火灾危险性分析在化工火灾预防中的应用

　　摘要：本文从化工生产以及化工火灾的特点入手，对化工生产的几种典型化学反应过程和操作单元的火灾危险性进行了分析，并在此基础上初步建立了化工火灾危险性评价体系，对有效预防化工火灾的发生有一定的理论指导意义。

　　关键词：化工生产；化工火灾；火灾危险性；分析；评价

　　1.引言

　　随着我国经济的高速发展，化工企业迅速崛起，化工生产日益发达。重庆作为我国西部唯一的直辖市、全国统筹城乡综合配套改革试验区，其四大支柱产业之一就是化工业。而长寿区又是重庆的化工基地，工业基础雄厚。截止目前，长寿化工园区累计引进企业116家，其中世界500强企业4家，跨国公司17家，引资近500亿元。化工产业的高度发达和集中，也使得当地的化工火灾形势比较严峻。因此，如何有效预防化工火灾的发生，对挽救人民生命、减少经济损失、维护社会稳定、服务城乡统筹、构建和谐社会都具有十分重要的意义。笔者有幸分配到了长寿消防支队下属的特勤中队进行见习，辖区内就包括长寿化工园区，也开始真正接触到了化工火灾，并对化工火灾的预防产生了一些粗浅的想法，本文将针对化工生产过程中的火灾危险性分析进行初步的研究。

　　2.化工生产的特点

　　2.1化工物质的特点

　　在化工企业中，所涉及的绝大多数化工原料、中间体、成品、半成品、副产品等都具有易燃、易爆、腐蚀性或者有毒有害等特点。以长寿化工园区内的四川维尼纶厂为例，就有乙炔、甲醇、甲醛、醋酸乙烯、乙酸丁酯、醋酸、天然气、乙醇、液氯、氧气、双氧水等多种危险化学品物质，而且储量都比较大。

　　2.2化工生产装置的特点

　　(1)化工生产装置种类繁多，各种塔、釜、槽、罐、阀门比比皆是；

　　(2)高度密集，设备紧凑；

　　(3)各种管道(线)纵横交错，上下串通，左右贯穿。

　　2.3化工生产工艺的特点

　　(1)自动化生产程度高，连续性强；

　　(2)生产中的处理量比较大；

　　(3)生产工艺过程复杂多样，工艺控制参数多；

　　(4)要求高，操作严格，通常都是在高温、高压、低温、真空等条件下进行，并且伴有复杂的化学反应。

　　3.化工火灾的特点

　　上诉化工生产的不同特点，也决定着化工企业的各个环节中都容易发生火灾甚至爆炸的事故。一旦发生火灾，通常会出现以下的特点：

　　(1)火势猛烈，燃烧强度大，火场温度高，热辐射强；

　　(2)火灾蔓延速度快，极易形成立体火灾、大面积火灾和流淌火；

　　(3)容易复燃和多次爆炸；

　　(4)往往需要投入较多的参战力量和较长时间；

　　(5)组织指挥、扑救和处置的难度都相当大；

　　(6)易造成重大人员伤亡和财产损失，社会影响大；

　　(7)容易造成环境污染，有毒有害物质一旦泄漏到大气或排放到江河中易造成大量人员伤亡和大气、水资源污染，影响持久、治理难度大。

　　4.化工火灾危险性分析

　　按照消防工作“预防为主，防消结合”的方针，预防化工火灾事故的发生，减少火灾事故的损失，是当前消防安全工作中一项十分重要的内容。而进行火灾预防的前提就是应该清楚化工生产过程中存在的主要火灾危险种类、分布及可能产生的危险方式和途径等。火灾危险性分析是化工火灾预防的重要环节和基础，分析是否全面、准确、科学合理，将直接影响到预防措施的正确性。

　　4.1化工生产中典型化学反应的火灾危险性分析

　　化工生产的核心是化学反应，这些化学反应过程中均存在着不同程度的火灾危险性，不同的化学反应过程的火灾危险性往往不同。结合长寿化工园区内化工企业的生产状况，这里将着重针对几种典型的化学反应过程的火灾危险性展开分析。

　　(1)氧化反应

　　在化工生产中，常把加氧去氢的反应叫作氧化反应。氧化反应需要加热，绝大多数又都是放热反应，反应热若不及时移去，会使温度迅速升高引发爆炸。在反应中，被氧化的物质大部分是易燃易爆物质。而反应所用的氧化剂本身也具有很大的火灾危险性，如过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾等，遇高温或受撞击、摩擦或与有机物、酸类接触，就会着火爆炸。因此，要严格控制反应温度，进行有效的冷却和良好的搅拌，以及控制氧化剂的加料速度和投料量。

　　(2)还原反应

　　在化工生产中，通常把加氢去氧的反应叫作还原反应。还原反应种类很多，无论是利用初生态氢还原，还是用催化剂把氢气活化后还原，都有氢气存在，特别是催化加氢还原，大都在加热、加压下进行，若氢气泄漏，极易与空气形成爆炸性混合物，遇火就会爆炸。其他如固体还原剂保险粉、硼氢类、四氢化锂铝、氢化钠等都是遇湿易燃危险品，本身就具有很大的火灾危险性。因此，需严格控制反应的温度以及反应设备的密闭性等。

　　(3)硝化反应

　　硝化反应是指在有机化合物分子中引入硝基(-NO2)，取代氢原子而生成硝基化合物的反应。硝化是放热反应，温度越高，反应速率越快，放出热量越多，需在降温条件下进行，否则易引起火灾和爆炸事故。因此控制反应的温度是关键，可以通过有效冷却、良好的搅拌、控制反应速度等方法实现。此外，硝化剂具有较强的氧化性，常用的硝化剂如浓硝酸、硝酸、浓硫酸、硫酸、混合酸等，它们与油脂、有机物接触即能引起燃烧。而被硝化的物质(如苯、甲苯、甘油、脱脂棉等)也大多易燃，若使用或贮存管理不当，易造成火灾。硝化产品大都有着火爆炸的危险，受热、摩擦、撞击或接触明火，极易发生爆炸或火灾。

　　(4)聚合反应

　　聚合反应是指将若干个分子结合为一个较大的组成相同而分子量较高的化合物的反应过程。聚合反应一般在高压下进行，而聚合反应本身又是放热反应，往往由于聚合热不易散出而导致火灾爆炸事故。因此，在聚合反应中要严格控制反应的温度以及反应过程中良好的搅拌。如在聚合反应过程中不能充分搅拌，就会引起暴聚发生爆炸事故。

　　(5)裂化反应

　　裂化反应是指有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程，主要有热裂化、催化裂化和加氢裂化三种类型。热裂化是在高温高压下进行，装置内的油品温度一般超过其自燃点，若漏出油品会立即起火，反应还会产生大量的可燃裂化气，有发生爆炸的危险。催化裂化一般在(460～520)℃和(0.1～0.2)MPa下进行，也会产生大量的易燃裂化气。而加氢裂化，需要使用大量氢气，容易使装置发生氢脆，且反应温度和压力都较高，再加上是强烈的放热反应，火灾危险性相当大。因此，需严格控制反应的温度和反应设备的密闭性等。

　　(6)氯化反应

　　氯化反应是指有机化合物中氢原子被氯原子取代的反应过程。常用的氯化剂有气态或液态氯、三氯化磷、次氯酸钙等。氯化反应的原料大多是有机易燃物和强氧化剂（如甲烷、乙烷、酒精、天然气、苯、甲苯、液氯等），本身容易发生火灾爆炸。而最常用的液态或气态氯，不仅属剧毒品，且氧化性极强，贮存压力较高，一旦泄漏，危险性很大。氯化反应是放热反应，温度越高，反应越剧烈，放出的氯化氢气体和氢气越多，设备易受腐蚀而发生泄漏，容易造成火灾或爆炸。因此，氯化反应的关键是控制投料配比、温度、压力和投入氯化剂的速度。

　　(7)磺化反应

　　磺化反应是指在有机化合物分子中引入磺（酸）基(-S03H)或其衍生物的化学反应。常用的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸、硫酸酐等，它们都能强烈的吸水放热，引起温度升高。磺化反应中所用原料如苯、硝基苯、氯苯等均为可燃物，所用的磺化剂浓硫酸、发烟硫酸等又都是氧化性较强的物质，整个反应是典型的放热反应，若不进行有效控制，很可能使反应温度超高，以致发生火灾或爆炸事故。因此，要严格控制反应温度，进行有效的冷却和良好的搅拌，并控制投料的速度。

　　(8)电解反应

　　电解反应是指电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个电极上所引起的化学变化过程。钠、钾、镁等有色金属和锆、铪等稀有金属的冶炼，铜、锌、铝等的精炼，氢气、氧气、氯气、过氧化氢等许多化工产品的制备，以及电镀、电抛光、阳极氧化等，都要通过电解来实现。电解反应的火灾危险性主要是在电作用下能产生一些易燃易爆气体，泄漏遇明火就会发生爆炸。因此，要防止易燃气体的泄漏、渗透及设备整体系统的良好接地。

　　4.2化工生产中典型操作单元的火灾危险性分析

　　虽然化工生产中的化学反应种类繁多，但是化工生产中的操作单元却相对比较固定，下面将着重分析几种典型操作单元的火灾危险性。

　　(1)物料输送

　　由于化工生产中所输送的物料大部分为有机易燃物，因此要防止在输送过程中会产生静电，或在搬运过程中由于撞击摩擦产生火花而引发火灾。

　　(2)加热

　　加热是最常见的控制条件。若温度过高，反应速率加快，容易引发火灾爆炸。若升温速度过快，容易使反应温度超过规定的温度上限。因此，在加热过程中要严格控制温度的上限和升温速度。

　　(3)冷却

　　冷却一般比加热安全，但应该控制冷却温度的下限，以免过度冷却，造成物料太稠。冷却速度也不可太快，以免温差太大，引起设备渗漏，引发事故。忌水物料的冷却介质应该选用凝固点低的矿物油，以免遇水发生爆炸。

　　(4)蒸馏

　　蒸馏是化工企业常见单元操作，主要有减压蒸馏、常压蒸馏和高压蒸馏，通常以蒸气、载体加热、电加热等方式进行加热，而加热物料往往是易燃可燃液体，极易造成火灾。因此，要严格控制加热温度、保证冷却效果以及反应设备管道的密闭性和系统的静电消除。

　　(5)搅拌

　　把物料拌匀，以利进行反应，通常都是用机械搅拌。机械搅拌时要严格控制温度、搅拌速度以及防静电措施上。

　　(6)调节PH值

　　加酸、碱调节PH值时，都会产生热量，所以加的速度不宜过快，而且要控制温度。调节PH值时，酸、碱也不能加过头，要严格控制PH值。

　　(7)过滤

　　当过滤易燃液体时，防火的重点主要是设备的静电消除，以及防止物料的泄漏。

　　(8)干燥

　　干燥的火灾危险性主要在于加热方式及被加热物质的化学特性。因此，干燥工艺的防火关键是合理选用干燥设备和控制干燥温度。在加热方式上尽可能用蒸气加热等代替电加热、明火加热。

　　(9)筛分、粉碎

　　筛分与粉碎过程中的火灾危险性在于此时的物料一般为可燃物料，可燃粉尘往往能达到爆炸极限，如遇明火、赤热表面或火花等就能引起火灾、爆炸。因此，这一操作单元的防火重点是增加场所的相对湿度以及避免产生火花的措施。

　　5.化工火灾危险性评价体系的初步建立

　　分析了化工生产中的典型化学反应过程和操作单元的火灾危险性，就可以在此基础上初步建立化工火灾危险性评价体系，以有利于化工火灾的有效预防。化工火灾危险性评价体系的整个流程如图1所示，主要包括以下7个方面：

　　(1)准备，收集该化工企业的相关资料，包括相关的文件、设计标准、生产工艺等。

　　(2)火灾危险性分析，包括对化工生产中化学反应、操作单元和其他可能的火灾危险性进行分析，同时还要分析可能发生的火灾爆炸事故，以及该事故发生的可能性、影响因素、事故机制等。

　　(3)火灾危险性评价，首先需要划分出典型的评价单元，然后各评价单元进行定性、定量的评价，最后对各评价单元的危险等级进行评定。

　　(4)火灾预防对策，根据前面火灾危险性分析和评价的结果，提出相应的预防对策、措施和建议，并编制相应的应急预案，为化工火灾的成功扑救打下基础。

　　(5)复评，对前面的评价结果进行复评，以保证评价结果的科学性、准确性和有效性。

　　(6)评价结论，对整个评价过程进行总结。

　　(7)编制报告，编写完整的评价报告。

　　虽然化工火灾危险性评价体系已经初步建立，但是还有很多内容需要完善，特别是在火灾危险性评价这一主要内容上，如合适的定量评价方法等，这些都需要进一步分析和研究。

　　6.结论

　　本文首先阐述了化工生产和化工火灾的特点，其次分析了化工生产中典型化学反应过程和操作单元的火灾危险性，最后在此基础上初步建立了化工火灾危险性评价体系。

　　化工火灾的预防是一项复杂的系统工程，只有对化工火灾危险性进行科学、准确、全面地分析和评价，才能提出合理的措施和建议对化工火灾进行有效预防。本文针对火灾危险性分析应用于化工火灾预防的进行了研究，在初步建立的化工火灾危险性评价体系中，还有很多内容需要进一步的研究和完善，以利于更好地对化工火灾进行有效预防，更好地服务于城乡统筹、构建和谐社会。