化工工艺装置的主要危险源分析

化工企业的高危险工艺生产装置主要是指含有硝化、磺化、卤化、强氧化、重氮化、加氢等化学反应过程和存在高温(≥300℃)、高压(≥10MPa)、深冷(≤-29 ℃)等极端操作条件的生产装置。

　　高危险储存装置主要指剧毒品、液化烃、液氨、低闪点(≤-18 ℃)易燃液体、液化气体等危险化学品储存装置。

　　(一)高危险生产装置的危险性

　　下面，介绍六类常见的最主要的高危险生产装置的危险性。

　　1.硝化反应。有两种：一种是指有机化合物分子中引入硝基取代氢原子而生成硝基化合物的反应，如苯硝化制取硝基苯、甘油硝化制取硝化甘油;另一种是硝酸根取代有机化合物中的羟基生成硝酸酯的化学反应。生产染料和医药中间体的反应大部分是硝化反应。

　　硝化反应的主要危险性有：

　　(1)爆炸。硝化是剧烈放热反应，操作稍有疏忽、如中途搅拌停止、冷却水供应不足或加料速度过快等，都易造成温度失控而爆炸。

　　(2)火灾。被硝化的物质和硝化产品大多为易燃、有毒物质，受热、磨擦撞击、接触火源极易造成火灾。

　　(3)突沸冲料导致灼伤等。硝化使用的混酸具有强烈的氧化性、腐蚀性，与不饱和有机物接触就会引起燃烧。混酸遇水会引发突沸冲料事故。

　　2.磺化反应。磺化反应是有机物分子中引入磺(酸)基的反应。磺化生产装置的主要类型：

　　(1)烷烃的磺化。如生产十二烷基磺酸钠、

　　(2)苯环的磺化。如生产苯磺酸钠类。

　　(3)各种聚合物的磺化和氯磺化。如生产各种颜料、染料的磺化等。

　　磺化反应的主要危险性有：

　　(1)火灾。常用的磺化剂，如浓硫酸、氯磺酸等是强氧化剂，原料多为可燃物。如果磺化反应投料顺序颠倒、投料速度过快、搅拌不良、冷却效果不佳而造成反应温度过高，易引发火灾危险。

　　(2)爆炸。磺化是强放热反应，若不能有效控制投料、搅拌、冷却等操作环节，反应温度会急剧升高，导致爆炸事故。

　　(3)沸溢和腐蚀。常用的磺化剂三氧化硫遇水生成硫酸，会放出大量热能造成沸溢事故，并因硫酸的强腐蚀性而减少设备寿命。

　　3.卤化反应。有机化合物中的氢或其他基团被卤素(Cl、Br、F、I)取代生成含卤有机物的反应称为卤化反应。化工生产中常见的卤化反应有：黄磷与氯气反应生成三氯化磷、硫磺与氟气反应生成六氟化硫、双酚A、苯酚、二苯乙烷与溴素反应生成溴系阻燃剂等。

　　卤化反应主要危险性有：

　　(1)火灾。卤化反应的火灾危险性主要取决于被卤化物质的性质及反应过程条件，反应过程所用的物质为有机易燃物和强氧化剂时，容易引发火灾事故。

　　(2)爆炸。卤化反应为强放热反应，因此卤化反应必须有良好的冷却和物料配比控制系统。否则超温超压会引发设备爆炸事故。

　　(3)中毒。卤化过程使用的液氯、溴具有很强的毒性和氧化性，液氯储存压力较高，一旦泄露会发生严重的中毒事故。

　　4.强氧化反应。物质与氧或强氧化剂发生的化学反应称为强氧化反应。常见强氧化反应有：氨氧化制硝酸、甲醇氧化制甲醛、丙烯氧化制丙烯酸等。

　　强氧化反应的主要危险性有：

　　(1)爆炸。强氧化反应一般是剧烈放热反应，反应热如不及时移去，将会造成反应失控而发生爆炸事故。氧化反应中的物质大部分是易燃、易爆物质，副产过氧化物的性质极不稳定，受热易分解，有爆炸危险。

　　(2)火灾。氧化剂具有很强的火灾危险性，如遇高温、撞击、摩擦以及与有机物、酸类接触都能引发火灾。

　　5.重氮化反应。重氮化是使芳伯胺变为重氮盐的反应。常见的重氮反应有：丙酮氰醇与水合肿、氯气合成偶氮二异丁腈、芳胺与亚硝酸钠反应制得偶氮染料等。

　　重氮化反应的主要危险性有：

　　(1)爆炸。重氮化反应的危险性在于所产生的重氮盐，在温度稍高或光的作用下，极易分解，有的甚至在室温时亦能分解。一般每升高10℃，分解速度加快两倍。在干燥状态下，有些重氮盐不稳定，外部条件能促使重氮化合物激烈分解，有爆炸着火的危险。

　　(2)火灾。作为重氮剂的芳胺化合物多为可燃有机物在一定条件下易引发火灾

　　6.加氢反应。在石油化工生产中，在催化剂及氢存在条件下以除去其中的硫、氮或不饱和键、烯烃或使原料发生裂解的反应称为加氢反应。

　　加氢反应的火灾危险性有：

　　(1)爆炸。许多还原反应都是在氢气存在条件下，并在高温、高压下进行，如果因操作失误或设备缺陷发生氢气泄漏，极易发生爆炸。

　　(2)火灾。加氢裂化在高温、高压下进行，且需要大量氢气，一旦油品和氢气泄漏，极易发生火灾或爆炸。

　　(3)氢脆。加氢为强烈的放热反应，氢气在高温下与钢材接触，钢材内的碳分子易与氢气发生反应生成碳氢化合物，使钢制设备强度降低，发生氢脆。

　　(二)高危险储存装置的危险性

　　高危险储存装置：储存剧毒、液化烃、液氮、低闪点易燃液体和液化气体的储罐、钢瓶、气柜等。其危险性：

　　(1)泄漏。由于储存设备损坏或操作失误引起泄漏，从而大量释放易燃、易爆、有毒有害物质，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。如四川发生的液氯储罐泄漏爆炸事件，使数十万居民紧急转移，影响极大。

　　(2)中毒。有毒物质泄漏后形成有毒蒸汽云，它在空气中漂移、扩散，直接影响现场人员，并可能波及居民区。大量剧毒物质泄漏可能带来严重人员伤亡和环境污染。

　　(3)火灾。储存易燃液体、易氧化或遇水剧烈反应的物质，易引发火灾事故。

　　(4)爆炸。储存低闪点的易燃液体或气体，如液化烃储罐，由于液化烃闪点低，极易燃烧，一旦泄露遇酸、撞击、摩擦、有机易燃物质或积聚的静电会发生火灾及爆炸事故。如南京金陵石化的油罐发生爆炸事故，造成20人死亡。

　　(三)人工手动控制的危险有害因素

　　1.危险性大小五要素：

　　化工装置的危险性大小通常用危险度来分级，分为高度危险级、中度危险级和低度危险级三级，构成危险度的五个要素是：

　　(1)物质：工艺过程中的物质本身固有的点火性、可燃性、爆炸性和毒性。

　　(2)容量：工艺过程中物料量，量大危险性大。

　　(3)温度：运行温度越高，点火温度低的危险性大。

　　(4)压力：运行压力越高越危险。

　　(5)操作：不同的化工产品、不同的反应类型、不同的运行条件、不同的工艺路线、不同的原料路线造成化工操作异常复杂。

　　2.人工手动控制的危险有害因素

　　据初步调查，我省中小型化工企业的生产装置，一般以人工手动控制为主要操作手段。从化工生产的特点分析，人工手动控制的危险有害因素有：

　　(1)现场人工操作用人多，一旦发生事故件直接造成人员伤亡。

　　(2)人的不安全行为是事故发生的重要原因。在温度、压力、液位、进料量的控制中，阀门开关错误或指挥错误将会导致事故的发生。

　　(3)人工手动控制中很难严格控制工艺参数，稍有不慎即会出现投料比控制不当和超温、超压等异常现象，引发溢料、火灾甚至爆炸事故。

　　(4)作业环境对人体健康的影响不容忽视，很容易造成职业危害。

　　(5)设备和环境的不安全状态及管理缺陷，增加了现场人员机械伤害、触电、灼伤、高处坠落及中毒等事故的发生，直接威胁现场人员安危。