陳軍（兗州市銀泉精細(xì)化工有限公司）

淺談?shì)祯p氧水生產(chǎn)中的閃爆事故

陳軍（兗州市銀泉精細(xì)化工有限公司）

分析蒽醌法生產(chǎn)雙氧水過(guò)程中的閃爆事故，闡述影響工作液閃點(diǎn)的因素，提出預(yù)防工作液閃爆的相關(guān)措施。

雙氧水；工作液；閃點(diǎn)；閃爆；靜電

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水過(guò)程中，各個(gè)工序都出現(xiàn)過(guò)閃爆事故，如配制釜內(nèi)閃爆，氧化塔內(nèi)閃爆、氧化液管道內(nèi)閃爆、氧化液貯槽內(nèi)閃爆等安全事故。本文探討了雙氧水生產(chǎn)過(guò)程中閃爆事故的產(chǎn)生原因，提出了預(yù)防閃爆事故發(fā)生的措施。

一、影響閃爆發(fā)生的因素

可燃物、氧化劑和點(diǎn)火源，稱為燃燒三要素,爆炸是劇烈燃燒。雙氧水生產(chǎn)過(guò)程有三要素同時(shí)存在的情況，就有發(fā)生閃爆的可能性?？扇嘉锸怯煞紵N、磷酸三辛酯和蒽醌組成的工作液，氧化劑有空氣、雙氧水分解產(chǎn)生的氧氣和過(guò)氧化氫，點(diǎn)火源有靜電、活性物質(zhì)（觸媒粉）和過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生的高溫。

1影響可燃物的因素

影響可燃物的因素主要有工作液的閃點(diǎn)和可燃物的爆炸極限。

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的工作液是以2－乙基蒽醌為溶質(zhì)，以芳烴與磷酸三辛酯為混合溶劑組成的混合液體，工作液的閃點(diǎn)一般在52－62℃。雙氧水生產(chǎn)工藝中氧化溫度和萃取溫度一般控制在40－55℃。從安全的角度上講，選用重芳烴配成的工作液的閃點(diǎn)應(yīng)高于工藝中控制的氧化和萃取溫度，這樣即使存在點(diǎn)火源的情況下也不發(fā)生閃爆。

（1）工作溶劑的閃點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)雙氧水工作液采用的重芳烴為C9、C10和C9與C10的混合芳烴等。由于重芳烴組分的復(fù)雜性，決定了其閃點(diǎn)、爆炸極限范圍不同。C9與C10重芳烴的物性數(shù)據(jù)見表1。

（2）溶劑比對(duì)工作液閃點(diǎn)的影響可燃混合液體的閃點(diǎn)一般介于兩液體閃點(diǎn)之間，并且接近于低閃點(diǎn)組分的閃點(diǎn)，但閃點(diǎn)與液相組分含量比例不一定呈線性關(guān)系。不同溶劑比的工作液的閃點(diǎn)見表2。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在2-乙基蒽醌含量（130g/L）相同情況下，雖然磷酸三辛酯閃點(diǎn)值較高，由于其在工作液中所占份額相對(duì)較少，因而對(duì)工作溶液閃點(diǎn)值影響不大。溶劑比越大，即芳烴含量越高，工作溶液閃點(diǎn)越接近于芳烴的閃點(diǎn)值。實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高萃取濃度，往往控制較高的溶劑比，但同時(shí)存在工作液閃點(diǎn)低的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)多年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，溶劑比控制在3.3:1較為合適。

（3）原料氫氣純度

雙氧水原料氫氣一般來(lái)源于氯堿氫氣，但也有用苯加氫中的尾氣氫氣生產(chǎn)雙氧水，該氫氣中含有微量環(huán)己烷。環(huán)己烷與高沸點(diǎn)芳烴性質(zhì)類似，可以互溶于工作液。環(huán)己烷易揮發(fā)和燃燒，閃點(diǎn)－18℃（閉杯），蒸氣與空氣形成爆炸極限是1.3－8.4%(體積)，為由表3可見，環(huán)己烷含量增加，工作液的閃點(diǎn)降低[1]。

青島安全工程院對(duì)巴陵石化雙氧水氫源增加苯加氫裝置的尾氣進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出的結(jié)論是當(dāng)氧化液中環(huán)己烷的含量大于3000×10－6時(shí)，容易造成氧化塔閃爆[2]。表3為工作液中不同環(huán)己烷含量時(shí)的閃點(diǎn)。

（4）可燃物的爆炸極限

可燃物的爆炸極限受許多因素影響，通常所說(shuō)的爆炸極限對(duì)應(yīng)的條件是常溫常壓，但如果溫度、壓力發(fā)生變化，爆炸極限也相應(yīng)改變，甚至惰性雜質(zhì)、容器空間、氧含量、點(diǎn)火源等因素都會(huì)影響可燃物的爆炸極限。在發(fā)生的閃爆事故中，大多數(shù)閃爆事故是在開停車階段或新裝置試運(yùn)轉(zhuǎn)階段發(fā)生的。此階段系統(tǒng)的溫度、壓力、流速等波動(dòng)較大，易造成閃爆事故。國(guó)內(nèi)多套裝置開停車時(shí)氧化工序出現(xiàn)閃爆。

在開車階段，氧化塔溫度和壓力均上升；隨著氧化尾氣溫度的上升、重芳烴蒸氣壓增大、尾氣中重芳烴飽和含量增加。如果此階段溫度超過(guò)工作液的閃點(diǎn)，氣體壓力的波動(dòng)造成內(nèi)件的沖擊和工作液高速的流動(dòng)產(chǎn)生靜電，芳烴蒸氣濃度可能達(dá)到其爆炸極限等，這些情況綜合在一起就有可能產(chǎn)生閃爆。

2.氧化劑

雙氧水生產(chǎn)過(guò)程中，存在吸入空氣、生成過(guò)氧化氫和雙氧水分解產(chǎn)生氧氣等氧化劑。特別在氧化工序中，空氣量較大，在開停車階段空氣中的氧氣消耗少，更容易達(dá)到閃爆的條件。

正常生產(chǎn)過(guò)程中，氧化尾氣氧含量一般控制在6%-9%。生產(chǎn)裝置開機(jī)時(shí)，由于氫效較低，空氣中的氧氣消耗少，尾氣氧含量較高。生產(chǎn)裝置停機(jī)時(shí)，需降低氫效，此階段氧化尾氣氧含量逐步升高。此階段如果控制不好氧化液的溫度和空氣流量，容易達(dá)到閃爆的二個(gè)基本條件而發(fā)生閃爆。

3.點(diǎn)火源

氫氣、含氧氣體、工作液在管道中超過(guò)安全流速，管道、設(shè)備的顫動(dòng)，設(shè)備內(nèi)件松動(dòng)摩擦等，高速流動(dòng)的空氣與設(shè)備內(nèi)件的摩擦均可能產(chǎn)生靜電；設(shè)備和管道的靜電接地不良，將導(dǎo)致靜電積累，為閃爆的產(chǎn)生提供火源。實(shí)際生產(chǎn)中，究竟產(chǎn)生了多少靜電，接地系統(tǒng)導(dǎo)走了多少靜電，以及達(dá)到工作液的閃點(diǎn)引起閃爆所需的靜電量等，目前還未見相關(guān)報(bào)道。因此，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中的靜電予以重視。

未能過(guò)濾的觸媒粉接觸氧化液中的雙氧水引發(fā)燃燒，未及時(shí)排出的殘液分解產(chǎn)生的高溫，二者點(diǎn)火源能量超過(guò)工作液的閃點(diǎn)會(huì)引起閃爆。

二、預(yù)防工作液閃爆的控制措施

影響工作液閃爆的因素表較多，也較為復(fù)雜。有效的預(yù)防措施，可以防止閃爆事故的發(fā)生，減少由此產(chǎn)生的人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失?？刂圃牧现胤紵N閃點(diǎn)指標(biāo)值、加強(qiáng)工作液閃點(diǎn)分析、合理控制工藝參數(shù)等措施可以有效降低工作液閃爆事故發(fā)生。

1控制原料采購(gòu)

工作液的閃點(diǎn)取決于重芳烴的閃點(diǎn)，重芳烴的閃點(diǎn)取決于其組分的含量。生產(chǎn)廠家應(yīng)分析重芳烴的組分含量和閃點(diǎn)等指標(biāo)，確保重芳烴的質(zhì)量能滿足安全生產(chǎn)，從源頭上控制生產(chǎn)過(guò)程安全。

2加強(qiáng)中間過(guò)程分析

根據(jù)所用原料不同、配比不同和工藝變更情況，每月分析一次工作液的閃點(diǎn)。根據(jù)生產(chǎn)情況，分析新?lián)Q溶劑重芳烴后的工作液閃點(diǎn)、再生白土床后的工作液閃點(diǎn)，根據(jù)這些閃點(diǎn)變化，調(diào)整相關(guān)的工藝參數(shù)。

3合理控制工藝參數(shù)

工作液溶劑比控制在3.3:1較為合適。溶劑比偏大，工作液的閃點(diǎn)降低；溶劑比偏小，影響工作液的密度、界面張力和分配系數(shù)等。

根據(jù)分析的閃點(diǎn)數(shù)據(jù)，應(yīng)嚴(yán)格控制氧化系統(tǒng)溫度。正常生產(chǎn)中氧化溫度應(yīng)控制上限50℃為好。

在開停車階段，各種工藝參數(shù)由不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，或由穩(wěn)定狀態(tài)向不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，期間工藝參數(shù)波動(dòng)較大，這些因素綜合在一起很容易發(fā)生閃爆事故。開停車過(guò)程中氧化尾氣的氧含量一般較正常生產(chǎn)時(shí)偏高。如果在開停車過(guò)程中，將氧化系統(tǒng)溫度控制在較低溫度（＜40℃）下，即使有靜電（點(diǎn)火源）存在，因溫度達(dá)不到易燃混合物的閃點(diǎn)而不能發(fā)生閃爆。

4工藝變化控制

穩(wěn)定了工作液的質(zhì)量，基本上就能平穩(wěn)控制生產(chǎn)系統(tǒng)。但生產(chǎn)中存在工藝變更等因素，影響工作液的質(zhì)量，所以在變更相關(guān)工藝時(shí)需對(duì)系統(tǒng)的安全性能進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。

生產(chǎn)中變更原料（如重芳烴和氫氣來(lái)源）時(shí)，應(yīng)分析其主要成分，評(píng)價(jià)其對(duì)生產(chǎn)的影響，并采取相關(guān)的控制措施。

再生白土床回收的工作液和排污回收的工作液不同，前者主要成分是芳烴，因此洗工作液時(shí)控制的溫度應(yīng)不同。

5預(yù)防靜電

控制介質(zhì)的流速，緊固塔內(nèi)件等，是預(yù)防靜電的有效措施；做好設(shè)備和管道的靜電接地，及時(shí)導(dǎo)走可能產(chǎn)生的靜電，使系統(tǒng)達(dá)不到閃爆所需的能量，可以防止閃爆發(fā)生。

結(jié)語(yǔ)

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水工藝復(fù)雜，引起閃爆事故發(fā)生的原因是多方面的。為了避免發(fā)生閃爆事故，需要在設(shè)計(jì)、原料采購(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程控制等方面采取各種有效措施；同時(shí)希望相關(guān)人員進(jìn)一步研究閃爆事故，提出預(yù)防閃爆的合理措施和方法，確保雙氧水生產(chǎn)裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。

[1]謝傳欣，石寧，孫峰，王振剛.含環(huán)己烷氫氣用于雙氧水裝置的安全控制條件[J].安全健康和環(huán)境，2010(10):38-39.

[2]譚建忠，李學(xué)夢(mèng).追蹤苯加氫尾氣在雙氧水生產(chǎn)中的使用情況[J].化學(xué)工程與裝備，2010(10):37-38.