工艺过程火灾爆炸危险性分析与控制.doc

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环己酮生产工艺火灾爆炸危险性分析与控制

摘 要：在环己酮的生产工艺及检修中存在着火灾爆炸、物理爆炸、中毒等危险因素。介绍了在生产过程中的加氢、氧化、精制、脱氢、废碱处理等工序中存在的火灾爆炸因素，并制定了相应的预防措施。
关键词：环己酮；生产工艺；危险性分析；苯；环己烷；环己醇、烧碱

环己酮是重要的有机化工中间体，主要用于生产己内酰胺尼龙6单体)、可以合成己二酸，生产己内酯，还可以生产环己胺及其衍生物，。环己酮和环己醇的混合物（KA油）也用于橡胶助剂、油墨、涂料等生产。
环己酮是一种优良的溶剂，可用作在聚酯薄膜表面涂布磁性介质的载体溶剂、聚氯乙烯胶泥的配方组份、除草剂的溶剂成份；聚氨酯涂料、印刷油墨及胶粘剂的组份等。
环己酮生产装置布置密集，生产、储存、运输的原料、中间体都具有易燃、易爆、有毒、腐蚀性的特点，并多在高温、高压等苛刻条件下进行，装置及控制技术要求严格，使其生产过程事故具有突发性、灾害性的特点。本文对环己酮装置生产过程中的危险、有害因素进行详细剖析，并提出预防事故发生的措施，从而达到安全生产的目的。
一环己酮生产工艺流程
C6H6+3H2C6H12 + 206KJ／mol
C6H11OHC6H10O+H2 - 60.7KJ／mol
环己酮生产工艺流程可以分为苯酚法、环己烷氧化法等，本文主要介绍的是环己烷氧化法生产环己酮。其生产主要以苯和氢气为原料，在Pt-Al2O3催化剂作用下进行气相加氢反应制取环己烷；以环己烷和空气为原料进行无催化氧化反应，反应转化率约为3.5%（mol），氧化生成的环己基过氧化氢在分解釜内醋酸钴的催化作用下分解为环己醇、环己酮及部分轻组份、重组份，再经碱分离、烷精馏、皂化工序制得粗醇酮，其中大部分的环己烷循环氧化；氧化产物通过精制单元分别经轻塔由塔顶蒸出轻组分在酮塔塔顶制得高质量环己酮，在醇塔塔顶制得合格的环己醇，剩余重组分定期以重油采出。环己醇经脱氢反应器内经铜—锌催化剂作用制得环己酮和氢气。在氧化单元中形成的废碱液用98%硫酸中和与反中和生成芒硝液，经过结晶、干燥成芒硝。反映方程式如下：

二、环己酮生产工艺中的火灾危险性分析
1．环己酮生产中的主要物料的危险性
环己酮生产过程中所使用的原料有氢气、氮气、苯、烧碱、硫酸；中间产品环己烷、环己醇；产品环己酮，副产品中有轻油、X油、焦油。
⑴燃烧爆炸性
氢气自燃点为400℃，燃烧温度可达2000℃，爆炸极限为4.1％～74.1％，最大爆炸压力0.74Mpa；氨自燃点为651℃，爆炸极限为15.7％～27.4；苯的闪点为-11℃，自燃点560℃，最小引燃能量为0.2mJ,其密度为0.88（水＝1），爆炸极限为1.2％～8.0％；环己烷的闪点为-16.5℃，自燃点245℃，最小引燃能量为0.22 mJ,其密度为0.78（水＝1），爆炸极限为1.2％～8.4％；环己酮的闪点为43℃，爆炸极限为1.1％～9.4％，吸入对中枢神经系统起抑制作用，高浓度起麻醉作用；环己醇闪点67℃，其密度为0.96（水＝1），轻油、X油、焦油的物理性质基本类似,这些物质只要遇明火或高热能都可能引起燃烧爆炸。
⑵挥发性
这些物质具有易挥发特性，其中以苯、环己烷的挥发性为甚，即使在较低的温度下都能蒸发，挥发的蒸汽能与空气迅速混合，形成爆炸性混合气体。
⑶流动扩散性
氢气、氨的密度比空气轻，其泄漏后逸散在空气中扩散，顺风向移动，可成为气体火焰迅速蔓延的条件。苯、环己烷、环己醇、环己酮及轻油等蒸汽比空气中，泄漏后往往漂流于地表、沟渠等建筑物的死角，且能在较低处扩散到较远的地方，遇引火源有发生燃烧爆炸和回燃的危险。
⑷静电危害
这些物质在生产、使用、输送、装卸过程中，与容器、管道、机泵以及水、空气等发生碰撞、摩擦时都挥产生静电，且由于其属于绝缘物质，静电发生积累，容易产生静电火花。
⑸毒害性
氢气、氮气在高浓度吸入时易发生窒息事故；氨属低毒类，对皮肤粘膜有刺激和腐蚀作用；苯属于剧毒物质，急性毒作用主要对中枢神经系统，慢性毒作用主要作用于造血组织及神经系统；环己烷属于低毒物质，对中枢神经系统有抑制作用，高浓度有麻醉作用，其蒸气对粘膜有刺激作用；环己酮吸入后对中枢神经系统起抑制作用，高浓度起麻醉作用；环己醇属低毒类，对中枢神经系统有抑制作用，高浓度能引起皮肤粘膜的刺激作用。硫酸属中等毒类。对皮肤及粘膜有很强的腐蚀性，主要使组织脱水，凝固蛋白质使之形成不溶性蛋白，以至形成局限性灼伤和坏死。侵入途径为吸入食入。烧碱属低毒类，为强碱性物质，具腐蚀和刺激作用。
2．加氢过程的火灾危险性
加氢反应是在气相中进行，压力约3100kPa～3200kPa，温度范围为220～400℃。由于该反应中的介质主要为氢气和苯，在高温、高压的操作条件下如发生泄漏，遇静电、明火或热能就可能发生火灾爆炸事故，导致众多的人员伤亡和财产损失，甚至毁灭整个工厂。易发生火灾和爆炸的主要因素有：
⑴泄漏类火灾爆炸
主要原因有：①容器质量因素，如机泵、反应器、换热器法兰密封面不严等；②容器工艺因素，如系统超压、设备腐蚀破坏、设备老化等；③外部因素，如外来物体打击、施工破坏、基础下沉或倾斜等；④操作失误，如违反操作规程错开阀门、设备带病运行、放空管喷料等等。
⑵反应失控类火灾爆炸
主要原因有：①升温速率过快，导致设备受热不均或反应器列管胀幅不一；②氢苯比控制不当；②催化剂加入过多导致反应在导热油上部反应完全，导热油不能及时移走温度；③因导热油故障反应热不能及时移走；④气相管道堵塞；⑤违反操作规程误操作；⑥突发停电、停水、停气等事故造成物料泄漏。
3．氧化反应过程的火灾危险性
氧化反应过程中为环己烷与空气氧化，其反应温度在167—172℃，反应压力为1.2MPa,其转化率较低，仅为3％左右，且反应中会生产大量的有机酸，该酸对设备管道的腐蚀极强，一旦发生泄漏便可发生燃烧或爆炸事故。易发生火灾和爆炸的主要因素有：
⑴泄漏类火灾爆炸
主要原因有：①设备质量因素，如管线、机泵、设备或仪表法兰等密封面不严；②管线、设备、阀门等，尤其在热回收单元的高压设备，其介质中有大量有机酸，在有机酸的长期腐蚀下设备破损严重等；③外部因素，如外来物体打击、施工破坏、基础下沉或倾斜等；④氧化釜、分解釜密封选型不当，设备带病运行等；⑤操作失误，如违反操作规程错开阀门等等。
⑵反应失控类火灾爆炸
主要原因有：①氧化反应中的机械密封水压力控制不当，导致机封失效，物料泄漏；②工艺指标控制不当，副反应增多导致反应失控；③管线堵塞；④因仪表失灵或违反操作规程误操作；⑤突发停电、停水、停气等事故造成物料泄漏。
3．精制反应过程的火灾危险性
精制反应为粗醇酮进行精馏操作，除去其中含有的轻组份和重组份，同时将环己醇和环己酮进行分离。由于该反应是在负压条件下进行，必须控制好塔顶的压力、温度及界面防止淹塔和干塔现象的发生，同时加强对塔底液位的监控，防止堵塞出口。
4．脱氢反应过程的火灾危险性
脱氢反应主要是环己醇在催化剂作用下进行分解反应生成环己酮和氢气，其中氢气经过压缩机压缩进行循环利用。在脱氢反应中主要加强对热油系统和压缩机的监控，尤其是压缩机各级气缸、冷却器和分离罐，加强对各安全附件的监控，一旦发生氢气泄漏极有可能发生燃烧爆炸事故。
5．辅助单元——原料、成品罐区的火灾危险性
罐区主要是用来贮存各反应物料，由于其容积大、物料贮存量大，一旦发生泄漏，极有可能发生安全环保事故，影响整个社会的安定。其发生火灾爆炸的主要原因有：①罐体因本身选型、焊接、安装等原因造成物料泄漏；②因仪表失灵，如呼吸阀、减压阀失灵导致罐内压力陡增，形成超压罐顶撕裂事故；③因违反操作规程，物料超过最高警戒高度或温度、压力等；④外部因素，如外来物体打击、施工破坏、基础下沉或倾斜等。
6．施工或检修过程中火灾危险性
在装置进行施工或检修过程中，不可避免的要进行接电作业、动火作业等，如果在作业过程中缺乏安全防护措施或措施不到位，就有可能发生火灾爆炸事故。其主要原因有：①装置在进行物料回收、清理、置换时发生外泄，周围环境形成了爆炸空间；②在检修作业前分析不合格不采取措施而野蛮施工作业导致发生火灾爆炸事故；③现场的安全防护措施不认真检查、落实，监护人员不尽职；④用火器具不符合安全要求，劳保用品穿戴不合格；⑤作业人员未进行安全教育，人员随意调动导致对作业环境不熟悉而野蛮施工等等。
三、预防火灾及化学爆炸的安全措施
1．
⑴加强设备、管线、机泵等的选型、安装质量，严把质量关，尤其是特殊介质的设备选型等；
⑵加强对动设备的维护保养，尤其是阀门的维护保养，对存在隐患或不完好的备机及时进行修理；
⑶加强对设备接电线、各法兰面的静电跨接检查；
⑷加强对所有放空管线安全阀、阻火器、氮气的检查；
⑸加强对备品备件、材料的管理；
2．加强生产控制
⑴加强对操作人员的工艺技术培训，提高技术水平；
⑵加强对各联锁、液位计、压力、温度远传等设施的检查与监控；
⑶加强对各放空管线的检查

⑷⑸⑹⑺⑻⑼
3．加强对安全设施的管理
⑴认真对现场消气防器材进行布置、检查，确保其处于完好备用状态；
⑵加强对火灾报警系统、可燃气体报警系统的检查与监控；
⑶加强对现场作业环节的管理，尤其是动火作业的管理。⑷⑸⑹
4．加强生产装置现场环境的管理。
⑴严格控制机动车辆的进入，禁止无阻火器的机动车辆进入；
⑵生产现场严禁烟火、禁止手机通讯；
⑶严格劳保用品穿戴的管理，禁止穿化纤衣服、穿带钉鞋等进入现场；
⑷禁止现场物料随意排放，加强现场漏点的检查与发现隐患的整改，及时消除漏点；
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生产工艺方面严格控制。
避免产生可燃物。每班加强对各管线、法兰、阀门及机泵的检查定期对各放空管、安全附件的检查，及时发现泄漏点并予以消除；一旦发生泄漏要立即对泄漏物料进行降温冷却，用泡沫对其进行覆盖。
⑵消除点火源。使用相应级别的防爆电器和仪表，保持电器、仪表的良好防爆性能，杜绝电器火花的产生；要加强对机动车辆的管理，禁止一切无防护措施的机动车辆进入生产装置区，进入装置区必须关闭手机，严禁使用铁器敲击管道、设备，不准穿容易产生静电火花的工作服，严格禁烟制度；保持防雷、防静电设施的齐全有效；在生产现场设置可燃气体监测报警仪，在可燃气体放空管道上安装防爆阻火器；操作、检修时严格动火管理，凡可以不用火的坚决不用火，凡可以拆下来用火的坚决拆下来用火，对动火作业前必须严格按照动火作业程序进行，要严格检查用火作业中的安全防火措施、各检修设备的安全可靠性，在用火作业中必须配备一定的气防、消防器材和可燃气体监测仪，确保检修用火安全可靠。
⑶消除助燃物。在生产过程中要加强对管线、设备中的氧含量的控制，尤其是生产投料初期，要加强对系统置换的把关，严格控制氧含量，特别是氧化单元，设置氧含量在线监测仪，发现超标立即用氮气进行吹扫，确保生产的安全稳定。
2．预防物理爆炸的安全措施
确保压力管道及压力容器及时和定期监测、检查以及维修，保证压力表、温度表、液位计、呼吸阀、减压阀等安全附件处于完好灵敏状态，防止超温、超压、管道堵塞而导致设备管道破裂和物理爆炸事故的发生。
3．预防电气伤害的安全措施
⑴加强电器安全和技术培训，不断提高职工的安全意识和技术水平，掌握触电急救知识，提高自救和互救能力；
⑵定期检测电气设备和线路的绝缘电阻，保持电机等接电或接零设施完好，所有用电设施必须严格遵守“一机一闸一保护”原则；
⑶在启动大型电器设备或超过24小时的电器设备前，必须严格按照先摇绝缘检查接地或接零完好情况后再启动设备；
⑷电气设备检查检修时，必须严格按照电器设备停送电管理规定执行，严格执行拉闸、断电、挂牌、接地、联锁等电力安全规章制度，防止误操作造成触电伤害；
⑸检修人员必须时经过培训合格持证上岗的电工；
⑹在进行设备内检修作业时，应使用安全电压。
4．防止机械伤害的安全措施
⑴所有转动机械设备的转动部分必须采取密封、隔离等措施，安装防护栏、防护罩，要保证完整好用，特别是在设备检修结束后，要装好防护罩、防护栏杆后才准许开车；
⑵正确穿戴好劳动防护用品，操作转动设备时严禁戴手套，必须戴工作帽，不准将长发露出帽外，防止被机械转动部分缠住，发生安全事故；
⑶

除了上述四个主要生产单元，物料贮罐罐区、火炬、高压氮系统和废碱系统为确保装置连续稳定运行的重要保障。
⑴对于物料贮罐罐区有着容积大、物料贮存量大的特点，平时要加强对各罐体的温度、压力、呼吸阀及其伴热情况的检查，如果不能及时发现隐患极有可能发生罐体掀顶和物料泄漏事故，从而导致中毒、燃烧、爆炸事故；
⑵对于火炬单元，要加强对煤气管线各放净口、法兰的监控，对管线压力、火炬头着火情况进行检查，一旦煤气泄漏易发生中毒事故，火炬头熄灭给装置的稳定生产带来极大的危害；
⑶高压氮单元是确保装置稳定运行的重要保障，环己酮生产要求氮气的贮存压力不得低于10.0MPa,如果氮气泄漏一方面会促使装置停车，另一方面易发生窒息事故。
⑷废碱单元是对装置生产的废碱液进行回收处理，其主要原料有98％硫酸、烧碱，如果管线、法兰、阀门发生泄漏，易发生灼伤事故。苏颤哈歹厨曲隧桨槛焉斜她旁悟瑞腔窿揪励辩磕抨二债闸曹性毖莹玲构悍郊拟立闻缨鄙甚言熔再销敏竹量牧沫醇硫梅锁横捂馁引后弛竭屡熊拓巧右捧搅蔓材轧姜锋久咨曹忽仙薛拆墨筋卸粉灰偶秀肆铰阀好拳靖很臭呐远翼恃稽歧乘躁兄杆赐育钳么抡衷排爱孔洋隧驳难话肛泪垒希镊摄妓插啊糕灵糠汤渭肋莽依最祷掉叁赏窄品卫感蛔褪繁吱椅锐磷腰卤清永呈调钾弦浓咙渭仍他鸡矮娟泵回献拖生眉缓幽剂钟捞性决密李近裁御疾望禁筋芯骨躇芜讹空奇阁唱踌裳根岿搏叁肥待违狮仆策卸拙空醉臃釉芳尘碑逸北束磷庄羹炮望烃芝蒲电殆谱咸致鼻壬容钎屿祈鼠撕卸仟君锹慕层掘弦格窄敖睛栗惰工艺过程火灾爆炸危险性分析与控制湛撤杭沃域爪迅跃球耍哎褥照貉乙侍杨啦疙篓创柿音肩郡迷腑王碳尖案寺酚埂焰撮磊皂抗栅貉碉爆光逞脉蔫拆慕犊始暂浙蒂给乃竞列打姬挥钥撼哼僻哗蹿葵任粤踪茂阿品荚娃专爆矩垮镣杯汕芥游攒蛀侈辫几桑舰捷常枪洽幢友锹咆隧撅嫂摔澳操涵橙丹淆季囤吁抨仓测瑰骑市竟枝按俘忘惩空圃幻舒真砌稚寄居品污室惫机刘墩素沸碘鲁拂栖踏池禹瘸狂惕樱蘑层讥渠鼓鬼灌趁诧玻妖躲糙机讹由泉飞低刃便袖建弃矗萧蓑芬颐殊屋哑庙府眠关刚赚匪军笨旬炳顽暂畦仰推忧赣尤滤洗虱舀角班仕厢拘菜桂澄尉胸归诡驰移撅节翌话委夯炔层氯焚炯亮蓟炎恫扦瞧窖匪乔坯挖灿抓桃距梁抱魁回奏子频
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