溶解乙炔生产从电石进厂到产品出厂存在诸多不安全因素,不同的岗位危险危害特性既有相同点又有不同点,应采取相应措施加以预防。
1.电石搬运、破碎过程。由于搬运、破碎是暴露在空气中进行的,若电石遇水、受潮等影响或加料斗内乙炔置换不干净,在搬运、破碎电石过程中会发生撞击和摩擦等点火能,只要桶内乙炔含量达到爆炸极限范围,发生事故是必然的。因此在搬运、破碎前,应检查电石桶内是否有乙炔,存在乙炔应先通过自然通风或氮气置换清除它,搬运时应轻装轻卸,防止点火源的产生。此外,电石破碎时会产生粉尘和噪声,对人体有害,应设置除尘装置清除粉尘,作业人员须戴防尘口罩和耳塞加以防护。
2.乙炔发生过程。在乙炔发生器投料时,易发生电石相互撞击和与器壁撞击产生火花。敞口式发生器加料是暴露在大气中进行,通风不好存在乙炔,作业频繁,燃爆的可能性很大。采用全密封加料桶情况较好,但加料前后氮气对料斗吹扫不干净或料斗密封性差有泄漏,也同样会发生爆炸。所以对敞口式发生器而言,通风装置保持良好非常重要,加料时应避免电石相互撞击。密闭式料斗加料前必须用纯度大于98%的氮气对它彻底置换排除空气,局部用测氧仪对料斗内的氧含量进行检测,看是否符合安全要求;加料结束后,还应用氮对料斗进行吹扫排除乙炔气。扫吹用氮必须经过减压(低于0.05MPa),否则的话,压力过高、流速过快,容易产生冲击能和静电,也会发生爆炸。料斗泄漏不密封,应及时修复或更换。
发生器操作温度最好控制在70℃左右,不得超过90℃,冷却塔出口温度应低于35℃(硫酸净化法要求更低)。因为温度过高,乙炔中的水含量增大,会增加冷却塔的负荷,且温度过高,反应加剧,甚至失控,易造成聚合放热,最终引起爆炸,对安全也不利;温度过低,电石乳液的乙炔量增多,且有可能在排渣时夹带未完全水解的电石进入渣池,渣池表面乙炔与空气混合易出现燃爆。低压乙炔发生器工作压力应控制在4~7KPa间,压力过高造成水封失封,会排放出大量乙炔气;压力过低,则会造成压缩机入口为负压,空气易侵入系统,可能构成乙炔空气混合气体。此外,发生器液面高低,对温度、压力都会产生很大影响。
3.乙炔净化过程。根据乙炔净化所采用的净化剂种类不同,生产操作时的要求也有所区别。常见的净化工艺有浓硫酸法和次氯酸钠法。浓硫酸净化法,安全措施主要是控制工艺温度,要求在5~35℃间。温度过低,硫酸流动性差,净化塔压差会增大,导致压缩机进口压力过低;冷却水温度过高,浓硫酸吸水发热,导致塔内温度过高,轻者会造成设备、填料、泵、管道损坏,重者会造成燃爆事故。次氯酸钠净化法,最主要的是控制有效氯的含量,要求进入塔顶部的有效氯含量不得大于0.1%。如果有效氯含量在2.5%以上,无论气相、液相均易发生游离氯与乙炔的激烈反应而爆炸。其次,中和塔中氢氧化钠含量应控制在5~12%间,含量过低,乙炔气呈酸性,会腐蚀净化塔后的乙炔管道和乙炔压缩机。乙炔净化剂和碱液应及时更换和补充。若乙炔气中夹带电石污泡沫杂质,会与酸反应积聚粘结状化合物,碱液中Na
2CO
3、Na
2SO
4含量达到一定程度,都会堵塞设备和管道,影响生产。更换、补充净化剂、液碱,都必须通过安全补液器加入塔内,防止空气侵入。作业人员更换、配制净化剂、液碱,应按规定佩戴防毒面具、防腐手套等,因为浓硫酸、次氯酸钠、氢氧化钠对人体有强烈的刺激性和腐蚀性。
4.乙炔压缩干燥过程。经压缩机压缩后的高压乙炔的最大危险是,即使乙炔在纯的状态下(即无空气或氧气助燃剂),如有点火源也会发生火灾,引起爆炸,乙炔分解成碳和氢,这样的爆炸叫做分解爆炸。爆炸反应的一个特性,那就是限制性,要防止分解爆炸,就要消除二个条件中的一个。高压乙炔爆炸的限制条件,有温度、压力、能量、容器的大小、器壁和种类、杂质等。当高压乙炔温度达到200℃以上,即开始聚合反应,并放热,若热量不能及时导出,气体温度继续升高,反应加速,很快可以达到分解爆炸温度发生爆炸。乙炔不净化,PH3、H2S念量高,发生分解爆炸的温度更低、点火能更小。为此《往复活塞乙炔压缩机技术条件》要求压缩机各级排气温度不得超过90℃,同时考虑干燥充瓶时的要求,冷却后的乙炔温度应低于40℃。因此操作压缩机绝对不得出现中断润滑油和冷却水供给现象。中断润滑油不仅会造成机器损坏,更危险的是容易发生撞击产生激发能引起爆炸。同时,乙炔分解爆炸的最小点火能随压力增高而下降,当压力增加到2.5MPa时,则最小分解点火能仅为0.2mJ,所以国家标准GB13591《溶解乙炔充装规定》规定乙炔压缩充装压力最高不得超过2.5MPa。乙炔分解爆炸发生的可能性还与设备容器大小、管道内径、长度有很大关系,容器、管道越大,分解爆炸越容易发生,管道越长危险性增大,同时会引起分解爆炸传播,形成爆轰。因此除了在建站、设计时做好工艺设备选型外,平时操作时更换乙炔干燥器干燥剂时,要特别注意填满填实干燥容器,避免留下空容积。此外,高压乙炔在低于16℃的情况下,若乙炔含水量过高,能造成乙炔水合晶体,堵塞阻火器、阀门和气瓶,造成超压。含水量过高,充入气瓶内,降低乙炔的溶解度,影响乙炔瓶使用性能和安全性能。所以干燥后乙炔气体中含水量应控制在小于1g/m3。
5.乙炔充装过程。乙炔充装是乙炔生产过程最危险的区域,按GB18218《重大危险源辨识》标准辨识,一般企业都属于重大危险源(临界量,生产区为1t)。乙炔充装除了高压乙炔的危险特性外,还有管理难度大的特殊性。首先,乙炔充装排阀门多,泄漏点多,操作频繁,人员进出多,容易产生静电等。通常说“十起爆炸九次漏”,乙炔工厂发生事故往往是由漏气引起的。生产系统设备、管道、阀门等泄漏,无论是乙炔气外泄还是空气进入系统,只要存在发火源,就很有可能发生爆炸。因此充装岗位要经常检漏,并应加强通风,不准将门窗全部关闭,防止乙炔气滞留。特别是冬天,天气冷,门窗关闭不通风,气候又干燥,易产生静电,更会发生事故。导除静电的办法除作业人员应穿防静电工作服、鞋外,还应用冷却水喷淋乙炔瓶充灌排。
其次,市场无序竞争,乙炔瓶丙酮缺量、超期缺陷瓶违规充装等现象普遍,客观上造成了乙炔瓶充装时的不安全性。根据多年来国内外对乙炔瓶安全性能检验的经验,乙炔瓶质量(包括填料、瓶体等)均合格,充装的乙炔气和丙酮的质量和数量均符合标准规定,这样的乙炔瓶是可以保证安全的,即使有人为回火条件,乙炔瓶也不会爆炸。这已多次被乙炔瓶安全试验所证实。但现实确实令人担忧,丙酮少量超装乙炔,填料下沉、断裂继续使用等,都会大大增加乙炔瓶分解爆炸的可能性。近几年来多次的乙炔瓶爆炸事故也证明了这点。
第三,乙炔溶于丙酮是个放热过程,丙酮沸点只有56.1℃,若充装时不冷却,充装流速过快,管道内存在铁锈等杂质,这些不安全因素都会引起乙炔爆炸。因此《溶解乙炔充装规定》要求乙炔充装温度不得超过40℃,一次性充装流速不得超过0.6m3/h.瓶。日常检修时注意清除管道、阻火器、阀门内杂质,防止充装时杂质流动摩擦、撞击。
6.设备检修过程。设备检修过程是溶解乙炔生产企业的事故多发区。有时检修人员为了尽早恢复生产,没有严格执行检修规程规定的降温、降压、清洗、置换、试漏、分析等程序,导致乙炔外泄和空气进入系统形成爆炸性气体混合物,造成事故。防止办法只有一个,即严格执行检修安全规程和程序。具体来讲,溶解乙炔设备检修要做到以下几条:
6.1单机检修必须可靠地与系统切断隔离,如加盲板、拆除部分连接管道等。
6.2设备检修前后,必须用氮气置换合格,检修后系统内氧含量小于3%,并经气密性试验合格。
6.3在带压状态下,不准拆卸和紧固乙炔设备的螺栓及其它紧固件。
6.4乙炔设备及生产现场动火时,应先办理“动火证”,按规定程序审批,并采取有效防范措施,在批准的有效时间和范围内进行动火。动火现场应清除干净,必须指定专人监护,并备足够的灭火器材。需动火的设备、装置、管道必须与生产系统可靠切断,用水清洗后再用氮气置换至可动火标准。动火前取样分析时,应注意死角,取样时间应不早于动火前半小时,必要时,动火分析应随时进行。
6.5进入乙炔设备内检修前,必须先办理“进罐作业证”,除按规定清洗置换,还应用空气进行置换,使罐内氧含量在18-21%之间。取样时间不早于进入设备前半小时,因故较长时间中断作业或安全条件改变,应重新办理“进罐作业证”和取样分析。罐内作业照明应使用电压不超过12伏的防爆灯具,并且绝缘良好无接头外露。罐内检修人员应按规定穿戴好防护用品,设备外须有专人监护,并应有紧急救护措施。
7.丙酮灌装、储存、使用过程。丙酮属于低闪点易燃有毒危险化学品,按《重大危险源辨识》标准,虽然一般溶解乙炔厂不单独构成重大危险源(临界量:使用场所为2t,储存场所为20t),但它的危险危害性还是很大的。槽
车到厂在灌装时暴露于空气,尤其是夏季,丙酮易挥发,易形成爆炸性混合物,且吸入和接触对人体有害。因此在灌装丙酮时,要禁止明火、撞击和摩擦,流速不要超过3m/s,槽车要有接地装置,防止静电积聚,操作人员应戴防毒口罩和防护手套。丙酮储存库房应阴凉通风,隔开储存,通道畅通。丙酮使用场所不准超过一个包装桶(160Kg),充瓶时用氮加压、密闭操作,压力不准超过0.8MPa。