双氧水装置生产安全分析与控制

第５期　２０１３年９月　中　氮肥　Ｎｏ．５　Ｓｅｐ．２０１３　Ｍ—Ｓｉｚｅｄ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　双氧水装置生产安全分析与控制　李云。钱志均　６１０３０１）　（川化股份有限公司，四川成都［中图分类号］ＴＱ　１２３．６　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００４—９９３２（２０１３）０５—００２８—０３　近年来，工业双氧水生产发展迅猛，然而，　产工艺为：以２一乙基蒽醌为反应载体，以重芳　烃和磷酸三辛酯为载体物的混合溶剂（三者的　混合溶液称为工作液），经过氢化工序、氧化工　序得到过氧化氢，再通过萃取工序分离出双氧水　和工作液，其中，双氧水经净化后到成品灌装，　双氧水装置的生产安全却面临着严峻的考验，特　别是２０１２年中原大化“２·１５”双氧水装置燃　烧爆炸事故的发生，更是将双氧水装置生产安全　问题暴露了出来。本文结合我公司双氧水装置的　情况，对工业双氧水装置的危险因素进行分析，　提出预防控制要点。　１生产工艺　国内工业双氧水生产大多采用蒽醌法。其生　［收稿日期］２０１３　０３—１９　［作者简介］李云（１９７２一），男，四川威远人，工程师，川化　股份有限公司气体厂副厂长。　工作液（萃余液）经后处理工序后循环至氢化　工序继续生产。　２危险因素分析　双氧水装置的主要原料为氢气、压缩空气、　２一乙基蒽醌、重芳烃、磷酸三辛酯、磷酸、碳酸　钾、脱盐水，辅料为低压蒸汽、氮气、工业水，　产品为过氧化氢（Ｈ　Ｏ：）。各物料的危害特性见　’　（３）输送速度　产品。　因为石灰石粉存在堆积密度大、颗粒的离散　性大、对压缩空气分子的亲和力差、逸气性强等　特点，在气力输送时的悬浮速度梯度较大，给输　料管风速的选择带来困难：输送速度过低，易造　成石灰石粉沉积，并出现堵管现象；输送速度过　２０１０年４月锅炉脱硫装置改造完成投用前　ＳＯ　的排放浓度为１　００５．８２　ｍｇ／ｉｎ　（平均值），　改造后锅炉脱硫装置性能考核时ＳＯ　的排放浓度　降至１１２．１７　ｍｇ／ｎｌ　（平均值）。改造后的炉内喷　钙脱硫系统运行稳定、操作方便。性能考核期　间，在锅炉人炉煤含硫量小于１％（平均值为　高，则系统阻力会显著增加，给后续设备选型增　加困难，甚至选不到合适设备。因此在系统改造　时，采取根据实际人炉石灰石粉的粒径和堆积密　０．６％）的情况下，通过炉内脱硫，ＳＯ　的排放　浓度基本低于２００　ｍｇ／ｍ　，低于环保部门４００　度，确定输送管道的输送速度和气固比，以确保　系统的正常运行。　ｍｇ／ｉｎ。的排放限值，平均脱硫效率为８８．８５％，　钙硫摩尔比为３：１左右。运行中虽然也时有ＳＯ　（４）输送系统管径　根据锅炉实际入炉石灰石粉的粒径和堆积密　排放超标现象出现，但多是受燃煤硫分变化、锅　炉燃烧运行调整和石灰石系统运行调整等因素影　响所致，这些通过系统的优化设计和运行经验的　积累是可以解决的。　度，选取合适的管径，确保系统达到设计出力。　（５）输送设备选择　由于石灰石输送系统在运行过程中，圆顶　阀、平衡阀等阀门工作环境恶劣，操作频繁，为　［参考文献］　［１］郭秀丽．石灰石脱硫工艺在循环流化床锅炉中的应用　［Ｊ］．安全、健康和环境，２００５（７）　［２］张桂玲，陈向群．大中小石灰石脱硫对循环流化床锅炉运　行的影响［Ｊ］．区域供热，２００４（３）　确保工作可靠性，这些阀门均采用国际上运行业　绩良好的进口阀门。料位计、旋转给料机等关键　仪表和设备也都采用国际上运行业绩良好的进口　第５期　李　云等：双氧水装置生产安全分析与控制　·２９·　表１。　表１　双氧水装置各物料的危害特性　根据双氧水装置各介质的危害特性，将危险　因素分为以下几个系统。　（１）工作液系统　工作液由重芳烃、磷酸三辛酯、２一乙基蒽醌　按一定比例组成，为易燃性有机混合溶液，遇见　明火或火星发生燃烧或爆炸。工作液始终贯穿整　个双氧水主工艺系统，装置生产时若一处发生燃　烧爆炸事故，极易引起其他相邻设备燃烧爆炸，　甚至波及整个系统，造成巨大的损失。　（２）氢气系统（氢气＋工作液）　氢气系统可分为氢气和氢气＋工作液两部　分，前者主要是制氢系统（我公司采用变压吸　附制氢），后者为氢化工序。氢气爆炸范围大，　在有火星、静电等情况下，容易发生燃烧爆炸。　氢气系统可能发生燃烧爆炸事故的情况主要有以　下几种：　①装置或装置部分设备开车前，空气置换　不合格，生产过程中产生静电（或遇其他能量）　引起燃烧爆炸；　②装置或装置部分设备停车检修时，由于　氢气或工作液置换不完全，遇见明火或火星时，　发生燃烧爆炸事故；　③氢化塔生产时，塔内氧气累积达到爆炸　极限，或循环工作液中Ｈ　０　含量太高，分解后　氧气含量达到爆炸极限，遇火星或静电时发生燃　烧爆炸事故；　④设备泄漏氢气（或氢气＋工作液），氢气　外泄时产生静电或遇其他火源，引起燃烧爆炸；　⑤氢气串入氮气管网系统或排污管网系统，　在使用氮气或进行排污压液等操作时引起燃烧爆　炸事故；　⑥设备超压发生爆炸事故。　（３）双氧水系统　双氧水系统可分为双氧水和双氧水＋工作液　两部分，前者主要是成品储罐区，后者主要是氧　化、萃取工序。Ｈ　０　在碱性环境或有杂质存在　时易发生自分解反应，同时产生大量的氧气和热　能，如果该过程遇可燃物或能量得不到释放，将　会引起燃烧爆炸事故。双氧水系统可能发生燃烧　爆炸事故的情况主要有以下几种：　①生产过程中，由于氧化加酸（萃取配酸）　量不够，后处理工序工作液带碱严重，氧化空气　中含碱性气体（氨），萃取纯水不合格（呈碱　性）等原因，导致双氧水系统呈碱性，引起　Ｈ　０　分解，从而引发爆炸事故；　②生产过程中，由于氢化液过滤器滤芯破　损，氧化空气过滤器滤芯破损，萃取纯水含杂质　（重金属阳离子）等，导致双氧水系统内进入杂　质，引起Ｈ：０：分解，从而引发爆炸事故；　③氧化、萃取工序排污酸性废水与后处理、　氢化工序排污碱性废水混合后，造成酸性废水中　Ｈ　０　分解，引发爆炸事故；　④配制工序在清洗酸性废工作液时，因操　作不当引起废液中Ｈ　Ｏ　分解，引发爆炸事故；　⑤萃余液中Ｈ　０　含量偏高，在干燥塔内分　解，导致干燥塔放空口跑料，甚至引起燃烧爆炸　事故；　⑥双氧水在密闭的容器中（比如充满双氧　水的管道两端阀门全部关死）缓慢分解，容器　内压力不断增高，最终使设备超压，引起爆炸。　３预防措施　３．１本质安全设计　３．１．１安全自动化设计　（１）氢气系统各压力容器的最高压力点压　力设置远传监控报警信号，双氧水系统各容器温　·３０·　中氮肥　第５期　度设置远传监控报警信号，并全部集中于总控　ＤＣＳ进行实时监控。　（２）对氢化塔氢气、工作液进料，氢化液　气液分离器出料，氧化塔氢化液进料，氧化液气　液分离器出料，设置紧急停车切断联锁装置。　（３）变压吸附、氢化工序设置氢气泄漏报　警装置。　（４）对装置各方位建立视频监控系统。　３．１．２氢气和氮气系统、排污系统、补工作液　系统隔离设计　（１）变压吸附装置氮气管道与原料气管道　接头处、氢化塔氢气输送管道与氮气管道接头处　设计放空装置，氢化塔再生氮气管道进口处等设　置放空管道（如图１）。放空管设置在氢气与氮　气接头处，在氢气系统停用氮气时，保持放空管　阀门开启（其两端阀门关闭）状态，防止氢气　反串至氮气管网。　接氮气管　接氢气管　图１放空管设置　（２）氢化液气液分离器和氢化塔尾气芳烃　回收器排污压液管道要求单独配管，杜绝与碱性　工作液排污总管共用，防止特殊情况下氢气串人　排污总管。　（３）碱性工作液排污系统与酸性工作液排　污系统完全隔离，防止２种废液混合后引起双氧　水分解。　（４）装置补工作液只能从后处理工序碱塔　进入系统，杜绝工作液从氧化工序补人。　（５）在氢气系统放空口及重要设备处设置　氮气（或蒸汽）灭火装置。　３．１．３其他设计　双氧水系统各设备要设置相应的泄压装置、　放空装置、紧急加酸装置和紧急排放装置等。　装置周围设置环形环保沟和事故应急池，氢　气系统各电力设备全部采用防爆设备，按规定设　置消防应急系统。　３．２过程控制的安全管理　３．２．１　氢气系统　氢气系统安全主要针对压力容器和氢气的易　燃易爆性质来进行控制。　（１）按规定对压力容器、安全阀、压力表　等设备或安全附件进行定期检验和校验。　（２）严格控制设备的操作压力，避免设备　超压。　（３）仔细巡检，及时发现设备泄漏情况，　并及时解决。　（４）氢气系统设备在开车、投用前或停车　后检修，要对设备内空气或残余物料进行严格置　换、清洗。　（５）严格控制氢化塔人塔物料氧含量（控　制萃余液Ｈ。０　含量等），监测尾气排放氧含量，　避免氧气在氢化塔内累积后达到爆炸极限。　（６）氢化系统压液要求采用氮气建立压力，　避免操作时氢气串出，引发事故。　３．２．２双氧水系统　双氧水系统要防止引入含杂质或呈碱性的介　质，需注意以下几点。　（１）严格控制氧化塔人塔物料的洁净度和　酸度。及时检查和更换氢化液过滤器滤芯，以防　止催化剂粉尘或氧化铝粉尘进入氧化塔；根据工　作液碱度或后处理带碱情况调整入塔氢化液加酸　量，保证氧化后酸指标在控制范围内；及时检查　和更换空气过滤器滤芯，以防止铁锈等杂质带入　氧化塔。　（２）严格控制萃取塔入塔纯水的电导率和　配水酸度。　（３）严格控制萃余液中Ｈ：０　的含量。　（４）酸性工作液排污要单独收集，单独清　洗，清洗后工作液中的Ｈ　０　含量要严格控制。　（５）储存双氧水或氧化液的管道、设备不　可密封，禁止将充满双氧水或氧化液的管道两端　阀门关死。　４总结　双氧水生产属于危险化工生产，按照　ＧＢ１８２１８－－２００９《危险化学品重大危险源辨识》　进行辨识，双氧水装置为重大危险源，国内双氧　水装置也时有发生爆炸燃烧的情况。不过，只要　双氧水生产厂家严格按照规范管理执行，特别是　认清Ｈ：和Ｈ　Ｏ　的危害特性，有针对性地控制　好相应的安全指标，也能实现装置的安全、稳定　生产。