后,从系统内抽出 气体 是安全生产的一项重要措施,可消除或减少爆炸的可能性,当工艺过程被 破坏,发生事故,不能降低温度或发现局部过热现象时,应将气体抽出,同时往 设备中送入 氮气.以上是在聚合过程中,为了防爆而必须采取的安全措施.
    催化和裂化
    催化反应分单相反应和多相反应两种,单相反应是在气 态下或液态下进行的, 危险性较小, 因为在这种情况下, 反应过程中的温度, 压力及其他条件较易调节. 在多相反应中,催化作用发生于相界面及催化剂的表面上, 这时温度,压力较 难控制.从防爆安全要求来看,催化过程中除要正确选择催化剂外,要注意散热 需良好;催化剂加量适当,防止局部反应激烈;并注意严格控制温 度.采用温 度自动调节系统,就可以减少其危险性. 在催化反应过程中有的产生氯化氢,有腐蚀和中毒危险;有的产生硫化氢,则中 毒危险性更大.另外,硫化氢在空气中的爆炸极限较宽(4.3%～45.5%), 生产过 程还有爆炸危险. 在产生氢气的催化反应中, 有更大的爆炸危险性, 尤其高压下, 氢的腐蚀作用使金属高压容器脆化,从而造成破坏性事故. 如原料气中某种能与催化剂发生反应的杂质含量增加,就可能生产爆炸危险物, 也是非常危险的.例如,在乙烯催化氧化合成乙醛的反应中,由于在催化剂体系 中含 有大量的亚铜盐,若原料气含乙炔过高,则乙炔与亚铜会反应生成乙炔铜. 乙炔铜呈红色,自燃点是 260～270℃,干燥状态下极易爆炸,在空气作用下易 氧化 成暗黑色,并易起火. 裂化可分为热裂化,催化裂化,加氢裂化 3 种类型. 1,热裂化 热裂化在加热和加压下进行.根据所用压力的高低分高压热裂化和低压热裂化. 高压热裂化在较低温度(约 450～550℃)和较高压力(2～7MPa)下进 行,低压热 裂化在较高温度(约 550～770℃)和较低压力(0.1～0.5MPa)下进行.处于高温下 的裂解气,要直接喷水急冷,如果因停水和水压不 足,或因操作失误,气体压 力大于水压而冷却不下来,会烧坏设备从而引起火灾.为了防止此类事故发生, 应配备两种电源和水源.操作时,要保证水压大于气压, 发现停水或气压大于 水压时要紧急放空. 裂解后的产品多数是以液态储存,有一定的压力,如有不严之处,储槽中的物料 就会散发出来,遇明火发生爆炸.高压容器和管线要求不泄漏,并应安装安全装 置和事故放空装置.压缩机房应安装固定的蒸汽灭火装置,其开关设在外边易接 近的地方.机械设备,管线必须安装完备的静电接地和避雷装置. 分离主要是在气相下进行的,所分离的气体均有火灾爆炸危险,如果设备系统不 严密或操作错误泄漏可燃气体,与空气混合形成爆炸性气体混合物,遇火源就会 燃烧 或爆炸.分离都是在压力下进行的,原料经压缩机压缩有较高的压力,若 设备材质不良,误操作造成负压或超压;或者因压缩机冷却不好,设备因腐蚀, 裂缝而泄漏 物料,就会发生设备爆炸和油料着火.再者,分离又大都在低温下
    进行,操作温度有的低达-30～100℃.在这样的低温条件下,如果原料气或设备 系统含水, 就会发生冻结堵塞,以至引起爆炸起火. 分离的物质在装置系统内流动, 尤其在压力下输送, 易产生静电火花, 引起燃烧, 因此应该有完善的消除静电的措施.分离塔设备均应安装安全阀和放空管;低压 系 统和高压系统之间应有止逆阀;配备固定的氮气装置,蒸汽灭火装置.操作 过程中要严格控制温度和压力.发生事故需要停车时,要停压缩机,关闭阀门, 切断与其 他系统的通路,并迅速开启系统放空阀,再用氮气或水蒸气,高压水 等扑救.放空时应当先放液相后放气相. 2,催化裂化 催化裂化装置主要由 3 个系统组成,即反应再生系统,分馏系统以及吸收稳定系 统.在生产过程中,这 3 个系统是紧密相连的整体.反应系统的变化很快地影响 到分 馏和吸收稳定系统,后两个系统的变化反过程又影响到反应部分.在反应 器和再生器间, 催化剂悬浮在气流中, 整个床层温度要保持均匀, 避免局部过热, 造成事 故. 两器压差保持稳定,是催化裂化反应中最重要的安全问题,两器压差一定不能超 过规定的范围.目的就是要使两器之间的催化剂沿一定方向流动,避免倒流,造 成油 气与空气混合发生爆炸.当维持不住两器压差时,应迅速启动自动保护系 统,关闭两器间的单动滑阀.在两器内存有催化剂的情况下,必须通以流化介质 维持流动状 态,防止造成死床.正常操作时,主风量和进料量不能低于流化所 需的最低值,否则应通入一定量的事故蒸汽,以保护系统内正常流化态度,保证 压差的稳定.当主 风量由于某种原因停止时,应当自动切断反应器进料,同时 启动主风与原料及增压风自动保护系统,向再生器与反应器,提升管内通入流化 介质,而原料则经事故旁 通线进入回炼罐或分馏塔,切断进料,并应保持系统 的热量.催化裂化装置关键设备应当具有两路以上的供电电源,自动切换装置应 经常检查,保持灵敏好用,当其 中一路停电时,另一路能在几秒内自动合闸送 电,保持装置的正常运行. 3,加氢裂化 加氢裂化是在有催化剂及氢气存在下, 使蜡油通过裂化反应转化为质量较好的汽 油,煤油和柴油等轻质油.它与催化裂化不同的是在进行裂化反应时,同时伴有 烃类加氢反应,异构化反应等,所以称加氢裂化. 由于反应温度和压力均较高,又接触大量氢气,火灾爆炸危险性较大.加热炉平 稳操作对整个装置安全运行十分重要,要防止设备局部过热,防止加热炉的炉管 烧穿或者高温管线,反应器漏气.高压下钢与氢气接触易产生氢脆.因此应加强 检查,定期更换管道和设备.
    硝化和氯化 硝化和氯化
    硝化反应是强烈放热的反应,故硝化需在降温条件下进行.因为温度控制是安全 的基础,所以应当安装温度自动调节装置. 常用的硝化剂是混酸(浓硝酸与浓硫酸的混合物)制备混酸时放出大量热, 温度可 达到 90℃或更高.在这个温度下,硝酸部分分解为二氧化氮和水,假若有部分 硝基物生成,高温下可能引起爆炸. 硝化器夹套中冷却水压力微呈负压,在水引入管上,必须安装压力计,在进水管 及排水管上都需要安装温度计.应严防冷却水因夹套焊缝腐蚀而漏入硝化物中,
    因硝化物遇到水后温度急剧上升,反应进行很快,可分解产生气体物质而发生爆 炸. 为严格控制硝化反应温度, 应控制好加料速度, 硝化剂加料应采用双重阀门控制. 搅拌机应有自动启动的备用电源,以防止机械搅拌在突然断电时停止而引起事 故, 搅拌轴采用硫酸作润滑剂,温度套管用硫酸作导热剂.不可使用普通机械 油或甘油,防止它们被硝化而形成爆炸性物质.由填料出落入硝化器中的油能引 起爆炸事 故,因此,在硝化器盖上不得放置用油浸过的填料.在搅拌器的轴上, 应备有小槽,借以防止齿轮上的油落入硝化器中. 硝化过程中最危险的是有机物质的氧化, 其特点是放出大量氧化氮气体的褐色蒸 气并使混合物的温度迅速升高,引起硝化混合物从设备中喷出而引起爆炸事故. 仔细地配制反应混合物并除去其中易氧化的组分, 调节温度及连续混合是防止硝 化过程中发生氧化作用的主要措施. 由于硝基化合物具有爆炸性,同时必须特别注意处理此类物质过程中的危险性. 例如,二硝基苯酚甚至在高温下也无危险,但当形成二硝基苯酚盐时,则变为危 险物质.三硝基苯酚盐(特别是铅盐)的爆炸力是很大的.在蒸馏硝基化合物时, 必须特别小心. 硝化设备应确保严密不漏, 防止硝化物料溅到蒸气管道等高温表面上而引起爆炸 或燃烧.如管道堵塞时,可用蒸汽加温疏通,切不可用金属棒敲打或明火加热. 车间内禁止带入火种,电气设备要防爆.当设备需动火检修时,应拆卸设备和管 道,并移至车间外安全地点,用水蒸汽反复冲刷残留物质,经分析合格后,方可 施焊.需要报废的管道,应专门处理后堆放起来,不可随便挪用,避免意外事故 发生. 氯是强氧化剂,能与可燃气体形成易爆混合物.氯代烃与空气和氧气也能形成易 爆混合物.氯与氢的混合物的爆炸浓度极限范围更宽.氯和可燃烃类,醇,羧酸 和氯 代烃的二元混合物在绝大多数情况下容易爆炸.众所周知,许多烃(乙烯, 丙烯,正丁烯,正戊烯)能在 100℃温度下,甚至在室温下以明显的速度与氯气 反应, 生成含氯产物.当烯烃与氯气形成混合物并将它加热时,可能产生由绝 热反应引起的自燃.所以在一定条件下,工艺设备中会发生自行加速过程,并进 而转为爆炸. 乙炔加入氯气的反应过程非常剧烈,添加少量氧对这一反应可起 催化作用.在氧存在下,乙炔与氯气在室温,甚至-78℃下即能相互作用,并引 起爆炸.乙炔和氯 气的相互作用会引发乙炔爆炸性分解.含氯的可燃混合物具 有低温自燃特性,当形成爆炸性混合物时,这一特性会增加引起燃烧的危险性. 氯化过程的特点是被氯化的大多数烃和获得的一氯或二氯代衍生物能与空气或 氧气形成爆炸性混合物,所以氯化过程的设备构造,控制和自动化系统均应不让 可燃产物有可能与氧气或空气形成爆炸性混合物. 反应时放热量大和与乙炔等不 饱和烃作用时氯有活性是氯化过程的主要危险. 在化工生产中,最常用的氯化剂是氯气,它通常液化储存和运输. 储罐中的液氯在进入氯化器使用之前必须先进入蒸发器使其气化. 通常不能把储 存氯气的气瓶或槽车当储罐使用, 因为这样有可能使被氯化的有机物质倒流进气 瓶或槽车而引起爆炸.对于一般氯化器应装设氯气缓冲罐,防止氯气断流或压力 减小时形成倒流. 氯化反应的危险性主要决定于被氯化物质的性质及反应过程的控制条件. 由于氯 气本身的毒性较大,储存压力较高,一旦泄漏是很危险的.反应过程所用的原料 大多 是有机物,易燃易爆,所以生产过程有燃烧爆炸危险,应严格控制各种点
    火能源,电气设备应符合防爆的要求.氯化反应是一个放热过程,尤其在较高温 度下进行氯 化,反应更为激烈.例如环氧氯丙烷生产中,丙烯预热至 300℃左 右进行氯化,反应温度可升至 500℃,在这样高的温度下,如果物料泄漏就会造 成燃烧或引起 爆炸.因此,一般氯化反应设备必须备有良好的冷却系统,并严 格控制氯气的流量.