工艺和操作过程的火灾爆炸危险性控制

　　一、典型化学反应过程的危险性控制

　　1．氧化

　　氧化反应需要加热，但反应过程又是放热反应。有的氧化反应，其物料配比接近于爆炸下限，倘若配比失调，温度控制不当。极易导致爆炸起火。氧化剂本身、氧化反应的中间产物和最终产物有些也具有火灾危险性，若遇高温或受撞击、摩擦以及与有机物、酸类接触，皆能引起着火爆炸。因此，氧化反应过程的控制对于防火防爆非常重要。

　　氧化过程的防火措施：

　　(1)氧化过程中如以空气或氧气作氧化剂时，反应物料的配比(可燃气体和空气的混合比例)应严格控制在爆炸范围之外。空气进入反应器之前，应经过气体净化装置，消除空气中的灰尘、水汽、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质，以保持催化剂的活性，减少起火和爆炸的危险。

　　(2)在催化氧化过程中，对于放热反应，应控制适宜的温度、流量，防止超温、超压和混合气体处于爆炸范围之内。

　　(3)在反应器前和管道上应安装阻火器．以阻止火焰蔓延，防止回火，使着火不致影响其他系统。为了防止接触器发生爆炸。接触器应有泄压装置，并尽可能采用自动控制或调节以及报警联锁装置。

　　(4)使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂时，要严格控制加料速度，防止多加、错加。固体氧化剂应粉碎后使用，最好呈溶液状态使用，反应中要不间断搅拌，严格控制反应温度，绝不许超过被氧化物质的自燃点。

　　(5)烘干产品时，应控制其温度不超过着火点，在烘干之前应用清水洗涤产品，将氧化剂彻底除净，以防止未完全反应的物料起火。有些有机化合物的氧化，特别是在高温下的氧化，在设备及管道内可能产生焦状物，应及时清除，以防自燃。

　　(6)氧化反应使用的原料及产品，应采取相应的防火措施，如隔离存放、远离火源、避免高温和日晒、防止摩擦和撞击等。如果是电介质的易燃液体或气体，应安装导除静电的接地装置。

　　(7)在设备系统中宜设置氮气、水蒸气灭火装置，以便能及时扑灭火灾。

　　2．还原

　　还原是化工过程常见的反应，反应过程的防火防爆措施有：

　　(1)还原过程总是有氢气存在(氢气的爆炸极限为4％～75％)，特别是催化加氢还原，大都在加热、加压条件下进行，如果操作失误或因设备缺陷有氢气泄漏，极易与空气形成爆炸性混合物，如遇着火源即会爆炸。所以，应该注意采取防火防爆措施。

　　在操作过程中要严格控制温度、压力和流量。车间内的电气设备必须符合防爆要求，电线及电线接线盒不宜在车间顶部敷设安装。厂房通风要好，应采用轻质屋顶、设置天窗或风帽，以使氢气及时逸出。反应中产生的氢气可用排气管导出车间屋顶，并高于屋脊2m以上，经过阻火器向外排放。加压反应的设备应配备安全阀，反应中产生压力的设备要装设爆破片，安装氢气检测和报警装置。

　　(2)还原反应中所使用的催化剂雷氏镍吸潮后在空气中有自燃危险，即使没有着火源存在，也能将氢气和空气的混合物引燃发生燃烧或爆炸。因此，当用它们来活化氢气进行还原反应时，必须先用氮气置换反应器内的全部空气，并经测定证实含氧量降到标准后，才可通人氢气。反应结束后应先用氮气将氢气置换干净。才可打开孔盖出料，以免外界空气与反应器内的氢气相遇。雷氏镍应当储存于酒精中。钯碳回收时应用酒精及清水充分洗涤，过滤抽真空时不得抽得太干，以免氧化着火。

　　(3)固体还原剂保险粉、硼氢化钾、氢化铝锂等都是遇湿易燃危险品，保存和使用时应该妥善保管，防止受潮。保险粉用于溶解使用时，要严格控制温度，可以在开动搅拌的情况下，将保险粉分批加入水中，待溶解后再与有机物接触反应，当使用硼氢化钠(钾)作还原剂时，在工艺过程中调解酸碱度时要特别注意，防止加酸过快、过多。当使用氢化铝锂作还原剂时，要特别注意，必须在氮气保护下使用，平时浸没于煤油中储存。以上还原剂，遇氧化剂会发生猛烈反应，产生大量热量。具有着火爆炸的危险，故不得与氧化剂混存。

　　(4)还原反应的中间体，特别是硝基化合物还原反应的中间体，也有一定的火灾危险性。例如，在邻硝基苯甲醚还原为邻氨基苯甲醚的过程中，产生氧化偶氮苯甲醚，该中间体受热到150℃能自燃。苯胺在生产中如果反应条件控制不好，可生成爆炸危险性很大的环己胺。所以在反应操作中一定要严格控制各种反应参数和反应条件。

　　3．硝化

　　硝化过程的火灾危险性较大．应该注意以下事项：

　　(1)在硝化反应中，中途不能停止搅拌和冷却水供应，加料速度不能过快，否则会使温度猛增，混酸氧化能力加强，并有多硝基物生成，容易引起着火和爆炸事故。

　　(2)在制备硝化剂时，应防止加入水。若温度过高或落入少量水，会促使硝酸的大量分解和蒸发，不仅会导致设备的强烈腐蚀，还可造成爆炸事故。

　　(3)在操作过程中，注意防止硝化产品受热、摩擦、撞击或接触着火源。

　　4．电解

　　电解操作过程的防护要点是：

　　(1)控制电解槽中电解液的高度，不能过高或过低，应保持一定的安全高度。

　　(2)检查电解槽的隔膜和阴阳级室的压力，防止阴阳级气体混合达到爆炸极限。

　　(3)厂房应该有足够的防爆泄压面积。

　　(4)掌握正确的应急处理方法，在突然停电或突然停车时。熟悉高压阀等开关的关闭顺序，避免液体或气体逸出。

　　5．聚合

　　聚合按照聚合方式可以分为本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合和缩合聚合。

　　(1)本体聚合反应往往由于聚合热不容易散出而导致危险。例如：聚乙烯生产中，如果反应热不能及时移去，就会使乙烯分解，强烈放热，有发生暴聚的危险，一旦暴聚，则堵塞设备，压力骤增，极易发生爆炸。

　　(2)溶液聚合反应中，易燃溶剂容易挥发和产生静电火花。

　　(3)悬浮聚合反应过程中应该严格控制工艺条件，保证设备正常运转，防止溢料，否则溢出的未聚合单体和引发剂遇火源极易引发着火或爆炸。

　　(4)乳液聚合反应过程中应严格控制氧化物在介质中的配比，防止温度过高，反应速度过快，发生冲料。

　　(5)缩合聚合反应危险性较小，但是，也应该注意防止压力增高。

　　6．催化

　　催化反应过程的操作应该注意以下问题：

　　(1)控制催化剂的加入量和温度，防止局部反应剧烈，散热不良，发生燃烧或爆炸。

　　(2)控制反应过程的压力，防止反应中问产物燃烧或者爆炸。

　　(3)减少原料气中某种能与催化剂发生反应的杂质含量，可以降低爆炸危险。例如，在乙烯催化氧化合成乙醛的反应中，由于催化剂中常含有大量的亚铜盐，若原料气中含乙炔过高，则乙炔就会与亚铜盐反应生成乙炔铜。乙炔铜是一种极敏感的爆炸物，干燥状态下极易爆炸，在空气作用下易氧化并且易起火。

　　7．裂化

　　热裂化过程应该防止油品和气体漏出。因为热裂化在高温高压下进行，温度一般超过油品的自燃点，若漏出油品则会立即起火；反应过程中的裂化气若泄漏，会形成爆炸性气体混合物，遇明火，有发生爆炸的危险。

　　催化裂化过程必须防止再生器内的空气和火焰进入反应器中，引起恶性爆炸。

　　加氢裂化应加强设备或管道检查，适时更换．因为在高压下钢与氢气接触，钢材内的碳分子易被氢气夺取，使碳钢硬度增大而降低强度。发生氢脆现象。

　　8．氯化

　　氯化过程的危险与防火要点：

　　应严格控制各种着火源，电气设备应符合防火防爆要求。

　　氯化反应中最常用的氯化剂是液态或气态的氯。氯气本身毒性较大，氧化性极强，储存压力较高，一旦泄漏是很危险的。所以贮罐中的液氯在进入氯化器使用之前，必须先进入蒸发器使其气化。在一般情况下不准把储存氯气的气瓶或槽车当贮罐使用，因为这样有可能使被氯化的有机物质倒流进气瓶或槽车引起爆炸。对于一般氯化器应装设氯气缓冲罐，防止氯气断流或压力减小时形成倒流。

　　氯化反应是一个放热过程，因此，一般氯化反应设备必须有良好的冷却系统，并严格控制氯气的流量，以免因流量过快，温度急剧升高而引起事故。

　　由于氯化反应几乎都有氯化氢气体生成，因此所用的设备必须防腐蚀，设备应保证严密不漏。因为氯化氢气体易溶于水，通过增设吸收和冷却装置就可以除去尾气中绝大部分的氯化氢。

　　9．重氮化

　　重氮化反应的主要火灾危险性在于所产生的重氮盐，它们在温度稍高或在光的作用下，极易分解，有的甚至在室温时也能分解。在干燥状态下，有些重氮盐不稳定，活力大，受热、摩擦或撞击能分解爆炸。含重氮盐的溶液若洒落在地上、蒸汽管道上，干燥后也能引起着火或爆炸。在酸性介质中，有些金属如铁、铜、锌等能促使重氮化合物激烈地分解，甚至引起爆炸。

　　二、操作过程的火灾爆炸危险性控制

　　化工单元操作是指各种化工生产中以物理过程为主的处理方法，主要包括加热、冷却、加压、负压操作、冷冻、物料输送、熔融、干燥、蒸发与蒸馏等。在这些操作中，应该注意以下事项：

　　1．加热

　　在加热操作中，应该严格控制升温速度和温度极限。温度过高会使化学反应速度加快，若是放热反应，一旦散热不及时，温度失控，发生冲料，甚至会引起燃烧和爆炸。升温速度过快不仅容易使反应超温，而且还会损坏设备。当加热温度接近或超过物料的自燃点时，应采用惰性气体加以保护；若加热温度接近物料的分解温度，此生产工艺称为危险工艺，必须设法改进工艺条件，如负压或加压操作。

　　2．冷却

　　冷却的方法有：用空气或循环水、地下水、冷冻盐水作为冷却介质。还可以借某种沸点较低的介质的蒸发从需冷却的物料中获得热量来实现冷却，如：氟里昂、氨等。冷却操作时．冷却介质不能中断，否则会造成积热，系统温度、压力骤增，引起爆炸。开车时，应先通冷却介质；停车时，应先停物料，后停冷却系统。有些凝固点较高的物料，遇冷易变得粘稠或凝固，在冷却时要注意控制温度，防止物料卡住搅拌器或堵塞设备及管道。

　　3．加压操作

　　凡操作压力超过大气压的都属于加压操作。加压操作所使用的设备要符合压力容器的要求，加压系统不得泄漏，否则在压力下物料以高速喷出，产生静电，极易发生火灾爆炸。所用的各种仪表及安全设施(如爆破泄压片、紧急排放管等)都必须齐全好用。

　　4．负压操作

　　负压操作即低于大气压下的操作。负压系统的设备也和压力设备一样，必须符合强度要求，以防在负压下把设备抽瘪。负压系统必须有良好的密封，否则一旦空气进入设备内部，形成爆炸混合物，易引起爆炸。当需要恢复常压时，应待温度降低后，缓缓放进空气，以防自燃或爆炸。

　　5．冷冻

　　在工业生产过程中，蒸气、气体的液化，某些组分的低温分离，常需冷冻或制冷操作。在制冷操作中，某些致冷剂易燃且有毒。如氨，应防止致冷剂泄漏。对于制冷系统的压缩机、冷凝器、蒸发器以及管路，应注意选择合适的耐压等级和气密性，防止泄漏。

　　6．物料输送

　　在工业生产过程中，工序间输送物料也常常会发生事故。气流输送系统除本身会产生故障之外，最大的问题是系统的堵塞和由静电引起的粉尘爆炸。因此，粉料气流输送系统应保持良好的严密性，其管道材料应选择导电性材料并有良好的接地，如采用绝缘材料管道，则管外应采取接地措施。输送速度不应超过该物料允许的流速。粉料不要堆积在管内，要及时清理管壁。用泵类输送易燃可燃液体时，流速过快能产生静电积累，其管内流速不应超过安全速度。输送有爆炸性或燃烧性危险的物料时，要采用氮、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防燃烧或爆炸。输送可燃气体物料的管道应经常保持正压，防止空气进入，并根据实际需要安装回止阀、水封和阻火器等安全装置。

　　7．熔融

　　熔融过程中的碱屑或碱液飞溅到皮肤上或眼睛里会造成灼伤。碱融物和磺酸盐中若含有无机盐等杂质，应尽量除掉，否则这些无机盐因不熔融会造成局部过热、烧焦，致使熔融物喷出，容易造成烧伤。

　　为防止熔融过程局部过热，必须不间断地搅拌。

　　8．干燥

　　干燥过程中要严格控制温度，防止局部过热，以免造成物料分解爆炸。在干燥过程中散发出来的易燃易爆气体或粉尘，不应与明火和高温表面接触，防止燃爆。在气流干燥中应有防触电措施，在滚筒干燥中应适当调整刮刀与筒壁的间隙，以防止产生火花。

　　9．蒸发

　　蒸发是借加热作用使溶液中所含溶剂不断气化，以提高溶液中溶质的浓度，或使溶质析出的物理过程。蒸发按其操作压力不同可分为常压、加压和减压蒸发。

　　凡蒸发的溶液皆具有一定的特性。如溶质在浓缩过程中可能有结晶、沉淀和污垢生成，这些都能导致传热效率的降低，并产生局部过热，促使物料分解、燃烧和爆炸。因此要控制蒸发温度。为防止热敏性物质的分解，可采用真空蒸发的方法，降低蒸发温度，或采用高效蒸发器，增加蒸发面积，减少停留时间。

　　10．蒸馏

　　对不同的物料应选择正确的蒸馏方法和设备。在处理难于挥发的物料(常压下沸点在150℃以上)应采用真空蒸馏，这样可以降低蒸馏温度，防止物料在高温下分解、变质或聚合。在处理中等挥发性物料(沸点为1OO℃左右)时，采用常压蒸馏。对低于30℃的物料，应该采用加压蒸馏。