醋酸生產火災爆炸危險性分析及其消防安全對策

   時間:2014-03-11 23:33:15
醋酸生產火災爆炸危險性分析及其消防安全對策簡介
    醋酸是一種重要的基本有機化工原料,主要用於製取醋酸乙烯單體(VCM)、醋酸纖維、聚乙烯醇、醋酸酯等,在染料、香料、醫藥、農藥及粘合劑等方面有著廣泛的用途……
醋酸生產火災爆炸危險性分析及其消防安全對策正文
  醋酸是一種重要的基本有機化工原料,主要用於製取醋酸乙烯單體(VCM)、醋酸纖維、聚乙烯醇、醋酸酯等,在染料、香料、醫藥、農藥及粘合劑等方面有著廣泛的用途,是近幾年來發展較快的基礎有機化工產品之一。2008年,我國的醋酸生產能力已達到330萬噸左右。隨著科技的發展,醋酸生產規模日趨龐大和複雜,生產過程中潛在的火災爆炸危險性也越來越大。因此,開展醋酸生產工藝過程中的火災爆炸危險性評價和分析,對於提高企業生產安全和經濟效益具有十分重要的現實意義。
  
一、醋酸生產工藝及反應裝置的火災爆炸危險性
  
目前,國內外醋酸生產主要採用甲醇低壓羰基合成法生產工藝,以一氧化碳和甲醇為原料,在一定的溫度和壓力條件下,藉助催化劑和促進劑的作用,低壓羰基合成醋酸。醋酸生產過程中主要反應物料一氧化碳和甲醇的爆炸範圍分別為61.5和30.5,爆炸範圍都相當寬,爆炸危險度很高,都屬於易燃易爆而且爆炸威力較大的物質。醋酸生產反應裝置是為實現特定工藝性能所設計或選定的、並能將各種不同性能的眾多生產設備有機結合而成的整體系統,其生產反應裝置具有以下危險性特點:
  
(一)醋酸反應裝置生產的連續性、操作的集中性以及全流程的自動控制,省掉了許多中間的儲存環節,生產的彈性大大減弱,生產線上每一環節的故障都會對全局產生重大影響。
  
(二)隨著現代科學技術的發展,生產工藝原理的不斷成熟,醋酸生產越來越趨向於規模大型化、反應裝置集中化,並使大量化學物質都處於工藝過程狀態,一旦外泄就會造成重大事故,對國家和人民生命財產安全造成嚴重威脅。譬如醋酸生產造氣工藝中,一氧化碳泄露造成人員傷亡的事故以往就比較多見。
  
(三)醋酸生產工藝絕大部分為密閉式,大量加工過程都在密閉式的反應釜罐和管線中,其內部狀況難以直接觀察,整個生產情況都要由感測器、變送器輸送到控制中心的儀器儀錶上的各種壓力、流量、溫度信號來反映,這對操作、監測工作提出了更高的安全要求。
  
(四)醋酸生產中有許多副反應發生,有些機理尚不完全清楚,生產條件一旦波動失控就有可能發生嚴重事故。影響醋酸生產各個工藝參數的干擾因素較多,預先設定的參數值易發生偏移,即使是在自動調節的過程中也會產生失控現象。同時,由於員工的素質差異和人機工程設計欠佳,往往會造成誤操作,如看錯儀錶、開錯閥門等。
  
二、醋酸生產工藝過程中的火災爆炸類型分析
  
醋酸生產工藝過程中主要的危險是火災爆炸,而發生火災爆炸的類型主要有泄露型和反應失控型兩種。
  
(一)泄露型火災爆炸。泄露型火災爆炸是指處理、貯存或輸送可燃物質的容器、機械或設備因某種原因而使可燃物質泄露到外部或助燃物進入設備內,遇到點火源后引發的火災爆炸。醋酸生產過程中最常見的是一氧化碳氣體泄露爆炸,而泄露的原因主要有:設備材料性能降低引起的泄露、設備缺陷引起的泄露、以及人為因素引起的泄露,如誤操作、違章操作、設備運行維修保養不善等。
  
(二)反應失控型火災爆炸。反應失控型火災爆炸是由於醋酸生產過程中化學反應放熱速度超過散熱速度,導致體系熱量積累,溫度升高,反應速度加快,造成反應產物暴聚,致使反應過程失去控制而引發火災爆炸事故。在甲醇低壓羰基化生產醋酸的反應過程中,如果原料多投或投料速度過快、物料不純等原因都可能引發劇烈反應,使反應釜內的熱量急劇增加。而製冷設備失效、送冷不足、攪拌器故障、攪拌不均勻等,是引起醋酸生產過程中散熱不利的主要原因。
  
醋酸生產反應過程中火災爆炸事故發生的途徑較多,通過編製事故樹分析得出,在多個基本原因事件中,反應釜內可燃物質泄露與空氣混合達到爆炸極限、反應釜冷卻不利是兩個最重要的因素,其次是設備材料性能下降、設備缺陷以及其他人為因素導致可燃物料泄露,明火、高溫、靜電火花、電氣火花、撞擊火花、雷擊火花等原因事件的影響則進一步退後。
  
三、醋酸企業生產過程中的消防安全對策
  
(一)消防安全對策原則。根據對醋酸生產工藝過程火災爆炸危險性分析的結果,應當採取「確保重點危險部位、控制重要基本原因事件」的原則,必須對醋酸反應釜單元給予重點安全保護,投入充分的人力和物力加強安全措施的落實。同時,對於能夠引發醋酸反應釜單元火災爆炸事故發生的最重要的基本原因事件如反應釜冷卻不利等因素要進行嚴格控制,對工藝單元中設備材料性能下降、設備缺陷、明火、撞擊火花等基本原因事件按其重要度大小分別進行加強控制,統籌兼顧。此外,還應加強對醋酸反應釜工藝單元的安全監控工作,並制訂和落實嚴格的工作許可證管理制度和作業程序,以防止火災爆炸事故的發生。
  
(二)消防安全設計要求。為了保障人身和財產的安全,在醋酸企業防火防爆安全設計中,應貫徹「預防為主,防消結合」的方針,嚴格按照《建築設計防火規範》、《石油化工企業設計防火規範》等消防技術標準規範的要求,有針對性地採取防火、防爆措施,防止和減少火災危害。譬如,醋酸工廠的總平面,應根據工廠的生產流程及各組成部分的生產特點和火災危險性,結合地形、風向等條件,按功能分區集中布置;醋酸生產設備和管道應根據其內部物料的火災爆炸危險性和操作條件,設置相應的儀錶、報警訊號、自動聯鎖保護系統或緊急停車措施;醋酸生產企業還應設置與其生產、儲存、運輸的物料相適應的消防設施和器材,供專職消防人員和崗位操作人員使用。
  
(三)消防安全操作措施。首先,要防止可燃物質泄露。對醋酸生產工藝中選購的設備,必須選擇有資質的廠家生產的合格產品。在生產反應過程中,要防止反應釜的安全附件失靈、閥門失效和罐體損壞等因素導致的CO氣體、甲醇液體泄露。其次,要嚴格控制火源。罐區內嚴禁明火,工藝管道內液體原料必須控制流速,禁止使用易產生火花的機械設備和工具,電氣設施必須防爆,工藝單元嚴格按規範要求設置防避雷設施,所有設備和管線均要設置靜電接地。第三,要確保製冷效果。要定期檢查校驗反應系統的各類流量計、調節閥、分析儀、壓力表、溫度計等儀錶和附件,確保完好有效。對製冷系統在生產反應過程中的運行狀況,要加強檢查維護,同時應有製冷備用系統,確保工藝單元生產中的製冷安全。
  
(四)消防安全管理措施。由於醋酸生產工藝過程中的複雜性,操作人員較易出現失誤,所以企業要嚴格按照有關國家標準和行業標準配置科學的、可靠的自動化控制系統,制定完善切實可行的消防安全管理制度和操作規程,以杜絕和減少因為人為失誤行為導致火災爆炸事故發生的可能性。要按照國家、省、市及行業主管部門的有關規定,配備必要的安全衛生監測儀器及現場急救設備,並宜就近於廠區設立救護站或衛生所,以利於事故中受傷害的人員及時得到有效的救治。此外,還應經常加強對作業人員的生產操作技能、安全防護和事故應急處理等方面的教育和培訓。尤其是醋酸反應工段的作業人員,應當受到嚴格的消防安全培訓,他們必須經過消防安全培訓合格后持證上崗,熟悉醋酸生產工藝過程,具有高度的責任心,具備預防和處理醋酸生產過程中火災爆炸險情的能力,並能對出現的緊急事故迅速做出及時的反應和正確的處置。

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