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合成工段混合脫水系統(tǒng)(聚氯乙烯廠)爆炸事故分析及安全防范技術(shù)措施探討

  
評(píng)論: 更新日期:2008年05月06日

  廣西某化工廠采用電石法工藝路線生產(chǎn)聚氯乙烯,在合成工段混合脫水系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生爆炸事故。本文對(duì)合成工段混合脫水系統(tǒng)典型事故案例進(jìn)行研究,提出有效的安全防范技術(shù)措施,對(duì)防止此類事故發(fā)生有一定的幫助。

  1 工藝流程

  電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中,合成工段混合脫水系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。



  圖1 合成工段混合脫水系統(tǒng)工藝流程圖

  從乙炔裝置送來的精乙炔氣,經(jīng)乙炔預(yù)冷器預(yù)冷和砂封后,與氯化氫裝置送來的干燥氯化氫氣體通過流量計(jì)調(diào)節(jié)配比,在混合器充分混合后,進(jìn)入串聯(lián)的石墨冷凝器,用鹽水間接冷卻?;旌蠚庵兴忠徊糠忠喳}酸形式排出,部分則夾帶于氣體中進(jìn)入串聯(lián)的酸霧過濾器,由氟硅油玻璃棉捕集分離。然后該氣體經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱,再進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

  2 典型事故案例

  2003年10月12日,該廠氯化氫合成爐崗位由于操作不當(dāng),氯化氫含有較高的游離氯,引起混合脫水系統(tǒng)的混合器等設(shè)備爆炸而造成緊急停車。經(jīng)分析,氯化氫合成爐的原料氯氣和氫氣壓力波動(dòng),造成氯化氫含游離氯高,游離氯和乙炔氣劇烈反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氯乙炔,并放出大量的熱量,促使混合脫水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)爆炸。

  3 易燃易爆物質(zhì)性質(zhì)分析

  合成工段混合脫水系統(tǒng)存在易燃易爆物質(zhì)乙炔,還可能存在氯乙炔等物質(zhì)(還可能含有極少量的氫氣,其對(duì)系統(tǒng)影響不大)。

  乙炔:乙炔性質(zhì)活潑,在高溫、高壓下具有強(qiáng)烈的爆炸能力。乙炔與空氣能在很寬的范圍內(nèi),即2.3%~81%(其中7%~13%最易爆炸,最適宜的混合比為13%)形成爆炸混合物。它屬于快速爆炸混合物,其爆炸延滯時(shí)間只有0.017s。

  氯乙炔:氯化氫與乙炔反應(yīng)生成氯乙炔,此物質(zhì)很不穩(wěn)定,遇光、振動(dòng)等就能發(fā)生爆炸。

  4 爆炸事故原因分析

  電石法工藝路線已經(jīng)趨于成熟,導(dǎo)致混合脫水系統(tǒng)發(fā)生爆炸的原因,可能有兩個(gè):

  4.1 超負(fù)荷生產(chǎn)導(dǎo)致混合氣體在管道流速過大,以至產(chǎn)生大量的靜電荷,在靜電接地裝置失靈的情況下,當(dāng)氣體流經(jīng)管道截面積突變較大的部位時(shí),有可能產(chǎn)生靜電火花,從而點(diǎn)燃了易燃易爆的乙炔氣體,在密閉的管道或容器內(nèi)就有爆炸的可能。

  4.2 氯化氫合成中的氫氣和氯氣如配比不當(dāng)或壓力波動(dòng)時(shí),會(huì)使氯化氫氣中含有過量的游離氯,它與乙炔氣在混合器中進(jìn)行混合即產(chǎn)生劇烈反應(yīng)生成氯乙炔,并放出大量熱量,促使混合氣體瞬間膨脹,從而在混合脫水系統(tǒng)的混合器、石墨冷凝器、酸霧過濾器等薄弱環(huán)節(jié)處爆炸。

  5 安全技術(shù)防范措施

  針對(duì)以上導(dǎo)致發(fā)生爆炸的2種原因,提出以下安全技術(shù)防范措施:

  5.1 在混合器前各設(shè)置氫氣緩沖罐和氯化氫緩沖罐,并安裝自控調(diào)節(jié)閥門,以控制氣體流量和流速,防止由于流速突變且過大時(shí)產(chǎn)生過多的靜電荷。

  5.2 在氯化氫合成工段采用自動(dòng)調(diào)節(jié)氯、氫比例替代看爐內(nèi)火焰顏色的人工操作法和間歇式化學(xué)分析法,準(zhǔn)確地控制氯化氫含游離氯量,防止氯化氫含游離氯量過高。

  5.3 在混合器前安裝事故閥,當(dāng)合成工段混合脫水系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí),事故閥自動(dòng)關(guān)閉,將合成工段混合脫水系統(tǒng)與乙炔系統(tǒng)完全隔離。

  5.4 在氯化氫總管出口處安裝游離氯自動(dòng)測(cè)定儀、游離氯自動(dòng)報(bào)警裝置,并將游離氯自動(dòng)測(cè)定儀與乙炔氣事故閥聯(lián)鎖。當(dāng)游離氯過高時(shí),乙炔氣事故閥自動(dòng)關(guān)閉。

  5.5在混合器、石墨冷凝器、酸霧過濾器及其之間的管道上安裝溫度自動(dòng)測(cè)定儀測(cè)定管道或容器內(nèi)的混合氣氣相溫度(還可以安裝溫度自動(dòng)報(bào)警裝置),并將溫度自動(dòng)測(cè)定儀與乙炔氣事故閥聯(lián)鎖。當(dāng)氣相溫度過高時(shí),乙炔氣事故閥自動(dòng)關(guān)閉。

  5.6 在混合器、管道的某些部位等安裝超壓爆破膜和排空等安全裝置,當(dāng)發(fā)生爆炸事故時(shí),壓力自動(dòng)排空,防止容器和管道被破壞。

  6 結(jié)束語

  目前、國(guó)內(nèi)乙炔電石法工藝路線生產(chǎn)聚氯乙烯技術(shù)比較成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì),合成工段混合脫水系統(tǒng)發(fā)生爆炸事故最為頻繁,這主要是由于目前對(duì)氯化氫含游離氯量仍采用看爐內(nèi)火焰顏色的人工操作方法和間歇式化學(xué)分析方法,在氯、氫比例突然失調(diào)的情況下,操作工難以做到準(zhǔn)確、及時(shí)地調(diào)節(jié),這是發(fā)生事故的直接原因。只要保證氯化氫游離氯不過高,一般合成工段混合脫水系統(tǒng)都能避免發(fā)生爆炸事故。

作者:藍(lán)柳恒

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