鄭四仙(浙江工程設(shè)計(jì)有限公司 浙江 杭州 310002)

近年來，雙氧水生產(chǎn)事故屢見報(bào)端，帶來了極大的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面社會影響。有鑒于此，本文基于蒽醌法雙氧水生產(chǎn)安全控制問題進(jìn)行全面而深入的探究，從而為我國雙氧水安全生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)略盡綿薄之力。

一、雙氧水的基本性質(zhì)

雙氧水，即H2O2的水溶液，外觀無色透明，能溶于水、乙醇以及乙醚，不溶于苯，放置過程中會發(fā)生緩慢分解，生成O2和水，熔沸點(diǎn)分別為-0.89℃、151.4℃，是一種強(qiáng)氧化劑，不僅能夠用于漂白，還能用于殺菌[1]。

二、蒽醌法雙氧水生產(chǎn)的基本原理

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的化學(xué)反應(yīng)如下所示：

蒽醌法鈀觸媒雙氧水生產(chǎn)的生產(chǎn)原理是以2－乙基蒽醌（EAQ）為工作載體，以重芳烴和磷酸三辛酯為溶劑組成工作液，其中工作載體與氫氣在鈀觸媒存在下反應(yīng)生產(chǎn)氫蒽醌，氫蒽醌再與空氣中的氧反應(yīng)，還原成蒽醌，同時(shí)生成過氧化氫（H2O2）。H2O2在水及工作液中的溶解度不同，利用純水萃取可分離得到H2O2水溶液，再經(jīng)重芳烴凈化后即可得到合格的H2O2水溶液，俗稱雙氧水。純水萃取后的工作液（萃余液）經(jīng)干燥、分離、再生處理后，循環(huán)使用。按生產(chǎn)過程分為工作液配制、氫化、氧化、萃取、凈化、后處理等工序。其工藝流程示意如圖1。

圖1 蒽醌法雙氧水生產(chǎn)工藝示意圖

三、蒽醌法雙氧水生產(chǎn)主要危險(xiǎn)分析

1.原料與產(chǎn)品的危險(xiǎn)性分析

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水過程中，無論是原料氫氣，還是產(chǎn)品雙氧水，又或者是工作液，均易燃、易爆。尤其是雙氧水，其氧化反應(yīng)極容易導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸，具有非常高的危險(xiǎn)系數(shù)。

雙氧水是一種強(qiáng)氧化劑，雖然不可燃，但能夠和可燃物發(fā)生反應(yīng)生成大量的熱和O2，繼而導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸。1m3濃度為35%的雙氧水在分解過程中，能夠釋放出高達(dá)132m3的氧氣，同時(shí)分解釋放的熱量又能加速分解的進(jìn)行。當(dāng)溫度在20℃～100℃時(shí)，每提高10℃，分解速率便會增加2.2倍[2]。當(dāng)溫度超過100℃時(shí)，便會進(jìn)入急劇分解階段，嚴(yán)重情況下將會導(dǎo)致爆炸。

氫氣屬于甲類易燃?xì)怏w，閃點(diǎn)<-50℃,爆炸極限（V%）4～75,具有較高的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性,屬于國家首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品。

工作液中含有大量的三甲苯，而三甲苯屬于乙類易燃液體，遇火源易燃易爆。

2.生產(chǎn)工藝過程危險(xiǎn)性分析

根據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》（安監(jiān)總管三[2009]116號）的規(guī)定，雙氧水生產(chǎn)中的氫化（加氫）、氧化工藝屬于首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝。具有相應(yīng)的工藝危險(xiǎn)特點(diǎn)：如反應(yīng)物料具有燃爆危險(xiǎn)性；氫化（加氫）、氧化均為放熱反應(yīng)，若反應(yīng)熱不能及時(shí)移走，溫度控制不當(dāng)，極易爆炸起火；加氫反應(yīng)尾氣中有未完全反應(yīng)的氫氣和其他雜質(zhì)在排放時(shí)易引發(fā)著火或爆炸。氧化反應(yīng)生成的過氧化氫，具有強(qiáng)氧化性，容易與有機(jī)物反應(yīng)或由于雜質(zhì)催化分解而發(fā)生爆炸；

此外，工作液中的2-乙基蒽醌被催化氫化時(shí)，在酸性條件下會發(fā)生某些副反應(yīng)，而氧化時(shí)又生成了過氧化氫。過氧化氫在堿性條件下會加速分解，為此，要求在氫化工序保持弱堿性，而在氧化工序保持酸性，以保持蒽醌的有效使用壽命和過氧化氫的穩(wěn)定性，在后處理工序又要求保持堿性，以分解循環(huán)工作液中夾帶的過氧化氫。如果操作不當(dāng)就會導(dǎo)致酸、堿物質(zhì)串混，帶來爆炸危險(xiǎn)。

綜上可見，雙氧水生產(chǎn)的主要危險(xiǎn)是火災(zāi)爆炸。

四、安全控制措施

1.裝置建設(shè)時(shí)的安全措施

（1）設(shè)計(jì)方面

除應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家及行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范外，還應(yīng)基于操作不當(dāng)?shù)那樾斡枰钥紤]，從而最大可能地避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。如采用先進(jìn)可靠的集散控制系統(tǒng)(DCS)及安全儀表系統(tǒng)（SIS），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中檢測、控制、聯(lián)鎖、停車，保證裝置的安全、高效、長周期運(yùn)行。在生產(chǎn)區(qū)相應(yīng)位置設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢測報(bào)警儀，在DCS內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)氣體濃度超限時(shí)，立即進(jìn)行聲光報(bào)警提醒操作工人處理事故或遠(yuǎn)離泄漏；在可能超壓處（如氫氣緩沖罐、氫化塔、氧化塔等）設(shè)置安全閥；對雙氧水儲槽設(shè)置足夠面積的放空管；在可燃?xì)怏w放空管上設(shè)置阻火器，氫氣放空管上設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)；在防止逆流處設(shè)置止回閥；易燃易爆介質(zhì)的設(shè)備及管道設(shè)置良好的靜電接地保護(hù)；機(jī)電設(shè)備均選用相應(yīng)防爆等級的隔爆型設(shè)備；所有機(jī)泵均在DCS中設(shè)置緊停按鈕；設(shè)置事故應(yīng)急池，在事故狀態(tài)下可將氧化塔、萃取塔的物料緊急卸料到事故應(yīng)急池。在氧化塔進(jìn)液管上設(shè)置PH在線檢測報(bào)警，以防氧化液出現(xiàn)堿性；對于萃取塔、濃縮塔等在生產(chǎn)過程中需要接觸大量雙氧水的設(shè)備，應(yīng)為其配備自動(dòng)注水設(shè)施，以降低劇烈分解時(shí)的危險(xiǎn)系數(shù)，與此同時(shí)，還應(yīng)充分利用工藝控制手段，結(jié)合具體生產(chǎn)情況，對設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)補(bǔ)充和完善，從而使設(shè)計(jì)具有較高的安全系數(shù)。

另外，在設(shè)備設(shè)計(jì)以及車間布置的過程中，應(yīng)充分應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)知識，讓設(shè)備及環(huán)境更加適合工人工作。

（2）安裝方面

雙氧水具有較強(qiáng)的氧化性，和重金屬或者雜質(zhì)有接觸時(shí)便會發(fā)生劇烈分解反應(yīng)，甚至爆炸，因此，安裝過程中，嚴(yán)禁螺絲等碳鋼類材料不小心掉落入管線中，防止開車時(shí)出現(xiàn)事故。與雙氧水直接接觸的設(shè)備及管道應(yīng)采用S32168不銹鋼，且需要對其內(nèi)表面進(jìn)行酸洗鈍化處理，以盡量避免雙氧水分解。

2.生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全措施

（1）雙氧水分解是導(dǎo)致燃燒和爆炸的一個(gè)主要因素。在氧化、萃取以及運(yùn)輸?shù)冗^程中，應(yīng)做好雙氧水的密封、隔離工作，避免和堿類物質(zhì)及重金屬等接觸，同時(shí)還應(yīng)做好生產(chǎn)設(shè)備的清潔工作。

（2）嚴(yán)格控制萃余液中H2O2質(zhì)量濃度，生產(chǎn)27.5%雙氧水時(shí)，使其不超過0.2g/L；生產(chǎn)35%雙氧水時(shí)，使其不超過0.3g/L。在氫化工序中，應(yīng)對工作液堿度進(jìn)行有效控制，使其不超過0.005g/L；在氧化工序中，應(yīng)使工作液具有足夠的酸度，使其超過0.002g/L。

（3）應(yīng)嚴(yán)防雜質(zhì)污染，出系統(tǒng)的存在品質(zhì)問題的雙氧水不允許再次返回系統(tǒng)接受凈化處理；從大貯槽中取出的雙氧水如果沒有用完，不允許重新歸槽；提供給系統(tǒng)的工作液應(yīng)無雜質(zhì)，另外，還應(yīng)定期進(jìn)行降解物的排除[3]。

（4）做好可燃物質(zhì)（如木材及油料等）的存放工作，不允許存放在雙氧水以及工作液系統(tǒng)附近。

（5）生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生異常狀況，如氧化塔或者萃取塔中的堿性過高，雙氧水劇烈分解且釋放出大量的熱，應(yīng)采取立即停車的做法，在有需要的情況下應(yīng)開啟排料閥進(jìn)行排放。

（6）重視并做好氫化液、氧化液以及循環(huán)工作液各自對應(yīng)的過濾器的檢查工作和清潔工作，避免相關(guān)粉末（如活性氧化鋁粉末等）進(jìn)入后道工序造成爆炸事故。

（7）在開停車環(huán)節(jié)，必須使用氮?dú)馔瓿蓺浠闹脫Q，并取樣分析合格后才允許進(jìn)氫。

（8）在排放氫氣的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制流速，防止誘發(fā)靜電起火。

結(jié)束語

大量實(shí)踐證明，蒽醌法雙氧水生產(chǎn)工藝是較為成熟的?；谠摴に嚨奈ｋU(xiǎn)性及其安全控制措施進(jìn)行分析和研究，能夠明顯提高生產(chǎn)過程中的安全系數(shù)，保障雙氧水生產(chǎn)的正常和安全運(yùn)行，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，總之，具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]羅樂.蒽醌法雙氧水生產(chǎn)裝置的危險(xiǎn)性和預(yù)防措施[J].化工技術(shù)與開發(fā),2007,03:39-41.

[2]陳軍.淺談蒽醌法雙氧水生產(chǎn)中的閃爆事故[J].化工管理,2013,24:48-49.

[3]于俊濤.40kt/a蒽醌法雙氧水裝置優(yōu)化改造[J].小氮肥,2013,02:15-16.