黃 濤,班風俊
(1.池州市弘泰安全技術事務有限責任公司,安徽 池州 247000;2.安徽智新生化有限公司,安徽 池州 247000)
偕二膦酸酯(A1)為年產1 000噸類胡蘿卜素項目的中間體,某化工企業(yè)原生產偕二膦酸酯的生產線(工序)位于105車間,該車間內還布置有中間體A4、A5的生產工序。為改善安全生產條件,改變105車間原有擁擠的設備布局,公司擬將偕二膦酸酯(A1)工序移至103車間。本工序生產過程原輔材料有石油醚、乙醇鈉、二氯甲烷、亞磷酸二乙酯、氮氣等,其中石油醚、乙醇鈉、二氯甲烷、氮氣等屬于危險化學品[1]。該項目屬于危險化學品安全生產許可范疇,為此,有必要對其預估風險程度進行有效分析。
1)主反應釜(R-602)定量加入溶劑石油醚,攪拌下將嚴格稱量的乙醇鈉(固體)加入,充分溶解。
2)原料桶裝亞磷酸二乙酯用真空吸入高位槽(V-603),吸入量嚴格計量。高位槽滴加亞磷酸二乙酯進入主反應釜R-602,與溶解在石油醚溶劑中的乙醇鈉形成亞磷酸二乙酯的鈉鹽(以下簡稱鈉鹽);反應溫度為5℃~25℃,壓力為常壓。
3)將主反應釜產物轉移至反應釜(R-603),繼續(xù)定量滴加回收的副產物(單取代物),在5℃~25℃,微正壓條件下反應7 h~10 h,反應熱量用夾套冷凍水與釜上冷凝器(E-603)冷凝回流取走。反應結束,用氮氣將物料轉移至后面3臺保溫反應釜。
4)R-608萃取反應完成后,物料轉移至循蒸槽V-609,用循蒸泵循環(huán)通過降膜蒸發(fā)器D-601加熱蒸出萃取的二氯甲烷,加熱熱源為80℃熱水,二氯甲烷用冷凍鹽水二級冷凝回收套用,粗品送初餾系統(tǒng)。初餾系統(tǒng)是將少量殘留溶劑、副產單取代物、產品等餾分間歇蒸餾分開。用循蒸泵將粗品送入降膜蒸發(fā)器D-602用導熱油加熱,部分蒸發(fā),進入初餾塔T-601,在高真空條件下,采用分步升溫蒸餾(塔底溫度50℃~175℃),收集不同餾程的產物,第一段溶劑返回溶劑回收,第二段單取代物返回反應系統(tǒng),第三段為含有少量重組分的產品,返回下批初餾系統(tǒng),初餾系統(tǒng)循蒸槽余下重組分轉入精餾系統(tǒng)循蒸槽。
5)熱水系統(tǒng)共有3個溫度等級,分別為40℃、50℃、80℃,分別供保溫反應、主反應釜加熱、萃取蒸餾釜加熱與二氯甲烷回收循環(huán)加熱用。循環(huán)熱水在熱水槽用蒸汽加熱調溫,設置溫度自控調節(jié),保證熱水溫度恒定,有利于安全。真空系統(tǒng)共有5套,分別用在保溫反應(單級)、二氯甲烷蒸餾回收(單級)、主反應釜脫石油醚(多級)、初餾系統(tǒng)(多級)、精流系統(tǒng)(多級),為防止溶劑損失,真空尾氣設置冷凍鹽水回收溶劑的冷凝器。導熱油加熱裝置有兩套,分別供初餾系統(tǒng)、精餾系統(tǒng),導熱油供熱采用電加熱,設置溫度自控調節(jié)回路[2-3]。
本工序設置在103車間,103車間東臨香江大道、南面為已建的102車間、西面為配電房、北面為預留用地。103生產車間與上下游生產裝置的關系具體布置如圖1所示。
本生產工藝系統(tǒng)作業(yè)場所具有火災爆炸性、腐蝕性的化學品,儲存于倉庫或罐區(qū)中,在未受到自然災害(如地震等)、撞擊等非正常情況下,發(fā)生泄漏的可能性較小。若閥門滲漏、管道破裂等可能引起泄漏。生產系統(tǒng)在加料過程中,由于需敞開操作,可能出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象,若違反操作規(guī)程,可導致這些化學物質的泄漏[4-5]。
本項目中,因原料及產品為易燃易爆品,造成火災條件是物品泄漏且遇點火源,不受時間限制,只要泄漏物遇點火源即可燃燒爆炸。具有爆炸性、可燃性的化學品泄漏后具備造成火災、爆炸事故需要的時間,是根據(jù)所使用的危險化學品的爆炸極限以及泄漏量的大小和區(qū)域有無點火源而定,當危險化學品泄漏后與空氣混合達到其爆炸極限,在爆炸、火災的其他觸發(fā)條件滿足的情況下,均可能發(fā)生爆炸火災事故[6]。
本生產線涉及具有火災爆炸的物質有石油醚、二氯甲烷等,其中石油醚閃點較低。當其泄漏后揮發(fā)形成蒸汽,積聚達到爆炸極限,未及時處理將有可能出現(xiàn)火災爆炸事故。本次評價以石油醚(閃點<-20℃、爆炸極限1.1%~8.7%)為例進行分析,計算石油醚泄漏后造成火災爆炸事故需要的時間。
石油醚的爆炸下限為1.1%,設質量蒸發(fā)體積為100 m3,蒸發(fā)氣體濃度到爆炸下限的時間為t。
其中,t—蒸發(fā)氣體濃度達到爆炸下限的時間,s;
ρ—空氣密度,kg/m3,取2.5;
Q—質量蒸發(fā)速度,kg/s,取0.1;
V—蒸發(fā)體積,m3,取100。代入(1)式,計算t=27.5 s。
經(jīng)以上計算可知,石油醚泄漏后,在液面上方100 m3的空間范圍內,約需27.5 s石油醚蒸汽可達到其爆炸下限。此時,在該空間內與電火花、靜電、明火、雷擊等接觸即可發(fā)生爆炸。
本工序(偕二膦酸酯生產工序)涉及毒性化學品為二氯甲烷(第6.1類毒害品),二氯甲烷以液態(tài)存在,其沸點高于環(huán)境溫度,泄漏后形成液池,從液池中蒸發(fā)主要為質量蒸發(fā),蒸發(fā)速度緩慢,且因常壓泄漏無相應的擴散能計算模型,故無法計算其擴散速率及達到人的接觸最高限值的時間。
本次評價以石油醚泄漏為例,計算石油醚泄漏造成火災爆炸事故的范圍,計算結果如表1所示。
表1 石油醚造成事故的傷害范圍估算表
建設年產1 000噸類胡蘿卜素中間體偕二膦酸酯(A1)的項目,生產過程原料種類復雜,其中多種原料屬于危險化學品。中間原料和生產過程中的副產品在精心操作后泄漏的可能性很??;泄漏后擴散而形成蒸氣云的可能性極小,發(fā)生可燃氣體混合物爆炸的可能性也就極?。皇兔研孤┖?,在液面上方100 m3的空間范圍內,約需27.5 s石油醚蒸汽可達到其爆炸下限;石油醚泄漏造成的火災爆炸事故導致的死亡半徑為13.72 m以內。