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雙氧水裝置生產安全分析與控制

文檔作者：李云錢志均文檔來源：川化股份有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月12日
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櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅（３）輸送速度因為石灰石粉存在堆積密度大、顆粒的離散性大、對壓縮空氣分子的親和力差、逸氣性強等特點，在氣力輸送時的懸浮速度梯度較大，給輸料管風速的選擇帶來困難：輸送速度過低，易造成石灰石粉沉積，并出現堵管現象；輸送速度過高，則系統阻力會顯著增加，給后續設備選型增加困難，甚至選不到合適設備。因此在系統改造時，采取根據實際入爐石灰石粉的粒徑和堆積密度，確定輸送管道的輸送速度和氣固比，以確保系統的正常運行。（４）輸送系統管徑根據鍋爐實際入爐石灰石粉的粒徑和堆積密度，選取合適的管徑，確保系統達到設計出力。（５）輸送設備選擇由于石灰石輸送系統在運行過程中，圓頂閥、平衡閥等閥門工作環境惡劣，操作頻繁，為確保工作可靠性，這些閥門均采用國際上運行業績良好的進口閥門。料位計、旋轉給料機等關鍵儀表和設備也都采用國際上運行業績良好的進口產品。２０１０ 年 ４ 月鍋爐脫硫裝置改造完成投用前ＳＯ２ 的排放濃度為 １ ００５８２ ｍｇ／ｍ３ （平均值），改造后鍋爐脫硫裝置性能考核時 ＳＯ２ 的排放濃度降至 １１２１７ ｍｇ／ｍ３ （平均值）。改造后的爐內噴鈣脫硫系統運行穩定、操作方便。性能考核期間，在鍋爐入爐煤含硫量小于 １％ （平均值為０６％）的情況下，通過爐內脫硫，ＳＯ２ 的排放濃度基本低于 ２００ ｍｇ／ｍ３，低于環保部門 ４００ｍｇ／ｍ３ 的排放限值，平均脫硫效率為 ８８８５％，鈣硫摩爾比為 ３∶１ 左右。運行中雖然也時有 ＳＯ２排放超標現象出現，但多是受燃煤硫分變化、鍋爐燃燒運行調整和石灰石系統運行調整等因素影響所致，這些通過系統的優化設計和運行經驗的積累是可以解決的。［參考文獻］［１］郭秀麗．石灰石脫硫工藝在循環流化床鍋爐中的應用［Ｊ］．安全、健康和環境，２００５ （７）［２］張桂玲，陳向群．大中小石灰石脫硫對循環流化床鍋爐運行的影響 ［Ｊ］．區域供熱，２００４ （３）雙氧水裝置生產安全分析與控制李 云，錢志均（川化股份有限公司，四川 成都 ６１０３０１）［中圖分類號］ＴＱ １２３６ ［文獻標識碼］Ｂ ［文章編號］１００４ －９９３２（２０１３）０５ －００２８ －０３［收稿日期］２０１３０３１９［作者簡介］李 云（１９７２—），男，四川威遠人，工程師，川化股份有限公司氣體廠副廠長。近年來，工業雙氧水生產發展迅猛，然而，雙氧水裝置的生產安全卻面臨著嚴峻的考驗，特別是 ２０１２ 年中原大化 “２·１５”雙氧水裝置燃燒爆炸事故的發生，更是將雙氧水裝置生產安全問題暴露了出來。本文結合我公司雙氧水裝置的情況，對工業雙氧水裝置的危險因素進行分析，提出預防控制要點。１ 生產工藝國內工業雙氧水生產大多采用蒽醌法。其生產工藝為：以 ２乙基蒽醌為反應載體，以重芳烴和磷酸三辛酯為載體物的混合溶劑 （三者的混合溶液稱為工作液），經過氫化工序、氧化工序得到過氧化氫，再通過萃取工序分離出雙氧水和工作液，其中，雙氧水經凈化后到成品灌裝，工作液 （萃余液）經后處理工序后循環至氫化工序繼續生產。２ 危險因素分析雙氧水裝置的主要原料為氫氣、壓縮空氣、２乙基蒽醌、重芳烴、磷酸三辛酯、磷酸、碳酸鉀、脫鹽水，輔料為低壓蒸汽、氮氣、工業水，產品為過氧化氫 （Ｈ２Ｏ２）。各物料的危害特性見第 ５ 期２０１３ 年 ９ 月中 氮 肥ＭＳｉｚｅｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ＰｒｏｇｒｅｓｓＮｏ５Ｓｅｐ．２０１３表 １。表 １ 雙氧水裝置各物料的危害特性物 料 使用單元 危害特性氫 氣 變壓吸附、氫化工序易燃、易爆，爆炸極限４０％ ～７５６％壓縮空氣 空壓站、氧化工序在氧化塔內與氧化液形成可燃、可爆混合物重芳烴 主工藝系統 易燃液體磷酸三辛酯 主工藝系統 可燃液體２乙基蒽醌 主工藝系統 可燃 固 體，溶 解 于 重 芳 烴、磷酸三辛酯磷 酸 氧化工序、萃取工序 腐蝕性碳酸鉀 后處理工序 腐蝕性脫鹽水 萃取工序 其重金屬含量不合格，可引發萃取塔中雙氧水分解蒸 汽 部分設備 易造成操作人員燙傷氮 氣 部分設備 與氫氣管線串接，操作不當氫氣串入后引發事故過氧化氫 氧化、萃取、成品灌裝等易發生分解，分解時放出大量的熱和氧氣，易發生爆炸事故根據雙氧水裝置各介質的危害特性，將危險因素分為以下幾個系統。（１）工作液系統工作液由重芳烴、磷酸三辛酯、２乙基蒽醌按一定比例組成，為易燃性有機混合溶液，遇見明火或火星發生燃燒或爆炸。工作液始終貫穿整個雙氧水主工藝系統，裝置生產時若一處發生燃燒爆炸事故，極易引起其他相鄰設備燃燒爆炸，甚至波及整個系統，造成巨大的損失。（２）氫氣系統 （氫氣 ＋工作液）氫氣系統可分為氫氣和氫氣 ＋工作液兩部分，前者主要是制氫系統 （我公司采用變壓吸附制氫），后者為氫化工序。氫氣爆炸范圍大，在有火星、靜電等情況下，容易發生燃燒爆炸。氫氣系統可能發生燃燒爆炸事故的情況主要有以下幾種：① 裝置或裝置部分設備開車前，空氣置換不合格，生產過程中產生靜電 （或遇其他能量）引起燃燒爆炸；② 裝置或裝置部分設備停車檢修時，由于氫氣或工作液置換不完全，遇見明火或火星時，發生燃燒爆炸事故；③ 氫化塔生產時，塔內氧氣累積達到爆炸極限，或循環工作液中 Ｈ２Ｏ２ 含量太高，分解后氧氣含量達到爆炸極限，遇火星或靜電時發生燃燒爆炸事故；④ 設備泄漏氫氣 （或氫氣 ＋工作液），氫氣外泄時產生靜電或遇其他火源，引起燃燒爆炸；⑤ 氫氣串入氮氣管網系統或排污管網系統，在使用氮氣或進行排污壓液等操作時引起燃燒爆炸事故；⑥ 設備超壓發生爆炸事故。（３）雙氧水系統雙氧水系統可分為雙氧水和雙氧水 ＋工作液兩部分，前者主要是成品儲罐區，后者主要是氧化、萃取工序。Ｈ２Ｏ２ 在堿性環境或有雜質存在時易發生自分解反應，同時產生大量的氧氣和熱能，如果該過程遇可燃物或能量得不到釋放，將會引起燃燒爆炸事故。雙氧水系統可能發生燃燒爆炸事故的情況主要有以下幾種：① 生產過程中，由于氧化加酸 （萃取配酸）量不夠，后處理工序工作液帶堿嚴重，氧化空氣中含堿性氣體 （氨），萃取純水不合格 （呈堿性）等原 因，導 致 雙 氧 水 系 統 呈 堿 性，引 起Ｈ２Ｏ２ 分解，從而引發爆炸事故；② 生產過程中，由于氫化液過濾器濾芯破損，氧化空氣過濾器濾芯破損，萃取純水含雜質（重金屬陽離子）等，導致雙氧水系統內進入雜質，引起 Ｈ２Ｏ２ 分解，從而引發爆炸事故；③ 氧化、萃取工序排污酸性廢水與后處理、氫化工序排污堿性廢水混合后，造成酸性廢水中Ｈ２Ｏ２ 分解，引發爆炸事故；④ 配制工序在清洗酸性廢工作液時，因操作不當引起廢液中 Ｈ２Ｏ２ 分解，引發爆炸事故；⑤ 萃余液中 Ｈ２Ｏ２ 含量偏高，在干燥塔內分解，導致干燥塔放空口跑料，甚至引起燃燒爆炸事故；⑥ 雙氧水在密閉的容器中 （比如充滿雙氧水的管道兩端閥門全部關死）緩慢分解，容器內壓力不斷增高，最終使設備超壓，引起爆炸。３ 預防措施３１ 本質安全設計３１１ 安全自動化設計（１）氫氣系統各壓力容器的最高壓力點壓力設置遠傳監控報警信號，雙氧水系統各容器溫第 ５ 期 李 云等：雙氧水裝置生產安全分析與控制 ·２９·度設置遠傳監控報警信號，并全部集中于總控ＤＣＳ 進行實時監控。（２）對氫化塔氫氣、工作液進料，氫化液氣液分離器出料，氧化塔氫化液進料，氧化液氣液分離器出料，設置緊急停車切斷聯鎖裝置。（３）變壓吸附、氫化工序設置氫氣泄漏報警裝置。（４）對裝置各方位建立視頻監控系統。３１２ 氫氣和氮氣系統、排污系統、補工作液系統隔離設計（１）變壓吸附裝置氮氣管道與原料氣管道接頭處、氫化塔氫氣輸送管道與氮氣管道接頭處設計放空裝置，氫化塔再生氮氣管道進口處等設置放空管道 （如圖 １）。放空管設置在氫氣與氮氣接頭處，在氫氣系統停用氮氣時，保持放空管閥門開啟 （其兩端閥門關閉）狀態，防止氫氣反串至氮氣管網。圖 １ 放空管設置（２）氫化液氣液分離器和氫化塔尾氣芳烴回收器排污壓液管道要求單獨配管，杜絕與堿性工作液排污總管共用，防止特殊情況下氫氣串入排污總管。（３）堿性工作液排污系統與酸性工作液排污系統完全隔離，防止 ２ 種廢液混合后引起雙氧水分解。（４）裝置補工作液只能從后處理工序堿塔進入系統，杜絕工作液從氧化工序補入。（５）在氫氣系統放空口及重要設備處設置氮氣 （或蒸汽）滅火裝置。３１３ 其他設計雙氧水系統各設備要設置相應的泄壓裝置、放空裝置、緊急加酸裝置和緊急排放裝置等。裝置周圍設置環形環保溝和事故應急池，氫氣系統各電力設備全部采用防爆設備，按規定設置消防應急系統。３２ 過程控制的安全管理３２１ 氫氣系統氫氣系統安全主要針對壓力容器和氫氣的易燃易爆性質來進行控制。（１）按規定對壓力容器、安全閥、壓力表等設備或安全附件進行定期檢驗和校驗。（２）嚴格控制設備的操作壓力，避免設備超壓。（３）仔細巡檢，及時發現設備泄漏情況，并及時解決。（４）氫氣系統設備在開車、投用前或停車后檢修，要對設備內空氣或殘余物料進行嚴格置換、清洗。（５）嚴格控制氫化塔入塔物料氧含量 （控制萃余液 Ｈ２Ｏ２ 含量等），監測尾氣排放氧含量，避免氧氣在氫化塔內累積后達到爆炸極限。（６）氫化系統壓液要求采用氮氣建立壓力，避免操作時氫氣串出，引發事故。３２２ 雙氧水系統雙氧水系統要防止引入含雜質或呈堿性的介質，需注意以下幾點。（１）嚴格控制氧化塔入塔物料的潔凈度和酸度。及時檢查和更換氫化液過濾器濾芯，以防止催化劑粉塵或氧化鋁粉塵進入氧化塔；根據工作液堿度或后處理帶堿情況調整入塔氫化液加酸量，保證氧化后酸指標在控制范圍內；及時檢查和更換空氣過濾器濾芯，以防止鐵銹等雜質帶入氧化塔。（２）嚴格控制萃取塔入塔純水的電導率和配水酸度。（３）嚴格控制萃余液中 Ｈ２Ｏ２ 的含量。（４）酸性工作液排污要單獨收集，單獨清洗，清洗后工作液中的 Ｈ２Ｏ２ 含量要嚴格控制。（５）儲存雙氧水或氧化液的管道、設備不可密封，禁止將充滿雙氧水或氧化液的管道兩端閥門關死。４ 總 結雙 氧 水 生 產 屬 于 危 險 化 工 生 產， 按 照ＧＢ１８２１８—２００９ 《危險化學品重大危險源辨識》進行辨識，雙氧水裝置為重大危險源，國內雙氧水裝置也時有發生爆炸燃燒的情況。不過，只要雙氧水生產廠家嚴格按照規范管理執行，特別是認清 Ｈ２ 和 Ｈ２Ｏ２ 的危害特性，有針對性地控制好相應的安全指標，也能實現裝置的安全、穩定生產。·３０· 中 氮 肥 第 ５ 期

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