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控制化工工艺参数的技术措施

  控制化工工艺参数,即控制反应温度、压力,控制投料的速度、配比、顺序以及原材料的纯度和副反应等。工艺参数失控,不但破坏了平稳的生产过程,还常常是导致火灾爆炸事故的“祸根”之一,所以严格控制工艺参数,使之处于安全限度内,是化工装置防止发生火灾爆炸事故的根本措施之一。

  1、温度失控

  温度是石化生产中主要控制参数。准确控制反应温度不但对保证产品质量、降低能耗由重要意义,也是防火防爆所必需的。温度过高,可能引起反应失控发生冲料或爆炸;也可能引起反应物分解燃烧、爆炸;或由于液化气体介质和低沸点液体介质急剧蒸发,造成超压爆炸。温度过低,则有时会因反应速度减慢或停滞造成反应物积聚,一旦温度正常时,往往回因未反应物料过多而发生剧烈反应引起爆炸。温度过低还可能是某些物料冻结,造成管路堵塞或破裂,致使易燃物泄漏引起燃烧、爆炸。

  为了严格控制温度,须从以下三个方面采取相应措施。

  ①有效去除反应热;对于相当多数的放热反应应选择有效的传热设备、传热设备及传热介质,保证反应热及时导出,防止超高温。

  还要注意随时解决传热面结垢、结焦的问题,因为它会大大降低传热效率,而这种结垢、结焦现象在石化生产中有是较常见的。

  ②正确选用传热介质;在石化生产中常用载体来进行加热。常用的热载体有水蒸气、热水、烟道气、碳氢化合物(如导热油、联苯混合物及道生液)、熔盐、汞和熔融金属等。正确选择载体对加热过程的安全十分重要。如应避免选择容易与反应物料相作用的物质作为传热介质,如不能用水来加热或冷却环氧乙烷,因为微量水也会引起液体环氧乙烷自聚发热而爆炸,此种情况宜选用液体石蜡做传热介质。

  ③防止搅拌中断;搅拌可以加速反应物料混合以及热传导。有的生产过程如果搅拌中断,肯呢过会造成局部反应加聚和散热不良而发生超压爆炸。对因搅拌中断可能引起事故的石化装置,应采取防止搅拌中断的措施,例如采用双倍供电等。

  2、压力控制

  压力是化工生产的基本参数之一。在化工生产中,有许多反应需要在一定压力下才能进行,或者需要用假牙的方法来加快反应速度,提高效率。因此,加压操作在化工生产中普遍采用,所使用的塔、釜、器、罐等大部分是压力容器。

  但是,超压也是造成火灾爆炸事故的重要 原因之一。例如,加压能够强化可燃物料的化学活性,扩大爆炸极限范围;久受高压作用的设备容易脱碳、变形、渗漏,以至破裂和爆炸;处于高压的可燃气体介质从设备、系统连接薄弱处(如焊接处或法兰、螺栓、丝扣连接处甚至因腐蚀穿孔出等)泄漏,还会犹豫急剧喷出或静电而导致火灾爆炸等。反之,压力过低,会使设备变形。在负压操作系统,空气容易从外部渗入,与设备、系统内的可燃物料形成帮助性混合物而导致燃烧、爆炸。

  因此,为了确保安全生产,不因压力失控造成事故,除了要求受压系统中的所有设备、管道必须按照设计要求,保证其耐压强度、气密性;有安全阀等泄压设备;还必须装设灵敏、准确、可靠的测量压力的仪表-压力计。而且要按照设计压力或最高工作压力以及有关规定,正确选用、安装和使用压力计,并在生产运行期间保持完好。

  3、进料控制

  ①进料速度;对于放热反应,进料速度不能超过设备的散热能力,否则物料温度将会急剧升高,引起物料的分解,有可能造成爆炸事故。进料速度过低,部分物料可能因温度过低,反应不完全而积聚。一旦达到反应温度是,就有可能使反应加剧进行,因温度,压力急剧升高而产生爆炸。

  ②进料温度;进料温度过高,可能造成反应失控而发生事故;进料温度过低,情况与进料速度过低相似。

  ③进料配比;对反应物料的配比要严格控制,尤其是对连续化程度较高、危险性较大的生产,更需注意。如环氧乙烷生产中,反应原料乙烯与氧的浓度接近爆炸极限范围,须严格控制。尤其在开停车过程中,乙烯和氧的浓度在不断变化,且开车时催化剂活性较低,容易造成反应器出口氧浓度过高。为保证安全,应设置联锁装置,经常核对循环气的组成,尽量减少开车停车次数。

  对可燃或易燃物与氧化剂的反应,要严格控制氧化剂的速度和投料量。两种或两种以上原料能形成爆炸性混合物的生产,其配料比应严格控制在爆炸极限范围以外,如果工艺条件允许,可采用水蒸气或惰性气体稀释。

  催化剂对化学反应速度影响很大,如果催化剂过量,就可能发生危险。因此,对催化剂的加入量也应严格控制。

  ④进料顺序;有些生产过程,进料顺序是不能颠倒的。如氯化氢合成应先投氢后投氯;三氯化磷生产应先投磷后投氯;磷酸酯与甲胺反应时,应先头磷酸酯,再滴加甲胺等。反之反应就会爆炸。

  4、控制原料纯度

  许多化学反应,由于反应物种危险杂质的增加导致副反应、过反应的发生而引起燃烧、爆炸。

  ①原料中某种杂质含量过高,生产过程中易发生燃烧爆炸。如生产乙炔是要求电石中含磷量不超过0.08%,因为磷(即磷化钙)遇水后生成磷化氢,它与空气燃烧,可导致乙炔-空气混合气爆炸。

  ②循环使用的反应原料气体,如果其中有害杂质气体不清除干净,在循环过程中就会越积越多,最终导致爆炸。如空分装置中液氧中的有害物(烃)含量过高,就会引起爆炸。这需要在工艺上采取措施,如在循环使用前将有害杂质吸收清除或将部分反应气体放空,以及加强监测等,以保证有害杂质气体含量不超过标准。

  有时为了防止某些有害杂质的存在引起事故,还可采用稳定剂的办法。

  需要说明的是,温度、压力、进料量与进料温度、原料纯度等工艺参数,甚至是一些看起来“较不重要”的工艺参数都是相互影响的,有时是“牵一发而动全身”,所以对任何一项工艺参数都要认真对待,不能“掉以轻心”。

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