余黎明 丁麗芳

（浙江工程設計有限公司，杭州 310002）

安全與環(huán)保

電石法乙炔生產工藝中的防火防爆

余黎明 丁麗芳

（浙江工程設計有限公司，杭州 310002）

介紹了乙炔的生產工藝及用途，從原料及產品的火災爆炸性質、生產工藝特點、潛在的著火源和激發(fā)能，對生產工藝進行了火災爆炸危險性的分析，并根據典型案例的事故原因分析，在乙炔生產過程中針對設計、生產操作、生產管理提出了具體的防火防爆防范措施。

電石；乙炔；防火防爆；措施

乙炔常用于金屬的切割、焊接及金屬表面噴鍍，還作為石油化工的重要原料，用來制造聚氯乙烯、氯丁橡膠、醋酸和醋酸乙烯酯等。工業(yè)上制取乙炔的方法很多，如電石法、甲烷裂解法、烴類裂解法等，我國目前主要采用電石法。電石法生產乙炔技術按電石和水接觸的方式，可分為電石入水式（又稱濕式）、水入電石式（又稱干式）和排水式3種，國內目前以電石入水式居多。

1 電石法乙炔生產工藝

電石法乙炔生產工藝流程見圖1[1]。

圖1 電石法乙炔生產工藝流程Fig1 Process diagram of Calcium carbide acetylene

2 生產過程的危險性分析

2.1 原料、產品的危險性及特點

原料電石在常溫常壓下是灰黑色塊狀固體，電石本身不燃燒，但當與水作用或遇潮濕環(huán)境，易水解產生乙炔氣放出大量熱。

乙炔化學性質非?；顫?，易燃易爆，閃點（開杯）-17.78℃，爆炸極限（體積分數）為2.1%～80%[2]。 與重金屬銅、汞、銀等能生成極不穩(wěn)定的化合物，極易發(fā)生爆炸。

2.2 發(fā)生火災爆炸的原因分析

2.2.1 儲存、破碎

電石儲存條件不符合要求，吸潮或雨水浸入產生高度易燃的乙炔氣體，達到一定的含量時，可產生爆炸災害；電石的破碎過程易產生電石粉塵也有可能引發(fā)火災危險。

2.2.2 乙炔發(fā)生器

1)乙炔發(fā)生器及輸送管道在投產前如沒有用氮氣等惰性氣體置換，或氮氣置換不徹底，會與設備及管道內的空氣混合形成爆炸性混合物；發(fā)生器、管道形成負壓時，空氣滲入設備及管道與乙炔形成爆炸性混合物；乙炔發(fā)生器電石與水反應過于劇烈，發(fā)生器壓力高，或裝置內各水封水位控制不當，都有可能使乙炔氣跑出；設備、管線、閥門等，因質量不好或安裝不當或受到撞擊而泄漏；使用壓力超過設計壓力的管件而造成超壓破裂、泄漏，墊片撕裂造成泄漏；乙炔發(fā)生器排渣時，若控制不當，將未反應的電石排出，電石渣內含有的電石繼續(xù)反應，放出乙炔氣；排渣速度過快，電石渣帶走乙炔，會使發(fā)生器內的壓力迅速下降，形成負壓，倒吸入空氣而形成爆炸性混合物。

2)在乙炔清凈過程中乙炔氣易溶解在次氯酸鈉溶液中，隨著次氯酸鈉溶液回用，溶液溫度的降低，乙炔氣揮發(fā)溢出，容易積聚在容器內，與游離氯、空氣形成爆炸性混合物。

3 典型案例及事故原因分析

3.1 電石爆炸事故

事故經過：1991年1月4日，某乙炔廠倉庫進原料電石，時值大雨，汽車至電石庫間無遮雨棚，部分電石桶有進水現象，當將一桶電石從汽車上卸下時，突然發(fā)生爆炸，一搬運工眼睛及手臂炸傷。

事故原因：桶內電石遇雨產生乙炔氣，在電石桶內乙炔氣與空氣混合形成爆炸性氣體；搬運過程中的撞擊等因素產生了激發(fā)能量。

3.2 乙炔發(fā)生器爆炸事故1

事故經過：1989年1月25日，某乙炔廠1號發(fā)生器上料斗加料時加料口發(fā)生爆炸事故，加料桶被掀翻。滅火時干粉滅火器用完，遂向1號發(fā)生器內進行充氮滅火，導致第2次更猛烈的爆炸：1號發(fā)生器料斗炸裂，緊接著1號發(fā)生器下部排渣口爆炸，手動排污曲柄斷裂，桶體被撞擊出凹陷。后來又對2號發(fā)生器上料斗沖氮，導致2號發(fā)生器爆炸，料斗蓋炸飛打在窗框后墜地，玻璃震碎、電石飛濺，造成2臺發(fā)生器損壞，幸無人員傷亡。

事故原因：發(fā)生器料斗門不嚴，乙炔氣串入上料斗；置換用氮氣純度不符合規(guī)定要求；電石中磷、硫含量超標；電石、硅鐵碰撞起火，導致加料口起火爆炸；遇突發(fā)事故時處理不當。

3.3 乙炔發(fā)生器爆炸事故2

事故經過：1994年11月24日，河北省某電化廠乙炔工段乙炔發(fā)生器溢流管堵塞，疏通又堵，著力敲打下料斗法蘭盤時發(fā)生爆炸，當場死亡1人、重傷1人、輕傷1人。

事故原因：下料口堵塞時間過久，（干式）發(fā)生器電石吸入水分分解放熱，又因加料斗密封失效進入空氣，當下料口砸通突然下料時，形成負壓，引發(fā)爆炸。

3.4 乙炔發(fā)生器爆炸事故3

事故經過：1996年2月29日，四川省某化工廠氯堿車間l號乙炔發(fā)生器檢修，未進行氣體分析，2名工人對其進行沖洗置換，拆開人孔蓋檢查，檢查過程中突然發(fā)生爆炸。沖擊波將1名工人沖出欄桿，從5 m高處墜地而亡，另1名工人受傷，直接經濟損失2.2萬元。

事故原因：待檢修設備置換不徹底，未經檢測達到安全標準即開始違章作業(yè)；檢修前未做可靠隔離；沒有專人監(jiān)護、安全措施沒有落實。

3.5 次氯酸鈉高位槽爆炸事故

事故經過：2008年6月15日，浙江省某化工總廠PVC車間次氯酸鈉高位槽在運行過程中發(fā)生爆炸事故，沖擊波造成次氯酸鈉高位槽頂蓋被掀脫，所幸無人員傷亡。

事故原因：在次氯酸鈉溶液回用過程中，乙炔氣揮發(fā)溢出，積聚在容器內，與游離氯、空氣形成爆炸性混合物。

4 防火防爆技術和措施

根據上述典型案例的事故原因分析，對乙炔生產過程中的防火防爆要求提出以下防范措施。

4.1 工藝設計

在設計時嚴格按照規(guī)范要求，采取相應的防火防爆措施、配置安全保護設施[3]。

1)選擇較緩和成熟的工藝路線，工藝裝置宜采取露天或開敞式布置；

2)設計時要計算確定工藝過程泄壓措施及泄放量，明確排放系統(tǒng)的設計原則，保證足夠有效的泄放面積；

3)應考慮正常停車、正常操作、異常操作處理及緊急事故處理時的安全對策措施和設施；

4)電石儲存、破碎、輸送及加料系統(tǒng)設置氮氣管線，一方面可用于開停車時候的吹掃、置換，另一方面用于正常開車時的充氮正壓保護；

5)在乙炔生產裝置應設置可靠的溫度、壓力、流量、液面等工藝參數的控制聯(lián)鎖系統(tǒng)；還應設置必要的超溫、超壓報警、監(jiān)視、泄壓安全排放裝置；

6)乙炔發(fā)生器出氣管上設置正逆水封及安全水封，乙炔壓縮機出氣管上設置安全閥及壓力表，相應放空管道上需設置阻火器并保證有效安全放空；

7)在廢次氯酸鈉溶液回用之前設置專門的吹脫裝置，保證溶液中溶解夾帶的乙炔氣被有效的吹脫分離，并保證容器頂部氣相有效、安全的放空。

4.2 工藝條件控制

在生產操作過程中嚴格控制原料配比、反應溫度及壓力。

1)要嚴格控制電石與水的進料配比及速率，既保證電石的充分水解反應，又保證反應產生的熱量能及時移走，不至于引起局部過熱而發(fā)生意外；

2)選用次氯酸鈉為清凈劑凈化乙炔時，應將次氯酸鈉中有效氯的質量分數控制在0.1%以下，防止乙炔與游離氯反應生成氯乙炔引起爆炸；

3)溫度對電石水解反應速度的影響是顯著的，溫度越高水解速度越快，同時乙炔的溶解損失越少，但反應溫度越高，粗乙炔氣中的水蒸汽含量越高，將造成后續(xù)冷卻負荷的加大，同時發(fā)生器排出的電石渣含固量越高，造成排渣困難，所以一般控制反應溫度為80～90℃；

4)壓力升高使乙炔分子密集，自燃溫度降低，分解爆炸危險增加。壓力升高使乙炔在渣漿內的溶解度增加，同時對設備的氣密性要求也高，容易發(fā)生跑冒滴漏現象。實際操作過程中，反應壓力將根據發(fā)生系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣柜壓力以及乙炔氣流量來決定，只要保證乙炔壓縮機進口有一定的正壓，發(fā)生器可以控制在較低壓力下操作，一般壓力控制在6～10 kPa左右。

4.3 操作與管理

制定和實施嚴格的生產操作規(guī)程和管理措施：

1)根據乙炔的生產工藝及原輔助材料的特點，制定相應的安全技術規(guī)程及安全衛(wèi)生管理機構并配置必要的設備和專職管理人員，制定安全生產責任制，明確安全責任人，簽定安全責任書[4]；

2)提高職工的綜合素質，重視對職工的安全技術培訓，對新進公司或調整崗位的職工必須進行三級安全教育并考試合格后方能上崗；保證從業(yè)人員的勞動防護用品；

3)定期對生產工藝過程的危險性進行分析，改進工藝操作規(guī)程，針對設備及工藝的變化，相應的對工藝操作規(guī)程、安全規(guī)程進行修訂，使其更加合理、科學、符合安全要求；

4)生產管理中嚴格控制各類用火，對生產性用火（檢修動火、乙炔火焰等）需經現場班組長、裝置負責人、安全負責人簽字確認后方可實行，對非生產性用火（機動車輛排氣等）需加裝有效的阻火裝置方可進入廠區(qū)；禁止穿戴不符合要求的勞保用品（如釘子鞋等）進入廠區(qū)；嚴禁使用鐵制器具磨擦、敲擊設備、管道產生火星；在設備、管道維修時應首先利用閥門、盲板等措施隔離后，再使用氮氣或惰性氣體吹掃置換整個系統(tǒng)并檢測合格后方可進行維修作業(yè)。在生產廠區(qū)內的一切作業(yè)均需嚴格執(zhí)行工作票制度。

5 結束語

針對電石法乙炔生產工藝過程，依據國家法律法規(guī)、國家或行業(yè)標準、規(guī)范，結合實際設計、施工和生產中容易發(fā)生的問題，提出嚴格的安全技術措施，要把這些安全技術措施落實到從系統(tǒng)設計、施工到投產使用的整個過程中，以提高系統(tǒng)的安全性和生產效率，有效地防止事故的發(fā)生。

[1]鄭石子.聚氯乙烯生產問答[M].北京:化學工業(yè)出版社,1986.

[2]周國泰.危險化學品安全技術全書[M].北京:化學工業(yè)出版社,1997.

[3]宋建池,范秀山,王訓遒.化工廠系統(tǒng)安全工程[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.

[4]周忠元,陳桂琴.化工安全技術與管理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.

TQ086.3

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.02.015

2011-01-20；

2011-02-20