酒精企业生产装置的安全现状评价（3）

第三章  生产装置系统危险、有害因素分析

3.1工艺说明
（1）工艺路线
XXXXXXXXX酒精有限公司酒精生产主要采用木薯等淀粉质原料，通过粉碎、蒸煮、糖化、发酵过程将绝大部分淀粉和糖转化成酒精和二氧化碳。再通过粗馏和精馏得到各级成品酒精和废糟。二氧化碳回收后作为副产品出售。
（2）生产工艺流程框图

生产工艺流程框图见图3-1。

图3-1  生产工艺流程框图

（3）工艺流程简述
粉碎
按操作顺序开启各绞龙、关风机、细碎机及粗碎机后开始投料，并按顺序打开拌料桶至中间罐液位阀，进料同时按工艺要求添加高温淀粉酶。
开启中间罐进水阀，待液位到达浆叶开搅拌，按工艺要求调节加水及料温（50-60℃）。达工艺要求后通知蒸煮开车。
蒸煮、糖化
按操作要求检查蒸煮设备一切正常后，进料前预热蒸煮锅。开往复泵进料，控制1#蒸煮锅压力不得超过2.5～3kg，温度110-120℃。待4#蒸煮压力到0.05kg时开真空水泵，拉真空，控制真空负压达-0.75kg左右，真空温度<67℃。保持中间罐料温在65℃以上。
全面检查糖化桶等设备符合工艺要求后，糖化开机，糖化进料后开搅拌及冷却水，达温度后加糖化酶，控制糖化桶液位，使蒸煮及糖化均匀进出料，夏季出口温度控制在27-28℃，冬季打出温度控制在28-31℃。
控制糖化温度在58-62℃，糖化浓度在17-20°BX，真空温度控制在65℃。
发酵
按自培酵母操作规程进行酒母培养。
检查发酵罐人孔，排污阀等符合工艺要求后，通知酒母工放酒母下发酵罐后再下糖化醪。按工艺要求控制养酵母时间、温度。待成熟醪经化验合格后将发酵醪翻出，供给蒸馏用醪。
蒸馏
检查粗、精馏塔设备、管道阀门及仪表等正常后，手动开启总汽阀，向粗、精馏塔送气预热达工艺规定温度后，即可开始进醪。连续蒸馏过程中，控制：
粗塔顶温：99.8-100.3℃；
粗塔底温：109.7-110.2℃；
粗塔顶压：0.024-0.025MPa；
粗塔底压：0.043±0.001MPa；
精塔底液位：0.95±0. 1MPa；
粗塔顶温：78.0±1℃；
中温：85.5±0.5℃；
底温：107.0±0.2℃；
油温：91±1℃；
精塔底压：32±1kPa；
发酵醪经粗、精馏塔连续蒸馏后得到成品，经冷凝后，成品酒精温度控制在30℃以下。
甲醇蒸馏
将精馏塔成品酒精放入甲醇塔，控制塔底温度82℃左右，塔底压力0.021MPa左右，通过蒸馏去除乙醇中少量甲醇，得到成品酒精浓度在94.5%以上时，调入成品桶。
液体二氧化碳回收
副产品二氧化碳通过压缩机压缩为液体二氧化碳后，灌装入钢瓶，外售。

3.2主要危险、有害物质的特性分析
3.2.1主要危险、有害物质
（1）酒精生产过程中涉及的主要危险、有害物质有：产品乙醇及副产二氧化碳。
（2）污水处理过程中产生的主要危险、有害物质为沼气。

3.2.2主要危险、有害物质危险特性
生产过程中所涉及到的主要危险物质乙醇等，其理化性质及危险特性分述如下：
（1）乙醇
英文名：Ethanol absolute
别名：无水酒精，绝对酒精,Alcohol absolute, Alcohol anhydrous, Ethyl alcohol, Ethylhydroxide, Grain alcohol, Spirit of wine
分子式：C2H5OH 
分子量：46.1
危规分类及编号：易燃液体。GB3.2类32061。
外观与性状：无色有酒味的澄清液体。
相对密度（水=1）0.7893           相对密度（空气=1）1.6
熔点-117.3℃                     沸点78.5℃
临界温度243.1℃                 临界压力6.39×106Pa
蒸气压5863Pa（20℃）            折射率1.3611
溶解性：极易从空气中吸收水分。能与水、醚、苯类和其他有机溶剂混溶。
闪点13℃。                     自燃点363℃。
爆炸极限3.3%~19%。
危险特性：易燃。
蒸气能与空气形成爆炸性混合物，遇高热、明火有引起着火、爆炸危险。燃烧时发出蓝色火焰，在火场中受热的容器有爆裂危险。
微毒。小鼠经口LD50：8.5g/kg；    小鼠皮下LD50：3.2g/kg；
小鼠静脉LD50： 2.0~2.8g/kg；
大鼠经口LD50：10.8g/kg；          大鼠皮下LD50：5~6g/kg；
大鼠静脉LD50：1.8~4.2g/kg；     狗经口LD50：5.5~6.6g/kg。
本品为麻醉剂，开始时导致中枢神经系统兴奋，继而使之麻痹。长期受较大剂量作用时，可使神经系统、肝脏、心血管系统、消化器官等发生严重器质性疾病。对眼睛黏膜有轻微刺激作用。乙醇可使皮肤发干，也有发生皲裂现象。
应急措施
消防方法：用二氧化碳、雾状水、干粉或抗溶性泡沫灭火；用水冷却火场中的容器；驱散蒸气，赶走逸出液体，使稀释成不燃性混合物，并保护施救、堵漏人员。
急救：应使吸入蒸气的患者脱离污染区，安置休息并保暖。眼睛受刺激用清水冲洗，严重者就医诊治；皮肤接触用水冲洗；误服须大量饮水，严重者须就医诊治。
储运须知
包装标志：易燃液体。
包装方法：（Ⅱ）类。玻璃瓶外木箱或钙塑箱加固内衬垫料或铁桶、不锈钢桶、铝桶装。
储运条件：储存于阴凉、通风仓间内。远离热源、明火，避免阳光直射。与氧化剂隔离储运。搬运时轻装轻卸，防止容器受损。炎热季节早晚运输。
泄漏处理：首先切断一切火源，戴好防毒面具与手套。用水冲洗，经稀释的污水放入废水系统。被污染地面进行通风排除残余液体和驱散蒸气。大面积泄漏周围应设雾状水幕抑爆。
（2）二氧化碳
英文名：Carbon dioxde，compressed
别名：碳酸酐，无水碳酸，碳酸气，碳酐，Carbonic acid gas，Carbon anhydride
危规分类及编号：不燃气体，GB2.2类22019。
分子式：CO2
分子量：44.0
外观与性状：无色无臭的气体。化学性质稳定，能被液化成液体二氧化碳。液体二氧化碳蒸发时吸收大量的热而凝固成固体二氧化碳（干冰）。
相对密度：1.101（－37℃，液体），1.56（－79℃，固体），
熔点：-56.6℃（5.27×105Pa）
沸点：-78.5℃
临界温度：31.0℃
临界压力：7.38×106Pa
蒸气相对密度：1.53
溶解性：溶于水，部分生成碳酸。
危险特性：在日光曝晒下，或搬运时猛烈摔甩，可能引起钢瓶膨胀爆炸。
无毒，但空气中浓度超过3%以上，能出现呼吸困难、头痛、眩晕、呕吐等；10%以上时，出现视力障碍、痉挛、呼吸加快、血压升高、意识丧失；35%以上时，则出现中枢神经的抑制、昏睡、痉挛、窒息致死。同时接触液化二氧化碳或干冰，可引起皮肤等的冻伤。
应急措施
消防方法：用雾装水冷却火场中容器。
急救：应使吸入气体的患者移至空气新鲜的地方，安置休息并保暖；如患者呼吸停止，须进行人工呼吸；皮肤等冻伤可用水冲洗，并送医院救治。
储运须知
包装标志：不燃气体。
包装方法：钢瓶，固体二氧化碳散装或块装。
储运条件：钢瓶装二氧化碳储存于阴凉、通风的仓间内，远离热源、火种，避免阳光直射；干冰不能久储。
泄漏处理：处理泄漏物必须穿戴全身防护服，以防灼伤；钢瓶漏气可用排风机排至大气中。
（3）沼气
沼气其主要成份为甲烷，即天然气。
只是主要成份比例有所不同。
英文名：Natural gas，refrigerated，with methane
危规分类及编号：易燃气体。GB2.1类21008。
外观与性状：无色无臭液化气体。
主要成分为含83%～99%甲烷、1%～13%乙烷、0.1%～3%丙烷及丁烷。也含有一些数量不明显的其他气体。
热值:8546Kcal/Nm3
沸点：-160～-164℃
危险特性：极易燃。蒸气能与空气形成爆炸性混合物，在室温下的爆炸极限为5%～14%，在-162℃左右的爆炸极限为6%～13%。
当液化天然气由液体蒸发为冷的气体时，其密度与在常温下的天然气不同，约比空气重1.5倍，其气体不会立即上升，而是沿着液面或地面扩散，吸收水与地面的热量以及大气与太阳的辐射热，形成白色云团。由雾可察觉冷气的扩散情况，但在可见雾的范围以外，仍有易燃混合物存在。如果易燃混合物扩散到火源，就会立即闪回燃着。
当冷气温热至-112℃左右，就变得比空气轻，开始向上升。
液化天然气比水轻（相对密度约0.45），遇水生成白色冰块。冰块只能在低温下保存，温度升高即迅速蒸发，如急剧扰动能猛烈爆喷。
天然气主要由甲烷组成，其性质与纯甲烷相似，属“单纯窒息性”气体，高浓度时因缺氧而引起窒息。
液化天然气与皮肤接触会造成严重灼伤。

3.2.3主要危险、有害物质危险特性综述
生产过程所涉及到的主要产品及副产物乙醇、沼气等在生产、储存等过程中会发生火灾、爆炸，是对人体产生毒害的危险、有害因素。按其危险、有害性来分，可分为下述几类：
（1）易燃、易爆物质
按HG20660—91划分，属爆炸危险物质的有：产品乙醇及副产物沼气。
按GB50160—92关于火灾危险类分类，产品乙醇属（甲B）类易燃液体，副产物沼气属甲类可燃气体。生产过程中的中间产品糖化醪因含乙醇量在10%以上，属可燃液体。
按《建筑设计防火规范》划分，乙醇及沼气均属甲类物质；原料木薯和生产过程中的中间产品发酵醪等属丙类物质。
（2）有毒物质
按HG20660—91毒性危害分级划分，产品及副产等物质属低度危害，对人也有一定程度的危害性。
（3）其他
二氧化碳属窒息性气体，对人存在着中毒甚至窒息死亡的危险。原料木薯本身无害，但在其粉碎过程中，其粉尘遇热源、火源等可造成着火甚至粉尘爆炸的危险。
同时，原料木薯其粉尘对人存在粉尘危害因素。
（4）小结
通过主要危险、有害物质危险特性分类，可以看出，生产装置的主要产品为乙醇及副产物沼气等属甲类易燃、易爆物质，而且数量较大，其主要危险性是火灾甚至爆炸。

3.3工艺过程中的危险、有害因素分析
（1）蒸馏过程
生产过程中需要将发酵后的粗品进行蒸馏后将成品提出，由于蒸馏过程是在物质的沸点以上操作，升温过程需缓慢进行。如果升温过快，温度过高，蒸馏前期存在着物料冲料的危险，后期存在着超温的危险，甚至引发蒸馏装置的爆炸。
同时，蒸馏系统的泄漏，空气的进入或冷却水的漏入，都有引起蒸馏装置爆炸的危险。
因此，生产装置的乙醇蒸馏系统的火灾、爆炸是工艺过程最主要的危险因素。
（2）其他
生产过程中其他操作如：固体粉碎、升温蒸煮等，尽管其使用的原料的危险、危害性较低，但粉碎机、绞龙等机械的使用，升温过程蒸汽等因素，存在着灼伤人体以及机械伤害的危险。

3.4其他过程危险、有害因素分析
（1）产品乙醇在其储存、输送、装槽车等过程中，主要存在着火灾、爆炸的危险。
（2）液体二氧化碳在压缩、灌装及其储存、输送过程中，如果违反规程，存在着泄漏使人员中毒的危害甚至钢瓶爆裂的危险。
（3）污水处理过程中产生的沼气一旦发生泄漏，存在着火灾甚至爆炸的危险，同时沼气对人还存在着毒害性。
（4）蒸汽锅炉的使用，如果出现超温、超压、缺水、满水等事故，轻则锅炉损坏，重则造成锅炉爆炸的危险。
（5）设备的设计、制造、安装及使用等不能满足有关要求，也会造成设备损坏，物料的泄漏，引起着火甚至爆炸的危险性。设备的使用和检维修过程中，如果防护不当，存在着触电、机械伤害的危险、危害。
（6）供热及供电等方面，如果不能满足生产装置工艺的需求，造成停电等突发事件，也会造成生产过程中的事故，尤其是乙醇蒸馏过程中的突发事件，极可能引起超温、着火甚至爆炸。
（7）高温的蒸汽管道、保温夹套管以及高温的设备表面及工作介质蒸汽等泄漏，都存在着灼烫人体的危险性。
（8）来自粉碎机、风机、搅拌器、料泵等所产生的动力噪声，对连续工作8小时的操作人员，存在着噪声损害的有害性因素。
（9）生产运行及检维修过程中设备、设施的安装、更换、吊装等，施工中还存在着触电、机械伤害、起重作业伤害、物体打击、高处坠落等危险和有害性。
（10）对运输原料及产品的车辆疏于管理，对车辆进出库区制度管理不严，也会造成车辆伤害、火灾甚至爆炸的危险性。
（11）对人员进入设备、容器检修等管理不严，罐内置换不完全或通风不良，也会造成人员中毒、窒息甚至死亡的危险性。
（12）在防雷、防静电等方面措施未落实，也会受到雷击、静电危害，引发火灾等事故。
（13）根据历年资料，所在地区地处长江边，如发生水灾、地震、风灾等，在这些方面如果缺乏防范措施，也会由于自然灾害的来临，对设备、设施的破坏而引发二次事故。

3.5重大危险源辨识
重大危险源是指长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。重大危险源的辩识依据是物质的危险特性及其数量。
根据重大危险源辨识(GB18218-2000)的规定：
乙醇        生产场所≥2T，贮存区≥20T；
天然气      生产场所≥1T，贮存区≥10T；
即被定为重大危险源。
生产装置中上述危险物质的量如下：
（1）生产场所
乙醇：生产过程中根据企业提供资料，乙醇蒸馏塔单塔的容积已超过30m3，且有多塔。因此，生产场所乙醇最大量已超出重大危险源临界量。
（2）贮存区
产品乙醇设有储罐区，根据企业提供资料，贮存区乙醇最大储存量约2000T。
因此，贮存区的乙醇数量也超过重大危险源规定临界量。
沼气：由于企业污水处理部产生的沼气通过管道输送至锅炉作燃料使用，污水处理部现场设有2500m3常压水封式储槽一只，沼气的相对密度（空气=1）为1.5。
通过计算其总量约2500×1.29×1.5=4878kg=4.84T
本身未超过重大危险源规定的临界量。
（3）小结
根据重大危险源辨识（GB18218～2000）的规定，对企业危险物质乙醇等进行辨识后，其生产场所和乙醇产品储存区均存在重大危险源。