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  辅导:安全生产法规| 安全生产管理知识| 安全生产技术| 事故案例分析

2014年安全工程师《生产技术》讲义:第九章二节

2014-01-15  点击: 次  建培教育

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 第二节 化工事故主要类型

  一、典型化学反应危险性

  (一)氧化反应

  1氧化反应的主要危险性

  (I)氧化反应需要加热,同时绝大多数反应又是放热反应,因此,反应热如不及时移去,将会造成反应失控,甚至发生爆炸。

  (2)氧化反应中被氧化的物质大部分是易燃、易爆物质,如乙烯氧化制取环氧乙烷、甲醇氧化制取甲醛、甲苯氧化制取苯甲酸中,乙烯是可燃气体,甲苯和甲醇是易燃液体。

  (3)氧化反应中的有些氧化剂本身是强氧化剂,如高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢、过氧化苯甲酰等,具有很大的危险性,如受高温、撞击、摩擦或与有机物、酸类接触,易引起燃烧或爆炸。

  (4)许多氧化反应是易燃、易爆物质与空气或氧气反应,反应投料比接近爆炸极限,如果物料配比或反应温度控制不当,极易发生燃烧爆炸。

  (5)氧化反应的产品也具有火灾、爆炸危险性。如环氧乙烷、36.7%的甲醛水溶液等。

  (6)某些氧化反应能生成过氧化物副产物,它们的稳定性差,遇高温或受撞击、摩擦易分解,造成燃烧或爆炸。如乙醛氧化制取醋酸过程中生成过醋酸。

  2. 氧化过程的安全措施

  (1)在氧化反应中,一定要严格控制氧化剂的投料比,当以空气或氧气为氧化剂时,反应投料比应严格控制在爆炸范围以外。

  (2)氧化剂的加料速度不宜过快,防止多加、错加。反应过程应有良好的搅拌和冷却装置,严格控制反应温度、流量,防止超温、超压。

  (3)防止因设备、物料含有杂质为氧化剂提供催化剂,例如有些氧化剂遇金属杂质会引起分解。空气进入反应器前一定要净化,除掉灰尘、水分、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质,减少着火和爆炸的危险。

  (4)反应器和管道上应安装阻火器,以阻止火焰蔓延,防止回火。接触器应有泄压装置,并尽可能采用自动控制、报警联锁装置。

  (二)还原反应

  1.还原反应的主要危险性

  (1)许多还原反应都是在氢气存在条件下,并在高温、高压下进行,如果因操作失误或设备缺陷发生氢气泄漏,极易发生爆炸。

  (2)还原反应中使用的催化剂,如雷内镍、钯碳等,在空气中吸湿后有自燃危险,在没有点火源存在的条件下,也能使氢气和空气的混合物引燃。

  (3)还原反应中使用的固体还原剂,如保险粉,氢化铝锂、硼氢化钾等,都是遇湿易燃危险品。

  (4)还原反应的中间体,特别是硝基化合物还原反应的中间体,也有一定的火灾危险,例如,邻硝基苯甲醚还原为邻氨基苯甲醚过程中,产生150℃下可自燃的氧化偶氮苯甲醚。苯胺在生产过程中如果反应条件控制不好,可生成爆炸危险性很大的环已胺。

  (5)高温、高压下的氢对金属有渗碳作用,易造成氢腐蚀。

  2.还原反应过程的安全措施

  (1)操作过程中一定要严格控制温度、压力、流量等各种反应参数和反应条件。

  (2)注意催化剂的正确使用和处置。雷内镍、钯碳等催化剂平时不能暴露在空气中,要浸在酒精中。反应前必须用氮气置换反应器内的全部空气,经测定确认氧含量符合要求后,方可通入氢气。反应结束后,应先用氮气把氢气置换掉,才可出料,以免空气与反应器内的氢气混合,在催化剂自燃的情况下发生爆炸。

  (3)注意还原剂的正确使用和处置。例如,氢化铝锂应浸没在煤油中储存。使用时应先用氮气置换干净,在氮气保护下投料和反应。

  (4)对设备和管道的选材要符合要求,并定期检测,以防止因氢腐蚀造成事故。

  (5)车间内的电气设备必须符合防爆要求,厂房通风要好,且应采用轻质屋顶,设置天窗或风帽,使氢气易于逸出,尾气排放管要高出屋脊2 m以上并设阻火器。

  (三)硝化反应

  有机化合物分子中引入硝基取代氢原子而生成硝基化合物的反应,称为硝化。用硝酸根取代有机化合物中的羟基的化学反应,则是另一种类型的硝化反应,产物称为硝酸酯。硝化反应是生产染料、药物及某些炸药的重要反应。

  硝化过程常用的硝化剂是浓硝酸或浓硝酸和浓硫酸配制的混合酸。此外,硝酸盐和氧化氮也可做硝化剂。一般的硝化反应是先把硝酸和硫酸配制成混酸,然后在严格控制温度的条件下将混酸滴入反应器,进行硝化反应。

  1.硝化反应的主要危险性

  (1)硝化反应是放热反应,温度越高,硝化反应的速度越快,放出的热量越多,越极易造成温度失控而爆炸。

  (2)被硝化的物质大多为易燃物质,有的兼具毒性,如苯、甲苯、脱脂棉等,使用或储存不当时,易造成火灾。

  (3)混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性,与有机物特别是不饱和有机物接触即能引起燃烧。硝化反应的腐蚀性很强,会导致设备的强烈腐蚀。混酸在制备时,若温度过高或落入少量水,会促使硝酸的大量分解,引起突沸冲料或爆炸。

  (4)硝化产品大都具有火灾、爆炸危险性,尤其是多硝基化合物和硝酸酯,受热、摩擦、撞击或接触点火源,极易爆炸或着火。

  2.硝化反应过程的安全措施

  (1)制备混酸时,应严格控制温度和酸的配比,并保证充分的搅拌和冷却条件,严防因温度猛升而造成的冲料或爆炸。不能把未经稀释的浓硫酸与硝酸混合。稀释浓硫酸时,不可将水注入酸中。

  (2)必须严格防止混酸与纸、棉、布、稻草等有机物接触,避免因强烈氧化而发生燃烧爆炸。

  (3)应仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分,不得有油类、酐类、甘油、醇类等有机物杂质,含水也不能过高;否则,此类杂质与酸作用易引发爆炸事故。

  (4)硝化过程应严格控制加料速度,控制硝化反应温度。硝化反应器应有良好的搅拌和冷却装置,不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。硝化器应安装严格的温度自动调节、报警及自动连锁装置,当超温或搅拌故障时,能自动报警并停止加料。硝化器应设有泄爆管和紧急排放系统,一旦温度失控,紧急排放到安全地点。

  (5)处理硝化产物时,应格外小心,避免摩擦、撞击、高温、日晒,不能接触明火、酸、碱等。管道堵塞时,应用蒸气加温疏通,不得用金属棒敲打或明火加热。

  (6)要注意设备和管道的防腐,确保严密不漏。

  (四)聚合反应

  由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。聚合反应的类型很多,按聚合物单体元素组成和结构的不同,分为加成聚合和缩合聚合两大类。聚合过程在工业上的应用十分广泛,如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料,聚丁二烯、顺丁、丁腈等橡胶以及尼龙纤维等,都是通过小分子单体聚合的方法得到的。

  1.聚合反应的主要危险性

  (1)聚合反应中的使用单体、溶剂、引发剂、催化剂等大多是易燃、易爆物质,使用或储存不当时,易造成火灾、爆炸。如聚乙烯的单体乙烯是可燃气体,顺丁橡胶生产中的溶剂苯是易燃液体,引发剂金属钠是遇湿易燃危险品。

  (2)许多聚合反应在高压条件下进行,单体在压缩过程中或在高压系统中易泄漏,发生火灾、爆炸。例如,乙烯在130~300 MPa的压力下聚合合成聚乙烯。

  (3)聚合反应中加入的引发剂都是化学活性很强的过氧化物,一旦配料比控制不当,容易引起爆聚,反应器压力骤增易引起爆炸。

  (4)聚合物分子量高,黏度大,聚合反应热不易导出,一旦遇到停水、停电、搅拌故障时,容易挂壁和堵塞,造成局部过热或反应釜飞温,发生爆炸。

  2.聚合反应过程的安全措施

  (1)应设置可燃气体检测报警器,一旦发现设备、管道有可燃气体泄漏,将自动停车。

  (2)反应釜的搅拌和温度应有检测和连锁装置,发现异常能自动停止进料。

  (3)高压分离系统应设置爆破片、导爆管,并有良好的静电接地系统,一旦出现异常,及时泄压。

  (4)对催化剂、引发剂等要加强储存、运输、调配、注入等工序的严格管理。

  (5)注意防止爆聚现象的发生。

  (6)注意防止粘壁和堵塞现象的发生。

  (五)裂化反应

  裂化有时又称为裂解,是指有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程。而石油产品的裂化主要是以重油为原料,在加热、加压或催化荆作用下,分子量较高的烃类发生分解反应生成分子量较小的烃类,在经分馏而得到裂化气、汽油、煤油和残油等产品。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,根据所用压力的不同分为高压热裂化和低压热裂化。产品有裂化气体、汽油、煤油、残油和石油焦。热裂化装置的主要设备有管式加热炉、分馏塔、反应塔等。

  1)热裂化的主要危险性

  热裂化在高温、高压下进行,装置内的油品温度一般超过其自燃点,漏出会立即着火。热裂化过程产生大量的裂化气,如泄漏会形成爆炸性气体混合物,遇加热炉等明火,会发生爆炸。

  2)热裂化反应过程的安全措施

  (1)要严格遵守操作规程,严格控制温度和压力。

  (2)由于热裂化的管式炉经常在高温下运转,要采用高镍铬合金钢制造。

  (3)裂解炉炉体应设有防爆门,备有蒸气吹扫管线和其他灭火管线,以防炉体爆炸和用于应急灭火。设置紧急放空管和放空罐,以防止因阀门不严或设备漏气造成事故。

  (4)设备系统应有完善的消除静电和避雷措施。高压容器、分离塔等设备均应安装安全阀和事故放空装置。低压系统和高压系统之问应有止逆阀。配备固定的氮气装置、蒸气灭火装置。

  (5)应备有双路电源和水源,保证高温裂解气直接喷水急冷时的用水用电,防止烧坏设备。发现停水或气压大于水压时,要紧急放空。

  (6)应注意检查、维修、除焦,避免炉管结焦,使加热炉效率下降,出现局部过热,甚至烧穿。

  2.催化裂化

  催化裂化在高温和催化剂的作用下进行,用于由重油生产轻油的工艺。催化裂解装置主要由反应再生系统、分馏系统、吸收稳定系统组成。

  1)催化裂化的主要危险性

  催化裂化在160~520℃的高温和0.1~0.2 MPa的压力下进行,火灾、爆炸的危险性也较大。操作不当时,再生器内的空气和火焰可进入反应器引起恶性爆炸事故。U形管上的小设备和阀门较多,易漏油着火。裂化过程中,会产生易燃的裂化气。活化催化剂不正常时,可能出现可燃的一氧化碳气体。

  2)催化裂化过程的安全措施

  (1)保持反应器与再生器压差的稳定,是催化裂化反应中最重要的安全问题。

  (2)分馏系统要保持塔底油浆经常循环,防止催化剂从油气管线进入分馏塔,造成塔盘堵塞。要防止回流过多或太少造成的憋压和冲塔现象。

  (3)再生器应防止稀相层发生二次燃烧,损坏设备。

  (4)应备有单独的供水系统。降温循环水应充足,同时应注意防止冷却水量突然增大,因急冷损坏设备。

  (5)关键设备应备有两路以上的供电。

  3.加氢裂化

  加氢裂化是在催化剂及氢存在条件下,使重质油发生催化裂化反应,同时伴有烃类加氢、异构化等反应,从而转化为质量较好的汽油、煤油和柴油等轻质油的过程。加氢裂化是20世纪60年代发展起来的新工艺。

  加氢裂化装置类型很多,按反应器中催化剂放置方式的不同,可分为固定床、沸腾床等。

  1)加氢裂化的主要危险性

  加氢裂化在高温、高压下进行,且需要大量氢气,一旦油品和氢气泄漏,极易发生火灾或爆炸。加氢是强烈的放热反应。氢气在高压下与钢接触,钢材内的碳分子易被氢气夺走,强度降低,产生氢脆。

  2)加氢裂化过程的危险控制要点

  (1)要加强对设备的检查,定期更换管道、设备,防止氢脆造成事故。

  (2)加热炉要平稳操作,防止局部过热,防止炉管烧穿。

  (3)反应器必须通冷氢以控制温度。

  【例题】:还原反应过程中,雷内镍、钯碳等催化剂平时不能暴露在空气中,要浸在()中。

  A.煤油

  B.酒精

  C.水

  D.机油

  【答案】:B

 

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