双氧水生产与安全设计

<＼ f ． 安全工程 ． 9 双 氧 水 生 产 与 安 全 设 计 PRODUCTION AND REI．IABⅡIITy DESIGN OF HYDROGEN PEROXIDE c_}，_ 蒽醌法双氧水生产的几年 中，许多厂都 发生 了 一 些事故，尤其是着火爆炸等恶性事故，选成人员伤 亡和装置停产的重大损失。劳动部在《关于生 产性 建设工程项目职业安全卫生监察的暂行》中指 出：建设项 目中职业安全与卫生技术措施和设施，应 与主体工程同时设计，同时施 工，同时投产使用 (简 称三同时)遵照劳动部这一规定，在本次双氧水扩产 改造的设计中，我们采取了相应的安全改进措施，以 尽量避免事故的发生。 1 工艺设计中采取的安全措施 1．1 确保氢化反应和氯化反应工作液的酸碱度 蒽醌法双氧水生产过程中，工作液 的加氢反应 是在碱性条件下进行，而氢化液的氧化反应 以及双 氧水的萃取又必须在酸性条件下进行。如果氧化液 呈碱性，双氧水会发生分解而酿成事故。因此，操作 中在氧化反应前要进行加酸处理，在氢 化反应前要 进行加碱处理。为了使之混合均匀，本 次设计增加 了静态混合器。生产中准确无误地调节工作 液的酸 碱度，是保证双氧水安全生产的必要条件。为此，在 氢化工序、氧化工序和萃取工序均设置了分析点，随 时监测工作液的酸碱度。 L2 改进碱处理工艺 当碱处理工序碱塔操作不正常时，萃余液夹带 气体使塔中碱液大量带出，如果在分离器 中没有得 到很好分离，可使工作 液中的碱度超过正常指示 的 数百倍。如某厂碱塔操作 不正常，致使进入氧化铝 再生器工作液的碱度高达 3．％／ml。工作液中的碱经 过氢化、氧化工序进入萃取塔 ，塔中双氧水遇碱后剧 烈分解，塔头爆炸引起着火。本次设计中，我们采 用 在老装置经过试验成功 的计量加碱新工艺，取消碱 塔，定量向工作液加碱。该工艺精减了设备，使操作 ． 44 ． 一丁 I 蒋先楚 更简单，消除了工作液过度带碱的隐患。 13 严格控制氯化尾气中的氧含量 氧化黾气 中含有一定量 的重芳烃蒸汽，其含氧 量不得高于 l5％．否则易形成爆炸性 的气 体混 和 物。某厂氧化工序用纯氧氧化，氧化尾气未按规定 用氮气稀释使氧含量在 l5％ 以下，尾气放空时，恰 迂氢化工序漏过来 的触媒，立即爆炸着 火。本次设 计中，我们采用空气氧化工艺，氧化尾气用氮气稀释， 使其氧含量控制在 l0％ 以下，以确保生产安全。 1．4 双氯水浓缩残液应及时稀释 双氧水浓缩精制过程 中，稀双氧水蒸 发后被分 离下来的残液中双氧水浓度 约 63．5％( )，其 中还含 有少量有机物。该残液 因双氧水含量高，且含有少 量有机物，故有一定的危险性。生产中采 用纯水稀 释 的方法，使其双氧水含量降低到 25％(wt)以下，同 时还降低了物辩的温度 以保安全。本 次设计 中增 加 了稀释水 自动调节系统，使安全 生产更具 可靠 性 。 15 真空浓缩工艺 稀双氧水的浓缩精制过程，是通过蒸发、冷凝单 元操作来实现的。在加热过程 中，发生化学变化的 物质称为热敏物质。根据苏尔寿 资料介绍，操作 压 力是决定性的因素，双氧水的相 对分解率与压力成 正比。根据双氧水溶液气液平衡 关系，压力低与之 平衡的操作温度就低。另据文献介绍，温度每上升 lO ℃ ，物质的热分解速率增加两倍，且与加热时间成 正 比，郎热分解危险度D=pt。 式中：P 一操作压力 (绝压 Pa)；t一加热时问(s)。 在稀双氧水的加热蒸发过程 中，双氧水是热敏 物质，将发生分解，生成水和氧气，并放 出热量。由 于该混合气 中含有少量的有机物，因此具有一定危 险性。为此，双氧水的蒸发选择无液体循环 的外膜 式蒸发器，以缩短双氧水的滞留时间；蒸发、冷凝选 《化学工程师556／1993(总第 37期 维普资讯 http://www.cqvip.com 择真空条件下操作，减少了双氧水的热 分解速率， 从而提高了生产的安全性。 1．6 排放的酸性、碱性物料分流 双氧水生产过程中，一些设备要定期排液。这 些排放的废液有酸性的，有碱 性的。这两种溶液不 得混流。如果混流的话，则酸性溶液 中的双氧水遇 碱后急剧分解而造成事故。本次设计为了降低消耗 定额，采取了废工作滚 回收措施 。由设备 出的碱性 废液和酸性废液分别流人碱性废工作液贮槽和酸性 废工作液贮槽，以避免发生意外事故。 L7 可燃气体放空管加装阻火嚣 氢化工序的氢化尾气中含有氢气及少量 的甲烷 和芳烃蒸汽，氧化工序的氧化尾气 中也含有少量芳 烃蒸汽，各工序的工作 液贮槽也 会有少量芳烃蒸汽 解释出来。氢气、甲烷、芳烃蒸汽均属易燃易爆 气 体。这些气体的放空，如果速度过高，就会引起静 电 着火。本次设计，在这些气体放空的管道上均装有 阻火器，防止气体放空 时引起静 电着火。并且将这 些气体集中于 32m高的高架排气筒放空，也确保了人 身安全。 1．：B 仓储安全措施 工业用浓度在 30％(、vt)以上的双氧水是强氧化 剂，容易引起可燃物质燃烧。双氧水遇杂 质或尘埃 会分解生成水，放出氧气和热量。双氧水还具有某 种程度的腐蚀性。因此，双氧水 的储运要有相应 的 安全措施。设计中，储存双氧水 的仓库应 与其他化 学品仓库分开。盛装双氧水的容器应选用合适 的材 质，并设有适 当的通气孔，且要能防止灰尘混入。双 氧水的存放要避免阳光直 晒，因此布置在室外 的双 氧水贮槽，必须设计有遮阴棚 1．9 管道耍有 良好的静 电接地措施 化工生产，当电阻率为 10 ～ 10 Q．cm的物料 在管道中流动或喷出时都能产生静电和积聚。物料 的压力越高、流速越快，静电危险性越大。蒽醌法双 氧水生产中，工作液以及氢气和 重芳烃蒸汽在管道 中快速流动或急剧喷出都可能产生静电着火。消除 静电积聚的一种有效方法是将带电物体的静 电荷通 过接地导体，引入大地。本次设计对上述物料流动 的管道均采取了良好的静止接地措施。 2 设备设计的安全措施 设备的设计除了符合有关的钢锚压力容器的设 计规范和规定外，还应注意以下几个问题。 1 某些重要设备设计爆破片 近年来由于操作 不 当，引起设备超压爆炸的事 化学工程师 1993(总第 37期) 故时有发生，造成的损失惨重。因此，在设计中对某 些可能发生超压事故且几率 较大 的设备设计爆破 片，如萃取塔、剩余液受槽等设备。这是减轻这类事 故造成损失的一种措施。 2l2 选择恰当的法兰热片材质 热片材质选择不 当，很容易造成工作 液的泄 漏 事故。如某厂氢化釜 一 法兰热片选用聚乙烯，由于 氢化操作温度常在 70～ 80℃ ，结果选成热片 变 形 ，大量氢化液喷出。因此，设计中对操作温度较高 酌设备和管道的法兰热片应选用较耐高温的聚四氟 乙烯或聚四氟乙烯包覆热片。 2-3 设备的静电接地和防雷 凡有工作液、氢气和 重芳烃蒸汽流动或贮存 的 设备，极易产生静电积聚。因此，均应采取静电接地 措施，防止物料泄出时引起意外的着 火事故。布置 在室外 的高大设备还要作好防雷设计。 3 设备布置的安全措施 葸醌法双氧水生产使用的原料氢气和重芳烃蒸 汽都属易燃易爆气体，工作液属可燃物料，重芳烃还 是有毒物质，如果生产过程中设备或管道发生跑、冒． 滴、漏，就有可能发生中毒事故或着火爆炸事故。从 安全角度考虑，本次设计将设备 由原先厂房内布置 改为露天或半露天布置。这 样，即使这些气 体有一 点泄漏也被空气吹散了，不会发生积聚，较好地改善 了车间的职业卫生条件，对安全生产和职工的人 身 安全均有好处。 4 增设可燃气体检测报警器 为了确保生产的安全 可靠性，本次设计在生产 区每层楼面增设了 1～ 2个 可燃气体检测报警器。 该报警器用于测量空气中各种可燃性气体或蒸 汽爆 炸下限以内的含量。 当设备或 管道发生泄漏．空气 中可燃性气体浓度达到或超 过报警设定点时，报警 器便 发出闪光和音响报 警信 号，以便 及早采 取措 施，避免爆炸火灾 事故 的发生，达到安全 生产 的 目 的 。 此外，其他专业的设计都要严格地 按照有 关的 设计规范和规定进行设计，这里就不再赘述了。 尽管我们在这次双氧水扩产改造的设计 中对安 全采取了很多改进措施，但另一方 面还必须进一步 加强对职工的安全教育和 岗位操作法的学 习，提高 全体职工的安全意识和操作技能，尽可能避免误操 作，多方面全方位地 防止事故的发生。 维普资讯 http://www.cqvip.com